工程機械臂架路徑規劃方法及裝置與流程

2023-10-21 01:50:14

1.本技術涉及起重機智能化技術領域，具體涉及一種工程機械臂架路徑規劃方法、一種工程機械臂架路徑規劃裝置、一種機器可讀存儲介質及一種處理器。


背景技術：

2.在起重機自動吊裝中，起重機路逕自動規劃處於關鍵地位，目前業內研究較多的均為塔式與橋式起重機自動路徑規劃，採用的方法也都基於將起重機看作一根多關節機械臂進行規劃，這兩種起重機工作時剛性較好，幾乎不產生撓度變形，一般的基於多關節機械臂的方法適應性較好。
3.但對於中大噸位的汽車起重機來說，其主臂一般由多節撓性臂節組成，當主臂較長或吊載較大時，其主臂將產生撓度變形而彎曲，撓度較大時可》10m。這時若採用傳統基於剛性機械臂的路徑規劃方法，由於其機械臂的正逆運動學關係發生變化，將導致規劃的路徑點與實際所需的路徑不符，由此輕則造成路徑不準，重則導致起重機與環境中障礙物碰撞(正逆運動學關係變化導致空間位置變換錯誤)造成重大安全事故。
4.因此，現有的針對起重機的路徑規劃方法研究無法適應汽車起重機柔性臂架特性，汽車起重機重載產生撓度時，由於傳統機器人路徑規劃為剛體規劃，對起重機撓性臂架不適應，從而導致路徑規劃不準確。


技術實現要素：

5.本技術實施例的目的是提供一種工程機械臂架路徑規劃方法、一種工程機械臂架路徑規劃裝置、存儲介質及處理器。
6.為了實現上述目的，本技術第一方面提供一種工程機械臂架路徑規劃方法，包括：
7.獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；
8.根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
9.基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。
10.在本技術實施例中，所述工程機械主臂信息包括主臂末端吊載受力和工程機械主臂中各個臂節的臂節參數；
11.所述根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，包括：
12.根據變幅角、所述主臂末端吊載受力以及所述各個臂節的臂節參數，基於撓度計算公式，得到所述各個臂節的撓度；
13.根據所述各個臂節的撓度與所述工程機械主臂在幅度方向上的長度，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係。
14.在本技術實施例中，所述臂節參數包括臂節長度、彈性模量以及橫截面慣性矩；
15.所述撓度計算公式為：
16.其中，yi為第i個臂節的撓度，f2為所述主臂末端吊載受力在垂直於幅度方向上的分力，li為第i個臂節的臂節長度，ei為第i個臂節的的彈性模量，ii為第i個臂節的的橫截面慣性矩，i為小於或等於臂節總數的正整數；
17.所述根據所述各個臂節的撓度與所述工程機械主臂在幅度方向上的長度，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係，包括：
18.根據各個臂節的撓度與所述變幅角，計算工程機械主臂在幅度方向上的撓度；所述工程機械主臂在幅度方向上的撓度為：
19.根據工程機械主臂在幅度方向上的撓度、所述工程機械主臂在幅度方向上的長度以及所述變幅角，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係；所述第一對應關係表示為：
20.其中，l為與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，為工程機械主臂的長度，l為幅度方向撓度，a為變幅角，n為臂節總數。
21.在本技術實施例中，所述獲取多個路徑點，包括：
22.獲取第一起始點與目標點；
23.在不考慮撓度的情況下，基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到多個待搜索點；
24.將各個所述待搜索點基於正運動學進行計算，得到各個待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚；
25.根據工程機械的迴轉運動、變幅運動和卷楊運動，構建基於關節空間的代價函數；
26.將各個所述待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚代入到所述基於關節空間的代價函數中，得到各個待搜索點的代價值；
27.根據所述各個待搜索點的代價值，對所述多個待搜索點進行篩選，得到代價最低的關節位置；
28.將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑；
29.對初始路徑進行平滑和插值處理，得到初始規劃路徑；
30.根據所述初始規劃路徑得到多個路徑點。
31.在本技術實施例中，還包括：
32.將所述代價最低的關節位置對應的變幅長與預置的起重量表中對應的變幅長進行匹配，得到理論起重量；
33.根據所述理論起重量，驗證當前所述代價最低的關節位置是否滿足要求，若滿足，則將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑，若不滿足，則繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點。
34.在本技術實施例中，所述獲取第一起始點包括：
35.獲取第二起始點以及所述第二起始點對應的變幅角；
36.根據所述第一對應關係和所述第二起始點對應的變幅角，修正所述第二起始點，以得到第一起始點。
37.本技術第二方面提供一種工程機械臂架路徑規劃方法，所述工程機械臂架路徑規劃方法包括：
38.獲取工程機械主臂信息；
39.根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
40.基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑；其中，在所述路徑搜索的過程中，每個搜索空間中的各個搜索點都預先關聯有變幅長和變幅角，且各個所述搜索點關聯的變幅角為根據所述搜索點關聯的變幅長與所述第一對應關係確定得到。
41.在本實施例中，所述基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑，包括：
42.基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到最優路徑上的多個搜索點；
43.將所述多個搜索點分別基於正逆運動學計算，得到各個搜索點的迴轉和卷揚；
44.根據各個所述搜索點的坐標和所述第一對應關係，計算得到各個所述搜索點的變幅角；
45.根據各個所述搜索點的迴轉、變幅角、卷揚，對所述最優路徑上的各個搜索點進行更新，得到多個新的搜索點；
46.對所述多個新的搜索點進行細化與差分處理，得到目標規劃路徑。
47.本技術第三方面提供一種工程機械臂架路徑規劃裝置，包括：
48.主臂信息和路徑點獲取模塊，用於獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；
49.第一對應關係計算模塊，用於根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
