CN113415728B - 一种塔机吊运路径自动规划方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塔机自动控制技术领域，具体公开了一种塔机吊运路径自动规划方法及系统，方法包括建立施工场地的三维模型；在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息；确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分得到网格节点集合；根据吊运物品或吊钩的坐标信息在网格节点集合中剔除障碍物所在点得到可行区域点集；规划空中吊运路径；按照空中吊运路径对吊运物品进行作业等步骤。本发明取代了单纯依靠人工驾驶的方式，避免人工驾驶中存在的视觉盲区问题，也使吊运过程中物品与障碍物之间不会发生碰撞，保障塔机运行安全，还使得重物在满足不碰撞的条件下，具有较高效率，系统省时省力。

Description

一种塔机吊运路径自动规划方法及系统

技术领域

本发明涉及塔机自动控制技术领域，尤其涉及一种塔机吊运路径自动规划方法及系统。

背景技术

塔吊是建筑工作中关键的机械设备，在楼宇修建的场所塔吊随处可见，可以有效的节省人力、降低建设成本和提高施工进度。但由于塔机驾驶室位置较高，塔机操作员视野受到很大限制，场地又内存在建筑、障碍物的遮挡，经常出现盲吊、隔山吊的情况，驾驶员仅能结合地面人员的指令，凭经验进行工作，盲目性、操作难度高，存在一定安全隐患，与此同时，塔机驾驶员在狭小的高空驾驶室中长时间重复劳动，容易出现疲劳，对塔机吊运作业的安全生产造成较大影响。为解决该问题，现有技术主要通过设置塔机运行监控系统，通过采集塔机运行的参数及视频图像，为驾驶员提供辅助，减少视觉盲区。但塔机驾驶受人为因素影响大，驾驶员疲劳驾驶的问题依然存在。因此，自动驾驶的无人塔机是目前新型塔机研发的重要方向。

发明专利申请CN110182696A设计的一种无人塔吊的控制方法和无人塔吊的智能系统，通过获取塔吊所在处的实时地图，生成运输轨迹，并利用SLAM算法、感知算法等方法进行智能避障，实现塔机的自动控制，但对吊运路径规划的实现方法并未提出具体的技术方案。发明专利申请CN110482409A设计的一种基于二维码的塔吊自动控制系统及控制方法，提出使用快速搜索随机树(RRT)算法进行吊运路径的搜索，该方法可快速获得从起点到终点的可行路径，但此路径并不一定是最优路径。发明专利申请CN109610850A提出的一种基于机器视觉的装配式建筑施工导航方法中，则提出了使用蚁群算法计算吊运路径的实施方式。

以上均无法达到一种较佳的路径自动规划目的，因此本领域人员亟需寻找一种新的技术方案来解决上述的问题。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供一种塔机吊运路径自动规划方法及系统。

本发明公开了一种塔机吊运路径自动规划方法，包括：

按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型；

在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息；

根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合；

根据吊运物品或吊钩的坐标信息在网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集；

根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径；安全高度值包括提升高度值与下降高度值；

按照空中吊运路径对吊运物品进行作业。

进一步的，在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品的坐标信息或吊钩的坐标信息，包括：

设定塔机底座中心在大地坐标系下的坐标为(a₀,b₀,c₀)；

获取起点S和终点G在大地坐标系下的坐标，分别为(a_s,b_s,c_s)和(a_g,b_g,c_g)；

将大地坐标系下的起点S和终点G的坐标转换为三维模型中的坐标，分别为：起点S(x_s,y_s,z_s)和终点G(x_g,y_g,z_g)，其中，

获取吊运物品的尺寸信息，并确定吊运物品的形心坐标(x_m,y_m,z_m)以及物体边缘与形心坐标(x_m,y_m,z_m)的最大距离l_m，或没有吊运物品时，确定吊钩的形心坐标以及吊钩边缘与形心坐标的最大距离。

进一步的，根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合，包括：

获取预设的塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]；

将塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]分别进行m、n、p等分；

生成运动区域中节点(r,θ,h)的网格节点集合Φ₀为：

进一步的，在将塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]分别进行m、n、p等分时，m、n、p需满足：

