CN114798253A - 一种高空作业的设备及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高空作业的设备及其控制方法，包括高空作业车、喷涂机、空压机、供电箱、机械臂底座控制箱、喷涂机械臂、喷枪及三维相机组件、大臂回转支承、车载激光雷达、车身RTK和RTK基站，所述高空作业车的前方设置有RTK基站，所述高空作业车的车顶设置有车载激光雷达，所述高空作业车的底盘顶部设置有喷涂机、空压机、供电箱、大臂回转支承和车身RTK，该高空作业的设备及其控制方法，操作简单，使用方便，可大大提高其施工效率，同时安全性能较高，工地的施工人员对于施工作业的控制需求，可以在一个控制点完成可视范围内的施工任务，并且可以远离施工区域，减少涂料、灰尘等对人体的伤害。

Description

一种高空作业的设备及其控制方法
技术领域
本发明涉及智能机械臂技术领域，具体为一种高空作业的设备及其控制方法。
背景技术
在当今社会，人力成本越来越高，机械臂取代人工的趋势愈加明显，高空施工作业作为高危行业从业人员越来越少，但由于工程工艺要求，钢结构厂房、高层建筑、高架桥梁等表面均需要喷涂涂料，本发明主要作用是对高处的墙面、钢结构表面等进行施工喷涂作业，也可以运用在其它类似的行业上；
现有方案主要是利用人工施工作业，人需要上到高空作业车，然后将人举升到最高超过40米的地方进行施工作业，人距离作业面还要在30mm以内，对于人来说，十分危险，并且对健康影响很大，长时间作业很容易疲劳，更容易发生危险，目前类似工种的人工成本也是特别高，很多人已经选择不再从事此类行业，是绝对的高危行业，为此，我们提出了一种高空作业的设备及其控制方法。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种高空作业的设备，采用的技术方案是，包括高空作业车、喷涂机、空压机、供电箱、机械臂底座控制箱、喷涂机械臂、喷枪及三维相机组件、大臂回转支承、车载激光雷达、车身RTK和RTK基站，所述高空作业车的前方设置有RTK基站，所述高空作业车的车顶设置有车载激光雷达，所述高空作业车的底盘顶部设置有喷涂机、空压机、供电箱、大臂回转支承和车身RTK，所述大臂回转支承上转动安装有大臂避障机构，所述大臂避障机构的顶端设置有可调平平台，所述可调平平台上设置有机械臂底座控制箱，所述机械臂底座控制箱的顶部安装有喷涂机械臂，所述喷涂机械臂的端部设置有喷枪及三维相机组件。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述高空作业车上设置有遥控臂本体。通过人工控制遥控臂本体，可对喷涂机械臂进行控制。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述喷涂机械臂为7轴机械臂。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述大臂避障机构包含高空作业车大臂，所述高空作业车大臂的底部转动安装在大臂回转支承上，所述高空作业车大臂设置有第一节臂与第二节臂。通过高空作业车大臂设置有第一节臂与第二节臂，使高空作业车大臂可进行伸缩，通过高空作业车大臂转动设置在大臂回转支承上，从而增大高空作业车大臂的移动范围。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述大臂避障机构还包含一节臂激光雷达和二节臂超声传感器，所述一节臂激光雷达固定安装在高空作业车大臂上第一节臂的顶部，所述二节臂超声传感器等距离阵列设置在高空作业车大臂上第二节臂的外侧。通过一节臂激光雷达和二节臂超声传感器的设置，可以对障碍物进行实时扫描。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述大臂避障机构还包含二节臂防撞条，所述二节臂防撞条设置在二节臂超声传感器的外侧，所述二节臂防撞条与高空作业车大臂固定连接。通过二节臂防撞条的设置，可对二节臂超声传感器与高空作业车大臂进行保护。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述可调平平台的前侧表面设置有机械臂端RTK。通过机械臂端RTK的设置，可实时获得可调平平台的自身位置。
