[发明专利]与钢平台一体化的混凝土布料机智能布料方法

权利要求书

1.一种与钢平台一体化的混凝土布料机智能布料方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立混凝土布料机布料作业时的数学模型；包括：

导入建筑结构的平面布置图，形成三维立体模型，并建立全局的三维柱坐标系，布料机的中心为坐标系原点，坐标系的ρ轴、z轴分别为布料机施工作业时机械臂所在立面的水平线、竖直线，θ角以ρ轴为起点逆时针为正方向；

输入劲性钢柱的位置坐标，以劲性钢柱最高点表示劲性钢柱的空间位置，形成三维柱坐标系下劲性钢柱的点集合{P_sca(θ_sca，ρ_sca，z_sca),a=1,…, M}；输入各钢平台爬升导轨钢柱位置坐标，以钢平台爬升导轨钢柱最高点表示钢平台爬升导轨钢柱空间位置，形成三维柱坐标系下钢平台爬升导轨钢柱的点集合{P_srb(θ_srb，ρ_srb，z_srb), b=1,…, L}；输入各布料点位置坐标，确定布料点高度z_spk，形成三维柱坐标系下布料点的点集合{P_spk(θ_spk，ρ_spk，z_spk),k=1,…, N}；

对布料机臂架各臂节长度赋值，初始化布料机的臂架状态函数F(β₁,β₂,…,β_K ;R₁,R₂,…,R_K)，见公式（1），

，i=1,2，…，K； （1）

其中，K为布料机臂架的臂节个数，R₁、R₂、…、R_K分别为相应臂节对应的长度；α_i为向量相对于ρ轴正向的转角；β₁为向量相对于ρ轴正向的转角，β_i为向量相对于向量的转角，其中i≥2；

步骤二、布料机计算机控制系统根据布料点位置和建筑结构平面图划分布料区域，由布料区域面积和结构施工层高计算布料点布料方量；

步骤三、布料机在布料点P_spk(θ_spk，ρ_spk，z_spk)进行布料作业时，布料机的第K臂节的布料端的端点坐标(θ_K，ρ_K，z_K)应满足公式（2），

； （2）

在满足公式（2）的前提下，布料机计算机控制系统以布料作业总时间最小为最优解指标，将最佳布料施工方案转化为布料机智能施工布料控制参数；

其中，布料机布料作业总时间最小的判定指标为布料机臂架调整时间最小，布料机臂架调整时间计算方法为：

（1）布料机从第s布料位置到第s+1布料位置，布料机臂节运动路径中不存在钢平台爬升导轨钢柱和劲性钢柱，则布料机臂架调整时间计算见公式（3）：

， （3）

式中，K表示布料机臂架的臂节个数，N表示布料位置个数，η_i为第i节臂架的转动效率，β_i,s+1－β_i,s表示第i节臂架由第s布料位置到第s+1布料位置的夹角；

（2）布料机从第s布料位置到第s+1布料位置，布料机臂架运动路径中存在钢平台爬升导轨钢柱或劲性钢柱，导致布料机臂节无法直接越过，布料机的臂节需先调整至中间状态，在越过障碍物后再次调整布料机状态；将第i臂节的中间状态的角度记为β_i,ss+1，则布料机臂架调整时间计算见公式（4）：

， （4）

式中，K表示布料机臂架的臂节个数，N表示布料位置个数，η_i为第i节臂架的转动效率；β_i,ss+1－β_i,s表示第i节臂架由第s布料位置到中间状态的夹角，β_i,s+1－β_i,ss+1表示第i节臂架由中间状态到第s+1布料位置的夹角；

步骤四、将步骤三中的最佳布料施工方案的布料控制参数输出给布料机机械控制系统，控制混凝土布料机进行布料。