进一步的，可行区域点集Φ₁为：

其中，(r_u,θ_u,h_u)为障碍物坐标，U₁为障碍物点集，l_extra为设定的冗余量。

进一步的，根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径，包括：

在可行区域点集Φ₁中寻找与起点S(x_s,y_s,z_s)和终点G(x_g,y_g,z_g)距离最近的节点，分别为(r_s,θ_s,h_s)和(r_g,θ_g,h_g)；

获取预设的安全高度值，提升高度值与下降高度值分别为和其中m_safe为提升或下降的网格数，Δh为一个网格的高度；

建立可到达点集合与无需关注点集合；

将空中吊运起点放入可到达点集合中，忽略无需关注点集合中的节点，将可行区域点集Φ₁中与空中吊运起点/>相邻且可到达的点加入到可到达点集合中，并将这些点的父节点设为/>

将空中吊运起点放入无需关注点集合中；

计算可到达点集合中所有节点的代价值f(n)＝g(n)+h(n)，其中，g(n)表示从空中吊运起点到节点n(r_n,θ_n,h_n)的实际代价，h(n)则表示从节点n(r_n,θ_n,h_n)到空中吊运终点的估计代价，/>将代价值f(n)最小的节点N从可到达点集合中取出，放入无需关注点集合；忽略无需关注点集合中的节点，查找可行区域点集Φ₁中与节点N相邻且可到达的所有节点，若该节点不在可到达点集合中，则将其加入到可到达点集合中，并把其父节点设为N；若该节点已在可到达点集合中，则计算经由节点N到该节点的实际代价g(n)是否小于之前值，若是，则将该节点的父节点设为N；

重复上一步骤，直至将空中吊运终点加入到可到达点集合中；

从空中吊运终点开始，沿着每一个节点的父节点进行移动，直至到达空中吊运起点/>形成空中吊运路径。

进一步的，按照空中吊运路径对吊运物品进行作业，包括：

按照起点S(r_s,θ_s,h_s)、空中吊运起点空中吊运终点/>终点G(r_g,θ_g,h_g)的顺序对吊运物品进行吊运。

进一步的，塔机吊运路径自动规划方法还包括：

根据本次作业的终点以及下次作业的起点规划空中转移路径，按照空中转移路径将吊钩进行转移。

进一步的，还包括：

以固定频率更新施工场地的三维模型以及当前时刻下场地外轮廓网格坐标。

本发明还公开一种塔机吊运路径自动规划系统，系统包括塔机、控制平台、驱动装置以及制动装置，驱动装置以及制动装置与控制平台通讯连接，其中：

控制平台包括三维模型建立模块、运行起终点坐标获取模块、空中吊运路径规划模块、吊运控制模块；三维模型建立模块，与空中吊运路径规划模块相连接，三维模型建立模块用于按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型；运行起终点坐标获取模块，与空中吊运路径规划模块相连接，运行起终点坐标获取模块用于在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息；空中吊运路径规划模块，与三维模型建立模块、运行起终点坐标获取模块、吊运控制模块相连接，空中吊运路径规划模块用于根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合，以及，根据吊运物品或吊钩的坐标信息在网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集，以及，根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径；安全高度值包括提升高度值与下降高度值；吊运控制模块，与空中吊运路径规划模块相连接，吊运控制模块用于按照空中吊运路径生成塔机运行指令；

驱动装置安装于塔机上，与吊运控制模块通讯连接，用于根据塔机运行指令驱动塔机进行作业；

制动装置安装于塔机上，与吊运控制模块通讯连接，用于根据塔机运行指令将作业中的塔机进行制动。

本发明的塔机吊运路径自动规划方法及系统取代了单纯依靠人工驾驶的方式，其以施工场地的三维模型作为空中吊运路径规划的基础，避免人工驾驶中存在的视觉盲区问题，也通过设定可行区域点集，使吊运过程中物品与障碍物之间不会发生碰撞，保障塔机运行安全，还根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径，使得重物在满足不碰撞的条件下，具有较高效率，系统省时省力。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例的一种塔机吊运路径自动规划方法的步骤流程图(一)；

图2为本发明实施例的一种塔机吊运路径自动规划方法的步骤流程图(二)；

图3为本发明实施例的一种塔机吊运路径自动规划系统的结构组成图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