作为本发明的一种高空作业的设备优选技术方案，所述可调平平台的顶部设置有倾角传感器。通过倾角传感器的设置，可调平平台可在喷涂机械臂运动到位后进行调平。
作为本发明的一种高空作业的设备及其控制方法优选技术方案，具体包括以下步骤：
步骤一：首先通过车载激光雷达与现有的GPS定位技术进行配合，使高空作业车带动车载激光雷达依次移动至合适的选取扫描位置点，扫描外部钢结构厂房的大小及量程，车载激光雷达将定位数据输送至RTK基站，RTK基站将车载激光雷达输入的定位点云数据信息记录并转换为世界坐标系下的坐标，待所有位置点扫描完成后，利用RTK基站点云配准算法将不同位置扫描到的相同区域的数据进行融合，会得到整个厂房的完整点云模型，同时通过RTK基站对生成的数据进行分析计算，并与RTK基站内的喷涂部件库中的模型进行匹配，如果匹配成功则用模型库中的模型进行替换，否则，会根据实际尺寸而创建新的模型数据，同时，随着喷涂作业不断积累丰富，从而能够在喷涂作业准备期对作业环境实现快速精准的3D重建；
步骤二：根据喷涂需求，转换喷枪及三维相机组件对目标的位姿信息，从而可计算出喷涂机械臂的末端位姿，结合喷涂机械臂的构型数据，可由几何约束得到喷涂机械臂的伸展极限位姿，结合喷涂机械臂各种极限位姿，可得到喷涂机械臂一次移动所能覆盖的喷涂最大范围，联立喷涂机械臂所覆盖的最大范围和喷涂机械臂的自身姿态约束，可得到喷涂机械臂基座点的位置，该点位等同于高空作业车大臂末端点的位置，将喷涂机械臂基座点与步骤一目标场景下的模型数据相结合，即可得到模型数据中喷涂机械臂基座点，或者高空作业车大臂末端点的位置；
步骤三：在工作地面上栅格化取点，假设每个栅格化的点为高空作业车大臂的基座点，则从此点向待喷涂的高空作业车大臂末端点进行连线，从而可计算上述线段长度和线段间角度的约束与厂房三维模型之间是否发生干涉，如此便可得到针对不同高空作业车大臂基座点满足约束的高空作业车大臂末端点集及其个数，选取点集个数最多的大臂基座点，即为目标所求的高空作业车的停靠位置，接着对高空作业车大臂末端点的规划采用近邻点移动的方式，即在选定初始点后，计算其距离最小的近邻点，作为目标移动点，直至移动完成所有的高空作业车大臂末端点，然后采用同样的方式计算下一个高空作业车的停靠位置，从而结合步骤二规划出最优的高空作业车大臂末端点序列，可实现对目标喷涂场景的全覆盖；
步骤四：在完成喷涂场景的建模与喷涂作业的规划后，高空作业车会依次停靠规划好的作业区域，以大臂回转支承的基座旋转轴为Z轴，以高空作业车大臂在地面的投影方向为X轴，从而建立高空作业车的基坐标系，根据车身RTK及机械臂端RTK可以确定高空作业车的基坐标系与步骤一中建立的世界坐标系之间的变换关系；
步骤五：按照步骤三规划的规划的喷涂位置点，以及步骤四中高空作业车基坐标希与世界坐标系的关系，将喷涂位置点在世界坐标系中的坐标转换为喷涂位置点在高空作业车基坐标系中的坐标，利用通过高空作业车大臂的运动控制装置，控制高空作业车大臂末端到达预置喷涂位置；
步骤六：由于地面平整度及高空作业车大臂上的第一节臂与第二节臂伸缩形变或喷涂机械臂左右扫描喷涂等因素，会造成可调平平台可能与世界坐标系的X、Y平面无法保持平行，其姿态在俯仰和滚转两个方向发生偏转，由于可调平平台决定了喷涂机械臂基座的姿态，故在可调平平台安装了倾角传感器用来测量两个方向偏转的角度；
