[发明专利]斗轮堆取料机的直行取料方法及装置

权利要求书

1.一种斗轮堆取料机的直行取料方法，其特征在于，所述方法包括：

获取斗轮堆取料机的设备机械参数和基本运行数据；

根据所述设备机械参数和所述基本运行数据，基于机器人运动学理论建立所述斗轮堆取料机的运动学模型；所述运动学模型用于表征所述斗轮堆取料机的角度与位置之间的关系；

获取激光扫描仪的点云数据，生成目标料堆的三维模型，根据所述运动学模型得出所述目标料堆的边界位置信息；

设置直行取料参数，所述直行取料参数包括取料层数、寸进宽度、起始位置和终止位置中的至少一者；

基于预设的直行取料策略和所述目标料堆的边界位置信息，得到所述目标料堆的直行取料任务；

根据所述直行取料任务，控制斗轮堆取料机执行取料动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于机器人运动学理论建立所述斗轮堆取料机的运动学模型，包括：

定义斗轮堆取料机的坐标系，斗轮堆取料机悬臂端坐标系原点到煤场原点坐标系中的齐次变换矩阵如式(1)所示：

其中，为斗轮堆取料机轮斗中心坐标系原点在煤场原点坐标系中的旋转矩阵，⁰P₄为斗轮堆取料机悬臂端坐标系原点在煤场原点标系中的位置矢量，θ₁为行走机构角度，θ₂为悬臂回转角度，θ₃为悬臂俯仰角度；

展开⁰P₄，可得如下式(2)所示具体形式：

其中，p_x、p_y和p_z为斗轮堆取料机悬臂端坐标系原点在煤场坐标系当中的坐标值；利用式(2)反推出堆取料机到达煤场中任意一点需要的大车位置、回转角度和俯仰角度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述运动学模型得出所述目标料堆的边界位置信息，包括：

根据所述目标料堆的三维模型，通过式(2)反推得到所述目标料堆的边界位置信息。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述基于预设的直行取料策略和所述目标料堆的边界位置信息，得到所述目标料堆的直行取料任务，包括：

相邻直行取料轨迹之间的回转角度之差按照如下公式(3)进行直行取料策略规划：

其中，θ_Δ为相邻直行取料轨迹之间的回转角度之差；θ₄为斗轮中心和俯仰中心之间连线与悬臂皮带中心线之间的夹角，对于某一固定型号的堆取料机θ₄为定值；L为设定的取料寸进宽度；N为当回转角度大于65°时堆取料机前进或者后退至边界取料次数。

通过公式(3)，并结合所述目标料堆的边界位置信息计算得到所述直行取料任务。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述直行取料任务，控制斗轮堆取料机执行取料动作，包括：

在执行过程中判断是前进取料还是后退取料；

当后退取料时，相邻直行取料轨迹之间的回转角度之差θ_Δ应该在原有的基础上加预设角度，以保证维持取料流量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，回转角度为正时所述预设角度为+1°，回转角度为负时所述预设角度为-1°。