[发明专利]一种用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法

权利要求书

1.一种用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：包括步骤：

(1)以支线根部所在位置为原点建立坐标系，原点记为A，以经过原点并与主线平行的平行线作为x轴，在x轴和x轴在水平面上的投影确定的平面内以经过原点并与x轴相交的垂线作为z轴，依据右手定则确定y轴；

(2)根据已知的支线根部到支线末端的长度s、支线根部和主线之间的高度差h以及支线根部到主线在xy平面上投影的距离l，计算出支线挂好后的挂线点的所有可能的空间位置，从而计算出挂线点的候选范围；

(3)根据支线末端位置和步骤(2)计算出的每个候选挂线点计算出机械臂的工作空间；

(4)对步骤(3)得到的每个候选挂线点对应的机械臂的工作空间取工作空间中心作为对应挂线点的机械臂的最佳工作位置；

(5)将步骤(4)得到的所有候选挂线点的机械臂的最佳工作位置构成机械臂新的工作空间，选择此工作空间的中心作为机械臂的最佳工作位置。

2.根据权利要求1所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：挂线点的候选范围计算如下：

用抛物线方程y＝ax²+bx+c进行挂线的曲线拟合，确定挂线点坐标，记挂线点为B；原点A为抛物线上一点，则c＝0，抛物线方程y＝ax²+bx；

将挂线点B在xy平面的投影点B’距离A点的距离设为w，则挂线点B的坐标为(v,l,aw²+bw)，从几何关系得到挂线点B的坐标为：

其中，v为B’到y轴距离，l为B’到x轴距离，则

根据已知A，B间的抛物线弧长为s，则

不定积分可得

将式(1)代入式(2)，公式中b，w是变量，不同的b可以求得不同的w，因此得到挂线点集合{B₁，B₂，B₃，…，B_n}。

3.根据权利要求2所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：步骤(2)中，任意两个候选{B_i，B_j}之间的距离D(B_i，B_j)5cm。

4.根据权利要求3所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：D为欧氏距离。

5.根据权利要求1所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：使用一只机械臂完成支线挂线任务，每个候选挂线点对应的机械臂的工作空间计算如下：

设带电作业机器人的机械臂在坐标系里位置为O，则根据机械臂长度建立距离条件约束：

α_AD(O，A)β_A

α_BD(O，B_n)β_B

对任一挂线点B_n满足条件的机器人位置集合为集合即为挂线点B_n的对应工作空间；α_A和β_A分别表示机械臂位置与支线根部之间的位置的最小值和最大值，α_B和β_B分别表示机械臂位置与挂线点之间的位置的最小值和最大值；

之后，对集合取其中心作为该挂线点B_n的最佳作业位置：

进而，对全部B_n，所有挂线点的最佳作业位置的集合记为：构成机械臂新的工作空间，取该工作空间的中心作为机械臂的最佳作业位置：

6.根据权利要求5所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：任意两个候选之间的距离

7.根据权利要求5所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：α_A＝α_B＝1.0m，β_A＝β_B＝1.7m。

8.根据权利要求5所述的用于带电作业机器人场景下的最佳作业位置确定方法，其特征在于：使用两只机械臂来协同完成支线挂线任务，机械臂1用于抓线，机械臂2用于挂线；则根据两只机械臂的位置关系得到机械臂1在坐标系里位置仍为O，机械臂2在坐标系里位置为O′，则根据机械臂长度建立距离条件约束：

α_AD(O，A)β_A

α_BD(O′，B_n)β_B

其余与使用一只机械臂完成支线挂线任务相同。