为实现塔机吊运路径的自动规划，如图1所示，本发明提供一种塔机吊运路径自动规划方法，包括：

步骤S10：按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型。

本实施例可通过倾斜摄影结合图像分析技术或者三维激光扫描建模的方式，来建立施工场地的三维模型，其中，倾斜摄影结合图像分析技术的实现过程可包括：(1)在建筑主体及塔机周边布设若干个视频监控摄像头；视频监控摄像头用于采集建筑主体以及塔机周边的现场图像，将视频监控摄像头进行固定安装，便于在图像采集过程中始终保持一个拍摄视角。(2)由视频监控摄像头进行现场图像的采集；(3)对视频监控摄像头所拍摄的现场图像进行图像分析，生成施工场地的三维模型；将现场图像中拍摄到的塔吊、建筑物等进行提取，并根据所在位置、图像尺寸对塔吊、建筑物等按比例还原，最终确定出本实施例的三维模型；(4)按照一定的平面网格精度(不小于1m)形成施工场地的外轮廓网格坐标点集U₀。

在施工场地的三维模型中建立坐标系，由于塔机的吊臂是以塔机底座的中心轴线为转动轴线，所以，可将三维模型中塔机底座中心坐标与大地坐标系的原点相对于，便于后续步骤的坐标转化以及计算。为了更好地反映塔机实际工作模式，将三维模型中以塔机底座中心为原点的坐标系转化为柱坐标系。若三维模型中某点的坐标为(x,y,z)，则其在柱坐标系下的坐标为(r,θ,h)，r、θ、h坐标的变化即可分别反映塔机的变幅、回转和升降运动，二者的转换关系如下：

步骤S20：在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息。

本步骤对吊运作业的起点坐标、终点坐标的获取方式，可由司索工在吊运作业的起点、终点分别放置一台移动式GNSS接收机，每次吊运作业之前都由司索工操作GNSS接收机，从而获取到起点、终点的位置，结合上一步骤中生成的三维模型，进行坐标转换后可获知起点坐标与终点坐标。而对于吊运物品或吊钩的坐标信息获取，可通过在施工现场设置的视频监控摄像头拍摄图像进行获取，或者在塔机吊臂、变幅小车或吊钩处上布设双目摄像头，识别吊运物品并获取其尺寸信息。本实施例当吊钩上有需要吊运的物品时，则本步骤获取吊运物品的坐标信息，若吊钩上没有吊运物品，则本步骤获取吊钩的坐标信息。

具体的，步骤S20在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品的坐标信息或吊钩的坐标信息，包括：

设定塔机底座中心在大地坐标系下的坐标为(a₀,b₀,c₀)。

获取起点S和终点G在大地坐标系下的坐标，分别为(a_s,b_s,c_s)和(a_g,b_g,c_g)。

将大地坐标系下的起点S和终点G的坐标转换为三维模型中的坐标，分别为：起点S(x_s,y_s,z_s)和终点G(x_g,y_g,z_g)，其中，

获取吊运物品的尺寸信息，并确定吊运物品的形心坐标(x_m,y_m,z_m)以及物体边缘与形心坐标(x_m,y_m,z_m)的最大距离l_m，或没有吊运物品时，确定吊钩的形心坐标以及吊钩边缘与形心坐标的最大距离。本实施例采用形心坐标(x_m,y_m,z_m)的最大距离l_m分别表示吊运物品或吊钩的形心坐标以及物体(或吊钩)边缘与形心坐标的最大距离，便于后续步骤的坐标计算。

步骤S30：根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合。

设定网格节点集合为Φ₀，则根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合Φ₀的具体实现过程如下：

获取预设的塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]。作业人员可根据塔机的结构预先设定塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]。

将塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]分别进行m、n、p等分。

生成运动区域中节点(r,θ,h)的网格节点集合Φ₀为：

优选的，在将塔机允许变幅区间[r_min,r_max]、允许回转区间[θ_min,θ_max]、允许升降区间[h_min,h_max]分别进行m、n、p等分时，m、n、p需满足：

即，要求网格划分后精度不小于1m和物体(吊钩)边缘与形心坐标的最大距离l_m之间的较小者。

步骤S40：根据吊运物品或吊钩的坐标信息在网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集。

为了确保塔机在吊运作业进行的过程中起吊的物品与施工场地中的障碍物不发生碰撞，需要再网格节点集合Φ₀中剔除存在的障碍物的点，以得到吊钩及重物可自由运动的可行区域点集Φ₁。