50.目標規劃路徑模塊，用於基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。
51.本技術第四方面提供一種工程機械臂架路徑規劃裝置，包括：
52.主臂信息獲取模塊，用於獲取工程機械主臂信息；
53.第一對應關係確定模塊，用於根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
54.路徑搜索模塊，用於基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑；其中，在所述路徑搜索的過程中，每個搜索空間中的各個搜索點都預先關聯有變幅長和變幅角，且各個所述搜索點關聯的變幅角為根據所述搜索點關聯的變幅長與所述第一對應關係確定得到。
55.本技術第五方面提供一種處理器，被配置成執行上述的工程機械臂架路徑規劃方法。
56.本技術第六方面提供一種機器可讀存儲介質，該機器可讀存儲介質上存儲有指令，該指令在被處理器執行時使得所述處理器被配置成執行上述的工程機械臂架路徑規劃方法。
57.通過上述技術方案，通過獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；然後根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；最後基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。本技術實施例通過具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係對路徑點進行撓度補償，得到考慮了撓度變化的路徑點，從而將撓度與工程機械臂架路徑規劃相結合，實現工程機械撓性臂架的精準路徑規劃，目標規劃路徑是考慮撓度的規劃軌跡，提高了工程機械臂架路徑規劃準確性，同時避免在吊裝作業過程中由於路徑規劃的路徑點與實際所需的路徑不符造成工程機械與環境中障礙物碰撞，從而保證了吊裝作業的安全、正確完成。
58.本技術實施例的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
59.附圖是用來提供對本技術實施例的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本技術實施例，但並不構成對本技術實施例的限制。在附圖中：
60.圖1示意性示出了根據本技術實施例的一種工程機械臂架路徑規劃方法的應用環境示意圖；
61.圖2示意性示出了根據本技術實施例的一種工程機械臂架路徑規劃方法的流程示意圖；
62.圖3示意性示出了根據本技術實施例的5節主臂圖；
63.圖4示意性示出了根據本技術實施例的a點受力圖；
64.圖5示意性示出了根據本技術實施例的撓度組合示意圖；
65.圖6示意性示出了根據本技術實施例的機構簡圖；
66.圖7示意性示出了根據本技術實施例的起重機臂架運動學模型示意圖；
67.圖8示意性示出了根據本技術實施例的工程機械臂架路徑規劃流程圖；
68.圖9示意性示出了根據本技術實施例的路徑規劃路徑示意；
69.圖10示意性示出了根據本技術實施例的另一種工程機械臂架路徑規劃方法的流程示意圖；
70.圖11示意性示出了根據本技術實施例的一種工程機械臂架路徑規劃裝置的結構框圖；
71.圖12示意性示出了根據本技術實施例的另一種工程機械臂架路徑規劃裝置的結構框圖；
72.圖13示意性示出了根據本技術實施例的計算機設備的內部結構圖。
73.附圖標記說明
74.102-觸控屏；104-工控機；103-傳感器；410-主臂信息和路徑點獲取模塊；420-第一對應關係計算模塊；430-目標規劃路徑模塊；510-主臂信息獲取模塊；520-第一對應關係
確定模塊；530-路徑搜索模塊；a01-處理器；a02-網絡接口；a03-內存儲器；a04-顯示屏；a05-輸入裝置；a06-非易失性存儲介質；b01-作業系統；b02-電腦程式。
具體實施方式
75.為使本技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本技術實施例，並不用於限制本技術實施例。基於本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本技術保護的範圍。
76.需要說明，若本技術實施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、後
……
)，則該方向性指示僅用於解釋在某一特定姿態(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關係、運動情況等，如果該特定姿態發生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。
77.另外，若本技術實施例中有涉及「第一」、「第二」等的描述，則該「第一」、「第二」等的描述僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本技術要求的保護範圍之內。
78.本技術提供的一種工程機械臂架路徑規劃方法，可以應用於如圖1所示的應用環境中。其中，觸控屏102可以點選目標點，傳感器103可以包括重力傳感器(用於檢測主臂末端吊載受力)、定位用的傳感器(例如rtk、視覺傳感器等，用於獲取起始點)；還可以包括用於避障的雷達傳感器等等。工控機104具有運算能力，可以獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長，然後根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；最後，基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。其中，工控機104可以用獨立的工控機或者是多個工控機組成的工控機集群來實現。
79.圖2示意性示出了根據本技術實施例的一種工程機械臂架路徑規劃方法的流程示意圖。如圖2所示，在本技術一實施例中，提供了一種工程機械臂架路徑規劃方法，本實施例主要以該方法應用於上述圖1中的工控機104來舉例說明，需要說明的是，本實施例提出的一種工程機械臂架路徑規劃方法，可以應用於起重機、消防設備、高空作業車等。為了便於對方案進行說明，本實施例中主要以工程機械為起重機為例進行說明。該工程機械臂架路徑規劃方法，包括以下步驟：
80.步驟210：獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；
81.步驟220：根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係
[0082][0083]
步驟230：基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標
變幅角，以得到目標規劃路徑。
[0084]
