【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动化设备控制技术，具体涉及机器人的路径规划技术。
技术介绍
1、混凝土被运输到待振捣区域后，需要根据振捣机器人自身的尺寸和待振捣区域的情况设计出优化的规划路径，一般用于路径规划的方法有rrt算法及其改进后的rrt算法，如图1所示。
2、rrt算法的优势在于无需对系统进行建模，无需对搜索区域进行几何划分，在搜索空间的覆盖率高，搜索的范围广，可以尽可能的探索未知区域。但同时也存在算法计算代价过大的问题,但由于rrt及其相关算法的抽样点具有一定的随机性，且稳定性较差，难以规划出优化路径。
3、国内申请号为202210271688.1的名称为“基于视觉的混凝土振捣机器人路径规划方法”的专利提出一种用于混凝土平板振捣机器人的路径规划方法，该机器人在待振捣区域规划出路径后按照路径行走，但对于探测到障碍物问题后，难以规划出局部优化路径。
技术实现思路
1、针对现有混凝土振捣机器人自动工作过程中在路径规划方面所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法以及系统，实现对高层建筑钢筋铺设的混凝土区域进行路径规划以及对动态障碍物的实施规避，保证混凝土振捣机器人自动作业的作业效率与可靠性。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，包括以下步骤：
3、步骤1：获取待施工区域的场景图并构建栅格地图，并形成相应的待施工区域边界；
4、步骤2：获取振捣机器人
5、步骤3：根据步骤(2)确定的振捣机器人初始位置和待施工区域的位置边界建立全局坐标系；
6、步骤4：基于振捣机器人初始位置、全局坐标系、目标振捣位置进行路径规划；
7、步骤5：控制振捣机器人沿经过步骤(4)规划的路径行进，当探测到行进路径前方有障碍物时，进行局部路径规划，得到局部优化路径，并基于局部优化路径继续前进；
8、步骤6：当振捣机器人偏移规划轨迹，通过基于位置反馈设计自抗扰控制方式，使得偏移规划轨迹的振捣机器人能回到规划的轨迹上，继续开始步骤(3)。
9、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(1)中在构建栅格地图时，将待施工区域的主梁部分作为边界约束纳入地图中。
10、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(1)中根据栅格地图划分待施工区域边界，根据振捣机器人在同一个工位点的振捣范围来划分若干个不重叠的待振捣区域，同一工位下不重叠的待振捣区域形成振捣区域，不同工位下的不重叠的区域组成整个待振捣区域。
11、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(3)中在建立的全局坐标系中，同一工位下的作业区域比传统的作业区域面积要大，进而对应的坐标位置有所不同。
12、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(4)中振捣机器人根据自身的初始位置和目标振捣位置，并结合整个待振捣区域的地形特征，规划出相应的全局路径，振捣机器人沿着全局路径行进。
13、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(5)中通过在线局部规划方式来进行局部路径规划，首先判断障碍物的状态，接着，根据断障碍物的状态进行几何模型构建，对于静态障碍物，根据其形状特征，拟合出几何图形，振捣机器人在行走的过程中只需沿着该几何图形外圈行走即可；对于动态障碍物，根据其形状特征，拟合出几何图形，同时获取动态障碍物的运动状态，并以此判定其在某一时刻到达的位置，并根据振捣机器人与动态障碍物之间的距离和方向计算出相应的安全距离，届时振捣机器人基于安全距离，并根据动态障碍物运动的情况调整自身的速度和方向信息，进而完成避障。
14、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(6)中引入基于位置反馈的自抗扰控制算法，该算法将内部扰动和外部扰动视为一个总干扰，对总干扰进行补偿，进而可提高跟踪精度和振捣机器人的鲁棒性能。
15、在本专利技术的一些实施方式中，所述步骤(6)中采用的自抗扰控制算法设计过渡环节，减少了超调量，使得轨迹跟踪更加平稳，且更适用于振捣机器人在工地上应用的场景。
16、在本专利技术的一些实施方式中，所述控制方法在整个执行环节中，在振捣机器人每次偏离规划轨迹均基于步骤(2)开始执行控制。
17、为了达到上述目的，本专利技术提供的混凝土振捣机器人路径规划控制系统，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行程序，所述程序由所述处理器加载并执行上述基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法的步骤。
18、本专利技术给出的基于自回转混凝土振捣机器人的路径规划控制方案在配合自回转混凝土振捣机器人运行时，可减轻人工振捣的作业强度，通过路径规划，获得参考轨迹，从而提高作业效率，其具体有以下技术效果：