具体的，可行区域点集Φ₁为：

其中，(r_u,θ_u,h_u)为障碍物坐标，U₁为障碍物点集，l_extra为设定的冗余量，冗余量l_extra由作业人员根据塔机作业的规律设定一个用于确保安全的值，此处不限定其具体数值。

步骤S50：根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径；安全高度值包括提升高度值与下降高度值。

首先，在可行区域点集Φ₁中寻找与起点S(x_s,y_s,z_s)和终点G(x_g,y_g,z_g)距离最近的节点，分别为(r_s,θ_s,h_s)和(r_g,θ_g,h_g)。

由于起点S和终点G附近区域是作业面，人员、机具、障碍物密集，周边环境不断动态变化，因此吊运重物时不宜在起点S和终点G附近区域进行水平移动。吊运时，需将重物从起点S垂直上升至一定高度至点(后称为空中吊运起点/>)，移动至终点G正上方安全高度点/>(后称为空中吊运终点/>)，再垂直下降至终点G，以保证作业安全。

安全高度的设定可采用常数法或比例法，常数法即根据现场实际情况，人为确定一个安全高度常数值h_safe；比例法则确定一个安全比例λ_safe，以该比例对起点或终点上方空间进行划分。以起点S(r_s,θ_s,h_s)为例，则垂直提升后的空中吊运起点坐标为/> 点的高度/>为/>其中m_safe为提升的网格数，Δh为一个网格的高度；m_safe的计算方法为：

(1)常数法：

(2)比例法：

式中，为向上取整运算符。

其次，获取预设的安全高度值，提升高度值与下降高度值分别为和/>其中m_safe为提升或下降的网格数，Δh为一个网格的高度。

建立可到达点集合open list与无需关注点集合close list。前者代表可以到达的待检查的点的集合，后者代表无需再关注的点的集合。

将空中吊运起点放入可到达点集合open list中，忽略无需关注点集合close list中的节点，将可行区域点集Φ₁中与空中吊运起点/>相邻且可到达的点加入到可到达点集合open list中，并将这些点的父节点设为/>

将空中吊运起点放入无需关注点集合close list中。

计算可到达点集合open list中所有节点的代价值f(n)＝g(n)+h(n)，其中，g(n)表示从空中吊运起点到节点n(r_n,θ_n,h_n)的实际代价，h(n)则表示从节点n(r_n,θ_n,h_n)到空中吊运终点/>的估计代价，/>将代价值f(n)最小的节点N从可到达点集合open list中取出，放入无需关注点集合close list中；忽略无需关注点集合close list中的节点，查找可行区域点集Φ₁中与节点N相邻且可到达的所有节点，若该节点不在可到达点集合open list中，则将其加入到可到达点集合open list中，并把其父节点设为N；若该节点已在可到达点集合open list中，则计算经由节点N到该节点的实际代价g(n)是否小于之前值，若是，则将该节点的父节点设为N；若否，则不进行任何操作。

重复上一步骤，直至将空中吊运终点加入到可到达点集合open list中。

从空中吊运终点开始，沿着每一个节点的父节点进行移动，直至到达空中吊运起点/>从而形成空中吊运路径。

本发明实施例对空中吊运路径的规划所依据的路径规划策略，是运用了A*算法的理论实现的，也可以通过Dijkstra算法或人工势场法来规划空中吊运路径，本实施例此处不进行详述。

规划出空中吊运路径之后，则执行步骤S60。

步骤S60：按照空中吊运路径对吊运物品进行作业。

本发明实施例按照起点S(r_s,θ_s,h_s)、空中吊运起点空中吊运终点/> 终点G(r_g,θ_g,h_g)的顺序对吊运物品进行吊运，完成一次吊运作业。

具体的，如图2所示，本发明实施例的塔机吊运路径自动规划方法还包括：

步骤S70：根据本次作业的终点以及下次作业的起点规划空中转移路径，按照空中转移路径将吊钩进行转移。

司索工设置下次作业起点后，以吊钩当前位置为起点，下次作业起点为终点，通过步骤S50规划空中吊运路径，将吊钩转移至下次作业的起点。

具体的，本发明实施例的塔机吊运路径自动规划方法还包括：

以固定频率更新施工场地三维模型以及当前时刻下场地外轮廓网格坐标。

在步骤S60按照空中吊运路径对吊运物品进行作业的整个过程中，由于塔机上吊臂、吊钩的位置发生了变化，所以，由作业人员预先设定一个三维模型的更新频率，并以该更新频率作为固定频率定时更新施工场地三维模型以及当前时刻下场地外轮廓网格坐标。

