[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

说明书

本发明公开了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，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；(2)根据已知参数计算出挂线点的候选范围；(3)根据支线末端位置和每个候选挂线点计算出机械臂的工作空间；(4)取每个候选挂线点对应的机械臂的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。本发明可以计算出可用工作空间，因为最佳作业位置位于工作空间中心，方便调整机器人的位置，最大限度地允许调节误差，而且方便后续的作业操作，减少作业失败率。

技术领域

本发明涉及带电作业机器人领域，尤其涉及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。

背景技术

带电作业机器人是一个新兴行业。带电作业机器人作业目标是在高空中使用机械臂完成电缆的主支线搭接作业。其中的基本动作是使用机械臂去接近并抓取支线，然后举起支线接近主线，最后将支线末端挂接在主线上。

使用带电作业机器人完成此任务需要给机器人找到一个合适的作业位置，使得带电作业的机械臂能够方便地执行这一系列动作，不会出现某些动作无法执行的情况，同时不会在执行动作的同时发生碰撞。目前关于这一作业位置选择的问题尚且缺乏研究。

发明内容

发明目的：本发明针对上述不足，提出了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，能够得到带电作业机器人进行主支线搭接作业时的最佳工作位置。

技术方案：

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，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。

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}。