19、1)全局规划与局部规划路径的结合使得振捣机器人更能找出最优路径，且对动态障碍物的规避具有一定的实时性；
20、2)基于位置误差反馈的自抗扰控制算法，能有效的抵抗工地上复杂的外部干扰，有效的提高了振捣机器人的鲁棒性能，以保证振捣机器人能准确的在规划的路径上行进。
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1.基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中在构建栅格地图时，将待施工区域的主梁部分作为边界约束纳入地图中。
3.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中根据栅格地图划分待施工区域边界，根据振捣机器人在同一个工位点的振捣范围来划分若干个不重叠的待振捣区域，同一工位下不重叠的待振捣区域形成振捣区域，不同工位下的不重叠的区域组成整个待振捣区域。
4.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中在建立的全局坐标系中，同一工位下的作业区域比传统的作业区域面积要大，进而对应的坐标位置有所不同。
5.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中振捣机器人根据自身的初始位置和目标振捣位置，并结合整个待振捣区域的地形特征，规划出相应的全局路径，振捣机器人沿着全局路径行进。>
6.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中通过在线局部规划方式来进行局部路径规划，首先判断障碍物的状态，接着，根据断障碍物的状态进行几何模型构建，对于静态障碍物，根据其形状特征，拟合出几何图形，振捣机器人在行走的过程中只需沿着该几何图形外圈行走即可；对于动态障碍物，根据其形状特征，拟合出几何图形，同时获取动态障碍物的运动状态，并以此判定其在某一时刻到达的位置，并根据振捣机器人与动态障碍物之间的距离和方向计算出相应的安全距离，届时振捣机器人基于安全距离，并根据动态障碍物运动的情况调整自身的速度和方向信息，进而完成避障。
7.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(6)中引入基于位置反馈的自抗扰控制算法，该算法将内部扰动和外部扰动视为一个总干扰，对总干扰进行补偿，进而可提高跟踪精度和振捣机器人的鲁棒性能。
8.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(6)中采用的自抗扰控制算法设计过渡环节，减少了超调量，使得轨迹跟踪更加平稳，且更适用于振捣机器人在工地上应用的场景。
9.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述控制方法在整个执行环节中，在振捣机器人每次偏离规划轨迹均基于步骤(2)开始执行控制。
10.混凝土振捣机器人路径规划控制系统，包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行程序，其特征在于，所述程序由所述处理器加载并执行如权利要求1-9中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中在构建栅格地图时，将待施工区域的主梁部分作为边界约束纳入地图中。
3.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中根据栅格地图划分待施工区域边界，根据振捣机器人在同一个工位点的振捣范围来划分若干个不重叠的待振捣区域，同一工位下不重叠的待振捣区域形成振捣区域，不同工位下的不重叠的区域组成整个待振捣区域。
4.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中在建立的全局坐标系中，同一工位下的作业区域比传统的作业区域面积要大，进而对应的坐标位置有所不同。
5.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(4)中振捣机器人根据自身的初始位置和目标振捣位置，并结合整个待振捣区域的地形特征，规划出相应的全局路径，振捣机器人沿着全局路径行进。
6.根据权利要求1所述的基于自回转混凝土振捣机器人路径规划控制方法，其特征在于，所述步骤(5)中通过在线局部规划方式来进行局部路径规划，首先判断障碍物的状态，接着，根据断障碍物的状态进行几何模型构建，对于静态...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑佳奇，阴光华，吴兵，祁明顺，马昕煦，刘逸超，包新宇，王康，
申请(专利权)人：中国建筑第八工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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