CN110369434A - 隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，包括如下步骤：S1.在清洁车的车头两侧以及车位两侧分别设置一个距离传感器，且位于清洁车头的两个距离传感器位于同一直线上，位于清洁车为的两个距离传感器位于同一直线上；S2.距离传感器采集当前清洁车与隧道两侧壁的距离；S3.根据距离传感器输出的距离信息确定出清洁车与预设作业轨迹的偏离角度；S4.根据清洁车的偏离角度确定出清洁车的偏离距离，并且根据清洁车的偏离距离计算安装于清洁车的机械臂的安装点的偏离距离；S5.根据机械臂的安装点的偏离距离确定出机械臂的控制末端的偏离参数，并根据机械臂的控制末端的偏离参数控制机械臂动作，控制安装于机械臂末端的清洁装置对于被清洁灯具对准；能够在偏离发生后自适应调整机械臂的控制末端的位姿状态，从而使得清洁装置能够与被清洁灯具始终处于对准状态。
Description
技术领域
本发明涉及隧道灯具清洁领域，尤其涉及一种隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法。
背景技术
公路隧道是现代公路网中即为重要的通道，能够有效缩短两地的道路通行距离，并且能够改善道路通行环境，由于隧道具有光线密闭的特性(只有进出口具有自然光，而在隧道中段则完全没有光线)，因此，在隧道中一般分布有众多的照明灯具，由于隧道空气环境，隧道灯具的表面容易积尘，造成隧道灯随着使用时间的推移因为积尘而造成亮度不足，进而造成安全隐患。
在对隧道灯具清洁中，采用在清洁车上安装清洁系统，清洁系统包括安装在清洁车上的机械臂，在机械臂的末端(控制末端，又称为执行末端)安装清洁装置，通过控制机械臂的屈伸、安装点(在安装点具有舵机，然后机械臂的安装端安装于舵机上)的转动来控制清洁装置与灯具之间的位置。在清洁作业时，会在隧道内预设清洁车的行驶轨迹，然后清洁车按照行驶轨迹行驶，基于该行驶轨迹，能够较为方便的控制清洁装置与灯具对准，然而，清洁车在行驶过程中，一方面由于驾驶人员的原因，另一方面由于行驶轨迹上的障碍物等原因，会使清洁车偏离预设轨迹，进而导致清洁装置与灯具偏离，从而影响清洁作业，目前还没有一种有效的手段对清洁车的偏离而引起清洁装置的偏离参数进行确定。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，能够实时检测清洁车与预设作业轨迹是否发生偏离，而且能够在偏离发生后自适应调整机械臂的控制末端的位姿状态，从而使得清洁装置能够与被清洁灯具始终处于对准状态，从而有效确保隧道灯具的清洁效率以及清洁效果，不会因为清洁车与预设轨迹的偏离而出现漏清洁现象。
本发明提供的一种隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，包括如下步骤：
S1.在清洁车的车头两侧以及车位两侧分别设置一个距离传感器，且位于清洁车头的两个距离传感器位于同一直线上，位于清洁车为的两个距离传感器位于同一直线上；
S2.距离传感器采集当前清洁车与隧道两侧壁的距离；
S3.根据距离传感器输出的距离信息确定出清洁车与预设作业轨迹的偏离角度；
S4.根据清洁车的偏离角度确定出清洁车的偏离距离，并且根据清洁车的偏离距离计算安装于清洁车的机械臂的安装点的偏离距离；
S5.根据机械臂的安装点的偏离距离确定出机械臂的控制末端的偏离参数，并根据机械臂的控制末端的偏离参数控制机械臂动作，控制安装于机械臂末端的清洁装置对于被清洁灯具对准。
进一步，步骤S3中，清洁车与行车车道线的偏离角度通过如下方法确定：
其中，θ为清洁车车身与预设作业轨迹的偏离角度，L为隧道的宽度，Lc为清洁车自身的宽度，Llf为清洁车左前侧与清洁车左侧隧道侧壁的距离，Lrf为清洁车右前侧与清洁车右侧隧道侧壁的距离。
进一步，步骤S4中，根据如下方法确定出清洁车的偏离距离：
其中，L2为位于清洁车后侧的两个传感器之间的连线与机械臂安装点的垂直距离，L1为位于清洁车前侧的两个传感器之间的连线与机械臂安装点的垂直距离，L0为清洁车的预设作业轨迹与隧道侧壁的距离,SP为清洁车与预设作业轨迹的偏离距离。
进一步，所述步骤S4中，根据如下方法确定出清洁车的机械臂的安装点的偏离距离：
其中，为清洁车的机械臂的安装点的偏离距离，Vc为清洁车的形式速度，k为速度修正系数。