步骤七：根据步骤六计算出喷涂机械臂基座的位姿，再通过规划喷枪及三维相机组件的位姿，从而可转换喷涂机械臂末端的位姿，结合喷涂机械臂逆运动学，可以得出喷涂机械臂的关节状态，通过喷涂机械臂的运动控制装置将喷枪及三维相机组件调整到规划好的位姿后执行喷涂任务；
步骤八：通过喷枪及三维相机组件之间的配合，在实际喷涂作业时，通过三维相机的点云数据获取喷涂机械臂相对喷涂目标的精确位姿，当喷涂机械臂按预先规划的轨迹到达喷涂目标位置后，由于误差的存，此时喷涂机械臂与喷涂目标的相对姿态与预先规划的喷涂姿态存在一定的偏差，通过3D相机采集的喷涂目标的点云数据，可以精确的判断出喷涂目标在喷涂机械臂坐标系中的位姿，从而在实际喷涂时修正喷涂机械臂的运动路径，保证喷涂质量；
步骤九：根据步骤六中可调平平台的位姿用来确定喷涂机械臂与喷涂目标的相对位置关系，其中喷涂目标的位姿在世界坐标系中通过三维建模确定，喷涂机械臂在世界坐标系中的位姿则通过机械臂端RTK和倾角传感器确定；
步骤十：在步骤七计算喷涂机械臂关节状态时，通过计算喷涂机械臂与喷涂作业环境最小距离，通过约束其为安全距离，保证喷涂机械臂按照计算的关节状态运动时不会与周围环境发生碰撞。
步骤十一：在喷涂机械臂上安装3D相机，在执行完步骤五后触发3D相机拍摄，通过3D相机输出的点云结果识别出待喷涂目标在喷涂机械臂基坐标系中的位姿，从而执行步骤七，在步骤五执行时，为避免高空作业车大臂可能与作业环境中的物体发生碰撞，在高空作业车大臂上第一节臂与第二节臂上分别安装一节臂激光雷达和二节臂超声传感器，在高空作业车大臂移动时通过分析高空作业车大臂前进方向上的点云成像判断高空作业车大臂移动路径上是否存在障碍物或行人，当在预置的安全距离内检测到障碍物或行人时会自动暂停高空作业车大臂动作，当安全距离内无障碍物或行人时高空作业车大臂会恢复原有动作，继续进行喷涂作业，以上过程通过多线程技术实时扫描进行判停。
步骤十二：针对一些特殊喷涂位置，或者步骤三算法无法求解的一些位置，通过人工现场控制遥控臂本体来控制喷涂机械臂进行施工作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本高空作业的设备及其控制方法，具有以下好处：
1、本高空作业的设备及其控制方法，通过喷枪及三维相机组件、车载激光雷达、车身RTK、RTK基站和机械臂端RTK之间的配合设置，可自动生成运动轨迹并能实现有效移动，大大提高施工效率，降低使用难度，高空作业车大臂与喷涂机械臂可以实现联动，控制端可快速控制高空作业车大臂与喷涂机械臂整体移动，同时高空作业车大臂还具有避障功能，避免高空作业车大臂损坏；
2、为了防止系统规划的路径没有满足现场施工要求，有些细节需要具体处理的，或者有的细节位置过于复杂，无法生成喷涂轨迹，可通过人工现场控制遥控臂本体单独控制喷涂机械臂去喷涂，完成没有处理好的位置的喷涂；
3、该高空作业的设备及其控制方法，操作简单，使用方便，可大大提高其施工效率，同时安全性能较高，工地的施工人员对于施工作业的控制需求，可以在一个控制点完成可视范围内的施工任务，并且可以远离施工区域，减少涂料、灰尘等对人体的伤害。
附图说明
图1为本发明机器人系统示意图；
图2为本发明大臂避障功能示意图；
图3为本发明高空作业车规划示意图；
图4为本发明遥控臂结构示意图。
图中：101高空作业车、102喷涂机、103空压机、104供电箱、105机械臂底座控制箱、106喷涂机械臂、107喷枪及三维相机组件、108大臂回转支承、109车载激光雷达、110车身RTK、111RTK基站、2大臂避障机构、201高空作业车大臂、202一节臂激光雷达、203二节臂超声传感器、204二节臂防撞条、3可调平平台、301机械臂端RTK、302倾角传感器、4遥控臂本体。
具体实施方式
实施例1
