本發(fā)明屬于物料搬運，涉及一種抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法。

背景技術：

1、傳統(tǒng)的抓料機作業(yè)主要依靠人工經(jīng)驗進行操作，缺乏對作業(yè)范圍的精細劃分和針對性研究。這導致抓料機在作業(yè)過程中存在以下問題：

2、抓料機抓取動作盲目，無法精準定位最佳抓取點，導致抓取效率和質(zhì)量低下，且易造成散料浪費。

3、抓料機作業(yè)范圍劃分模糊，容易發(fā)生碰撞、掉落等安全事故，造成人員和設備損傷。

4、抓料機運動路徑規(guī)劃不合理，導致不必要的動作和能源消耗，增加運營成本。

5、為了解決上述問題，有必要對抓料機散料抓取的作業(yè)范圍進行科學劃分，并進行針對性地研究和優(yōu)化，以提高抓取效率、安全性，并降低能耗。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法。建立抓料機坐標系，根據(jù)抓料機的物理特性構建一個近似球體的作業(yè)范圍，再由人工作業(yè)經(jīng)驗細化出低效作業(yè)區(qū)域、不安全區(qū)域，通過感知傳感器獲取散料料堆的表面點集，再通過細化后的作業(yè)范圍和料堆點集的交集可以得到抓料機的建議抓取區(qū)域。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法，該方法包括以下步驟：

4、建立抓料機坐標系，以抓料機中心為坐標原點，回轉平臺正前方為x軸正方向，用右手定則確定y軸和z軸；

5、確定最大可抓取范圍，為一個球形，以抓料機中心點為球心，以最大可抓取半徑為半徑；

6、確定最小可抓取范圍，為一個球形，以抓料機中心點為球心，以最小可抓取半徑為半徑；

7、計算可運行區(qū)域點集，為最大可抓取范圍點集相對最小可抓取范圍點集的補集；

8、計算不安全區(qū)域點集，為球椎相對最小可抓取范圍的補集，球椎底面半徑等于最大可抓取半徑，球椎高度可調(diào)；

9、計算可安全運行區(qū)域點集，為可運行區(qū)域點集相對不安全區(qū)域點集的補集；

10、獲取料堆表面點集；

11、計算可抓取區(qū)域點集，為可安全運行區(qū)域點集與料堆表面點集的交集；

12、確定低效抓取區(qū)域，為一個長方體，長寬等于最大可抓取半徑，高度可調(diào)，且與可運行區(qū)域點集相交；

13、計算建議抓取區(qū)域點集，為可抓取區(qū)域點集相對低效抓取區(qū)域點集的補集。

14、進一步，所述不安全區(qū)域點集的球椎高度占球冠高度的比例可調(diào)。

15、進一步，所述低效抓取區(qū)域的高度可調(diào)。

16、進一步，所述最大可抓取半徑為r最大，球內(nèi)所有的點(x,y,z)滿足以下條件：x2+y2+z2≤r最大2，且z≥0，得到最大可抓取范圍內(nèi)的點集s最大可抓取；

17、最小可抓取半徑為r最小，球內(nèi)所有點(x,y,z)滿足以下條件：x2+y2+z2≤r最小2，且z≥0，得到最小可抓取范圍內(nèi)的點集s最小可抓取；

18、可運行區(qū)域點集滿足以下條件：s可運行＝s最大可抓取-s最小可抓??；s最大可抓取表示最大可抓取范圍的點集，s最小可抓取表示最小可抓取范圍的點集；r最小2<x2+y2+z2≤r最大2且z≥0；

19、球椎內(nèi)點的集表示為(x＝r*cos(θ)*(1-z/h)，y＝r*sin(θ)*(1-z/h)，z＝k*h)，其中h為球冠的高度，θ為該點在球冠底面上的極角，r為球椎底面上任意一點到球心的距離，k為一個介于[0,1]之間的常數(shù)，表示球椎的高度占球冠高度的比例，不安全區(qū)域點集s不安全滿足以下條件：

20、(s不安全＝(x＝r*cos(θ)*(1-z/h)，y＝r*sin(θ)*(1-z/h)，z＝k*h)，且x2+y2+z2>r最小2且z≥0；

21、可安全運行區(qū)域點集s可安全運行滿足以下條件：

22、r最小2<x2+y2+z2≤r最大2且(x,y,z){(x＝r*cos(θ)*(1-z/h)，y＝r*sin(θ)*(1-z/h)，z＝k*h)，且

23、x2+y2+z2>r最小2，且z≥0}；

24、確定低效抓取區(qū)域s低效抓取，為一個長方體，長方體內(nèi)點(x,y,z)滿足以下條件：-r最大≤x≤r最大，-r最大≤y≤r最大，0≤z≤h低效抓取；長方體的長寬均為r最大，高為h低效抓??；

25、可抓取區(qū)域的點集s可抓取滿足：s可抓?。絪可安全運行∩s料堆；s料堆為料堆點集；

26、建議抓取區(qū)域點集s建議抓取滿足：s建議抓?。絪可抓取-s低效抓取。

27、本發(fā)明的有益效果在于：

28、(1)通過對抓料機作業(yè)范圍進行分區(qū)，并計算最佳抓取區(qū)域，可以使抓料機精準定位最佳抓取點，提高抓取效率和質(zhì)量，減少散料浪費。

29、(2)通過劃分不安全區(qū)域，并限制抓料機在該區(qū)域的作業(yè)，可以有效避免碰撞、掉落等安全事故的發(fā)生，保障人員和設備安全。

30、(3)通過優(yōu)化抓料機運動路徑規(guī)劃，減少不必要的動作和能源消耗，降低運營成本，提高經(jīng)濟效益。

31、(4)本發(fā)明為抓料機智能化作業(yè)提供了基礎，可以實現(xiàn)抓取路徑的自動規(guī)劃和抓取動作的自動化控制，提高作業(yè)效率和安全性。

32、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

技術特征：

1.一種抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法，其特征在于：所述不安全區(qū)域點集的球椎高度占球冠高度的比例可調(diào)。

3.根據(jù)權利要求1所述的抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法，其特征在于：所述低效抓取區(qū)域的高度可調(diào)。

4.根據(jù)權利要求1所述的抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法，其特征在于：所述最大可抓取半徑為r最大，球內(nèi)所有的點(x,y,z)滿足以下條件：x2+y2+z2≤r最大2，且z≥0，得到最大可抓取范圍內(nèi)的點集s最大可抓??；

技術總結
本發(fā)明涉及一種抓料機散料抓取的作業(yè)范圍分區(qū)和計算方法，屬于物料搬運技術領域，旨在提高抓取效率、安全性，并降低能耗。該方法通過建立抓料機坐標系，并確定最大和最小可抓取范圍，從而劃分出可運行區(qū)域、不安全區(qū)域、低效抓取區(qū)域和建議抓取區(qū)域。通過感知傳感器獲取料堆表面點集，并與可安全運行區(qū)域點集進行交集運算，得到可抓取區(qū)域點集。進一步，通過與低效抓取區(qū)域點集進行補集運算，得到建議抓取區(qū)域點集。本發(fā)明通過合理的分區(qū)和計算，為抓料機作業(yè)臂運動規(guī)劃和任務調(diào)度提供支撐，有效提高抓取效率、安全性，并降低能耗，實現(xiàn)智能化作業(yè)。

技術研發(fā)人員：周宇星,何立,陳開,石清慶,周嘉洛
受保護的技術使用者：中冶賽迪技術研究中心有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19