【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿用搬运，具体涉及多自由度搬运机械臂控制方法。
技术介绍
1、在采煤作业中，要求在坑道的各作业面安装送风、循环水等输送管道，但是人员操作要保证人员安全及工作界面的安全。
2、目前，大部分的工作面采用管径在φ110-240的钢管，其单根重量就达到0.7t。井下管路及电控箱的安装主要采用人工搬运安装，随着近些年搬运机器人的应用，逐渐有代替人工的趋势，全面提高工作效率，但其控制系统仍存在以下明显问题：
3、1)智能程度低：需人工近距离操作液压阀或遥控器，操控繁琐，作业人员易疲劳导致误操作；
4、2)安全性低：存在操作盲区，操作员需不断变换位置，且一旦操作失误或环境恶劣，对辅助人员的人身安全存在危险，安全隐患极高。
5、3)效率低下：作业时需操作员1人，辅助人员4人，且密切协调、对接，每一步骤需反复确认，严重影响工作效率，造成人力浪费。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提出多自由度搬运机械臂控制方法。
2、多自由度搬运机械臂控制方法，具体包括以下步骤：
3、步骤1：利用rgb可见光相机和深度相机对被抓取物的视频信号进行采集，根据采集的视频信号构建三维柱面点云分布全息模型，采集被抓取物所在的平面信息，拟合被抓取物的面并获取坐标；根据模型中包含的视觉构建云阵计算，构建点阵坐标系，得到点阵数据集；对点阵数据集进行滤波处理；并对处理结束的点阵数据集进行验算、测试和分类；然后基于matlab框架确定
4、步骤2：根据步骤1最终得到的点阵数据集建立三维坐标系模型，最终构建6轴机械臂的标准dh参数模型；
5、步骤2.1：设定6个自由度，建立6轴的三维坐标系模型；
6、步骤2.2：对1轴、2轴回转中心的z向距离及遂平向距离进行预设；
7、步骤2.3：对5轴、6轴轴心距离及回转中心距离6轴回转面的距离做三维坐标系模型标定及预设；
8、步骤2.4：基于标准dh方法，建立机械臂4节臂的连杆坐标系，并标定机械臂各个轴的子坐标系，并通过逆运动学算法搭建6轴机械臂的标准dh参数模型；
9、步骤3：根据步骤2建立的6轴机械臂的标准dh参数模型，得到机械臂的偏距、夹角、扭脚和旋转角度数据并统计表格，生成矩阵；
10、步骤4：对步骤3得到的矩阵进行逆运动学算法分解；
11、步骤4.1：固定机械臂大臂旋转角，即令大臂角度为预设角度，通过解析法得到封闭解；
12、步骤4.2：固定大臂倾角，令其值等于运动前的初始值，假如求得的封闭解满足式各个角度约束，则无需搜索新的初始值，直接得到一组解，供机械臂搬运控制器程序使用；即是在满足末端位姿要求时，先保持大臂不动，动机械臂的其它臂；
13、步骤4.3：如果不满足各个角度约束，则在大臂倾角的初始值附近搜索一个离其最近的，使得5个轴的旋转角同时满足各自角度约束；并由该旋转角数组构成一组可行解；搜索步长为0.1°，且步长按需求在程序中调整；即在保证大臂动得最小的前提下，求取封闭解，来使得满足末端位姿要求时各个运动轴的位移量总体来说尽量最小；
14、步骤4.4：将点阵坐标系提供的机械臂抓手中心点的坐标作为输入参数，相对于机械臂基座为基准的{0}坐标系的三维坐标及抓手倾角，输出基座回转轴及各关节的旋转角。
15、上述多自由度搬运机械臂控制方法基于多自由度搬运系统实现，具体包括：机械臂和基座，机械臂安装在基座上；
16、所述机械臂除基本结构外还安装有算法服务器、plc控制器，rgb可见光相机、深度相机、磁滞伸缩传感器、编码器、双倾角传感器；其中，rgb可见光相机、深度相机与算法服务器无线连接；磁滞伸缩传感器、编码器、双倾角传感器、分别与plc控制器电连接，plc控制器与算法服务器无线连接。
17、本专利技术的有益效果是：
18、本专利技术提出了多自由度搬运机械臂控制方法，克服了传统搬运机械臂运动安全性差、自主性低、浪费人工等不足，尤其针对现场环境恶劣、人员紧缺等情况，可以通过预定需求点三维坐标根据运算来调整6轴姿态，真正的实现了搬运机器人的机械臂运算的自动计算，机械臂运动轨迹的自动规划，无需人工运算，并且有极高的精准度，也真正的满足了煤矿对于智能化的迫切需求。
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1.多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，步骤2具体为：
3.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，步骤4具体为：
4.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，基于多自由度搬运系统实现，所述系统具体包括：机械臂和基座，机械臂安装在基座上；所述机械臂还安装有算法服务器、PLC控制器，RGB可见光相机、深度相机、磁滞伸缩传感器、编码器、双倾角传感器；其中，RGB可见光相机、深度相机与算法服务器无线连接；磁滞伸缩传感器、编码器、双倾角传感器分别与PLC控制器电连接，PLC控制器与算法服务器无线连接。
【技术特征摘要】
1.多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，步骤2具体为：
3.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，步骤4具体为：
4.根据权利要求1所述的多自由度搬运机械臂控制方法，其特征在于，基于多自...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫敬旺，谭震，高永军，任长忠，
申请(专利权)人：陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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