如图1至图4所示，本发明公开了一种高空作业的设备及其控制方法，采用的技术方案是，包括高空作业车101、喷涂机102、空压机103、供电箱104、机械臂底座控制箱105、喷涂机械臂106、喷枪及三维相机组件107、大臂回转支承108、车载激光雷达109、车身RTK 110和RTK基站111，高空作业车101的前方设置有RTK基站111，高空作业车101的车顶设置有车载激光雷达109，高空作业车101的底盘顶部设置有喷涂机102、空压机103、供电箱104、大臂回转支承108和车身RTK 110，大臂回转支承108上转动安装有大臂避障机构2，大臂避障机构2包含高空作业车大臂201，高空作业车大臂201的底部转动安装在大臂回转支承108上，高空作业车大臂201设置有第一节臂与第二节臂。通过高空作业车大臂201设置有第一节臂与第二节臂伸长缩回配合，以及高空作业车大臂201与大臂回转支承108之间的水平旋转，从而增大高空作业车大臂201的移动范围。大臂避障机构2还包含一节臂激光雷达202和二节臂超声传感器203，一节臂激光雷达202固定安装在高空作业车大臂201上第一节臂的顶部，二节臂超声传感器203等距离阵列设置在高空作业车大臂201上第二节臂的外侧。通过一节臂激光雷达202与二节臂超声传感器203之间的配合设置，可以施工环境进行实时扫描，对障碍物进行远程提前预判，当判断靠近障碍物时，会让高空作业车大臂201停止动作，发出报警。大臂避障机构2还包含二节臂防撞条204，二节臂防撞条204设置在二节臂超声传感器203的外侧，二节臂防撞条204与高空作业车大臂201固定连接。当一节臂激光雷达202与二节臂超声传感器203没有判断到障碍物时，通过二节臂防撞条204会首先与障碍物进行接触，此时停止高空作业车大臂201所有动作，从而对高空作业车大臂201进行再次保护，避免高空作业车大臂201损坏。大臂避障机构2的顶端设置有可调平平台3，可调平平台3的前侧表面设置有机械臂端RTK 301。通过机械臂端RTK 301的设置，可实时获得可调平平台3、喷涂机械臂106基座点位置以及高空作业车大臂201末端点的位置。可调平平台3上设置有机械臂底座控制箱105，机械臂底座控制箱105的顶部安装有喷涂机械臂106，喷涂机械臂106的端部设置有喷枪及三维相机组件107。喷涂机械臂106为7轴机械臂。可调平平台3的顶部设置有倾角传感器302。当高空作业车大臂201自身发生变形或者路面不平时，通过倾角传感器302的设置，可调平平台3可在喷涂机械臂106运动到位后进行调平。首先工作人员将高空作业车101开至作业点I附近，停下后接上施工用电，将RTK基站111放置在场地的某个固定位置，外接电源通过供电箱104为设备供电，高空作业车101会根据车身RTK 110数据以及车载激光雷达109，对整个施工场地进行扫描，然后会根据所在具体位置，按照事先建好模型的场地文件，规划一个最优的移动路线，如图3中I点到II点，高空作业车101会按照此路径点进行行走，当到达路径点Ⅰ后，开始规划大臂避障机构2的移动路径，大臂避障机构2会按照所生成的路径点：例如A点到B点到C点，A点作业完成后会自动走到B点，同理再到C点，规划好路径之后，大臂避障机构2会自动伸出并将喷涂机械臂106举升到规划好的位置A点，此时将喷涂机械臂106举升到合适位置后停下，根据机械臂端RTK 301数据来确认实时位置，如有偏差会通过大臂避障机构2进行微调，喷涂机械臂106位置到达并确定好准确位置后，可调平平台3通过倾角传感器302会根据实时姿态进行姿态的调整，确保喷涂机械臂106是保持相对水平的姿态来施工，喷枪及三维相机组件107可获取所要喷涂区域的图像，然后经计算使喷涂机械臂106对生成的轨迹来进行喷涂作业，开始喷涂前，喷涂机102、空压机103会开始工作，喷枪及三维相机组件107打开后则进行喷涂作业，喷枪及三维相机组件107关闭后，会自动关闭喷涂机102和空压机103，喷枪及三维相机组件107内的物料则回流至喷涂机102内。