通過上述技術方案，通過獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；然後根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；最後基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。本技術實施例通過具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係對路徑點進行撓度補償，得到考慮了撓度變化的路徑點，從而將撓度與工程機械臂架路徑規劃相結合，實現工程機械撓性臂架的精準路徑規劃，目標規劃路徑是考慮撓度的規劃軌跡，提高了工程機械臂架路徑規劃準確性，同時避免在吊裝作業過程中由於路徑規劃的路徑點與實際所需的路徑不符造成工程機械與環境中障礙物碰撞，從而保證了吊裝作業的安全、正確完成。
[0085]
上述實現過程中，通過建立的第一對應關係，可以比較快速地求解出在考慮了撓度變化的各個路徑點的變幅角，實現對路徑點進行撓度補償，從而提高了路徑規劃的效率。
[0086]
在本實施例中，所述多個路徑點可以是已經規劃好的路徑中的路徑點。
[0087]
在工程機械為起重機的情況下，工程機械主臂信息可以是起重機主臂信息。其中，所述起重機主臂信息包括主臂末端吊載受力、主臂長度、臂節數量、主臂偏角、起重機主臂中各個臂節的臂節參數等，其中，臂節參數包括臂節長度、彈性模量、橫截面慣性矩(末端最大慣性矩)。例如：起重機主臂由5節臂節組成，各臂節參數如表1：臂節參數表所示。
[0088]
表1：臂節參數表
[0089][0090]
在本實施例中，在工程機械為起重機的情況下，所述主臂末端吊載受力可以是起重機工作時，吊起的重物所產生的力。
[0091]
相應地，步驟220可以根據所述起重機主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；在本實施例，由於起重機有主臂末端吊載受力，產生撓度，進而可以根據主臂末端吊載受力來確定具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係。
[0092]
其中，根據所述主臂末端吊載受力確定第一對應關係包括以下步驟：
[0093]
首先，根據變幅角、所述主臂末端吊載受力以及所述各個臂節的臂節參數，基於撓度計算公式，得到所述各個臂節的撓度；
[0094]
在本實施例中，在工程機械為起重機的情況下，所述變幅角可以是在獲取起重機主臂信息時得到，也可以是單獨獲取，上述變幅角可以是指主臂偏角，可以是通過起重機上的傳感器獲得。
[0095]
在工程機械為起重機的情況下，工程機械主臂可以是起重機主臂。起重機主臂在
受力時，起重機主臂在垂直於軸線方向的線位移就是起重機主臂撓度。對於中大噸位的汽車起重機來說，其主臂一般由多節撓性臂節組成，當主臂較長或吊載較大時，其主臂將產生撓度變形而彎曲。起重機主臂一般包含多節不同尺寸界面與長度的臂節組成，大型全地面起重機臂架節數最多可達8節。因此，對於多臂節的起重機，計算起重機主臂撓度需要分別計算出各個臂節的撓度。
[0096]
為便於計算，可以先對主臂末端吊載受力進行力的分解，進而再分別計算撓度。請參看圖3-圖4，圖3示意性示出了根據本技術實施例的5節主臂圖；圖4示意性示出了根據本技術實施例的a點受力圖。具體包括以下步驟：
[0097]
第一步，根據所述主臂偏角和所述主臂末端吊載受力，得到有效力。具體是對所述主臂末端吊載受力進行分解，得到有效力；由於起重機撓度變形產生的原因是簡支梁撓度產生機理，因此可以將力f進行分解，分解為沿主臂方向的力f1與垂直於主臂的力f2，f1對撓度無影響，f2導致主臂產生撓度，f2計算方式為f2＝f
×
cos(a)＝m
×g×
cos(a)，其中，m為重物質量，g為重力加速度。上述導致主臂產生撓度的力為有效力，即為f2。
[0098]
第二步，根據所述有效力和各個所述臂節信息，採用單臂節的撓度計算公式計算得到各個臂節的撓度。在本實施例中，所述各個臂節的撓度可以用個臂節的末端點的撓度作為臂節的撓度。
[0099]
其中，所述撓度計算公式為：
[0100]
其中，yi為第i個臂節的撓度，f2為所述主臂末端吊載受力在垂直於幅度方向上的分力，li為第i個臂節的臂節長度，ei為第i個臂節的的彈性模量，ii為第i個臂節的的橫截面慣性矩，i為小於或等於臂節總數的正整數。
[0101]
以上述5節臂節的起重機為例，起重機臂節分別表示為l0-l4臂節，各個臂節末端分別表示為a、b、c、d、e。首先計算l0臂節靠近主臂末端點的a點撓度，即l0臂節撓度，將剛性主臂oe看做一根簡支梁，取ae為隔離段，ae截面a受力f2方向向上，oa截面a受力f2，方向向下，如圖4。將oa看做簡支梁，a點撓度為：同理，可計算得到b、c、d、e點撓度。
[0102]
然後，根據所述各個臂節的撓度與所述起重機主臂在幅度方向上的長度，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係。在本實施例中，所述起重機主臂在幅度方向上的長度可以根據臂節參數中的臂節長度獲得。上述得到第一對應關係的過程包括以下步驟：
[0103]
第一步，根據各個臂節的撓度與所述變幅角，計算起重機主臂在幅度方向上的撓度；所述幅度方向上的撓度為：在本實施例中，在得到各個臂節的撓度後，可以將所述多個單臂節撓度進行組合，得到起重機主臂撓度。請參看圖5，圖5示意性示出了根據本技術實施例的撓度組合示意圖。組合方法可以為：從第1節臂開始，以垂直於無撓度臂方向進行撓度y1位移，並以位移後臂節末端為起點，偏角為變幅角a、長度為l1劃線，以所畫線條末端點進行撓度y2位移，以此類計最終獲得末端撓度點。
[0104]
其中，所述起重機主臂撓度包括高度方向撓度和幅度方向撓度；
[0105]
所述高度方向撓度為：
[0106]
所述幅度方向撓度為：
[0107]
其中，l為幅度方向撓度，h為高度方向撓度，a為變幅角，yi為各個單臂節撓度，i為臂節數，n為臂節總數。
[0108]
以5節臂節組成主臂的汽車起重機撓度計算為例：
[0109]
所述高度方向撓度為：
[0110]
所述幅度方向撓度為：
[0111]
通過上述計算過程，可近似計算起重機不同載荷下起重機的撓度值，以便於後面進行路徑規劃。
[0112]
第二步，根據幅度方向上的撓度、所述起重機主臂在幅度方向上的長度以及所述變幅角，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係；所述第一對應關係表示為：
[0113]
其中，l為與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，為起重機主臂的長度，l為幅度方向撓度，a為變幅角，n為臂節總數，為起重機主臂在幅度方向上的長度。基於以上信息可得在固定載荷下，具有撓度的變幅長l與變幅角a之間的對應關係，進一步將上述幅度方向撓度計算公式代入，以及將單臂節的撓度計算公式代入，得到具有撓度的變幅長l與變幅角a之間的對應關係如下：
[0114][0115]
步驟230：基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。
[0116]
