【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及一種基于傾角傳感器的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、斗輪機(jī)作為一類大型散料連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，在露天礦儲(chǔ)料場(chǎng)、火力發(fā)電廠和大型港口碼頭等散料存儲(chǔ)運(yùn)輸場(chǎng)所具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視，部分場(chǎng)所的料堆已經(jīng)安裝罩棚，防止粉塵污染環(huán)境。但是，罩棚的安裝限制了斗輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)空間，需要設(shè)計(jì)方法預(yù)防斗輪機(jī)與罩棚發(fā)生碰撞。斗輪機(jī)的防碰撞功能對(duì)生產(chǎn)安全具有重要的意義。
2、現(xiàn)有的防碰撞算法大都針對(duì)車輛和機(jī)械臂設(shè)計(jì)。如申請(qǐng)?zhí)枮閏n202311246857.7的中國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)的車輛防碰撞方法和申請(qǐng)?zhí)枮閏n202311183747.0的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)的多機(jī)械臂作業(yè)防碰撞方法都無(wú)法直接應(yīng)用于斗輪機(jī)。申請(qǐng)?zhí)枮閏n2023?1?1234919.2的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)的斗輪堆取料機(jī)防碰撞方法和系統(tǒng)，利用圖像信息檢測(cè)斗輪機(jī)與碰撞風(fēng)險(xiǎn)對(duì)象的距離，實(shí)現(xiàn)預(yù)防碰撞的功能。但是，在礦物粉塵場(chǎng)景，攝像頭容易受污染和干擾，難以保證可靠性，且對(duì)設(shè)備的算力要求較高。此外，還有學(xué)者設(shè)計(jì)了基于無(wú)線信號(hào)定位技術(shù)的防碰撞技術(shù)，但是難以應(yīng)用于鐵礦石料堆、鋼架罩棚等場(chǎng)所。因此，現(xiàn)有的斗輪機(jī)防碰撞算法難以適應(yīng)粉塵多、電磁干擾強(qiáng)等場(chǎng)景，算力要求較高，存在較大的改進(jìn)空間。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是基于傾角傳感器提供一種能夠抗粉塵、抗電磁干擾和低算力需求的斗輪機(jī)防碰撞算法的設(shè)計(jì)方法。
2、本專利技術(shù)解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種基于傾
3、步驟(1)：取罩棚長(zhǎng)度方向?yàn)閤軸，罩棚寬度方向?yàn)閥軸，罩棚高度方向?yàn)閦軸，使用橢圓函數(shù)描述罩棚橫截面邊界線：
4、
5、其中，(xp，yp)表示罩棚橫截面邊界曲線坐標(biāo)，表示罩棚寬度ak的一半，b表示罩棚高度；
6、步驟(2)：通過(guò)角度傳感器檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻斗輪機(jī)在x軸方向的角度θx和角速度ωx，通過(guò)角度傳感器檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻斗輪機(jī)在y軸方向的角度θy和角速度ωy；
7、步驟(3)：計(jì)算斗輪機(jī)末端的坐標(biāo)信息(xd，yd)，其中，xd＝lcos(θx)，yd＝lcos(θy)，l是斗輪機(jī)懸臂長(zhǎng)度；
8、步驟(4)：設(shè)計(jì)自適應(yīng)預(yù)警距離：
9、
10、其中，r表示預(yù)警距離，r0表示最小的預(yù)警距離，r1表示基于運(yùn)動(dòng)速度的最大附加預(yù)警距離，對(duì)應(yīng)斗輪機(jī)運(yùn)動(dòng)速度越快，要求的預(yù)警距離越大，表示斗輪機(jī)x軸方向角速度的上限，表示斗輪機(jī)y軸方向角速度的上限；
11、步驟(5)：以斗輪機(jī)末端為原點(diǎn)，自適應(yīng)預(yù)警距離為半徑，設(shè)置圓形安全邊界函數(shù)；
12、步驟(6)：將斗輪機(jī)與罩棚的碰撞預(yù)警問(wèn)題轉(zhuǎn)化為罩棚邊界函數(shù)和安全邊界函數(shù)的實(shí)數(shù)交點(diǎn)存在性問(wèn)題；
13、步驟(7)：如果罩棚邊界函數(shù)和安全邊界函數(shù)存在實(shí)數(shù)交點(diǎn)，則發(fā)出碰撞預(yù)警，斗輪機(jī)停止運(yùn)動(dòng)，否則，不發(fā)出碰撞預(yù)警，執(zhí)行步驟(8)；
