[发明专利]一种锚杆支护机器人工作臂轨迹规划方法

说明书

本发明属于锚杆支护机器人自动锚杆支护作业的技术领域，具体是一种锚杆支护机器人工作臂轨迹规划方法。包括以下步骤，S100～确定巷道安装锚杆处相对锚护机器人的位置信息；S200～确定锚杆支护机器人工作臂的运动路径；S300～根据工作臂运动路径，确定工作臂各关节的B样条轨迹的插值时间和节点矢量；S400～确定关节i的B样条轨迹的控制点Psubgt;ij/subgt;；S500～根据S400确定的控制点，确定关节i的B样条轨迹，计算得到关节i的速度和加速度。本发明既可以保证锚杆机器人工作臂经过预设的路径点，又可以满足锚杆机器人工作臂的速度和加速度等约束条件，使得锚杆支护机器人在井下作业时可以避开外界环境障碍，又可以运动连续平稳。

技术领域

本发明属于锚杆支护机器人自动锚杆支护作业的技术领域，具体是一种锚杆支护机器人工作臂轨迹规划方法。

背景技术

锚杆支护机器人是煤矿巷道支护的重要装备，对巷道高效安全掘进具有巨大的意义。锚杆支护机器人工作臂的轨迹规划是自动化锚杆支护的技术基础。锚杆支护机器人工作臂轨迹规划表示为位移、速度和加速度等位姿运动量关于时间的函数，一般在关节空间和笛卡尔空间中进行。煤矿井下复杂的工作环境，对锚杆支护机器人作业有很高的要求。锚杆支护机器人工作臂在运动过程中需要保证运动平稳且无冲击，同时还需要合理的规避外界环境中的障碍。

然而目前应用广泛的点对点轨迹规划方法（多项式轨迹规划、梯形轨迹规划等方法）无法同时满足上述要求，工作臂在相邻两锚孔运动时容易与机身和外界环境发生碰撞，为井下安全支护带来了严重的安全隐患。

发明内容

本发明针对点对点轨迹规划方法的问题，提出了一种基锚杆支护机器人工作臂轨迹规划方法。本发明方法能够保证锚杆支护机器人工作臂可以经过预设的路径点，满足锚杆支护机器人工作时的避障要求；同时能够保证锚杆支护机器人工作臂在运动过程中对速度和加速度的连续性要求，使得锚杆支护机器人工作臂运动平稳且无冲击。

本发明采取以下技术方案：一种锚杆支护机器人工作臂轨迹规划方法，包括以下步骤，S100～确定巷道安装锚杆处相对锚护机器人的位置信息；S200～确定锚杆支护机器人工作臂的运动路径；S300～根据工作臂运动路径，确定工作臂各关节的B样条轨迹的插值时间和节点矢量；S400～确定关节 i的B样条轨迹的控制点P_ij；S500～根据S400确定的控制点，确定关节 i的B样条轨迹，计算得到关节 i的速度和加速度。

步骤S100的具体过程为，通过锚杆支护机器人视觉模块识别出巷道内需要安装锚杆的位置，选取相邻两个锚固位置作为工作臂的起始位置点S₀和终止位置点S_k，为了满足锚杆支护作业要求，锚杆支护机器人工作臂在起始位置点S₀和终止位置点S_k的速度和加速度均要求为0。