工程機械臂架路徑規劃可簡化為多關節機器人的軌跡規劃，其末端關節為吊鉤，規劃空間為3維空間路徑規劃。請參看圖6-圖7，圖6示意性示出了根據本技術實施例的機構簡圖，圖7示意性示出了根據本技術實施例的起重機臂架運動學模型示意圖。以上述5節臂為例，在工程機械臂架路徑規劃中，將臂架簡化成機構簡圖，由轉動副j1、j2、j4以及平移副j3、j5組成，如下圖所示，其中j2與j4對應的關節角q2與q4構成線性約束：q2+q4＝-π/2。利用連杆長度的參數則可建立臂架的正運動學模型，即給定j1、j2、j3、j5關節運動的位置q1、q2、q3、q5，則可計算出吊鉤相對於基座參考系的位置和姿態。上述得到目標規劃路徑可以是先不考慮撓度，然後對所述起重機進行路徑規劃，得到初始的規劃路徑，然後基於具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係，對初始的規劃路徑中的各個路徑點進行修正，從而得到最終規劃路徑。請參看圖8，圖8示意性示出了根據本技術實施例的工程機械臂架路徑規劃流程圖。採用這種方式首先需要獲得多個路徑點，在一種實施例中，可以是通過以下步驟得到：
[0117]
首先，獲取第一起始點與目標點；在工程機械為起重機的情況下，上述第一起始點是指起重機在吊載了物體後吊鉤的初始位置點。上述目標點是指需要將物體吊送到的目的地。由於起重機在吊載了物體後，會產生撓度，初始點會發生變化，因此，上述獲取第一起始點的過程可以包括以下步驟：
[0118]
第一步，獲取第二起始點以及所述第二起始點對應的變幅角；在本實施例中，在工程機械為起重機的情況下，所述第二起始點為起重機還沒有吊載物體時，吊鉤的位置。上述第二起始點對應的變幅角可以是起重機的主臂偏角。
[0119]
第二步，根據所述第一對應關係和所述第二起始點對應的變幅角，修正所述第二起始點，以得到第一起始點。在本實施例中，根據所述第一對應關係將第二起始點對應的變幅角帶入到所述第一對應關係的表達式中，計算出在考慮撓度的情況下的變幅長，進而根據變幅長得到第一起始點。
[0120]
請參看圖9，圖9示意性示出了根據本技術實施例的路徑規劃路徑示意。在工程機械為起重機的情況下，吊載物體位置a0點，目標位置a1點。目標：將被吊物吊往a1點，即不論有無撓度，目標點位置不變。空鉤：無撓度，規劃初始點a0點，目標點a1，路徑為a0-a1所示，規劃為a0-a1，執行亦是。吊載：產生撓度。若操作者以起卷揚的方式吊起重物，吊起後重物位於b0點，則此時需要吊物從b0吊至a1點，規劃路徑為b0-a1所示。其中b0點為第一起始點，a0點位第二起始點，a1點為目標點。
[0121]
然後，在不考慮撓度的情況下，基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到多個待搜索點；在本實施例中，所述啟發式搜索算法可以是a*算法，採用a*算法可以快速求出最優路徑。
[0122]
然後，將各個所述待搜索點基於正運動學進行計算，得到各個待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚；
[0123]
然後，根據起重機的迴轉運動、變幅運動和卷楊運動，構建基於關節空間的代價函數；
[0124]
然後，將各個所述待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚代入到所述基於關節空間的代價函數中，得到各個待搜索點的代價值；
[0125]
然後，根據所述各個待搜索點的代價值，對所述多個待搜索點進行篩選，得到代價最低的關節位置；
[0126]
然後，將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑；
[0127]
最後，根據所述初始路徑得到多個路徑點。
[0128]
通過採用啟發式搜索算法進行路徑搜索，可以快速準確得到初始路徑，進而得到多個路徑點。
[0129]
在一種實施例中，為了得到更加準確和更多的路徑點，在得到初始路徑後，可以進行還可以對所述初始路徑進行平滑和插值處理，以便於得到更加平滑的規劃路徑，進而得到更加準確、更多的路徑點。具體可以是通過以下步驟得到多個路徑點：
[0130]
首先，獲取第一起始點與目標點；在工程機械為起重機的情況下，上述第一起始點是指起重機在吊載了物體後吊鉤的初始位置點。上述目標點是指需要將物體吊送到的目的地。由於起重機在吊載了物體後，會產生撓度，初始點會發生變化，因此，上述獲取第一起始點的過程可以包括以下步驟：
[0131]
第一步，獲取第二起始點以及所述第二起始點對應的變幅角；在本實施例中，在工程機械為起重機的情況下，所述第二起始點為起重機還沒有吊載物體時，吊鉤的位置。上述
第二起始點對應的變幅角可以是起重機的主臂偏角。
[0132]
第二步，根據所述第一對應關係和所述第二起始點對應的變幅角，修正所述第二起始點，以得到第一起始點。在本實施例中，根據所述第一對應關係將第二起始點對應的變幅角帶入到所述第一對應關係的表達式中，計算出在考慮撓度的情況下的變幅長，進而根據變幅長得到第一起始點。
[0133]
請參看圖9，圖9示意性示出了根據本技術實施例的路徑規劃路徑示意。在工程機械為起重機的情況下，吊載物體位置a0點，目標位置a1點。目標：將被吊物吊往a1點，即不論有無撓度，目標點位置不變。空鉤：無撓度，規劃初始點a0點，目標點a1，路徑為a0-a1所示，規劃為a0-a1，執行亦是。吊載：產生撓度。若操作者以起卷揚的方式吊起重物，吊起後重物位於b0點，則此時需要吊物從b0吊至a1點，規劃路徑為b0-a1所示。其中b0點為第一起始點，a0點位第二起始點，a1點為目標點。
[0134]
然後，在不考慮撓度的情況下，基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到多個待搜索點；在本實施例中，所述啟發式搜索算法可以是a*算法，採用a*算法可以快速求出最優路徑。
[0135]
然後，將各個所述待搜索點基於正運動學進行計算，得到各個待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚；
[0136]
然後，根據起重機的迴轉運動、變幅運動和卷楊運動，構建基於關節空間的代價函數；
[0137]
然後，將各個所述待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚代入到所述基於關節空間的代價函數中，得到各個待搜索點的代價值；
[0138]
然後，根據所述各個待搜索點的代價值，對所述多個待搜索點進行篩選，得到代價最低的關節位置；
[0139]
然後，將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑；
[0140]
然後，對初始路徑進行平滑和插值處理，得到初始規劃路徑；
[0141]
最後，根據所述初始規劃路徑得到多個路徑點。
[0142]
其中，在工程機械為起重機的情況下，為了使得到的路徑點滿足起重量，可以進行起重量驗證，即還可以將所述代價最低的關節位置對應的變幅長與預置的起重量表中對應的變幅長進行匹配，得到理論起重量；然後根據所述理論起重量，驗證當前所述代價最低的關節位置是否滿足要求，若滿足，則將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑，若不滿足，則繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點。從而使得到的多個路徑點滿足起重量要求，進一步保障了路徑規劃的準確性。
[0143]
