[发明专利]一种基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法

权利要求书

1.一种基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法，其特征在于，根据真实作业场景建立虚拟作业场景，虚拟场景中机械臂模型的尺寸略大于机械臂实际尺寸，在虚拟场景中进行虚拟碰撞检测，以判断机械臂是否会发生碰撞；所述虚拟碰撞检测采用基于包围盒的虚拟碰撞检测方法，具体为：

步骤1，预处理阶段，对参与碰撞检测的机械臂模型进行特征采样，将构成机械臂模型的基本集合元素的包围盒的中心点作为特征采样点，根据两个待检测包围盒的特征对建立二维离散搜索空间；

步骤2，碰撞检测阶段，包括以下步骤：

步骤2-1，采用粒子群算法进行搜索，得到距离小于一定碰撞检测阈值的特征对；

步骤2-2，判断以上距离小于一定碰撞检测阈值的特征对所对应的包围盒是否相交，若包围盒不相交，则进入步骤2-4；若包围盒相交，则继续步骤2-3；

步骤2-3，判断机械臂的基本几何元素是否相交，若基本几何元素不相交，进入步骤2-4；若基本几何元素相交，则做出碰撞响应。

2.如权利要求1所述基于虚拟现实带电作业机械臂防碰撞保护方法，其特征在于，步骤2-1具体为：

步骤2-1-1，将两个机械臂基本几何元素的包围盒特征作为粒子，初始化粒子群，包括群体规模、每个粒子的位置和速度；

步骤2-1-2，计算每个粒子的适应度值；

步骤2-1-3，对每个粒子，比较其适应度值和个体极值p_best，如果适应度值小于粒子当前的个体极值p_best，则更新个体极值p_best；否则不更新；

步骤2-1-4，对每个粒子，比较其适应度值和全局极值g_best，如果适应度值小于粒子当前的全局极值g_best则更新全局极值g_best；否则不更新；

步骤2-1-5，根据以下公式更新粒子的速度和位置；

$V_i^{k+1}={\mathrm{\ωV}}_i^k+c_1\×r_1\×(P_i^k-X_i^k)+c_2\×r_2\×(P_g^k-X_i^k)$

$X_i^{k+1}=X_i^k+V_i^{k+1}$

其中，k为迭代代次数；c₁,c₂为学习因子；r₁,r₂为均匀分布在[0,1]之间的两个随机数；ω为惯性权重；为粒子i的当前位置；为粒子i的当前飞行速度；P_i是粒子i经历的最优位置，称为个体最优位置；P_g是到目前时间段为止，群体中所有粒子经历的最优位置，称为全局最优位置；

步骤2-1-6，判断是否满足粒子群算法结束条件，若满足，输出距离小于一定碰撞检测阈值的特征对，若不满足，则返回步骤2-1-2。