高空作业车101上设置有遥控臂本体4。如果有细节喷涂效果不够好，或者有的细节位置过于复杂，无法生成喷涂轨迹，可通过人工控制遥控臂本体4单独控制喷涂机械臂106去喷涂，完成没有处理好的位置的喷涂。
高空作业的设备及其控制方法，具体包括以下步骤：
步骤一：首先通过车载激光雷达109与现有的GPS定位技术进行配合，使高空作业车101带动车载激光雷达109依次移动至合适的选取扫描位置点，扫描外部钢结构厂房的大小及量程，车载激光雷达109将定位数据输送至RTK基站111，RTK基站111将车载激光雷达109输入的定位点云数据信息记录并转换为世界坐标系下的坐标，待所有位置点扫描完成后，利用RTK基站111点云配准算法将不同位置扫描到的相同区域的数据进行融合，会得到整个厂房的完整点云模型，同时通过RTK基站111对生成的数据进行分析计算，并与RTK基站111内的喷涂部件库中的模型进行匹配，如果匹配成功则用模型库中的模型进行替换，否则，会根据实际尺寸而创建新的模型数据，同时，随着喷涂作业不断积累丰富，从而能够在喷涂作业准备期对作业环境实现快速精准的3D重建；
步骤二：根据喷涂需求，转换喷枪及三维相机组件107对目标的位姿信息，从而可计算出喷涂机械臂106的末端位姿，结合喷涂机械臂106的构型数据，可由几何约束得到喷涂机械臂106的伸展极限位姿，结合喷涂机械臂106各种极限位姿，可得到喷涂机械臂106一次移动所能覆盖的喷涂最大范围，联立喷涂机械臂106所覆盖的最大范围和喷涂机械臂106的自身姿态约束，可得到喷涂机械臂106基座点的位置，该点位等同于高空作业车大臂201末端点的位置，将喷涂机械臂106基座点与步骤一目标场景下的模型数据相结合，即可得到模型数据中喷涂机械臂106基座点，或者高空作业车大臂201末端点的位置；
步骤三：在工作地面上栅格化取点，假设每个栅格化的点为高空作业车大臂201的基座点，则从此点向待喷涂的高空作业车大臂201末端点进行连线，从而可计算上述线段长度和线段间角度的约束与厂房三维模型之间是否发生干涉，如此便可得到针对不同高空作业车大臂201基座点满足约束的高空作业车大臂201末端点集及其个数，选取点集个数最多的大臂基座点，即为目标所求的高空作业车101的停靠位置，接着对高空作业车大臂201末端点的规划采用近邻点移动的方式，即在选定初始点后，计算其距离最小的近邻点，作为目标移动点，直至移动完成所有的高空作业车大臂201末端点，然后采用同样的方式计算下一个高空作业车101的停靠位置，从而结合步骤二规划出最优的高空作业车大臂201末端点序列，可实现对目标喷涂场景的全覆盖；
步骤四：在完成喷涂场景的建模与喷涂作业的规划后，高空作业车101会依次停靠规划好的作业区域，以大臂回转支承108的基座旋转轴为Z轴，以高空作业车大臂201在地面的投影方向为X轴，从而建立高空作业车1的基坐标系，根据车身RTK 110及机械臂端RTK301可以确定高空作业车1的基坐标系与步骤一中建立的世界坐标系之间的变换关系；
步骤五：按照步骤三规划的规划的喷涂位置点，以及步骤四中高空作业车1基坐标希与世界坐标系的关系，将喷涂位置点在世界坐标系中的坐标转换为喷涂位置点在高空作业车1基坐标系中的坐标，利用通过高空作业车大臂201的运动控制装置，控制高空作业车大臂201末端到达预置喷涂位置；
步骤六：由于地面平整度及高空作业车大臂201上的第一节臂与第二节臂伸缩形变或喷涂机械臂106左右扫描喷涂等因素，会造成可调平平台3可能与世界坐标系的X、Y平面无法保持平行，其姿态在俯仰和滚转两个方向发生偏转，由于可调平平台3决定了喷涂机械臂106基座的姿态，故在可调平平台3安装了倾角传感器302用来测量两个方向偏转的角度；
步骤七：根据步骤六计算出喷涂机械臂106基座的位姿，再通过规划喷枪及三维相机组件107的位姿，从而可转换喷涂机械臂106末端的位姿，结合喷涂机械臂106逆运动学，可以得出喷涂机械臂106的关节状态，通过喷涂机械臂106的运动控制装置将喷枪及三维相机组件107调整到规划好的位姿后执行喷涂任务；