进一步，步骤S5中，机械臂的控制末端的偏离参数包括在预设轨迹方向上的横向偏移参数和在垂直于预设轨迹方向上的纵向偏移参数，其中：
横向偏移参数XP：XP＝Vc·t；
纵向偏移参数YP：其中，t为清洁车形式时间，M为机械臂安装点坐标与机械臂的控制末端坐标的转换矩阵。
本发明的有益效果：通过本发明，能够实时检测清洁车与预设作业轨迹是否发生偏离，而且能够在偏离发生后自适应调整机械臂的控制末端的位姿状态，从而使得清洁装置能够与被清洁灯具始终处于对准状态，从而有效确保隧道灯具的清洁效率以及清洁效果，不会因为清洁车与预设轨迹的偏离而出现漏清洁现象。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明，如图所示：
图1中，1为机械臂在清洁车上的安装点，2为距离传感器，3为清洁车，虚线表示预设作业轨迹，实心箭头表示行车方向。
本发明提供的一种隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，包括如下步骤：
S1.在清洁车的车头两侧以及车位两侧分别设置一个距离传感器，且位于清洁车头的两个距离传感器位于同一直线上，位于清洁车为的两个距离传感器位于同一直线上；
S2.距离传感器采集当前清洁车与隧道两侧壁的距离；
S3.根据距离传感器输出的距离信息确定出清洁车与预设作业轨迹的偏离角度；其中，预设作业轨迹根据隧道内的灯具分布状态确定，比如，隧道中只有一列灯，并且位于隧道顶壁正中，那么作业轨迹就为隧道灯正下方对应的车道或者为该车道下最不影响交通通行的相邻车道；
S4.根据清洁车的偏离角度确定出清洁车的偏离距离，并且根据清洁车的偏离距离计算安装于清洁车的机械臂的安装点的偏离距离；
S5.根据机械臂的安装点的偏离距离确定出机械臂的控制末端的偏离参数，并根据机械臂的控制末端的偏离参数控制机械臂动作，控制安装于机械臂末端的清洁装置对于被清洁灯具对准，通过本发明，能够实时检测清洁车与预设作业轨迹是否发生偏离，而且能够在偏离发生后自适应调整机械臂的控制末端的位姿状态，从而使得清洁装置能够与被清洁灯具始终处于对准状态，从而有效确保隧道灯具的清洁效率以及清洁效果，不会因为清洁车与预设轨迹的偏离而出现漏清洁现象。
本实施例中，步骤S3中，清洁车与行车车道线的偏离角度通过如下方法确定：
其中，θ为清洁车车身与预设作业轨迹的偏离角度，L为隧道的宽度，Lc为清洁车自身的宽度，Llf为清洁车左前侧与清洁车左侧隧道侧壁的距离，Lrf为清洁车右前侧与清洁车右侧隧道侧壁的距离，通过上述方法，能够准确确定出清洁车的实时偏离角度。
本实施例中，步骤S4中，根据如下方法确定出清洁车的偏离距离：
其中，L2为位于清洁车后侧的两个传感器之间的连线与机械臂安装点的垂直距离，L1为位于清洁车前侧的两个传感器之间的连线与机械臂安装点的垂直距离，L0为清洁车的预设作业轨迹与隧道侧壁的距离,SP为清洁车与预设作业轨迹的偏离距离。
所述步骤S4中，根据如下方法确定出清洁车的机械臂的安装点的偏离距离：
其中，为清洁车的机械臂的安装点的偏离距离，Vc为清洁车的形式速度，k为速度修正系数，其中，速度修正系数通过查表获得，一般会建立清洁车的行驶速度与修正系数之间的对照表，通过实时监测清洁车的实时速度，然后通过查表获得速度修正系数。
步骤S5中，机械臂的控制末端的偏离参数包括在预设轨迹方向上的横向偏移参数和在垂直于预设轨迹方向上的纵向偏移参数，其中：
横向偏移参数XP：XP＝Vc·t；
纵向偏移参数YP：其中，t为清洁车形式时间，M为机械臂安装点坐标与机械臂的控制末端坐标的转换矩阵，其中，矩阵M通过现有的D-H坐标转换算法获得，属于现有技术，在此不加以赘述，通过上述方法，能够准确的确定出机械臂的控制末端的偏离参数，并且，获得上述参数后，控制器获得上述参数后，根据现有的算法确定出各个关节点的运动量，从而补偿因为清洁车行驶偏离导致的清洁装置的位置偏离，从而能够自适应调整清洁装置的位置，确保清洁效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.在清洁车的车头两侧以及车位两侧分别设置一个距离传感器，且位于清洁车头的两个距离传感器位于同一直线上，位于清洁车为的两个距离传感器位于同一直线上；
