【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及輸電塔切割倒塔，具體涉及一種機器人的切割控制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、輸電塔在電力傳輸網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，隨著時間的推移，這些塔的結(jié)構(gòu)可能會因老化、損壞、技術(shù)升級或更換線路等原因需要拆除。傳統(tǒng)的輸電塔通常使用鋼材和混凝土建造，隨著使用年限的增加，塔體會逐漸出現(xiàn)腐蝕、疲勞、損壞等問題，可能影響其穩(wěn)定性和安全性。為了保持電力傳輸系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，需要定期對這些老舊的輸電塔進行評估和拆除。
2、倒塔工作不僅僅是拆除一個物理結(jié)構(gòu)，更涉及到復雜的操作和精確的工程技術(shù)。輸電塔通常包括多個鐵搭支腿，每個鐵塔支腿包括兩個主塔材和一個輔塔材，兩個主塔材分別位于輔塔材的兩側(cè)。傳統(tǒng)的倒塔方式主要依賴人工切割和簡單機械設(shè)備，在進行塔體拆除時，首先需要進行精準的切割和拆卸工作，確保塔體能夠按照預定的方向倒塌，避免對周圍環(huán)境、設(shè)施和人員造成損害。尤其是在電力塔所處的環(huán)境通常較為復雜，如高山、叢林、城市等，這些環(huán)境不僅使得人工拆除作業(yè)困難重重，而且也使得傳統(tǒng)機械設(shè)備在操作時面臨諸多挑戰(zhàn)，尤其是在狹小空間或高空作業(yè)時，作業(yè)的安全性和效率都存在較大風險。
3、隨著輸電塔維護和替換工作日益增多，傳統(tǒng)的人工和機械拆除方式已經(jīng)無法滿足高效、安全和低風險的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供了一種機器人的切割控制方法，目的在于能夠提高切割拆除塔材的作業(yè)效率。
2、本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種機器人的切割控制方法，包括以下步驟：
3、步驟一，
4、步驟二，采集姿態(tài)數(shù)據(jù)建立補償旋轉(zhuǎn)矩陣，并調(diào)節(jié)機械臂末端的雷達與地面保持平行；
5、步驟三，粗掃定位鐵塔支腿位置計算得到機械臂末端始終平行于地面的可達范圍；
6、步驟四，通過線輪廓掃描儀精掃獲取鐵塔支腿上切割路徑點位信息；
7、步驟五，基于點位信息對機械臂進行逆運動學求解，移動切割槍開始切割作業(yè)。
8、本專利技術(shù)中提供的一種機器人的切割控制方法可采用自動控制系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)機器人自動切割拆除塔材的目的，能夠有效的提高切割拆除作業(yè)的效率。
9、本專利技術(shù)中通過定位導航確定切割方位后，能夠通過確定機器人的切割路徑，而本方案中還通過姿態(tài)數(shù)據(jù)建立補償旋轉(zhuǎn)矩陣，這樣便于計算出機械臂各個關(guān)節(jié)的補償角度，從而便于對機械臂進行調(diào)整，使機械臂末端的雷達底座與地面平行，方便對機械臂進行姿態(tài)調(diào)節(jié)，減少算法的復雜程度。
10、另外，本方案中能夠確定機械臂末端保持平行與地面的狀態(tài)時，機械臂末端的可達范圍，從而便于精準調(diào)節(jié)控制機械臂的切割位置；而線輪廓掃描儀能夠精準的確定機械臂與鐵塔支腿之間的距離，適時調(diào)整切割槍的切割姿態(tài)。
11、本方案中提供的一種機器人的切割控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)機器人對鐵塔支腿進行精準切割的目的，且能夠在切割的過程中能夠自動調(diào)節(jié)機械臂的切割姿態(tài)，從而適應(yīng)鐵塔的輪廓形狀，完成快速切割，且本方案能夠適用于處于環(huán)境復雜的鐵塔切割拆除使用，根據(jù)本方案的這種控制方法能夠精確且順利的完成切割拆除，能夠大大提高切割拆除效率。
12、進一步，所述根據(jù)機器人定位導航確定鐵塔支腿切割路徑，具體為：
13、根據(jù)輸電塔的鐵塔支腿確定機器人的a、b、c三個掃描點，其中a點位置和c點位置分別為鐵塔支腿的兩個主塔材掃描點，b點位置為鐵塔支腿的輔塔材掃描點；
14、控制機器人依次由a點、b點運動到c點，根據(jù)機器人車體上的雷達進行slam導航并記錄機器人由a點到b點再到c點的行走路徑。
15、進一步，所述采集姿態(tài)數(shù)據(jù)，具體為：通過慣性測量單元imu采集姿態(tài)數(shù)據(jù)；
16、所述姿態(tài)數(shù)據(jù)包括滾轉(zhuǎn)角俯仰角θ和偏航角ψ，根據(jù)滾轉(zhuǎn)角俯仰角θ和偏航角ψ得到x軸、y軸和z軸的旋轉(zhuǎn)矩陣rx、ry、rz；根據(jù)機械臂的運動，對x軸和y軸的偏轉(zhuǎn)進行補償，計算補償旋轉(zhuǎn)矩陣，使機械臂末端的雷達恢復到與地面平行的姿態(tài)。
17、進一步，通過以下公式計算補償旋轉(zhuǎn)矩陣rl：
18、rl＝rx(-φ)*ry(-θ)
19、
20、通過補償旋轉(zhuǎn)矩陣，計算出機械臂各關(guān)節(jié)的補償角度，而調(diào)整機械臂使機械臂末端的雷達底座與地面平行。
21、進一步，所述粗掃定位鐵塔支腿位置計算得到機械臂末端始終平行于地面的可達范圍，具體為：
22、通過機器人車體上的雷達獲取目標點云信息，并計算同一高度下機械臂末端可達位置；
23、通過判斷是否存在逆運動學解來判斷機械臂末端能否平行可達；
24、篩選同一高度下具有所有鐵塔支腿截面信息的點云組，并通過rrt算法引導機械臂靠近最低處。
25、進一步，所述通過判斷是否存在逆運動學解來判斷機械臂末端能否平行可達，具體為：
26、對于在鐵塔支腿上通過雷達粗掃描的點云位置pcloud(x,y,z),若滿足以下條件，則該點云位置的高度屬于機械臂末端在所述點云位置高度下的可達區(qū)域：
27、
28、將每個滿足水平距離約束的點云位置pcloud作為機械臂末端的目標位置，假設(shè)機械臂末端姿態(tài)保持水平；然后進行逆運動學求解，有解則表示可以水平到達；無解則表示無法水平到達；
