[发明专利]一次侧堵板装拆机器人辅助定位装置及方法

权利要求书

1.一次侧堵板装拆机器人定位方法，其特征是：应用于一次侧堵板装拆机器人辅助定位装置，其用于标定一次侧堵板装拆机器人执行堵板作业时的工作位置，一次侧堵板装拆机器人处在工作位置时，具有相对更大的活动范围和操作空间；

所述一次侧堵板装拆机器人辅助定位装置，包括底座、盘式电机、激光测距传感器和竖向转动机构；底座下端四角处设有万向轮；盘式电机安装在底座上，并可做水平面上的转动；激光测距传感器通过竖向转动机构安装在盘式电机的上端，其在竖向转动机构的驱动下做竖直平面内的转动；竖向转动机构包括基座、输出轴、输入轴、手柄、转台、齿轮A和齿轮B；基座上端设有凹坑，基座侧壁上设有连通至凹坑的轴孔以及环绕轴孔呈环形分布的多个角度锁定槽；输出轴水平布置活动安装在凹坑内部，其两端支承在凹坑的两侧壁上；输入轴水平布置活动安装在基座上，其一端通过设在基座上的轴孔伸入凹坑中，另一端通过设在基座上的轴孔伸出在基座外部，其上设有沿轴向延伸的导向棱；手柄上设有贯通其两侧表面的插孔和连通至插孔的导向槽；手柄通过插孔活动插装在输入轴位于基座外部的一端上，手柄上的导向槽与输入轴上的导向棱相配合，以实现手柄与输入轴之间的径向定位；手柄朝向基座的一侧表面上设有用于与角度锁定槽相互插接的凸棱；手柄沿输入轴移动进而使其上的凸棱插入或退出角度锁定槽，当手柄插入角度锁定槽时，输入轴锁定在基座上，当手柄退出角度锁定槽时，输入轴相对于基座可转动；转台通过输出轴可转动安装在基座上端的凹坑中，其上端设有用于安装激光测距传感器的台面；齿轮A固定安装在输出轴上，并位于凹坑中的转台与凹坑侧壁之间；齿轮B固定安装在输入轴上，并位于凹坑中的转台与凹坑侧壁之间，并与齿轮A啮合；

所述堵板作业包含以下两类：1、一次侧堵板装拆机器人夹持一次侧堵板通过水室下端的人孔送入水室内部，并将一次侧堵板安装在相应的孔位上，最后通过人孔退出水室内部；2、一次侧堵板装拆机器人通过水室下端的人孔伸入水室内部，并在相应的孔位上拆除一次侧堵板，最后夹持一次侧堵板通过人孔退出水室内部；

所述水室包括壳体；壳体内部设有内腔；壳体下端设有连通至内腔的人孔，人孔在靠近壳体外侧一端的孔口处设有环形平面；

定位方法如下：

S01，调整辅助定位装置的摆放朝向：

a、将辅助定位装置摆放在水室外侧的地面上，设定激光测距传感器所在的位置为点X，打开激光测距传感器以发出射线，通过盘式电机调整射线的朝向，通过竖向转动机构调整射线的角度，调整朝向时，射线相对于水平面所成的角度不会发生变化，调整角度时，射线扫过的平面为竖直平面；通过调节朝向和角度，使射线打在环形平面的外边缘上，形成点A，再单独调整朝向，使射线打在环形平面的另一侧外边缘上，形成点B，记录单独调整朝向时射线转动的角度∠AXB；

b、建立平面演算模型，在线段XA长度、线段XB长度、∠AXB为已知量的前提下，通过余弦定理和正弦定理求解三角形ABX中的线段AB长度；

c、在线段AB长度已知的前提下，标识出线段AB的中点D，则线段AD长度和线段BD长度均为线段AB长度的1/2；过点X做线段AB的垂线，垂足为点E，以下分为三种情况计算∠BXE；

c1、当垂足点E落在线段AB外侧相对靠近点A的一侧时，通过等式1计算出线段AE长度；等式1：(XB)²-(AB+AE)²=(XA)²-(AE)²；将已知量XB、AB、XA带入等式1，即可算得线段AE长度；在线段AE长度、线段XA长度、∠XEA为已知的前提下，通过余弦定理和正弦定理求解三角形AEX中的∠EXA；将∠EXA与∠AXB相加，即得到∠BXE；

c2、当垂足点E落在线段AB外侧相对靠近点B的一侧时，通过等式2计算出线段BE长度；等式2：(XA)²-(AB+BE)²=(XB)²-(BE)²；将已知量XB、AB、XA带入等式2，即可算得线段BE长度；在线段BE长度、线段XB长度、∠XEA为已知的前提下，通过余弦定理和正弦定理求解三角形BEX中的∠EXB；将∠EXB与∠AXB相加，即得到∠BXE；

c3、当垂足点E落在线段AB上时，则通过等式3计算出线段BE长度；等式3：(XB)²-(AB-AE)²=(XA)²-(AE)²；将已知量XB、AB、XA带入等式3，即可算得线段AE长度；将线段AB长度减去线段AE长度，即得到线段BE长度；在线段BE长度、线段XB长度、∠BEX为已知的前提下，通过余弦定理和正弦定理求解三角形BEX中的∠BXE；

d、调整射线的朝向，使射线从B点向A点转动∠BXE，从而标识出了射线相对于环形平面的垂足E点；

S02、确定辅助定位装置的移动路径：

单独调整射线的角度，使射线从E点向下打在地面上，形成直线m；在地面上，过直线m做垂线n，将直线m沿垂线n向靠近环形平面中心的一侧平移一个线段ED长度，得到直线s，直线s即为人孔中心线在地面上的投影线，一次侧堵板装拆机器人的工作位置即处在直线s上；

S03，确定一次侧堵板装拆机器人的工作位置：

驱动辅助定位装置沿直线s向靠近水室的方向移动，移动过程中通过单独调节射线角度，使射线始终打在环形平面上，同时读取激光测距传感器到环形平面的距离q，当q为1450mm时，在地面上做标记，标记位置即为一次侧堵板装拆机器人的工作位置；

上述方法中，激光测距传感器的射线形成的光点从A点移动至B点，所对应的盘式电机的转动角度为∠AXB，读取盘式电机的数据即可获取∠AXB。