CN116160434A - 具有组合式操作空间的线性机器人及作业方法 - Google Patents

具有组合式操作空间的线性机器人及作业方法 Download PDF

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CN116160434A CN202310443125.0A CN202310443125A CN116160434A CN 116160434 A CN116160434 A CN 116160434A CN 202310443125 A CN202310443125 A CN 202310443125A CN 116160434 A CN116160434 A CN 116160434A
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Abstract

本发明公开了具有组合式操作空间的线性机器人及作业方法，属于线控机器人的技术领域。包括：w个线控单元，所述线控单元均具有可切换的子操作空间；所述线控机器人至少包括以下工作模式：独立线控模式和组合线控模式；其中，所述组合线控模式为：存在至少两组线控单元同时连接有操作单元，对应的子操作空间相互组合得到母操作空间，所述母操作空间的操作范围为可变范围且满足以下条件：f m ＞f s 。本发明公开的具有组合式操作空间的线性机器人适用于大型机械设备的制造，使用线性机器人取代现有技术的塔吊式机器人，充分利用线性机器人在高度上的自由度和预定方向上的自由度实现大型机械设备任何边角的作业处理。

Description

具有组合式操作空间的线性机器人及作业方法
技术领域
本发明属于线控机器人的技术领域，特别是涉及具有组合式操作空间的线性机器人及作业方法。
背景技术
在制造行业中，存在较多的大型机械设备，如飞机制造、轮船制造、航空航天制造等等。上述大型机械设备均具有一定的高度，且具有形状各异的轮廓面：曲面、平面、上坡面、波浪面、以及倒梯面等等。
当需要在上述轮廓面上进行工装或者工序处理时，需要借助升降机构实现不同高度处的作业。而现有技术中，一般采用的是可平移的支撑柱，支撑柱上设置有可上下移动的机械臂，机械臂末端设置有操作台或者对应的工装机构。当操作空间发生移动时，则需要调整机械臂和操作台或者对应的工装机构的所在高度，动力需求大、操作比较笨重。且当操作空间转移至当前机械臂无法触及时，则需要将支撑柱、机械臂和操作台或者对应的工装机构一并转移，进一步增加了动力需求、降低了灵活度，使得作业效率大大降低。
发明内容
本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了灵活度高的具有组合式操作空间的线性机器人及作业方法。
本发明采用以下技术方案：具有组合式操作空间的线性机器人，包括：w个线控单元，所述线控单元均具有可切换的子操作空间
Figure SMS_1
，其中，w≥2，t表示时间节点；
所述线控机器人至少包括以下工作模式：独立线控模式和组合线控模式；
所述独立线控模式为：线控单元单独配置有操作单元；
所述组合线控模式为：存在至少两组线控单元同时连接有操作单元，对应的子操作空间
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相互组合得到母操作空间/>
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，所述母操作空间/>
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的操作范围为可变范围且满足以下条件：/>
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，fm＞fs；其中，/>
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表示母操作空间/>
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的操作范围，/>
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表示子操作空间/>
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的操作范围，fm表示连接端在母操作空间/>
Figure SMS_7
内的自由度；fs表示连接端在子操作空间/>
Figure SMS_10
内的自由度；
操作单元的连接端在对应的操作空间内发生移动，实现操作单元的操作端完成所需位置的姿态调整和/或位置转移；连接端和操作端在空间上存在空间偏移量Ft，其中，Ft≥0。
在进一步的实施例中，所述线控机器人的工作模式还包括：混合工作模式，即当前的线控单元中同时存在独立的线控单元和相互组合的线控单元。
在进一步的实施例中，所述线控单元w包括：
基座，与所述基座存在连接关系的机械臂，以及与所述机械臂的末端存在连接关系的连接件；所述基座和机械臂之间、机械臂和连接件之间存在至少一个旋转自由度；
还包括：安装在连接件/机械臂上的控制器，设置在连接件指定位置处的至少两组导向件，以及固定端传动连接于控制器、活动端穿过对应导向件的至少两组执行线；所述执行线的活动端铰接于操控单元。
在进一步的实施例中，当操作空间无干扰时，空间偏移量Ft=0：操作单元的连接处在对应空间内发生正向移动时。
在进一步的实施例中，当操作空间无干扰时，空间偏移量Ft＞0：操作单元的连接处在对应空间内通过空间补偿或者空间偏移的形式发生正向或者反向移动时。
基于如上所述的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，至少包括以下步骤：
获取待作业区域的物理信息，所述物理信息至少包括：关于待作业区域的基础信息和表面信息；基于所述表面信息将待作业区域划分为单面区域和多面区域；其中所述多面区域为当前区域内的面存在至少一组弯折处；
对单面区域进行作业时，优先选择独立线控模式；反之，对多面区域进行作业时，则优先选择组合线控模式；
所述独立线控模式和组合线控模式均包括以下控制模式：位置转移模式、位姿调整模式和空间转移模式，所述空间转移模式包括：子操作空间转移和母操作空间转移；