本发明还公开一种塔机吊运路径自动规划系统，如图3所示，系统包括塔机、控制平台10、驱动装置20以及制动装置30，驱动装置20以及制动装置30与控制平台10通讯连接，其中：

控制平台10包括三维模型建立模块101、运行起终点坐标获取模块102、空中吊运路径规划模块103、吊运控制模块104；三维模型建立模块101，与空中吊运路径规划模块103相连接，三维模型建立模块101用于按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型；运行起终点坐标获取模块102，与空中吊运路径规划模块103相连接，运行起终点坐标获取模块102用于在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息；空中吊运路径规划模块103，与三维模型建立模块101、运行起终点坐标获取模块102、吊运控制模块104相连接，空中吊运路径规划模块103用于根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合，以及，根据吊运物品或吊钩的坐标信息在网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集，以及，根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径；安全高度值包括提升高度值与下降高度值；吊运控制模块104，与空中吊运路径规划模块103相连接，吊运控制模块104用于按照空中吊运路径生成塔机运行指令。

驱动装置20安装于塔机上，与吊运控制模块104通讯连接，用于根据塔机运行指令驱动塔机进行作业。

制动装置30安装于塔机上，与吊运控制模块104通讯连接，用于根据塔机运行指令将作业中的塔机进行制动。

本发明实施例的塔机吊运路径自动规划系统通过本发明实施例的塔机吊运路径自动规划方法实现物品的吊运。具体步骤至少包括：

步骤S10：按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型。

步骤S20：在三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息。

步骤S30：根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合。

步骤S40：根据吊运物品或吊钩的坐标信息在网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集。

步骤S50：根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径。

步骤S60：按照空中吊运路径对吊运物品进行作业。

步骤S70：根据本次作业的终点以及下次作业的起点规划空中转移路径，按照空中转移路径将吊钩进行转移。

对于以上步骤的具体实现过程，可参考前述对于塔机吊运路径自动规划方法的实施例，此处不再赘述。

本发明实施例的塔机吊运路径自动规划方法及系统取代了单纯依靠人工驾驶的方式，其以施工场地的三维模型作为空中吊运路径规划的基础，避免人工驾驶中存在的视觉盲区问题，也通过设定可行区域点集，使吊运过程中物品与障碍物之间不会发生碰撞，保障塔机运行安全，还根据预设的路径规划策略、安全高度值以及吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径，使得重物在满足不碰撞的条件下，具有较高效率，系统省时省力。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，包括：

按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型；

在所述三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息；

根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合；

根据所述吊运物品或吊钩的坐标信息在所述网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集；

根据预设的路径规划策略、安全高度值以及所述吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径；所述安全高度值包括提升高度值与下降高度值；

按照所述空中吊运路径对吊运物品进行作业；

所述根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合，包括：

获取预设的塔机允许变幅区间、允许回转区间/>、允许升降区间；

将所述塔机允许变幅区间、允许回转区间/>、允许升降区间分别进行/>等分；

生成所述运动区域中节点的网格节点集合/>为：

；

所述根据预设的路径规划策略、安全高度值以及所述吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径，包括：

在可行区域点集中寻找与起点/>和终点/>距离最近的节点，分别为/>和/>；

获取预设的安全高度值，所述提升高度值与下降高度值分别为和；其中/>为提升或下降的网格数，/>为一个网格的高度；

建立可到达点集合与无需关注点集合；

将空中吊运起点放入所述可到达点集合中，忽略所述无需关注点集合中的节点，将所述可行区域点集/>中与所述空中吊运起点/>相邻且可到达的点加入到所述可到达点集合中，并将这些点的父节点设为/>；