在工程機械為起重機的情況下，因起重機是一種特殊的大型機械設備，因此在規劃時目標函數的選取應當儘可能考慮起重機實際運動的特性。起重機分為三個關節運動，即迴轉運動、變幅運動、卷楊運動，因此其目標函數為關於關節變化量的三元函數，如下：
[0144]fcost
＝f(r,c,l)＝s
cost
+g
cost
＝m1×
δ(r)s+m2×
δ(c)s+m3×
δ(l)s[0145]
+n1×
δ(r)g+n2×
δ(c)g+n3×
δ(l)g，式中：s
cost
表示規劃點到起點的代價；g
cost
表示規劃點到目標點的代價；r為迴轉變化量，c為變幅變化量，l為卷揚變化量,mi、ni為各關節單位變化量代價係數，其選取一般基於運動單位變化量所耗時間與能源取值。
[0146]
在進行空間搜索時，首先基於笛卡爾空間進行搜索，將待搜索點基於正運動學後代入三元函數式中進行代價計算，最終獲取一條代價最小的無碰撞軌跡。這裡選用基於關節空間的代價函數的目的在於：起重機對於xyz的變化無法進行代價計算，因為其運動為關節運動，因此基於正運動學後在關節空間進行代價計算可以更好地規劃出符合起重機特性的軌跡，否則規劃出的軌跡不合理；除此之外，正運動學的目的還在於基於起重量表限制起重機的空間，防止規劃出超載路徑。
[0147]
在工程機械為起重機的情況下，因起重機變幅運動為伸縮油缸控制變幅角度從而控制變幅長度，變幅角度與變幅長度之間存在以下關係：變幅長度＝臂長
×
cos(變幅角度)，若輸出路徑為變幅長度，因cos關係的存在會導致實際控制起重機時角度的速度變化為非線性變化，從而導致起重機無法執行，因此路徑規劃的輸出為運動軌跡點集，即為多個路徑點。可以表示為：
[0148]
{(pr，pc，p
l
，vr，vc，v
l
)i}
[0149]
其中，r、c、l分別表示迴轉、變幅、卷揚，i表示第i個點(0《i《n)；p表示位置，v表示速度。
[0150]
按照上述路徑規劃所產生的初始規劃路徑，當撓度產生時，規劃變幅角度所對應的變幅長度將發生變化，請參看圖9，圖9示意性示出了根據本技術實施例的路徑規劃路徑示意。按照規劃軌跡進行起重機運動控制將導致起重機實際運行軌跡與規劃軌跡不一致，因此需要對初始規劃路徑進行修正。
[0151]
以上述圖9中所示出的為例：在工程機械為起重機的情況下，當吊時產生撓度，若操作者以起卷揚的方式吊起重物，吊起後重物位於b0點，則此時需要吊物從b0吊至a1點，規劃路徑為b0-a1所示。因此，存在以下問題：(1)初始點位偏差，因起重機規划起始點坐標為關節坐標(迴轉角度、變幅角度、卷揚高度)，卷楊提升過程中變幅角度不變，起重機默認其初始位置仍在a0點(僅高度有變化)，但實際起重機末端位置位於b0。產生這一現象的本質原因為：撓度產生導致起重機正逆運動學轉換關係發生變化，同一變幅角度有、無撓度的變幅長度不一致。(2)路徑點執行錯誤，與初始位置偏差產生的原因一致，同樣為：撓度產生導致起重機正逆運動學轉換關係發生變化，同一變幅角度有、無撓度的變幅長度不一致。
[0152]
基於以上敘述，在工程機械為起重機的情況下，考慮撓度的路徑規劃其最終目標為：規劃出符合起重機實際當前起始位置的路徑並保證按照路徑執行時與規劃路徑一致。
[0153]
在本實施例中，所述基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑，包括：
[0154]
首先，對所述初始規劃路徑中的第一起始點進行修正，得到規劃路徑的修正起點；具體包括：
[0155]
第一步，在不考慮撓度的情況下，根據變幅角度與變幅長度的關係，計算得到前變幅長度與主臂長度修正變幅角度；上述第一起始點可以表示為：(armlen,rotate_angle,luff_angle,rope_lenth)，armlen為臂長；rotate_angle為迴轉角；luff_angle為變幅角，同上文的a，都是表示沒有進行撓度修正的變幅角度；rope_lenth為卷揚長。
[0156]
第二步，根據所述前變幅長度與主臂長度修正變幅角度，對所述初始規劃路徑中的第一起始點進行修正，得到規劃路徑的修正起點。為保證其空間位置，以當前變幅長度與主臂長度armlen修正變幅角度，修正後起始點為(armlen,rotate_angle,rope_lenth)。
[0157]
需要說明的是，這裡的各個參數都還是沒有考慮撓度關係的(實際上吊載後撓度已經產生)，是基於不考慮撓度的參數進行計算，獲得帶有撓度的起重機真實起始位置。
[0158]
然後，根據所述具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係，對所述初始規劃路徑中的其他路徑點進行修正，得到規劃路徑的修正規劃點；具體包括：
[0159]
第一步，根據逆運動學，分別計算所述其他路徑點變幅方向實際長度；在本實施例中，所述其他路徑點構成了規劃點集合，記為：point{point|(rotate_angle，luff_angle，rope_lenth)}。因規劃逆運動學為剛性(無撓度)變換，因此其變幅方向實際長度為：l＝armlen
×
cos(luff_angle)。
[0160]
第二步，根據所述其他路徑點變幅方向實際長度，基於所述具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係，計算得到所述其他路徑點在具有撓度狀態下的變幅角；將上述得到的其他路徑點變幅方向實際長度代入到所述具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係的表達式中，即可求得有撓度狀態下的起重機變幅角θ。
[0161]
第三步，根據所述其他路徑點在具有撓度狀態下的變幅角，對所述初始規劃路徑中的其他路徑點進行修正，得到規劃路徑的修正規劃點。將規劃點集中的luff_angle逐一代入所述具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係的表達式中，進行變幅角修正，獲得修正後的規劃點集合point{point|(rotate_angle，θ，rope_lenth)}。需要說明的是，這裡的θ即考慮撓度後的變幅角度。
[0162]
最後，將所述規劃路徑的修正起點和所述規劃路徑的修正規劃點，依據設定的最大速度與加速度進行差分，得到最終運動規劃點集，以得到目標規劃路徑。將修正後的點依據設定的最大速度與加速度進行差分獲得最終運動規劃點集(已經進行撓度修正後的點集)，可以表示為：{(pr，pc，p
l
，vr，vc，v
l
)i}。至此完成考慮撓度的工程機械臂架路徑規劃，起重機按照修正後的運動規劃點集進行運動跟蹤即可保證按照預期空間路徑進行吊裝作業。
[0163]
上述實現過程中，通過獲取起重機主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；然後根據所述起重機主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；最後基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。根據起重機主臂信息，基於簡化簡支梁的撓度計算方法，確定具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係，並通過具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係對路徑點進行撓度補償，得到考慮了撓度變化的路徑點，從而將撓度與工程機械臂架路徑規劃相結合，實現起重機撓性臂架的精準路徑規劃，目標規劃路徑是考慮撓度的規劃軌跡，提高了工程機械臂架路徑規劃準確性，同時避免在吊裝作業過程中由於路徑規劃的路徑點與實際所需的路徑不符造成起重機與環境中障礙物碰撞，從而保證了吊裝作業的安全、正確完成。
