[发明专利]一种机械臂与钻机协同作业的智能钻锚机器人的控制系统

说明书

本发明公开了一种机械臂与钻机协同作业的智能钻锚机器人的控制系统，任务时序、并行排列子系统包括任务时序、并行特性分析模块和设备任务排序模块；扫描检测策略任务分配系统包括设备扫描检测模块、任务进程检测模块以及任务分配模块；路径规划避障系统包括运动设备工作空间构建模块、最短路径分析模块、杆件扩展模块以及轨迹避障分析模块；视觉定位系统包括机体位置校准模块、交互点视觉识别模块以及交互校准模块；设备运动控制系统包括机体行进控制模块、路径点拾取模块、关节变量计算模块、模糊控制模块、交互设备调整模块。本发明极大的促进了井下作业的智能化、无人化发展，降低了人工的工作强度，并提高了钻锚机器人的工作效率。

技术领域

本发明涉及钻锚机器人多任务并行技术领域，具体涉及一种机械臂与钻机协同作业的智能钻锚机器人的控制系统。

背景技术

煤炭资源在我国占据能源主体地位，需求量逐年升高。但当下我国煤炭井下作业存在“掘快支慢”的问题，钻锚作业繁重导致整体的采掘工作停滞。而当下钻锚作业通常由人工作业完成，人工作业往往存在着任务分配不合理，作业过程存在安全隐患，人员调度导致效率降低等问题，极大的限制了井下作业效率。

近年来伴随着井下作业机械走向大规模机械化、智能化，在钻锚作业上也得到大量的应用。钻锚机器人辅助工人完成钻锚作业一方面提高了钻锚支护的效率，另一方面也改善了工人的工作环境。当下的钻锚机器人，能够根据打钻的需求，结合各类钻机进行钻锚作业，但仍然需要人工操作进行，对于作业的精确性、高效性以及安全性仍有提升空间。

发明内容

为了克服煤矿巷道支护作业中，因人工原因导致的钻锚机器人工作效率低、各项工作交接过程复杂、人力需求大等缺点，本发明提供了一种机械臂与钻机协同作业的智能钻锚机器人的控制系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种机械臂与钻机协同作业的智能钻锚机器人的控制系统，其特征在于，包括：

任务时序、并行排列子系统，包括任务时序、并行特性分析模块和设备任务排序模块；

扫描检测策略任务分配系统，包括设备扫描检测模块、任务进程检测模块以及任务分配模块；

路径规划避障系统，包括运动设备工作空间构建模块、最短路径分析模块、杆件扩展模块以及轨迹避障分析模块；

视觉定位系统，包括机体位置校准模块、交互点视觉识别模块以及交互校准模块；

设备运动控制系统，包括机体行进控制模块、路径点拾取模块、关节变量计算模块、模糊控制模块、交互设备调整模块。

进一步地，所述并行特性分析模块收集智能钻锚机器人各设备任务，以时序为前提检验不同设备任务间的并行性，然后将分析得到的任务特性交由设备任务排序模块处理，输出任务时序排布表。

进一步地，所述运动设备工作空间构建模块用于模拟机器人工作空间，并标识障碍物；所述杆件扩展模块用于针对杆件有关的任务，根据杆件种类不同对寻迹点的体积进行调整，增加竖直方向上的体积，以避免杆件与障碍物间干涉；所述最短路径分析模块由任务内容加载算法计算求解出多条任务路径，在轨迹避障分析模块对解出路径进行避障验证，输出最佳任务路径。

进一步地，所述视觉定位系统的工作流程如下：

S1、钻锚机器人钻锚工作开始前，通过机体位置校准模块，以上一工作位置为基准，检查校验钻锚机器人行进方向变量和行进距离变量，根据测算得出的变量确定当前钻锚机器人实际位置，并将测量数据与对照数据进行比对，得出位置误差，将位置误差交由运动控制系统，调整机器人位置；

S2、任务开始前进行钻锚机器人设备位置自检进程，通过对各设备特征点的识别在空间中定位各设备当前坐标信息，并交由路径规划避障系统规划设备运动路径；