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你有所不知的高空作業平臺防撞系統

復雜的作業環境可能在高空作業車作業區間內形成障礙(如高壓電線、建筑物突出部分)。在平面運動中使用簡單幾何元素(如圓和線段)構造障礙物,通過對關節空間內的臂架組合動作進行合理的軌跡規劃,可以實現臂架由給定初始位姿到確定的末端位姿之間越過障礙的運動。

高空作業平臺的避障問題屬于冗余自由度機械臂的避障運動學規劃,核心任務是找尋運動過程中能保證所有臂架不會發生碰撞的位姿序列。常規的冗余自由度機械臂系統軌跡規劃的研究主要集中于求解逆運動學問題,用避障指標作為雅可比矩陣零空間的性能優化指標。文獻較早提出了以機械臂的關節坐標系建立C空間,尋找不與障礙干涉的機器人構形。運想重工將預定路徑作為引力源,障礙作為斥力源,通過約束調整機器人的自運動使機器人向著斥力減小的方向移動。空間路徑搜索方法也多被使用,通過在始末位姿之間建立的長方體框架內進行六向搜索得到機器人連續的可行構形,為實現節點之間的時間-能量最優進行6自由度機械手的空間尋優。運想高空車利用優化的A*算法,在7自由度空間機械臂的工作空間內進行了無碰撞最優路徑的搜索,實現了避障路徑規劃。障礙物的引入加大了冗余自由度矩陣求逆與優化的難度,臂架伸縮式運動關節和關節運動限制的存在,使其與普通機械手形式上有所不同。運想采用具有啟發式的A*算法確定了障礙環境下的臂架動作序列,繼而根據關節序列節點間的能滿足的最短運動時間對關節進行樣條曲線進行插值得到運動曲線。

針對大型高空作業平臺在包含障礙的變幅平面中的作業問題,運想重工做出了一種時間最優避障路徑規劃方法,這也是為什么運想重工的大型高空作業平臺能在國內銷售獨樹一幟的原因。運想重工首先對實際多自由度的臂架系統進行參數化建模,繼而研究了平面問題中臂架與包絡圓和線段兩種典型簡化障礙模型發生碰撞的幾何條件。利用啟發式的方法在關節空間內進行了路徑搜索,通過數值仿真得到了位姿序列。最后確定節點間關節最短運動時間,對位姿序列進行樣條插值得到各關節的運動曲線。仿真結果表明算法可行,在滿足避障要求的前提下實現了運動時間最短。最后再在高空車吊籃上裝置防撞報警,讓操作更加有保障。


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