CN114347091A - 自移步机械测量臂、自移步式地形测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自移步机械测量臂、自移步式地形测量装置及测量方法，包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂结构相同，均包括：第一子机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂的第一子机械臂的一端相互铰接，该铰接处安装有第一旋转驱动装置，以调节两个第一子机械臂的角度；第二子机械臂，所述第二子机械臂的一端与所述第一子机械臂的另一端铰接，该铰接处安装有第二旋转驱动装置，以调节第二子机械臂和第一子机械臂的角度；第三子机械臂，所述第三子机械臂的一端通过第三旋转驱动装置连接到所述第二子机械臂的另一端；端头，所述端头安装在所述第三子机械臂的另一端；及测量装置，所述测量装置安装在所述第三子机械臂上。

Description

自移步机械测量臂、自移步式地形测量装置及测量方法

技术领域

本申请涉及河口海岸泥沙模型技术领域，尤其涉及一种自移步机械测量臂、自移步式地形测量装置及测量方法，适用于大范围海域泥沙模型地形测量。

背景技术

河口海岸泥沙输移的物理模型试验是研究近海海床冲淤演变、量化各种人类活动和自然变化条件下岸滩稳定性的一种重要研究手段。工程项目的实施对所在海域的海床演变的影响是工程前期可行性研究必须回答的问题。同时，由于海洋面积广阔，动力、地貌环境复杂，准确模拟和描述海洋环境中的泥沙运动的河口海岸工程界的难点问题之一。基于现场水文测验的泥沙输移研究成本高、且难以覆盖整个研究区域，因此泥沙物理模型成为解决该问题的重要技术手段。海域泥沙物理模型中，地形变化的准确测量是研究的关键所在，对测量仪器的精度和可操作性有很高的要求。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种自移步机械测量臂、自移步式地形测量装置及测量方法，以解决海域泥沙模型中测量范围大，测点零散，测量仪器布置困难等技术问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种自移步机械测量臂，包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂结构相同，均包括：

第一子机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂的第一子机械臂的一端相互铰接，该铰接处安装有第一旋转驱动装置，以调节两个第一子机械臂的角度；

第二子机械臂，所述第二子机械臂的一端与所述第一子机械臂的另一端铰接，该铰接处安装有第二旋转驱动装置，以调节第二子机械臂和第一子机械臂的角度；

第三子机械臂，所述第三子机械臂的一端通过第三旋转驱动装置连接到所述第二子机械臂的另一端；

端头，所述端头安装在所述第三子机械臂的另一端；及

测量装置，所述测量装置安装在所述第三子机械臂上；

其中所述第一旋转驱动装置和第二旋转驱动装置的旋转轴线相互平行，且均与所述第三旋转驱动装置的旋转轴线垂直。

进一步地，所述第三子机械臂包括：

壳体；

第三旋转驱动装置，所述第三旋转驱动装置连接在所述壳体和所述第二子机械臂的另一端之间；及

直线运动机构，所述直线运动机构设置在所述壳体上，所述测量装置搭载在所述直线运动机构上。

进一步地，所述端头包括：接插件，所述接插件固定在所述第三子机械臂上。

进一步地，所述接插件具有两片，两者相互垂直。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种自移步式地形测量装置，还包括：

至少两个基座；

第一方面所述的自移步机械测量臂，所述端头可接插在所述基座上；及

控制单元，所述控制单元分别与所述基座和所述自移步机械测量臂连接。

进一步地，所述基座包括：

插座，所述插座与所述接插件相配合；

自动插销，垂直布置在所述插座四周，用于锁紧所述接插件；

接收器，所述接收器可与所述测量装置相连，用于接收所述测量装置所采集的数据。

进一步地，所述自动插销包括：

电机，所述电机位于所述自动插销一端，所述电机转轴上刻有螺纹；

U形推杆，所述推杆底部开孔，孔内壁刻有螺纹，和所述电机转轴相连；及

锁头，所述锁头固定在所述U形推杆上，所述接插件上具有凹槽，所述锁头的前端可嵌入所述凹槽中。

进一步地，各个旋转驱动装置转动的圈数满足以下关系式:

式中，A和L分别为所述自移步机械测量臂（1）当前所在的基座（2）离目标测点或下一个所述基座（2）的角度和距离；l ₁为第一子机械臂长度；Z₀为所述基座（2）设定的高程；Z’为所述端头（1-4）需要达到的设定高程；α₁为第一旋转驱动装置所转圈数，α_1-2、α_2-2分别为第一、二机械臂的第二旋转驱动装置所转圈数，α_1-3、α_2-3分别为第一、二机械臂的第三旋转驱动装置所转圈数；f₁(α₁)为第一旋转驱动装置将圈数转换成第一机械臂的第一子机械臂和第二机械臂的第一子机械臂（1-1）转动角度的关系；f_1-2(α_1-2)、f_2-2(α_2-2)分别为第一、二机械臂的第二旋转驱动装置将圈数转换成第一子机械臂（1-1）和第二子机械臂（1-2）转动角度的关系；f_1-3(α_1-3)、f_2-3(α_2-3)分别为第一、二机械臂的第三旋转驱动装置将圈数转换成第二子机械臂（1-2）和第三子机械臂（1-3）转动角度的关系；f₁(α₁)、f_1-2(α_1-2)和f_2-2(α_2-2)将圈数转换成的角度均小于180°；

通过求解上述关系式，得到每次测量或移动时第一机械臂和第二机械臂中的各个旋转驱动装置转动的圈数。

根据本申请实施例的第三方面，提供第一方面所述的自移步式地形测量装置的测量方法，包括：

将自移步机械测量臂的其中一个所述端头作为固定端插入所述基座中，另一个自由端的所述端头悬在半空中；

所述控制单元根据测点位置计算出第一机械臂和第二机械臂中的五个旋转驱动装置转动的圈数，控制五个旋转驱动装置转动，使自由端的所述端头移至指定测点正上方，再通过测量装置进行测量，直到当前基座测量范围内的所有测点完成测量；

根据所述控制单元规划最佳移动路径，控制第一机械臂和第二机械臂中的五个旋转驱动装置转动，使自由端的所述端头移动至下一个所述基座正上方，随后将自由端的所述端头插入到下一个所述基座中，成为新的固定端，而前一个所述基座中的端头被拔出，成为新的自由端；

所述自移步机械测量臂重复以上步骤，直到测量任务。

进一步地，所述控制单元规划最佳移动路径，包括：

A、所述控制单元根据测量范围和测量点距生成测量点，确定每个测量点的坐标；

B、计算每个测量点到每个所述基座的距离L ^点—基座，根据每个测量点的最小距离min(L ^点—基座)，确定每个测量点对应的所述基座；有测量点对应的所述基座判断为测量基座；无测量点对应的所述基座判断为移动基座；

C、计算任意2个所述基座之间的距离L ^{基座—基座}，若L ^{基座—基座}小于2个第一子机械臂总长度，则判断为相连基座，则它们的最短距离为1；若任意两个基座为非相连基座，则所述控制单元寻找出两者最小距离和移动路径。

D、对N个测量基座的测量顺序做全排列，一共会有N!种测量顺序，根据步骤C求得每个测量基座之间的最小移动距离，并按照测量顺序计算得到N!个测量距离和测量路径L1；用步骤C求得开始基座到每种测量顺序的第一个测量基座的最短移动路径L2，将最短移动路径L2和对应的测量路径L1相加，得到N！个路径的距离，据此找出其中全程最短路径的距离，并确定最短移动路径；

E、根据步骤D中确定最短路径的终点测量基座，用步骤C计算出最短返回路径和距离。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