[0164]
在本技術另一實施例中，提供了一種工程機械臂架路徑規劃方法，請參看圖10，圖10示意性示出了根據本技術實施例的另一種工程機械臂架路徑規劃方法的流程示意圖。該工程機械臂架路徑規劃方法包括以下步驟：
[0165]
步驟310：獲取工程機械主臂信息；在本實施例中，獲取工程機械主臂信息與步驟210相同，在此就不再贅述。
[0166]
步驟320：根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；在本實施例中，該步驟與步驟210相同，在此就不再贅述。
[0167]
步驟330：基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑；其中，在所述路徑搜索的過程中，每個搜索空間中的各個搜索點都預先關聯有變幅長和變幅角，且各個所述搜索點關聯的變幅角為根據所述搜索點關聯的變幅長與所述第一對應關係確定得到。
[0168]
在本實施例中，為了得到目標規劃路徑，在對工程機械進行路徑規劃的過程中，就考慮到撓度的影響，基於具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係，進行路徑規劃，得到最終規劃路徑。即在路徑規劃正逆運動學變換中即考慮撓度對變幅所帶來的影響，在一種實施例中，工程機械可以是起重機，上述得到目標規劃路徑的過程包括以下步驟：
[0169]
首先，基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到最優路徑上的多個搜索點；在本實施例中，上述啟發式搜索算法可以是a*算法，基於a*算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到最優路徑上的多個搜索點；上述得到的搜索點可以用(x,y,z)表示。
[0170]
然後，將所述多個搜索點分別基於正逆運動學計算，得到各個搜索點的迴轉和卷揚；
[0171]
然後，根據多個所述搜索點的坐標和所述第一對應關係，計算得到各個所述搜索點的變幅；根據多個所述搜索點的坐標計算得到具有撓度的變幅長為：然後將代入具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係的表達式中，計算得到變幅角，即為搜索點的變幅。
[0172]
然後，根據各個所述搜索點的迴轉、變幅、卷揚，對所述最優路徑上的多個搜索點進行更新，得到多個新的搜索點；
[0173]
最後，根據所述多個新的搜索點，得到目標規劃路徑。
[0174]
通過在啟發式搜索算法過程中根據所述第一對應關係對搜索點進行更新，以便於快速得到目標規劃路徑。
[0175]
在另一種實施例中，為了使得到的目標規劃路徑更加準確，還可以對目標規劃路徑進行細化與差分處理，具體可以是通過以下步驟得到：
[0176]
首先，基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到最優路徑上的多個搜索點；在本實施例中，上述啟發式搜索算法可以是a*算法，基於a*算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到最優路徑上的多個搜索點；上述得到的搜索點可以用(x,y,z)表示。
[0177]
然後，將所述多個搜索點分別基於正逆運動學計算，得到各個搜索點的迴轉和卷揚；
[0178]
然後，根據多個所述搜索點的坐標和所述第一對應關係，計算得到各個所述搜索
點的變幅；根據多個所述搜索點的坐標計算得到具有撓度的變幅長為：然後將代入具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係的表達式中，計算得到變幅角，即為搜索點的變幅。
[0179]
然後，根據各個所述搜索點的迴轉、變幅、卷揚，對所述最優路徑上的多個搜索點進行更新，得到多個新的搜索點；
[0180]
最後，對所述多個新的搜索點進行細化與差分處理，得到目標規劃路徑。
[0181]
上述實現過程中，通過獲取工程機械主臂信息，根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；最後基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑；其中，在所述路徑搜索的過程中，每個搜索空間中的各個搜索點都預先關聯有變幅長和變幅角，且各個所述搜索點關聯的變幅角為根據所述搜索點關聯的變幅長與所述第一對應關係確定得到。通過具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係在路徑規划過程中對各個搜索點進行撓度補償，得到考慮了撓度變化的目標規劃路徑，從而將撓度與工程機械臂架路徑規劃相結合，實現工程機械撓性臂架的精準路徑規劃，目標規劃路徑是考慮撓度的規劃軌跡，提高了工程機械臂架路徑規劃準確性，同時避免在吊裝作業過程中由於路徑規劃的路徑點與實際所需的路徑不符造成工程機械與環境中障礙物碰撞，從而保證了吊裝作業的安全、正確完成。
[0182]
圖2為一個實施例中工程機械臂架路徑規劃方法的流程示意圖，圖10為本技術實施例的另一種工程機械臂架路徑規劃方法的流程示意圖。應該理解的是，雖然圖2和圖10的流程圖中的各個步驟按照箭頭的指示依次顯示，但是這些步驟並不是必然按照箭頭指示的順序依次執行。除非本文中有明確的說明，這些步驟的執行並沒有嚴格的順序限制，這些步驟可以以其它的順序執行。而且，圖2或圖10中的至少一部分步驟可以包括多個子步驟或者多個階段，這些子步驟或者階段並不必然是在同一時刻執行完成，而是可以在不同的時刻執行，這些子步驟或者階段的執行順序也不必然是依次進行，而是可以與其它步驟或者其它步驟的子步驟或者階段的至少一部分輪流或者交替地執行。
[0183]
在一個實施例中，如圖11所示，圖11示意性示出了根據本技術實施例的一種工程機械臂架路徑規劃裝置的結構框圖。提供了一種工程機械臂架路徑規劃裝置，包括主臂信息和路徑點獲取模塊410、第一對應關係計算模塊420、目標規劃路徑模塊430其中：
[0184]
主臂信息和路徑點獲取模塊410，用於獲取工程機械主臂撓度信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；
[0185]
第一對應關係計算模塊420，用於根據所述工程機械主臂撓度信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
[0186]
目標規劃路徑模塊430，用於基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。
[0187]
所述工程機械臂架路徑規劃裝置包括處理器和存儲器，上述主臂信息和路徑點獲取模塊410、第一對應關係計算模塊420、目標規劃路徑模塊430等均作為程序單元存儲在存儲器中，由處理器執行存儲在存儲器中的上述程序模塊中實現相應的功能。
