【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及掘进装置，特别是涉及一种水刀切割路径规划方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、目前使用的煤、岩和煤-岩掘进机多以悬臂式掘进机为主，悬臂掘进机集切割、行走、运输、降尘等功能于一体，掘进效率高。但是，悬臂掘进机在面对高强度、高磨蚀性岩体时，出现切割效率低、刀具磨损严重、施工进度缓慢等问题，增加隧洞建设成本。为解决以上问题，磨料水射流辅助掘进机双悬臂掘进的方案可以提升开挖效率、降低施工成本、缩短施工工期。
3、高压磨料水射流利用超高速水流对磨料粒子加速，借助磨料粒子的冲击作用切割、破碎岩石，具有成本低、环境适用性好、高效无尘等优点。但是，当前的双悬臂式高压水射流掘进机新技术，也存在诸多未解决的控制问题，例如，双悬臂协同配合难度大，最优切割次序及路径规划难，切割参数实时调控操作复杂等。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种水刀切割路径规划方法及系统，实现对高压水射流最优切割路径的规划，同时通过对掘进机和悬臂的动作姿态的规划，实现双悬臂协同高效破岩，提升破岩效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种水刀切割路径规划方法，包括：
4、根据历史水射流切割数据构建破岩数据库；破岩数据库包括不同岩体条件下多射流参数组合的切割策略；
5、获取对岩体进行预切割过程中的岩体信息，根
6、以最优切割路径进行切割的过程中，根据获取的环境数据生成环境地图，并在环境地图中确定目标位置和障碍物位置，以此结合掘进机当前机身位姿，规划机身行动路径，控制掘进机执行切割前的机身动作；根据悬臂当前位姿、环境地图中的目标位置和障碍物位置以及悬臂移动参数规划悬臂动作姿态，并根据设定的双悬臂交叉协同作业时的悬臂安全间距，反馈优化悬臂动作姿态。
7、作为可选择的实施方式，所述射流参数包括泵压、靶距、磨料浓度、喷嘴参数和横移速度。
8、作为可选择的实施方式，切割策略包括切缝模式和最优切割路径；切缝模式包括：当岩体的强度与硬度在设定范围内时，选取直线型、曲线型或点状切割，当岩体的强度与硬度超过设定界限时，采用网格化切割。
9、作为可选择的实施方式，所述环境数据包括物体图像、障碍物数据和三维环境数据，根据物体图像识别得到目标物体，根据三维环境数据生成环境地图，根据环境地图确定目标物体的位置和障碍物位置。
10、作为可选择的实施方式，掘进机机身位姿和悬臂位姿的获取过程包括：构建空间位姿检测坐标系统，通过对机身位姿或悬臂位姿进行测量，以偏移角、俯仰角、横滚角、水平偏移位移和垂直偏移位移描述位姿。
11、作为可选择的实施方式，从筛选得到最优切割路径中确定悬臂移动参数，悬臂移动参数包括悬臂的移动路径和移动速度。
12、作为可选择的实施方式，设定双悬臂交叉协同作业时的悬臂安全间距，根据反馈的双悬臂间距以及移动速度，若判断双悬臂间距超过悬臂安全间距或移动速度超过设定阈值时，调整悬臂动作姿态。
13、第二方面，本专利技术提供一种水刀切割路径规划系统，包括：
14、数据库构建模块，被配置为根据历史水射流切割数据构建破岩数据库；破岩数据库包括不同岩体条件下多射流参数组合的切割策略；
15、路径筛选模块，被配置为获取对岩体进行预切割过程中的岩体信息，根据岩体信息，在破岩数据库中筛选最优切割路径；
16、动作规划模块，被配置为以最优切割路径进行切割的过程中，根据获取的环境数据生成环境地图，并在环境地图中确定目标位置和障碍物位置，以此结合掘进机当前机身位姿，规划机身行动路径，控制掘进机执行切割前的机身动作；根据悬臂当前位姿、环境地图中的目标位置和障碍物位置以及悬臂移动参数规划悬臂动作姿态，并根据设定的双悬臂交叉协同作业时的悬臂安全间距，反馈优化悬臂动作姿态。
17、第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法。
18、第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法。
19、第五方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现完成第一方面所述的方法。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
21、本专利技术提出一种水刀切割路径规划方法及系统，通过构建包含不同岩体条件下多射流参数组合切割策略的破岩数据库，根据预切割过程反馈的岩体信息，可直接调用最优切割路径及对应的最优参数组合，最优切割路径中还包括有最优切割次序，实现对射流切割参数的调控，完成高压水射流最优路径的规划。
22、本专利技术提出一种水刀切割路径规划方法及系统，在以最优切割路径进行切割的过程中，通过规划掘进机的机身行动路径和悬臂动作姿态，并根据设定的双悬臂交叉协同作业时的悬臂安全间距，反馈优化悬臂动作姿态，实现双悬臂协同高效破岩，保障双悬臂协同作业互不干扰，实现岩体高效破碎和隧道高效开挖，提升破岩效率，缩短工期。
23、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，所述环境数据包括物体图像、障碍物数据和三维环境数据，根据物体图像识别得到目标物体，根据三维环境数据生成环境地图，根据环境地图确定目标物体的位置和障碍物位置。
4.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，掘进机机身位姿和悬臂位姿的获取过程包括：构建空间位姿检测坐标系统，通过对机身位姿或悬臂位姿进行测量，以偏移角、俯仰角、横滚角、水平偏移位移和垂直偏移位移描述位姿。
5.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，从筛选得到最优切割路径中确定悬臂移动参数，悬臂移动参数包括悬臂的移动路径和移动速度。
6.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，设定双悬臂交叉协同作业时的悬臂安全间距，根据反馈的双悬臂间距以及移动速度，若判断双悬臂间距超过悬臂安全间距或移动速度超过设定阈值时，调整悬臂动作姿态。
7.一种水
8.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-6任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-6任一项所述的方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现完成权利要求1-6任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，
3.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，所述环境数据包括物体图像、障碍物数据和三维环境数据，根据物体图像识别得到目标物体，根据三维环境数据生成环境地图，根据环境地图确定目标物体的位置和障碍物位置。
4.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，掘进机机身位姿和悬臂位姿的获取过程包括：构建空间位姿检测坐标系统，通过对机身位姿或悬臂位姿进行测量，以偏移角、俯仰角、横滚角、水平偏移位移和垂直偏移位移描述位姿。
5.如权利要求1所述的一种水刀切割路径规划方法，其特征在于，从筛选得到最优切割路径中确定悬臂移动参数，悬臂移动参数包括悬臂的移动路径和移动速...
【专利技术属性】
技术研发人员：张波，刘斌，黄闯，李彪，王亚旭，张建成，于虎，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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