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[發明專利]一種基于雙機械臂的船體外板曲面成形無碰撞運動規劃方法在審

專利信息
申請號: 202010330906.5 申請日: 2020-04-24
公開(公告)號: CN111469129A 公開(公告)日: 2020-07-31
發明(設計)人: 齊亮;萬振剛;齊霄磊;史金龍;王偉 申請(專利權)人: 蘇州新傳品智能科技有限公司
主分類號: B25J9/16 分類號: B25J9/16
代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350 代理人: 谷利平
地址: 215300 江蘇省蘇州市昆山*** 國省代碼: 江蘇;32
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摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 雙機 船體 曲面 成形 碰撞 運動 規劃 方法
【權利要求書】:

1.一種基于雙機械臂的船體外板曲面成形無碰撞運動規劃方法,其特征在于,具體包括以下步驟:

S1、對船體外板曲面成形雙機械臂的可達空間進行分析,計算出雙機械臂的可達空間,判斷雙機械臂的可達空間是否重疊,根據雙機械臂的運動空間是否重疊,判斷雙機械臂是否存在發生碰撞的可能性;

若雙機械臂的可達空間未重疊,則直接輸出運動軌跡;

若雙機械臂的可達空間重疊,則對船體外板曲面成形雙機械臂的可達空間進行求解,得到雙機械臂運動空間的重疊部分,進入下一步驟;

S2、雙機械臂的可達空間重疊時,對雙機械臂進行模型簡化,將碰撞檢測簡化成空間向量幾何距離的求解,根據計算雙機械臂各部件之間的最短距離,判斷機械臂之間是否發生碰撞,以進行船體外板曲面成形雙機械臂碰撞分析;

若雙機械臂各部件之間的最短距離大于0,則直接輸出運動軌跡;

若雙機械臂各部件之間的最短距離小于等于0,則進入下一步驟;

S3、根據雙機械臂的碰撞情況,對船體外板曲面成形雙機械臂運動軌跡進行規劃;

S31、從速度的角度去分析雙機械臂在加工過程中各桿件之間的關系,并求解出軌跡規劃后的坐標向量,根據是否發生自碰撞來判斷是否需要進行軌跡調整;

S32、對人工勢場法中的斥力場進行改進,通過改進后的算法對雙機械臂各桿件運動軌跡之間的相互關系進行描述,并將改進的斥力作為算子引入計算中,計算運動軌跡規劃的調整量;所述改進后的算法的公式為:

其中,f為虛擬斥力,s為安全系數,ds為雙機械臂軌跡之間相對安全的距離,d為兩機械臂中心線或者中心點之間最短距離;

S33、驗證改進后的無碰撞運動規劃方法的有效性,通過插值的方法進行調整軌跡;

S4、通過雙機械臂的DH參數建立運動模型,給雙機械臂設定可以發生碰撞的運動軌跡。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙機械臂的船體外板曲面成形無碰撞運動規劃方法,其特征在于,所述步驟S1是根據船體外板曲面成形鏡像操作模式的位置,進行運動學求解,利用MATLAB中的工具,結合蒙特卡羅法獲得雙機械臂的可達空間。

3.根據權利要求1所述的一種基于雙機械臂的船體外板曲面成形無碰撞運動規劃方法,其特征在于,所述雙機械臂的可達空間是指雙機械臂中任意一個機械臂的末端執行器任意的姿態可以達到的空間;所述雙機械臂可達空間求解采用蒙特卡洛法得到船體外板曲面成形雙機械臂末端執行器可到達的空間位置的點云圖。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙機械臂的船體外板曲面成形無碰撞運動規劃方法,其特征在于,所述步驟S1包括以下具體步驟:

S11、根據機械臂的D-H參數進行運動學求解,建立雙機械臂模型;根據機械臂的D-H參數,在齊次變換的基礎上對機械臂連桿之間的轉換矩陣進行計算,通過機械臂的坐標變換的A矩陣表達式計算出機械臂基坐標到末端執行器之間的轉換矩陣;任意取一組機械臂各個關節的角變量,求出機械臂的末端執行器的位姿;

S12、采用隨機函數,并通過機械臂的坐標變換的A矩陣表達式計算出船體外板曲面成形雙機械臂的每個關節的隨機旋轉角度,獲得的機械臂各個關節的隨機角度表;

S13、利用機械臂各個關節的隨機角度表求得機械臂各個關節隨機角度,利用機械臂基坐標到末端執行器之間的轉換矩陣計算每組機械臂關節角度所對應的位置。

5.根據權利要求1至4任意一項所述的一種基于雙機械臂的船體外板曲面成形無碰撞運動規劃方法,其特征在于,所述步驟S1中,將第一機械臂的末端到達的位置設置為紅色,將第二機械臂的末端到達的位置設置為藍色。

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