[0188]
處理器中包含內核，由內核去存儲器中調取相應的程序單元。內核可以設置一個或以上，通過調整內核參數來實現對工程機械臂架路徑規劃方法。
[0189]
存儲器可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(ram)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(rom)或快閃記憶體(flash ram)，存儲器包括至少一個存儲晶片。
[0190]
在一個實施例中，如圖12所示，圖12示意性示出了根據本技術實施例的另一種工程機械臂架路徑規劃裝置的結構框圖。提供了一種工程機械臂架路徑規劃裝置，包括主臂信息獲取模塊510、第一對應關係確定模塊520、路徑搜索模塊530其中：
[0191]
主臂信息獲取模塊510，用於獲取工程機械主臂信息；
[0192]
第一對應關係確定模塊520，用於根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
[0193]
路徑搜索模塊530，用於基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑；其中，在所述路徑搜索的過程中，每個搜索空間中的各個搜索點都預先關聯有變幅長和變幅角，且各個所述搜索點關聯的變幅角為根據所述搜索點關聯的變幅長與所述第一對應關係確定得到。
[0194]
所述工程機械臂架路徑規劃裝置包括處理器和存儲器，上述主臂信息獲取模塊510、第一對應關係確定模塊520、路徑搜索模塊530等均作為程序單元存儲在存儲器中，由處理器執行存儲在存儲器中的上述程序模塊中實現相應的功能。
[0195]
處理器中包含內核，由內核去存儲器中調取相應的程序單元。內核可以設置一個或以上，通過調整內核參數來實現對工程機械臂架路徑規劃方法。
[0196]
存儲器可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(ram)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(rom)或快閃記憶體(flash ram)，存儲器包括至少一個存儲晶片。
[0197]
本技術實施例提供了一種存儲介質，其上存儲有程序，該程序被處理器執行時實現上述一種工程機械臂架路徑規劃方法。
[0198]
在一個實施例中，提供了一種計算機設備，該計算機設備可以是終端，其內部結構圖可以如圖13所示。該計算機設備包括通過系統總線連接的處理器a01、網絡接口a02、顯示屏a04、輸入裝置a05和存儲器(圖中未示出)。其中，該計算機設備的處理器a01用於提供計算和控制能力。該計算機設備的存儲器包括內存儲器a03和非易失性存儲介質a06。該非易失性存儲介質a06存儲有作業系統b01和電腦程式b02。該內存儲器a03為非易失性存儲介質a06中的作業系統b01和電腦程式b02的運行提供環境。該計算機設備的網絡接口a02用於與外部的終端通過網絡連接通信。該電腦程式被處理器a01執行時以實現一種工程機械臂架路徑規劃方法。該計算機設備的顯示屏a04可以是液晶顯示屏或者電子墨水顯示屏，該計算機設備的輸入裝置a05可以是顯示屏上覆蓋的觸摸層，也可以是計算機設備外殼上設置的按鍵、軌跡球或觸控板，還可以是外接的鍵盤、觸控板或滑鼠等。
[0199]
本領域技術人員可以理解，圖13中示出的結構，僅僅是與本技術方案相關的部分結構的框圖，並不構成對本技術方案所應用於其上的計算機設備的限定，具體的計算機設備可以包括比圖中所示更多或更少的部件，或者組合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0200]
在一個實施例中，本技術提供的工程機械臂架路徑規劃裝置可以實現為一種電腦程式的形式，電腦程式可在如圖13所示的計算機設備上運行。計算機設備的存儲器中可存儲組成該工程機械臂架路徑規劃裝置的各個程序模塊，比如，圖11所示的主臂信息和
路徑點獲取模塊410、第一對應關係計算模塊420、目標規劃路徑模塊430，如圖12所示的主臂信息獲取模塊510、第一對應關係確定模塊520、路徑搜索模塊530。各個程序模塊構成的電腦程式使得處理器執行本說明書中描述的本技術各個實施例的工程機械臂架路徑規劃方法中的步驟。
[0201]
圖13所示的計算機設備可以通過如圖11所示的工程機械臂架路徑規劃裝置中的主臂信息和路徑點獲取模塊410執行步驟210。計算機設備可通過第一對應關係計算模塊420執行步驟220，通過目標規劃路徑模塊430執行步驟230。
[0202]
圖13所示的計算機設備還可以通過如圖12所示的工程機械臂架路徑規劃裝置中的主臂信息獲取模塊510執行步驟310。計算機設備可通過第一對應關係確定模塊520執行步驟320，通過路徑搜索模塊530執行步驟330。
[0203]
本技術實施例提供了一種設備，設備包括處理器、存儲器及存儲在存儲器上並可在處理器上運行的程序，處理器執行程序時實現以下步驟：
[0204]
獲取工程機械主臂信息和多個路徑點，每一所述路徑點對應有初始變幅長；
[0205]
根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
[0206]
基於所述第一對應關係與所述初始變幅長，確定每一所述路徑點的目標變幅角，以得到目標規劃路徑。
[0207]
在一個實施例中，所述工程機械主臂信息包括主臂末端吊載受力和工程機械主臂中各個臂節的臂節參數；
[0208]
所述根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，包括：
[0209]
根據變幅角、所述主臂末端吊載受力以及所述各個臂節的臂節參數，基於撓度計算公式，得到所述各個臂節的撓度；
[0210]
根據所述各個臂節的撓度與所述工程機械主臂在幅度方向上的長度，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係。
[0211]
所述臂節參數包括臂節長度、彈性模量以及橫截面慣性矩；
[0212]
所述撓度計算公式為：
[0213]
其中，yi為第i個臂節的撓度，f2為所述主臂末端吊載受力在垂直於幅度方向上的分力，li為第i個臂節的臂節長度，ei為第i個臂節的的彈性模量，ii為第i個臂節的的橫截面慣性矩，i為小於或等於臂節總數的正整數；
[0214]
所述根據所述各個臂節的撓度與所述工程機械主臂在幅度方向上的長度，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係，包括：
[0215]
根據各個臂節的撓度與所述變幅角，計算工程機械主臂在幅度方向上的撓度；所述幅度方向上的撓度為：
[0216]
根據幅度方向上的撓度、所述工程機械主臂在幅度方向上的長度以及所述變幅角，確定與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，以得到第一對應關係；所述第一對應關係表示為：
[0217]
其中，l為與所述變幅角對應的具有撓度的變幅長，
為工程機械主臂的長度，l為幅度方向撓度，a為變幅角，n為臂節總數。
[0218]
在一個實施例中，所述獲取多個路徑點，包括：
[0219]