由上述实施例可知，本申请实施例针对海域泥沙模型地形测量采用机械臂单点旋转测量方法，解决了传统行架测量平台在海域模型中布置困难，对水流干扰大等技术问题，该方法方便测量装置的布设，能够减小对模型试验过程的干扰，从而提高模型试验的准确性。

本发明的自移步机械测量臂采用两个完全一样的机械臂，机械臂含有测量和移动功能，克服了行架测量装置重量大、不方便移动，且测量范围小、固定的问题，通过自移步机械测量臂的两个机械臂的交互移动、测量，可以完成测量范围大、测量位置分散的海域模型地形测量任务，继而降低试验成本。

本发明实施例通过自主规划路线，根据测点范围和基座布置，找出最快的测量方案，避免自移步机械测量臂在移动过程中重复移动，从而提高工作效率，能够最快完成大范围、零散、多点位置处的测量任务。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种自移步机械测量臂非工作状态正视图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种自移步机械测量臂工作状态正侧视图；

图3是根据一示例性实施例示出的第三子机械臂和端头的剖视图；

图4是根据一示例性实施例示出的基座剖视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

如图1-图4所示，本发明实施例提供一种自移步机械测量臂，该装置包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂结构相同，均包括：第一子机械臂1-1、第二子机械臂1-2、第三子机械臂1-3、端头1-4和测量装置1-5，所述第一机械臂和第二机械臂的第一子机械臂1-1的一端相互铰接，该铰接处安装有第一旋转驱动装置，以调节两个第一子机械臂1-1的角度；所述第二子机械臂1-2的一端与所述第一子机械臂1-1的另一端铰接，该铰接处安装有第二旋转驱动装置，以调节第二子机械臂1-2和第一子机械臂1-1的角度；所述第三子机械臂1-3的一端通过第三旋转驱动装置连接到所述第二子机械臂1-2的另一端；所述端头1-4安装在所述第三子机械臂1-3的另一端；所述测量装置1-5安装在所述第三子机械臂1-3上；其中所述第一旋转驱动装置和第二旋转驱动装置的旋转轴线相互平行，且均与所述第三旋转驱动装置的旋转轴线垂直。通过第一旋转驱动装置改变2个所述端头1-4的径向距离，通过第二旋转驱动装置驱动保持2个第三子机械臂1-3在运动过程中始终平行，通过第三旋转驱动装置驱动改变2个所述端头1-4的方位角。

由上述实施例可知，本申请通过两条结构、功能完全一样的机械臂组成自移步机械测量臂，两条机械臂均具有支撑和测量功能，两条机械臂可以实现功能的交互转换，一条机械臂作为支撑臂的同时另一条机械臂可作为测量臂进行工作，两条机械臂同时作为支撑臂的时候可实现装置行走功能，从而实现自移步机械测量臂自行走和自测量的功能，扩大了测量装置的工作范围。

本实施例中，第一旋转驱动装置可以为第一舵机。所述第二旋转驱动装置可以为第二舵机。

本实施例中，所述第三子机械臂1-3包括：壳体1-3-1；第三旋转驱动装置1-3-2，所述第三旋转驱动装置连接在所述壳体1-3-1和所述第二子机械臂1-2的另一端之间；及直线运动机构1-3-3，所述直线运动机构设置在所述壳体1-3-1上，所述测量装置1-5搭载在所述直线运动机构上。

进一步地，第三旋转驱动装置1-3-2包括：转动伺服电机1-3-2-1，所述转动伺服电机1-3-2-1的基座固定在所述壳体1-3-1内；转动变速器1-3-2-2，所述转动变速器1-3-2-2的输入端与所述转动伺服电机1-3-2-1的转轴传动连接；传动齿轮1-3-2-3，所述传动齿轮相连3-3-5安装在所述转动变速器1-3-2-2的输出端，所述传动齿轮1-3-2-3与第二子机械臂一端的中心固定齿轮相连，通过所述转动伺服电机1-3-2-1运转，将所述第二子机械臂1-2围绕所述第三子机械臂1-3中心轴进行转动，使得所述自移步机械测量臂1以所述基座2为圆心发生旋转，从而调节另一端所述端头1-4的方位角。