S2.距离传感器采集当前清洁车与隧道两侧壁的距离；
S3.根据距离传感器输出的距离信息确定出清洁车与预设作业轨迹的偏离角度；
S4.根据清洁车的偏离角度确定出清洁车的偏离距离，并且根据清洁车的偏离距离计算安装于清洁车的机械臂的安装点的偏离距离；
S5.根据机械臂的安装点的偏离距离确定出机械臂的控制末端的偏离参数，并根据机械臂的控制末端的偏离参数控制机械臂动作，控制安装于机械臂末端的清洁装置对于被清洁灯具对准。
2.根据权利要求1所述隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，其特征在于：步骤S3中，清洁车与行车车道线的偏离角度通过如下方法确定：
其中，θ为清洁车车身与预设作业轨迹的偏离角度，L为隧道的宽度，Lc为清洁车自身的宽度，Llf为清洁车左前侧与清洁车左侧隧道侧壁的距离，Lrf为清洁车右前侧与清洁车右侧隧道侧壁的距离。
3.根据权利要求2所述隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，其特征在于：步骤S4中，根据如下方法确定出清洁车的偏离距离：
其中，L2为位于清洁车后侧的两个传感器之间的连线与机械臂安装点的垂直距离，L1为位于清洁车前侧的两个传感器之间的连线与机械臂安装点的垂直距离，L0为清洁车的预设作业轨迹与隧道侧壁的距离,SP为清洁车与预设作业轨迹的偏离距离。
4.根据权利要求3所述隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，其特征在于：所述步骤S4中，根据如下方法确定出清洁车的机械臂的安装点的偏离距离：
其中，为清洁车的机械臂的安装点的偏离距离，Vc为清洁车的形式速度，k为速度修正系数。
5.根据权利要求4所述隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法，其特征在于：步骤S5中，机械臂的控制末端的偏离参数包括在预设轨迹方向上的横向偏移参数和在垂直于预设轨迹方向上的纵向偏移参数，其中：
横向偏移参数XP：XP＝Vc·t；
纵向偏移参数YP：其中，t为清洁车形式时间，M为机械臂安装点坐标与机械臂的控制末端坐标的转换矩阵。
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|---|---|---|---|
| CN201910668325.XA CN110369434A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 隧道灯具清洁系统位姿自适应定位方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112065275A (zh) * | 2020-10-12 | 2020-12-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种隧道钻孔机器人系统及其控制方法、隧道掘进机 |
| CN112191580A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-01-08 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 用于隧道灯具的全自动清洗方法 |
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2019
- 2019-07-23 CN CN201910668325.XA patent/CN110369434A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021008499A1 (zh) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 基于位姿自适应的双动力源隧道灯具清洁车 |
| CN112065275A (zh) * | 2020-10-12 | 2020-12-11 | 中国铁建重工集团股份有限公司 | 一种隧道钻孔机器人系统及其控制方法、隧道掘进机 |
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