智能臂空间运动控制方法及装置制造方法

王建明, 曾启, 贾剑峰

2014年7月9日

2014年3月27日

2014年3月27日

三一汽车制造有限公司

E04G21/04GK103914082SQ201410117938

智能 装置 制造 空间 运动 控制

1.一种智能臂空间运动控制方法，应用于具有η节臂架的智能臂，其中所述η大于等于2，其特征在于，所述智能臂空间运动控制方法包括 接收各角度传感器感测及发送的所述智能臂处于当前位置时各节臂架与水平面之间的夹角，并接收用于控制所述智能臂运动的遥控器发送的运动指令； 根据所述各节臂架与水平面之间的夹角、所述智能臂各节臂架的长度及所述运动指令计算所述智能臂从当前位置运动到目标位置时的坐标改变量；并根据所述坐标改变量确定约束条件，再根据预设的优化算法，同时结合各臂架动作能力和/或所述遥控器的手柄开度变化确定所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差； 根据所述运动指令确定转台旋转角度，并根据所述转台旋转角度控制所述智能臂转台的运动，以及根据所述相邻两节臂架之间夹角的角度差控制所述智能臂臂架的运动2.根据权利要求1所述智能臂空间运动控制方法，其特征在于，所述优化算法以使所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差的平方和最小为优化目标，所述优化目标表示为 3.根据权利要求2所述智能臂空间运动控制方法，其特征在于，所述“结合各臂架动作能力确定所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差”的步骤包括 根据预设的所述智能臂各节臂架之间夹角的最大值及最小值，判断所述智能臂在目标位置时各节臂架之间夹角是否在对应的所述最小值与所述最大值之间的范围内； 将臂架之间夹角处于对应的所述最小值与所述最大值之间的范围外的臂架对应的系数Ki确定为零，并重新确定所述智能臂中其他节臂与其相邻臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差4.根据权利要求2述智能臂空间运动控制方法，其特征在于，所述“结合各臂架动作能力确定所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差”的步骤包括还包括 根据预设的转台角度的最大值及最小值，判断所述转台旋转角度是否在所述转台角度的最小值与所述转台角度的最大值之间的范围内； 在所述转台旋转角度位于所述转台角度的最小值与所述转台角度的最大值之外的范围时，停止所述智能臂各节臂架的动作5.根据权利要求3所述智能臂空间运动控制方法，其特征在于，所述“结合各臂架动作能力确定所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差”的步骤包括还包括将臂架之间夹角处于对应的所述智能臂各节臂架之间夹角的最小值与最大值之间的范围内且位于预设的增速范围内的臂架对应的系数Ki减小，将臂架之间夹角处于对应的所述最小值与所述最大值之间的范围内且位于预设的减速范围内的臂架对应的系数Ki增大6.根据权利要求2-5中任一项所述智能臂空间运动控制方法，其特征在于，所述“结合所述遥控器的手柄开度变化确定所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差”的步骤包括 比较预存的手柄开度值与所述遥控器的手柄的当前开度值； 在所述预存的手柄开度值与所述遥控器的手柄的当前开度值的差值大于预设阈值时，将大臂对应的系数Ki清零，以锁定所述大臂，以及在间隔预设时间后，控制所述大臂对应的系数Ki由大变小； 将所述手柄开度值更新为所述遥控器的手柄的当前开度值7.一种智能臂空间运动控制装置，应用于具有η节臂架的智能臂，其中所述η大于等于2，其特征在于，所述智能臂空间运动控制装置包括 接收单元(61)，用于接收各角度传感器感测及发送的所述智能臂处于当前位置时各节臂架与水平面之间的夹角，并接收用于控制所述智能臂运动的遥控器发送的运动指令； 夹角差确定单元(63)，根据所述各节臂架与水平面之间的夹角、所述智能臂各节臂架的长度及所述运动指令 计算所述智能臂从当前位置运动到目标位置时的坐标改变量；并根据所述坐标改变量确定约束条件，再根据预设的优化算法，同时结合各臂架动作能力和/或所述遥控器的手柄开度变化确定所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差； 运动控制单元(65)，用于根据所述运动指令确定转台旋转角度，并根据所述转台旋转角度控制所述智能臂转台的运动，以及根据所述相邻两节臂架之间夹角的角度差控制所述智能臂臂架的运动8.根据权利要求7所述智能臂空间运动控制装置，其特征在于，所述夹角差确定单元(63)包括 优化子单元，用于以使所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差的平方和最小为优化目标，所述优化目标表示为 9.根据权利要求8所述智能臂空间运动控制装置，其特征在于，所述优化子单元包括 第一处理模块，用于根据预设的所述智能臂各节臂架之间夹角的最大值及最小值，判断所述智能臂在目标位置时各节臂架之间夹角是否在对应的所述最小值与所述最大值之间的范围内，并将臂架之间夹角处于对应的所述最小值与所述最大值之间的范围外的臂架对应的系数Ki确定为零，且重新确定所述智能臂中其他节臂与其相邻臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差，以及将臂架之间夹角处于对应的所述智能臂各节臂架之间夹角的最小值与最大值之间的范围内且位于预设的增速范围内的臂架对应的系数Ki减小，将臂架之间夹角处于对应的所述最小值与所述最大值之间的范围内且位于预设的减速范围内的臂架对应的系数Ki增大；还用于根据预设的转台角度的最大值及最小值，判断所述转台旋转角度是否在所述转台角度的最小值与所述转台角度的最大值之间的范围内；在所述转台旋转角度位于所述转台角度的最小值与所述转台角度的最大值之外的范围时，将所述智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在所述智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差确定为零，以停止所述智能臂各节臂架的动作10.根据权利要求9所述智能臂空间运动控制装置，其特征在于，所述优化子单元包括 第二处理模块，用于比较预存的手柄开度值与所述遥控器的手柄的当前开度值，在所述预存的手柄开度值与所述遥控器的手柄的当前开度值的差值大于预设阈值时，将大臂对应的系数1清零，以锁定所述大臂，以及在间隔预设时间后，控制所述大臂对应的系数Ki由大变小，以及将所 述手柄开度值更新为所述遥控器的手柄的当前开度值

[0001]本发明涉及智能臂控制

本发明公开了一种智能臂空间运动控制方法及装置，该方法包括接收各角度传感器感测及发送的智能臂处于当前位置时各节臂架与水平面之间的夹角，并接收遥控器发送的运动指令；计算智能臂从当前位置运动到目标位置时的坐标改变量；并确定约束条件，再根据预设的优化算法，结合各臂架动作能力和/或遥控器的手柄开度变化确定智能臂的相邻两节臂架之间的夹角在智能臂处于当前位置与目标位置时的角度差；根据转台旋转角度控制智能臂转台的运动，以及根据相邻两节臂架之间夹角的角度差控制智能臂臂架的运动。本发明提供的控制方法能避免智能臂架空间运动时臂架油缸出现速度突变和/或避免智能臂架空间运动时大油缸急速换向造成的臂架末端抖动的现象。

智能臂空间运动控制方法及装置