进一步地，所述直线运动机构1-3-3包括：测杆伺服电机1-3-3-1，所述测杆伺服电机1-3-3-1的基座固定在所述壳体1-3-1内；测杆变速器1-3-3-2，所述测杆变速器1-3-3-2的输入端与所述测杆伺服电机1-3-3-1的转轴传动连接；及测杆1-3-3-3，所述测杆1-3-3-3一侧的齿条与所述测杆变速器1-3-3-2输出端的齿轮相连，所述测量装置1-5安装在所述测杆1-3-3-3顶端，所述测量装置1-5包括光电探头，用于测量地形数据。

由上述实施例可知，当机械臂进行测量工作时，所述直线运动机构1-3-3能够将所述测量装置1-5从所述第三子机械臂1-3内部伸出来测量地形；当机械臂进行支撑、行走工作时，所述直线运动机构1-3-3能够将所述测量装置1-5缩回所述第三子机械臂1-3内部，这样既不影响自移步机械测量臂支撑、行走功能，又能保护所述测量装置1-5。

本实施例中，所述端头1-4包括：接插件，所述接插件1-4-1固定在所述第三子机械臂1-3上，保证所述接插件1-4-1有足够强度支撑所述自移步机械测量臂1在各个方向进行运动。优选地，所述接插件1-4-1具有两片，两者相互垂直。

本发明实施例还提供一种自移步式地形测量装置，包括：至少两个基座2，上述的自移步机械测量臂1，所述端头1-4可接插在所述基座2上，以此固定所述自移步机械测量臂1；及控制单元3，所述控制单元3分别与所述基座2和所述自移步机械测量臂1连接，用于控制所述自移步机械测量臂1运动。

本实施例中，所述基座2包括：插座2-1，所述插座2-1与所述接插件1-4-1相配合；自动插销2-2，垂直布置在所述插座2-1四周，用于锁住所述接插件1-4-1。接收器2-3，所述接收器2-3可与所述测量装置1-5相连，用于接收所述测量装置1-5所采集的数据，方便数据及时存储、查看，同时获取所述自移步机械测量臂1的工作状态。

本实施例中，所述自动插销2-2包括：电机2-2-1，所述电机2-2-1固定在所述自动插销2-2一端，所述电机2-2-1转轴上刻有螺纹；U形推杆2-2-2，所述推杆2-2-2底部开孔，孔内壁刻有螺纹，和所述电机2-2-1转轴相连，所述电机2-2-1转轴转动从而推动所述U形推杆2-2-2前后运动；及锁头2-2-3，所述锁头2-2-3固定在所述U形推杆2-2-2上，所述接插件1-4-1上具有凹槽1-4-1-1，所述锁头2-2-3的前端可嵌入所述凹槽1-4-1-1中，以此卡住所述接插件1-4-1，防止所述自移步机械测量臂1在工作时脱落。

本实施例中，各个旋转驱动装置转动的圈数满足以下关系式:

式中，A和L分别为所述自移步机械测量臂1当前所在的基座2离目标测点或下一个所述基座2的角度和距离；l ₁为第一子机械臂长度；Z ₀为所述基座2设定的高程；Z’为所述端头1-4需要达到的设定高程。α₁为第一旋转驱动装置所转圈数，α_1-2、α_2-2分别为第一、二机械臂的第二旋转驱动装置所转圈数，α_1-3、α_2-3分别为第一、二机械臂的第三旋转驱动装置所转圈数；