当空间无干扰时，所述控制模式的执行对象为操作单元的连接端和操作端，即空间偏移量Ft=0；当空间上存在干扰，所述控制模式的执行对象为操作单元的连接端，借助一定的空间偏移量Ft，Ft＞0，所述连接端具有正向/反向运动形式。
在进一步的实施例中，所述位置转移模式和位姿调整模式通过以下形式实现：
线控单元的执行线作用于执行对象，通过控制若干个执行线相互的长短关系实现对执行对象位置转移和位姿调整；所述执行对象为操作端或者连接端。
在进一步的实施例中，所述子操作空间转移通过以下几种形式实现：
控制线控单元中的连接件相对基座转动，基于基座、机械臂和连接件相互之间的连接关系以及对应的内部结构，确定当前子操作空间
Figure SMS_12
；控制线控单元中的连接件相对基座转动，当前子操作空间/>
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在空间上转动，得到更新后的子操作空间/>
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，i表示转动时长；
或，整体移动线控单元得到移动后的子操作空间
Figure SMS_15
，j表示移动时长。
在进一步的实施例中，所述母操作空间转移通过以下形式实现：
确定与当前待作业区域相邻的线控单元，通过优先控制该线控单元中的连接件相对基座转动得到更新后的子操作空间
Figure SMS_16
或整体移动线控单元得到移动后的子操作空间
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；基于更新后的子操作空间/>
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和/或更新后的移动后的子操作空间/>
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得到更新后的母操作空间/>
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，k表示母操空间更新的时长。
在进一步的实施例中，所述母操作空间
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的操作范围确定流程如下：
若两组子操作空间
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存在重叠区域，则所述母操作空间/>
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的操作范围为两组子操作空间/>
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的有效累加；反之，所述母操作空间/>
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的操作范围为两组子操作空间/>
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与位于两组子操作空间/>
Figure SMS_27
之间的区域。
本发明的有益效果：本发明公开的具有组合式操作空间的线性机器人适用于大型机械设备的制造，尤其是高度达20米以上的，使用线性机器人取代现有技术的塔吊式机器人，充分利用线性机器人在高度上的自由度和预定方向上的自由度实现大型机械设备任何边角的作业处理。并通过至少两组线性单元根据需求组合得到可变的操作空间，在线控单元和大型机械设备位置不发发生移动的情况下，可获得较大的操作空间，减少了对线控单元或大型机械设备移动的需求。且组合后的可变的操作空间内的操作单元的自由度增加，进一步增加线控机器人的灵活度。
附图说明
图1为实施例1公开的独立线控模式的线性机器人立体图（基座和机械臂之间存在一个旋转自由度）。
图2为实施例1公开的组合线控模式的线性机器人立体图（机械臂和连接件之间一个旋转自由度）。
图3为实施例1公开的混合工作模式的线性机器人立体图（基座和机械臂之间、机械臂和连接件之间均存在一个自由度）。
图4为实施例1中具有特殊曲面的大型工件和线性机器人布置图。
图5为实施例2的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法的流程图。
图1至图4中的各标注为：线控单元一1、线控单元二2、线控单元三3、基座4、机械臂5、连接件6、执行线7、顶面8、底面9、操作单元10。
具体实施方式
在制造或者维护大型机械设备时，考虑到大型机械设备自身的高度可达20米及以上，因此一般在使用塔吊式机器人时，通过将操作单元固定在机械臂的末端，机械臂可转动且可升降的安装在塔吊上，通过驱动机械臂在塔吊上的高度、角度实现对操作单元的整体位置控制。因此在作业时，需要将机械臂和操作单元整体做上、先移动实现高度调整，再驱动操作单元在水平向上移动，实现水平上的定位。这个移动过程的负载较大且笨重。尤其是当待作业面为从下至上依次外扩的曲面，如船体两端的倾斜面。对曲面底部和顶部进行作业切换时，因顶部的面产生一定的空间阻碍，机械臂无法直接进行向上移动或者向下移动，故需要先对机械臂绕转使其避开所述阻碍，再进一步根据位置需求调整机械臂和操作单元，耗时长、能耗大。
为了降低制造大型机械设备时所需下面结合说明书附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
如图1所示，具有组合式操作空间的线性机器人，包括w个线控单元，其中w≥2，表示线控单元的数量。其中，线控单元均具有可切换的子操作空间
Figure SMS_28
，换言之，通过调整线控单元的内部状态，可转移线控单元的子操作空间所在位置，其中t表示时间节点。
基于上述描述，线控机器人的最小单元为线控单元，因此线控机器人至少包括以下工作模式：独立线控模式和组合线控模式。
以w=2为例，如图1所示，独立线控模式即为当前的每组线控单元相互独立形成独立的操作空间，因此，线控单元单独配置有操作单元10，每组操作单元的连接端在对应的子操作空间
Figure SMS_29