獲取第一起始點與目標點；
[0220]
在不考慮撓度的情況下，基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到多個待搜索點；
[0221]
將各個所述待搜索點基於正運動學進行計算，得到各個待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚；
[0222]
根據工程機械的迴轉運動、變幅運動和卷楊運動，構建基於關節空間的代價函數；
[0223]
將各個所述待搜索點的迴轉、變幅長、卷揚代入到所述基於關節空間的代價函數中，得到各個待搜索點的代價值；
[0224]
根據所述各個待搜索點的代價值，對所述多個待搜索點進行篩選，得到代價最低的關節位置；
[0225]
將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑；
[0226]
對初始路徑進行平滑和插值處理，得到初始規劃路徑；
[0227]
根據所述初始規劃路徑得到多個路徑點。
[0228]
在一個實施例中，還包括：
[0229]
將所述代價最低的關節位置對應的變幅長與預置的起重量表中對應的變幅長進行匹配，得到理論起重量；
[0230]
根據所述理論起重量，驗證當前所述代價最低的關節位置是否滿足要求，若滿足，則將該代價最低的關節位置作為搜索點，並基於該搜索點繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點，得到從所述第一起始點到所述目標點的初始路徑，若不滿足，則繼續在笛卡爾空間進行後續搜索點位規劃並進行正逆運動學變換，直到達到所述目標點。
[0231]
在一個實施例中，所述獲取第一起始點包括：
[0232]
獲取第二起始點以及所述第二起始點對應的變幅角；
[0233]
根據所述第一對應關係和所述第二起始點對應的變幅角，修正所述第二起始點，以得到第一起始點。
[0234]
在一個實施例中，所述工程機械臂架路徑規劃方法包括：獲取工程機械主臂信息；
[0235]
根據所述工程機械主臂信息確定第一對應關係，所述第一對應關係為具有撓度的變幅長與變幅角之間的對應關係；
[0236]
基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑；其中，在所述路徑搜索的過程中，每個搜索空間中的各個搜索點都預先關聯有變幅長和變幅角，且各個所述搜索點關聯的變幅角為根據所述搜索點關聯的變幅長與所述第一對應關係確定得到。
[0237]
在一個實施例中，所述基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到目標規劃路徑，包括：
[0238]
基於啟發式搜索算法在笛卡爾空間進行路徑搜索，得到最優路徑上的多個搜索
點；
[0239]
將所述多個搜索點分別基於正逆運動學計算，得到各個搜索點的迴轉和卷揚；
[0240]
根據各個所述搜索點的坐標和所述第一對應關係，計算得到各個所述搜索點的變幅角；
[0241]
根據各個所述搜索點的迴轉、變幅角、卷揚，對所述最優路徑上的各個搜索點進行更新，得到多個新的搜索點；
[0242]
對所述多個新的搜索點進行細化與差分處理，得到目標規劃路徑。
[0243]
本領域內的技術人員應明白，本技術的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。因此，本技術可採用完全硬體實施例、完全軟體實施例、或結合軟體和硬體方面的實施例的形式。而且，本技術可採用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限於磁碟存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的電腦程式產品的形式。
[0244]
本技術是參照根據本技術實施例的方法、設備(系統)、和電腦程式產品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數據處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0245]
這些電腦程式指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0246]
這些電腦程式指令也可裝載到計算機或其他可編程數據處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執行一系列操作步驟以產生計算機實現的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0247]
在一個典型的配置中，計算設備包括一個或多個處理器(cpu)、輸入/輸出接口、網絡接口和內存。
[0248]
存儲器可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(ram)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(rom)或快閃記憶體(flash ram)。存儲器是計算機可讀介質的示例。
[0249]
計算機可讀介質包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體，可以由任何方法或技術來實現信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數據結構、程序的模塊或其他數據。計算機的存儲介質的例子包括，但不限於相變內存(pram)、靜態隨機存取存儲器(sram)、動態隨機存取存儲器(dram)、其他類型的隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、電可擦除可編程只讀存儲器(eeprom)、快閃記憶體或其他內存技術、只讀光碟只讀存儲器(cd-rom)、數字多功能光碟(dvd)或其他光學存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁碟存儲或其他磁性存儲設備或任何其他非傳輸介質，可用於存儲可以被計算設備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質不包括暫存電腦可讀媒體(transitory media)，如調製的
數據信號和載波。
[0250]
還需要說明的是，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、商品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、商品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個
……」
限定的要素，並不排除在包括要素的過程、方法、商品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0251]
以上僅為本技術的實施例而已，並不用於限制本技術。對於本領域技術人員來說，本技術可以有各種更改和變化。凡在本技術的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的權利要求範圍之內。