[发明专利]多任务自动分配的机械臂控制系统及作业台车

说明书

本发明公开了一种多任务自动分配的机械臂控制系统及作业台车，包括：分配模块、状态监测模块、规划模块和驱动模块，其中分配模块用于接收并解析多任务数据，并将多任务数据拆分成若干个子任务；状态监测模块用于获取各个机械臂的关节状态信息和环境状态信息，并反馈给规划模块；规划模块用于接收相应机械臂的任务子集，并根据状态监测模块的监测结果，进行各任务子集的作业规划，生成对应机械臂的期望运动轨迹；驱动模块用于接收期望运动轨迹，并解析成机械臂关节运动控制信息。根据机械臂配置以及工作空间环境情况，实现任务集中多任务的自动分配及机械臂协同运动规划，可减少多机械臂在协同工作时的碰撞风险，进而提高施工效率和施工安全性。

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种多任务自动分配的机械臂控制系统，还涉及一种包括上述控制系统的作业台车。

背景技术

随着机械化施工的不断发展，作业台车逐渐由单臂架机构向多臂架结构发展，以应对日益繁复的施工任务，比如在双线隧道的大断面施工中，通过采用凿岩台车三个臂架配合，协同进行掌子面的钻孔作业，可以隧道施工效率。

作业台车的多臂架结构虽然可以提高施工效率，但是也对臂架运动控制系统有了更高的要求，多臂架结构在有限空间内进行协同作业时，存在较大的碰撞风险。

目前多任务多臂架之间的协同作业通常是由操作手在目视条件下手动操作完成，不仅工作效率低，还容易产生误操作，因此存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种多任务自动分配的机械臂控制系统，可以提高施工效率和施工安全性，另一个目的是提供一种搭载上述多任务自动分配的机械臂控制系统的作业台车。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种多任务自动分配的机械臂控制系统，包括：

分配模块，用于接收并解析多任务数据，并将所述多任务数据拆分成若干个子任务，分发至各个机械臂；

状态监测模块，用于获取各个所述机械臂的关节状态信息和环境状态信息；

规划模块，用于接收相应机械臂的任务子集，并根据所述状态监测模块的监测结果，进行各任务子集的作业规划，生成对应机械臂的期望运动轨迹；

驱动模块，用于接收所述规划模块的期望运动轨迹，并解析成机械臂关节运动控制信息，以控制机械臂运动。

优选地，还包括碰撞预警及避障模块，其用于实时监测机械臂之间、机械臂与环境之间的相对位置信息，所述驱动模块和所述规划模块根据所述相对位置信息，实时调整机械臂的运动轨迹。

优选地，所述碰撞预警及避障模块包括碰撞预警单元和避障控制单元，所述碰撞预警单元用于当机械臂与障碍物的距离达到碰撞阈值时，发出预警信号，并将预警信息反馈至所述避障控制单元，所述避障控制单元用于根据所述预警信息控制机械臂进行相应动作。

优选地，所述分配模块包括任务接收单元、任务解析单元、任务分配单元，所述任务接收单元与设计数据库连接，用于读取施工作业的设计数据；所述任务解析单元用于根据施工类别筛选出作业任务信息，并生成任务集；所述任务分配单元用于将任务集中的多任务分配成与机械臂数量相对应的若干任务子集。

优选地，所述状态监测模块包括环境状态监测单元和机械臂状态监测单元，所述环境状态监测单元用于获取环境状态信息；所述机械臂状态监测单元用于通过机械臂上安装的关节传感器来获取关节状态信息。

优选地，所述规划模块包括工作顺序规划单元，所述工作顺序规划单元用于将任务子集中多任务的作业顺序进行调整，以获取目标任务作业顺序。