将空中吊运起点放入所述无需关注点集合中；

计算所述可到达点集合中所有节点的代价值，其中，/>表示从空中吊运起点/>到节点/>的实际代价，/>则表示从节点/>到空中吊运终点/>的估计代价，/>；将代价值/>最小的节点N从所述可到达点集合中取出，放入所述无需关注点集合；忽略所述无需关注点集合中的节点，查找所述可行区域点集/>中与节点N相邻且可到达的所有节点，若该节点不在所述可到达点集合中，则将其加入到所述可到达点集合中，并把其父节点设为N；若该节点已在所述可到达点集合中，则计算经由节点N到该节点的实际代价/>是否小于之前值，若是，则将该节点的父节点设为N；

重复上一步骤，直至将所述空中吊运终点加入到所述可到达点集合中；

从所述空中吊运终点开始，沿着每一个节点的父节点进行移动，直至到达所述空中吊运起点/>，形成所述空中吊运路径。

2.如权利要求1所述的塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，在所述三维模型中所述获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品的坐标信息或吊钩的坐标信息，包括：

设定塔机底座中心在大地坐标系下的坐标为；

获取起点S和终点G在大地坐标系下的坐标，分别为和/>；

将大地坐标系下的起点S和终点G的坐标转换为所述三维模型中的坐标，分别为：起点和终点/>，其中，/>，/>；

获取吊运物品的尺寸信息，并确定吊运物品的形心坐标以及物体边缘与形心坐标/>的最大距离/>，或没有吊运物品时，确定吊钩的形心坐标以及吊钩边缘与形心坐标的最大距离。

3.如权利要求2所述的塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，在将所述塔机允许变幅区间、允许回转区间/>、允许升降区间/>分别进行等分时，/>需满足：

。

4.如权利要求2所述的塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，所述可行区域点集为：

；

其中，为障碍物坐标，/>为障碍物点集，/>为设定的冗余量。

5.如权利要求4所述的塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，所述按照所述空中吊运路径对吊运物品进行作业，包括：

按照起点、空中吊运起点/>、空中吊运终点/>、终点/>的顺序对吊运物品进行吊运。

6.如权利要求5所述的塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，还包括：

根据本次作业的终点以及下次作业的起点规划空中转移路径，按照所述空中转移路径将吊钩进行转移。

7.如权利要求6所述的塔机吊运路径自动规划方法，其特征在于，还包括：

以固定频率更新施工场地的所述三维模型以及当前时刻下场地外轮廓网格坐标。

8.一种塔机吊运路径自动规划系统，其特征在于，所述系统用于实现如权利要求1至7任一项所述的塔机吊运路径自动规划方法； 所述系统包括塔机、控制平台、驱动装置以及制动装置，所述驱动装置以及所述制动装置与所述控制平台通讯连接，其中：

所述控制平台包括三维模型建立模块、运行起终点坐标获取模块、空中吊运路径规划模块、吊运控制模块；所述三维模型建立模块，与所述空中吊运路径规划模块相连接，所述三维模型建立模块用于按照预设的模型建立策略建立施工场地的三维模型；所述运行起终点坐标获取模块，与所述空中吊运路径规划模块相连接，所述运行起终点坐标获取模块用于在所述三维模型中获取吊运作业的起点坐标、终点坐标以及吊运物品或吊钩的坐标信息；所述空中吊运路径规划模块，与所述吊运控制模块相连接，所述空中吊运路径规划模块用于根据预设的运动区域计算策略确定吊运作业下吊运物品以及吊钩的运动区域并进行网格化划分，并得到网格节点集合，以及，根据所述吊运物品或吊钩的坐标信息在所述网格节点集合中剔除障碍物所在点，得到可行区域点集，以及，根据预设的路径规划策略、安全高度值以及所述吊运作业的起点坐标、终点坐标规划空中吊运路径；所述安全高度值包括提升高度值与下降高度值；所述吊运控制模块用于按照所述空中吊运路径生成塔机运行指令；

所述驱动装置安装于所述塔机上，与所述吊运控制模块通讯连接，用于根据所述塔机运行指令驱动所述塔机进行作业；

所述制动装置安装于所述塔机上，与所述吊运控制模块通讯连接，用于根据所述塔机运行指令将作业中的塔机进行制动。