步骤八：通过喷枪及三维相机组件107之间的配合，在实际喷涂作业时，通过三维相机的点云数据获取喷涂机械臂106相对喷涂目标的精确位姿，当喷涂机械臂106按预先规划的轨迹到达喷涂目标位置后，由于误差的存，此时喷涂机械臂106与喷涂目标的相对姿态与预先规划的喷涂姿态存在一定的偏差，通过3D相机采集的喷涂目标的点云数据，可以精确的判断出喷涂目标在喷涂机械臂106坐标系中的位姿，从而在实际喷涂时修正喷涂机械臂106的运动路径，保证喷涂质量；
步骤九：根据步骤六中可调平平台3的位姿用来确定喷涂机械臂106与喷涂目标的相对位置关系，其中喷涂目标的位姿在世界坐标系中通过三维建模确定，喷涂机械臂106在世界坐标系中的位姿则通过机械臂端RTK 301和倾角传感器302确定；
步骤十：在步骤七计算喷涂机械臂106关节状态时，通过计算喷涂机械臂106与喷涂作业环境最小距离，通过约束其为安全距离，保证喷涂机械臂106按照计算的关节状态运动时不会与周围环境发生碰撞。
步骤十一：在喷涂机械臂106上安装3D相机，在执行完步骤五后触发3D相机拍摄，通过3D相机输出的点云结果识别出待喷涂目标在喷涂机械臂106基坐标系中的位姿，从而执行步骤七，在步骤五执行时，为避免高空作业车大臂201可能与作业环境中的物体发生碰撞，在高空作业车大臂201上第一节臂与第二节臂上分别安装一节臂激光雷达202和二节臂超声传感器203，在高空作业车大臂201移动时通过分析高空作业车大臂201前进方向上的点云成像判断高空作业车大臂201移动路径上是否存在障碍物或行人，当在预置的安全距离内检测到障碍物或行人时会自动暂停高空作业车大臂201动作，当安全距离内无障碍物或行人时高空作业车大臂201会恢复原有动作，继续进行喷涂作业，以上过程通过多线程技术实时扫描进行判停。
步骤十二：针对一些特殊喷涂位置，或者步骤三算法无法求解的一些位置，通过人工现场控制遥控臂本体4来控制喷涂机械臂106进行施工作业。
本发明涉及的电路连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于广泛使用的现有技术。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种高空作业的设备，其特征在于，包括高空作业车(101)、喷涂机(102)、空压机(103)、供电箱(104)、机械臂底座控制箱(105)、喷涂机械臂(106)、喷枪及三维相机组件(107)、大臂回转支承(108)、车载激光雷达(109)、车身RTK(110)和RTK基站(111)，所述高空作业车(101)的前方设置有RTK基站(111)，所述高空作业车(101)的车顶设置有车载激光雷达(109)，所述高空作业车(101)的底盘顶部设置有喷涂机(102)、空压机(103)、供电箱(104)、大臂回转支承(108)和车身RTK(110)，所述大臂回转支承(108)上转动安装有大臂避障机构(2)，所述大臂避障机构(2)的顶端设置有可调平平台(3)，所述可调平平台(3)上设置有机械臂底座控制箱(105)，所述机械臂底座控制箱(105)的顶部安装有喷涂机械臂(106)，所述喷涂机械臂(106)的端部设置有喷枪及三维相机组件(107)。
2.根据权利要求1所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述高空作业车(101)上设置有遥控臂本体(4)。
3.根据权利要求1所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述喷涂机械臂(106)为7轴机械臂。