f ₁(α₁)为第一旋转驱动装置将圈数转换成第一机械臂的第一子机械臂和第二机械臂的第一子机械臂1-1转动角度的关系；

f _1-2(α_1-2)为第一机械臂的第二旋转驱动装置将圈数转换成第一机械臂的第一子机械臂1-1和第一机械臂的第二子机械臂1-2转动角度的关系；

f _1-3(α_1-3)为第一机械臂的第三旋转驱动装置将圈数转换成第一机械臂的第二子机械臂1-2和第一机械臂的第三子机械臂1-3转动角度的关系；

f _2-2(α_2-2)为第二机械臂的第二旋转驱动装置将圈数转换成第二机械臂的第一子机械臂1-1和第二机械臂的第二子机械臂1-2转动角度的关系；

f _2-3(α_2-3)为第二机械臂的第三旋转驱动装置将圈数转换成第二机械臂的第二子机械臂1-2和第二机械臂的第三子机械臂1-3转动角度的关系。

f ₁(α₁)、f _1-2(α_1-2)和f _2-2(α_2-2)将圈数转换成的角度均小于180°。

通过求解上述关系式，得到每次测量或移动时第一机械臂和第二机械臂中的各个旋转驱动装置转动的圈数。

本发明实施例还提供上述自移步式地形测量装置的测量方法，该方法包括：

（1）将自移步机械测量臂的其中一个所述端头1-4作为固定端插入所述基座2中，另一个自由端的所述端头1-4悬在半空中；

（2）所述控制单元3根据测点位置计算出第一机械臂和第二机械臂中的五个旋转驱动装置转动的圈数，控制五个旋转驱动装置转动，使自由端的所述端头1-4移至指定测点正上方，再通过测量装置进行测量，直到在当前基座2测量范围内的所有测点测量完成；

（3）根据所述控制单元3规划最佳移动路径，控制第一机械臂和第二机械臂中的五个旋转驱动装置转动，使自由端的所述端头1-4移动至下一个所述基座2正上方，随后将自由端的所述端头1-4插入到下一个所述基座2中，成为新的固定端，而前一个所述基座2中的端头1-4被拔出，成为新的自由端；

（4）所述自移步机械测量臂1重复以上步骤，直到测量任务。

本实施例中，根据所述控制单元3规划最佳移动路径，包括：

A、所述控制单元4根据测量范围和测量点距生成测量点，确定每个测量点的坐标；

B、计算每个测量点到每个所述基座2的距离L ^点—基座，根据每个测量点的最小距离min(L ^点—基座)，确定每个测量点对应的所述基座2；有测量点对应的所述基座2判断为测量基座；无测量点对应的所述基座2判断为移动基座；若测量点到每个所述基座2的最小距离min(L ^点—基座)大于2个第一子机械臂3-1总长度，则所述控制单元4给出提示：大于测量范围，建议增加基座；

C、计算任意2个所述基座2之间的距离L ^{基座—基座}，若L ^{基座—基座}小于2个第一子机械臂1-1总长度，则判断为相连基座，则它们的最短距离为1；若一个所述基座2到其他任意的所述基座2距离均大于2个第一子机械臂3-1总长度，则所述控制单元4给出提示：大于移动范围，建议增加基座；若任意两个基座2为非相连基座，定义他们的距离为∞，则所述控制单元寻找出两者最小距离和移动路径，具体方法如下：

Ⅰ、所述控制单元4生成两个集合，其中经过的基座集合为S，未经过的基座集合为U，开始时，集合S只包含两个基座中的一个基座作为初始基座，集合U包含其他基座；

Ⅱ、从集合U中选取一个距离初始基座最小的基座k，把基座k加入集合S中；

Ⅲ、以基座k为新考虑的起点，修改集合U中初始基座到各基座的距离；若从初始基座经过基座k到基座u的距离比原来距离短，则修改基座u的距离值，修改后的距离值为基座k的距离加1；

