一种臂架式起重机吊装作业防碰撞方法及系统

摘要

本发明公开了一种臂架式起重机吊装作业防碰撞方法及系统，该系统建立障碍物分类模型，采用吊臂臂头自主探测学方法，准确采集作业区障碍物的外形与位置信息。建立起重机圆柱坐标系，作业区按回转角度分成不同扇区，扇区按距回转中心距离分成不同扇格，以扇格精确存贮作业区环境数据，利用扇格数据生成吊装安全作业三维边界墙。以吊臂最近的20个时刻位置信息，用加权线性回归模型预测下一时刻吊臂的动作与位置参数。针对吊臂的预测动作及与边界墙的不同距离，采取不干预、限速、微动与禁止等吊臂控制策略。实际作业环境下的功能测试表明，该系统能有效地防止吊臂与作业区障碍物发生碰撞。

主权项

一种臂架式起重机吊装作业防碰撞方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，建立起重机圆柱坐标系以起重机回转中心在地面的投影为原点O，以起重机车身中轴线作为X轴，X轴正向指向起重机车头，Y轴与X轴垂直，Y轴正向与X轴正向逆时针夹角90°，Z轴正向为远离地面方向，垂直于XOY平面，建立XYZ坐标系；则坐标系中的一点P由坐标(φ,d,h)表示，其中φ表示点P在XOY平面投影D所形成OD线与X正向轴的逆时针夹角，d表示投影D到坐标原点O的距离，h表示点P到投影D之间的高度；记起重机吊臂臂头的空间位置为其中吊臂长度为r，仰角为β，以X轴正向为起始位置的回转角度为根据几何关系可得到臂头的空间位置和臂头在XYZ坐标系中的坐标之间的换算关系；步骤二，扇格化存储吊装作业区环境数据步骤S20，将吊装作业区按间隔一定的回转角度划分为多个扇区，再将每个扇区依据到坐标原点O的距离划分为多个扇格，建立环境数据表，在表中每个扇区的每个扇格用于存放该位置的环境数据；每个扇格中用两组数据记录，分别表示在该扇格空间中吊臂可活动区域的上边界和下边界；步骤S21，将吊装作业区中的障碍物按照其外形进行分类；步骤S22，根据不同类型的障碍物，采集能代表其空间外形结构的数据信息，将这些数据信息填充到对应的扇格中；步骤三，确定吊装作业范围步骤S30，在吊臂的仰角和回转角度一定时，根据环境数据表中在该回转角度下的扇格区域中吊臂可活动区域的上边界和下边界，计算出回转角度一定时，不同仰角下吊臂在边界内可达到的最大臂长，继而计算出在不同回转角度和仰角下吊臂的最大可伸长臂长，得到回转角度、仰角与最大可伸长臂长的三维数据表；步骤S31，在吊臂的臂长和仰角一定时，依次令吊臂向左、右回转，根据三维数据表得到吊臂在臂长和仰角一定时的左右回转范围；步骤S32，在吊臂的臂长与回转角度一定时，根据三维数据表得到吊臂在臂长与回转角度一定时可上变幅、下变幅的范围。