4.根据权利要求1所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述大臂避障机构(2)包含高空作业车大臂(201)，所述高空作业车大臂(201)的底部转动安装在大臂回转支承(108)上，所述高空作业车大臂(201)设置有第一节臂与第二节臂。
5.根据权利要求4所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述大臂避障机构(2)还包含一节臂激光雷达(202)和二节臂超声传感器(203)，所述一节臂激光雷达(202)固定安装在高空作业车大臂(201)上第一节臂的顶部，所述二节臂超声传感器(203)等距离阵列设置在高空作业车大臂(201)上第二节臂的外侧。
6.根据权利要求5所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述大臂避障机构(2)还包含二节臂防撞条(204)，所述二节臂防撞条(204)设置在二节臂超声传感器(203)的外侧，所述二节臂防撞条(204)与高空作业车大臂(201)固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述可调平平台(3)的前侧表面设置有机械臂端RTK(301)。
8.根据权利要求1所述的一种高空作业的设备，其特征在于：所述可调平平台(3)的顶部设置有倾角传感器(302)。
9.根据权利要求1所述的一种高空作业的设备的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一：首先通过车载激光雷达(109)与现有的GPS定位技术进行配合，使高空作业车(101)带动车载激光雷达(109)依次移动至合适的选取扫描位置点，扫描外部钢结构厂房的大小及量程，车载激光雷达(109)将定位数据输送至RTK基站(111)，RTK基站(111)将车载激光雷达(109)输入的定位点云数据信息记录并转换为世界坐标系下的坐标，待所有位置点扫描完成后，利用RTK基站(111)点云配准算法将不同位置扫描到的相同区域的数据进行融合，会得到整个厂房的完整点云模型，同时通过RTK基站(111)对生成的数据进行分析计算，并与RTK基站(111)内的喷涂部件库中的模型进行匹配，如果匹配成功则用模型库中的模型进行替换，否则，会根据实际尺寸而创建新的模型数据，同时，随着喷涂作业不断积累丰富，从而能够在喷涂作业准备期对作业环境实现快速精准的3D重建；
步骤二：根据喷涂需求，转换喷枪及三维相机组件(107)对目标的位姿信息，从而可计算出喷涂机械臂(106)的末端位姿，结合喷涂机械臂(106)的构型数据，可由几何约束得到喷涂机械臂(106)的伸展极限位姿，结合喷涂机械臂(106)各种极限位姿，可得到喷涂机械臂(106)一次移动所能覆盖的喷涂最大范围，联立喷涂机械臂(106)所覆盖的最大范围和喷涂机械臂(106)的自身姿态约束，可得到喷涂机械臂(106)基座点的位置，该点位等同于高空作业车大臂(201)末端点的位置，将喷涂机械臂(106)基座点与步骤一目标场景下的模型数据相结合，即可得到模型数据中喷涂机械臂(106)基座点，或者高空作业车大臂(201)末端点的位置；
步骤三：在工作地面上栅格化取点，假设每个栅格化的点为高空作业车大臂(201)的基座点，则从此点向待喷涂的高空作业车大臂(201)末端点进行连线，从而可计算上述线段长度和线段间角度的约束与厂房三维模型之间是否发生干涉，如此便可得到针对不同高空作业车大臂(201)基座点满足约束的高空作业车大臂(201)末端点集及其个数，选取点集个数最多的大臂基座点，即为目标所求的高空作业车(101)的停靠位置，接着对高空作业车大臂(201)末端点的规划采用近邻点移动的方式，即在选定初始点后，计算其距离最小的近邻点，作为目标移动点，直至移动完成所有的高空作业车大臂(201)末端点，然后采用同样的方式计算下一个高空作业车(101)的停靠位置，从而结合步骤二规划出最优的高空作业车大臂(201)末端点序列，可实现对目标喷涂场景的全覆盖；