Ⅳ、重复步骤Ⅱ和Ⅲ，直到两个基座都包含在集合S中。

D、对N个测量基座的测量顺序做全排列，一共会有N!种测量顺序，根据步骤C求得每个测量基座之间的最小移动距离，并按照测量顺序计算得到N!个测量距离和测量路径L1；用步骤C求得开始基座到每种测量顺序的第一个测量基座的最短移动路径L2，将最短移动路径L2和对应的测量路径L1相加，得到N！个路径的距离，据此找出其中全程最短路径的距离，并确定最短移动路径；

E、根据步骤D中确定最短路径的终点测量基座，用步骤C计算出最短返回路径和距离。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种自移步机械测量臂，其特征在于，包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂结构相同，均包括：

第一子机械臂（1-1），所述第一机械臂和第二机械臂的第一子机械臂（1-1）的一端相互铰接，该铰接处安装有第一旋转驱动装置，以调节两个第一子机械臂（1-1）的角度；

第二子机械臂（1-2），所述第二子机械臂（2-2）的一端与所述第一子机械臂（2-1）的另一端铰接，该铰接处安装有第二旋转驱动装置，以调节第二子机械臂（1-2）和第一子机械臂（1-1）的角度；

第三子机械臂（1-3），所述第三子机械臂（1-3）的一端通过第三旋转驱动装置连接到所述第二子机械臂（1-2）的另一端；

端头（1-4），所述端头（1-4）安装在所述第三子机械臂（1-3）的另一端；及

测量装置（1-5），所述测量装置安装在所述第三子机械臂（1-3）上；

其中所述第一旋转驱动装置和第二旋转驱动装置的旋转轴线相互平行，且均与所述第三旋转驱动装置的旋转轴线垂直。

2.根据权利要求1所述的自移步机械测量臂，其特征在于，所述第三子机械臂（1-3）包括：

壳体（1-3-1）；

第三旋转驱动装置（1-3-2），所述第三旋转驱动装置连接在所述壳体（1-3-1）和所述第二子机械臂（1-2）的另一端之间；及

直线运动机构（1-3-3），所述直线运动机构设置在所述壳体（1-3-1）上，所述测量装置（1-5）搭载在所述直线运动机构（1-3-3）上。

3.根据权利要求1所述的自移步机械测量臂，其特征在于，所述端头（1-4）包括：接插件（1-4-1），所述接插件（1-4-1）固定在所述第三子机械臂（1-3）上。

4.一种自移步式地形测量装置，其特征在于，包括：

至少两个基座（2）；

权利要求1所述的自移步机械测量臂（1），所述端头（1-4）可接插在所述基座（2）上；及

控制单元（3），所述控制单元（3）分别与所述基座（2）和所述自移步机械测量臂（1）连接。

5.根据权利要求4所述的自移步式地形测量装置，其特征在于，所述基座（2）包括：

插座（2-1），所述插座（2-1）与所述接插件（1-4-1）相配合；

自动插销（2-2），垂直布置在所述插座（2-1）四周，用于锁紧所述接插件（1-4-1）；

接收器（2-3），所述接收器（2-3）可与所述测量装置（1-5）相连，用于接收所述测量装置（1-5）所采集的数据。

6.根据权利要求5所述的自移步式地形测量装置，其特征在于，所述自动插销（2-2）包括：

电机（2-2-1），所述电机（2-2-1）位于所述自动插销（2-2）一端，所述电机（2-2-1）转轴上刻有螺纹；

U形推杆（2-2-2），所述推杆（2-2-2）底部开孔，孔内壁刻有螺纹，和所述电机（2-2-1）转轴相连；及

锁头（2-2-3），所述锁头（2-2-3）固定在所述U形推杆（2-2-2）上，所述接插件（1-4-1）上具有凹槽（1-4-1-1），所述锁头（2-2-3）的前端可嵌入所述凹槽（1-4-1-1）中。

7.根据权利要求4所述的自移步式地形测量装置，其特征在于，各个旋转驱动装置转动的圈数满足以下关系式:

式中，A和L分别为所述自移步机械测量臂（1）当前所在的基座（2）离目标测点或下一个所述基座（2）的角度和距离；l ₁为第一子机械臂长度；Z₀为所述基座（2）设定的高程；Z’为所述端头（1-4）需要达到的设定高程；α₁为第一旋转驱动装置所转圈数，α_1-2、α_2-2分别为第一、二机械臂的第二旋转驱动装置所转圈数，α_1-3、α_2-3分别为第一、二机械臂的第三旋转驱动装置所转圈数；f₁(α₁)为第一旋转驱动装置将圈数转换成第一机械臂的第一子机械臂和第二机械臂的第一子机械臂（1-1）转动角度的关系；f_1-2(α_1-2)、f_2-2(α_2-2)分别为第一、二机械臂的第二旋转驱动装置将圈数转换成第一子机械臂（1-1）和第二子机械臂（1-2）转动角度的关系；f_1-3(α_1-3)、f_2-3(α_2-3)分别为第一、二机械臂的第三旋转驱动装置将圈数转换成第二子机械臂（1-2）和第三子机械臂（1-3）转动角度的关系；f₁(α₁)、f_1-2(α_1-2)和f_2-2(α_2-2)将圈数转换成的角度均小于180°；

通过求解上述关系式，得到每次测量或移动时第一机械臂和第二机械臂中的各个旋转驱动装置转动的圈数。

8.根据权利要求4所述的自移步式地形测量装置的测量方法，其特征在于，包括：

将所述自移步机械测量臂（1）的其中一个所述端头（1-4）作为固定端插入所述基座（2）中，另一个自由端的所述端头（1-4）悬在半空中；

所述控制单元（3）根据测点位置计算出第一机械臂和第二机械臂中的五个旋转驱动装置转动的圈数，控制五个旋转驱动装置转动，使自由端的所述端头（1-4）移至指定测点正上方，再通过所述测量装置（1-5）进行测量，直到当前基座（2）测量范围内的所有测点完成测量；

根据所述控制单元（3）规划最佳移动路径，控制第一机械臂和第二机械臂中的五个旋转驱动装置转动，使自由端的所述端头（1-4）移动至下一个所述基座（2）正上方，随后将自由端的所述端头（1-4）插入到下一个所述基座（2）中，成为新的固定端，而前一个所述基座（2）中的端头（1-4）被拔出，成为新的自由端；

所述自移步机械测量臂（1）重复以上步骤，直到测量任务。

9.根据权利要求8所述的自移步式地形测量装置的测量方法，其特征在于，所述控制单元（3）规划最佳移动路径，包括：

A、所述控制单元（3）根据测量范围和测量点距生成测量点，确定每个测量点的坐标；

B、计算每个测量点到每个所述基座（2）的距离L ^点—基座，根据每个测量点的最小距离min(L ^点—基座)，确定每个测量点对应的所述基座（2）；有测量点对应的所述基座（2）判断为测量基座；无测量点对应的所述基座（2）判断为移动基座；

C、计算任意2个所述基座（2）之间的距离L ^{基座—基座}，若L ^{基座—基座}小于2个第一子机械臂（1-1）总长度，则判断为相连基座，则它们的最短距离为1；若任意两个基座（2）为非相连基座，则所述控制单元（3）寻找出两者最小距离和移动路径；

D、对N个测量基座的测量顺序做全排列，一共会有N!种测量顺序，根据步骤C求得每个测量基座之间的最小移动距离，并按照测量顺序计算得到N!个测量距离和测量路径L1；用步骤C求得开始基座到每种测量顺序的第一个测量基座的最短移动路径L2，将最短移动路径L2和对应的测量路径L1相加，得到N！个路径的距离，据此找出其中全程最短路径的距离，并确定最短移动路径；

E、根据步骤D中确定最短路径的终点测量基座，用步骤C计算出最短返回路径和距离。

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