14、步驟(8)：根據(jù)斗輪機(jī)末端運(yùn)行速度和自適應(yīng)預(yù)警距離動(dòng)態(tài)調(diào)整傾角傳感器下一次采樣檢測(cè)的時(shí)間間隔，并返回步驟(2)，繼續(xù)進(jìn)行碰撞檢測(cè)。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)傾角傳感器計(jì)算斗輪機(jī)末端的位置，適用于粉塵多和電磁干擾強(qiáng)的場(chǎng)所，同時(shí)，本專利技術(shù)的防碰撞算法無(wú)需圖像處理和反復(fù)迭代，算力要求較低，適用于可編程邏輯控制器等低算力設(shè)備，且傳感器采樣時(shí)間間隔動(dòng)態(tài)可調(diào)，節(jié)約通信資源，因此，通過(guò)本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)方法得到的防碰撞算法具備更加廣泛的適用場(chǎng)所和適用設(shè)備。
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1.一種斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，使用橢圓函數(shù)來(lái)近似擬合散料罩棚的邊界函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(2)和步驟(3)中，使用傾角傳感器來(lái)定位斗輪機(jī)末端的位置，具有抗粉塵和電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(4)中，基于斗輪機(jī)末端的運(yùn)動(dòng)速度，自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)防碰撞預(yù)警距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，分別建立罩棚安全邊界函數(shù)和斗輪機(jī)末端防碰撞安全邊界函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(5)～步驟(11)中，將斗輪機(jī)與罩棚的碰撞預(yù)警問(wèn)題轉(zhuǎn)化為罩棚邊界函數(shù)和安全邊界函數(shù)是否存在交點(diǎn)的問(wèn)題。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(5)～步驟(11)中，將罩棚邊界函數(shù)和安全邊界函數(shù)是否存在交點(diǎn)
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(5)～步驟(11)中，根據(jù)罩棚邊界函數(shù)和安全邊界函數(shù)的特性，不需要對(duì)不等式組進(jìn)行判斷，而只需要計(jì)算出最終解，再判斷解是否為實(shí)數(shù)即可，大大簡(jiǎn)化了步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(5)～步驟(11)中，根據(jù)本專利防碰撞算法的需求，不僅需要判斷一元四次方程的實(shí)數(shù)根存在性，還需要判斷對(duì)應(yīng)y軸坐標(biāo)點(diǎn)是否為實(shí)數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(14)中，不同于傳統(tǒng)的固定采樣間隔，根據(jù)斗輪機(jī)末端運(yùn)行速度和自適應(yīng)預(yù)警距離動(dòng)態(tài)調(diào)整傾角傳感器下一次采樣檢測(cè)的時(shí)間間隔，可以節(jié)約通信資源。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，使用橢圓函數(shù)來(lái)近似擬合散料罩棚的邊界函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(2)和步驟(3)中，使用傾角傳感器來(lái)定位斗輪機(jī)末端的位置，具有抗粉塵和電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(4)中，基于斗輪機(jī)末端的運(yùn)動(dòng)速度，自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)防碰撞預(yù)警距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，分別建立罩棚安全邊界函數(shù)和斗輪機(jī)末端防碰撞安全邊界函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斗輪機(jī)防碰撞算法設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的步驟(5)～步驟(11)中，將斗輪機(jī)與罩棚的碰撞預(yù)警問(wèn)題轉(zhuǎn)化為罩棚邊界函數(shù)和安全邊界函數(shù)是否存在交點(diǎn)的問(wèn)題。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳偉巍，王金浩，陳錚，周鋒正，陳曉霞，何杭峰，李善志，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)能浙江北侖第三發(fā)電有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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