步骤四：在完成喷涂场景的建模与喷涂作业的规划后，高空作业车(101)会依次停靠规划好的作业区域，以大臂回转支承(108)的基座旋转轴为Z轴，以高空作业车大臂(201)在地面的投影方向为X轴，从而建立高空作业车(1)的基坐标系，根据车身RTK(110)及机械臂端RTK(301)可以确定高空作业车(1)的基坐标系与步骤一中建立的世界坐标系之间的变换关系；
步骤五：按照步骤三规划的规划的喷涂位置点，以及步骤四中高空作业车(1)基坐标系与世界坐标系的关系，将喷涂位置点在世界坐标系中的坐标转换为喷涂位置点在高空作业车(1)基坐标系中的坐标，利用通过高空作业车大臂(201)的运动控制装置，控制高空作业车大臂(201)末端到达预置喷涂位置；
步骤六：由于地面平整度及高空作业车大臂(201)上的第一节臂与第二节臂伸缩形变或喷涂机械臂(106)左右扫描喷涂等因素，会造成可调平平台(3)可能与世界坐标系的X、Y平面无法保持平行，其姿态在俯仰和滚转两个方向发生偏转，由于可调平平台(3)决定了喷涂机械臂(106)基座的姿态，故在可调平平台(3)安装了倾角传感器(302)用来测量两个方向偏转的角度；
步骤七：根据步骤六计算出喷涂机械臂(106)基座的位姿，再通过规划喷枪及三维相机组件(107)的位姿，从而可转换喷涂机械臂(106)末端的位姿，结合喷涂机械臂(106)逆运动学，可以得出喷涂机械臂(106)的关节状态，通过喷涂机械臂(106)的运动控制装置将喷枪及三维相机组件(107)调整到规划好的位姿后执行喷涂任务；
步骤八：通过喷枪及三维相机组件(107)之间的配合，在实际喷涂作业时，通过三维相机的点云数据获取喷涂机械臂(106)相对喷涂目标的精确位姿，当喷涂机械臂(106)按预先规划的轨迹到达喷涂目标位置后，由于误差的存，此时喷涂机械臂(106)与喷涂目标的相对姿态与预先规划的喷涂姿态存在一定的偏差，通过3D相机采集的喷涂目标的点云数据，可以精确的判断出喷涂目标在喷涂机械臂(106)坐标系中的位姿，从而在实际喷涂时修正喷涂机械臂(106)的运动路径，保证喷涂质量；
步骤九：根据步骤六中可调平平台(3)的位姿用来确定喷涂机械臂(106)与喷涂目标的相对位置关系，其中喷涂目标的位姿在世界坐标系中通过三维建模确定，喷涂机械臂(106)在世界坐标系中的位姿则通过机械臂端RTK(301)和倾角传感器(302)确定；
步骤十：在步骤七计算喷涂机械臂(106)关节状态时，通过计算喷涂机械臂(106)与喷涂作业环境最小距离，通过约束其为安全距离，保证喷涂机械臂(106)按照计算的关节状态运动时不会与周围环境发生碰撞。
步骤十一：在喷涂机械臂(106)上安装3D相机，在执行完步骤5后触发3D相机拍摄，通过3D相机输出的点云结果识别出待喷涂目标在喷涂机械臂(106)基坐标系中的位姿，从而执行步骤7，在步骤5执行时，为避免高空作业车大臂(201)可能与作业环境中的物体发生碰撞，在高空作业车大臂(201)上第一节臂与第二节臂上分别安装一节臂激光雷达(202)和二节臂超声传感器(203)，在高空作业车大臂(201)移动时通过分析高空作业车大臂(201)前进方向上的点云成像判断高空作业车大臂(201)移动路径上是否存在障碍物或行人，当在预置的安全距离内检测到障碍物或行人时会自动暂停高空作业车大臂(201)动作，当安全距离内无障碍物或行人时高空作业车大臂(201)会恢复原有动作，继续进行喷涂作业，以上过程通过多线程技术实时扫描进行判停。
步骤十二：针对一些特殊喷涂位置，或者步骤三算法无法求解的一些位置，通过人工现场控制遥控臂本体(4)来控制喷涂机械臂(106)进行施工作业。
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