29、所述篩選同一高度下具有所有鐵塔支腿截面信息的點云組，并通過rrt算法引導機械臂靠近最低處，具體為：
30、將所有由逆運動學解的點pi記錄下來，篩選在同一高度下具有所有鐵塔支腿截面信息的點phight＝{p1,p2,p3,p4…pn}，表示為可切割高度；最后選取最低處作為切割高度，通過rrt算法引導機械臂進行靠近。
31、進一步，所述通過線輪廓掃描儀精掃獲取鐵塔支腿上切割路徑點位信息，具體為：
32、1)利用pid糾偏算法調(diào)整機械臂末端的姿態(tài)，確保線輪廓掃描儀準確對準塔材的橫截面；
33、2)通過分析塔材輪廓的梯度變化來檢測l型結(jié)構(gòu)的邊界點，確認切割槍過渡至垂直平面的位置。
34、進一步，所述基于點位信息對機械臂進行逆運動學求解，移動切割槍開始切割作業(yè)，具體為：將掃描到的點位信息返回給機器人，并按照路徑順序依次對切割點進行逆運動學求解，然后啟動切割槍開始沿著路徑進行切割作業(yè)。
35、一種機器人的切割控制系統(tǒng)，包括切割路徑導航模塊、姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、機械臂控制模塊、點云數(shù)據(jù)獲取模塊、切割路徑點位信息獲取模塊和機器人控制模塊；
36、所述切割路徑導航模塊，用于進行slam導航確定切割作業(yè)的路徑；
37、所述姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集機器人底盤姿態(tài)數(shù)據(jù)；
38、所述點云數(shù)據(jù)獲取模塊，用于根據(jù)點云數(shù)據(jù)，獲取鐵塔支腿的位置信息；
39、所述機械臂控制模塊，用于根據(jù)采集的姿態(tài)數(shù)據(jù)計算補償旋轉(zhuǎn)矩陣，通過補償旋轉(zhuǎn)矩陣計算出機械臂各個關(guān)節(jié)的補償角度，調(diào)整機械臂，使機械臂末端的雷達底座與地面平行；且所述機械臂控制模塊還本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種機器人的切割控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述根據(jù)機器人定位導航確定鐵塔支腿切割路徑，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述采集姿態(tài)數(shù)據(jù)，具體為：通過慣性測量單元IMU采集姿態(tài)數(shù)據(jù)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，通過以下公式計算補償旋轉(zhuǎn)矩陣RL：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述粗掃定位鐵塔支腿位置計算得到機械臂末端始終平行于地面的可達范圍，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述通過機器人車體上的雷達獲取目標點云信息，并計算同一高度下機械臂末端可達位置，具體為：根據(jù)機器人車體上的雷達對鐵塔支腿進行粗掃描，對掃描得到的點云數(shù)據(jù)濾波和分割后，得到代表鐵塔支腿的點云數(shù)據(jù)，根據(jù)得到的點云數(shù)據(jù)通過最小二乘法確定鐵塔的位置；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述通過判斷是否
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述通過線輪廓掃描儀精掃獲取鐵塔支腿上切割路徑點位信息，具體為：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述基于點位信息對機械臂進行逆運動學求解，移動切割槍開始切割作業(yè)，具體為：將掃描到的點位信息返回給機器人，并按照路徑順序依次對切割點進行逆運動學求解，然后啟動切割槍開始沿著路徑進行切割作業(yè)。
10.一種機器人的切割控制系統(tǒng)，其特征在于，包括切割路徑導航模塊、姿態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、機械臂控制模塊、點云數(shù)據(jù)獲取模塊、切割路徑點位信息獲取模塊和機器人控制模塊；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種機器人的切割控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述根據(jù)機器人定位導航確定鐵塔支腿切割路徑，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述采集姿態(tài)數(shù)據(jù)，具體為：通過慣性測量單元imu采集姿態(tài)數(shù)據(jù)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，通過以下公式計算補償旋轉(zhuǎn)矩陣rl：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述粗掃定位鐵塔支腿位置計算得到機械臂末端始終平行于地面的可達范圍，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種機器人的切割控制方法，其特征在于，所述通過機器人車體上的雷達獲取目標點云信息，并計算同一高度下機械臂末端可達位置，具體為：根據(jù)機器人車體上的雷達對鐵塔支腿進行粗掃描，對掃描得到的點云數(shù)據(jù)濾...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈維，馮瀚，何剛，景文川，李剛，陽建，王澤貴，伍建明，林森，羅肖，楊波，馬駿，黃永，吳均，劉銳，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)四川電力送變電建設(shè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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