内发生移动，实现操作单元的操作端完成所需位置的姿态调整和/或位置转移。结合图1，对两组线控单元进行编号，即w=1,2；则当前时间点t1对应的线控单元一1和线控单元二2对应的子操作空间分别表示为：/>
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和/>
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；若线控单元一1的状态发生改变导致其在时间点t2的操作空间有更新，则对应的，将更新后的子操作空间表示为：/>
Figure SMS_32
。独立线控模式一般适用于作业区域为一平面区域或者波动不大的区域，以船体为例，独立线控模式适用于船体的两侧面的作业。
对应的，如图2所示，组合线控模式由至少两组线控单元组合而成，相互组合的多组线控单元同时操控一组操作单元。换言之，子操作空间
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相互组合得到母操作空间/>
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，所述母操作空间/>
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为可变范围：所述操作范围/>
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取决于当前可切换的子操作空间/>
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的操作范围/>
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和组合形式；所述操作单元的连接端在母操作空间/>
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内发生移动，实现操作单元的操作端完成所需位置的姿态调整和/或位置转移。结合图2，线控单元一1和线控单元二2相互组合得到组合线控模式，且线控单元一1的子操作空间/>
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和线控单元二2的子操作空间/>
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存在重叠区域，则对应的母操作空间/>
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和线控单元二2的子操作空间/>
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。显然，母操作空间/>
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的操作范围和可操作方向是大于和多于任何参与组合的子操作空间/>
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的操作范围和可操作方向，即/>
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，且fm＞fs；fm表示连接端在母操作空间内的自由度；fs表示连接端在子操作空间内的自由度。组合线控模式一般适用于作业区域中存在较大或者明显的弯折处。以船体为例，组合线控模式适用于船体前、后两端的作业。
结合上述描述，当w≥3时，还可能会包括以下工作模式：混合工作模式，即当前的线控单元中同时存在独立的线控单元和相互组合的线控单元。举例说明，当前存在：线控单元一1、线控单元二2和线控单元三3，其中：线控单元一1和线控单元二2组合形成组合线控模式，位于船体前、后两端。线控单元三3则单独树立在船体的一侧，单独完成作业。
为了实现上述线控机器人的基本功能，在进一步的实施例中，线控单元w包括：基座4，与所述基座4存在连接关系的机械臂5，以及与所述机械臂5的末端存在连接关系的连接件6；所述基座4和机械臂5之间、机械臂5和连接件6之间存在至少一个旋转自由度。
对应的，连接件6/机械臂5上安装有控制器，连接件6指定位置处的至少两组导向件，在本实施例中，所述导向件为定滑轮。控制器的输出端连接有至少两组执行线，执行线的活动端铰接于操控单元。
即控制器控制每条执行线的长度，至少两组执行线相互配合完成操作单元的位置转移和位姿的调整，必要时执行线可控制为三组以上，按照需求分布便于更好的调整位姿。
进一步的，如图1所示，当基座4和机械臂5之间存在一个旋转自由度，则还包括：转动机构，安装在基座4上。所述转动机构的输出端传动连接于所述机械臂5的固定端，当子操作空间需要转移时，则启动转动机构控制对应的机械臂5相对基座4绕转即可。转动机构采用齿轮驱动或者电机驱动即可，在此不做赘述。
如图2所示，当机械臂5和连接件6之间一个旋转自由度，则还包括：旋转机构，安装在机械臂5的活动端。所述旋转机构的输出端传动连接于所述连接件6。当子操作空间需要转移时，则启动旋转机构控制对应的连接件6相对机械臂5绕转即可。
如图3所示，基座4和机械臂5之间、机械臂5和连接件6之间均存在一个自由度，即同时包括了安装在基座4上的转动机构和安装在机械臂5上的旋转机构。子操作空间需要转移时，根据需求选择启动旋转机构、转动机构中的至少一个。
结合上述描述，本实施例将操作单元分为至少两部分：连接端和操作端。其中连接端是直接与线控单元的输出端（执行线的活动端）连接的部分。操作端则是用于给操作人员、物资等提供运输平台；或者给执行终端提供固定平台，执行终端可以为焊接枪、涂料枪等等，可通过现有的夹持件、夹手、挂钩等实现对操作端的活动或者固定连接。
若当前作业的面为垂直面或者从下至上向内倾斜的面，如飞机的上机身。即属于作业区域对执行线在空间上不存在干扰的情况，连接端和操作端的距离较近，执行线对连接端的控制直接转移到对操作端的控制，即为所述的空间偏移量Ft=0。举例说明，当需要控制操作端及操作端上的执行终端向下移动时，则通过放长对应的执行下线的长度，连接端和操作端一起被移动。
上述实施例中，均强调了每组操作单元的连接端在对应的操作空间内，主要考虑到大型机械设备表面的实际情况，即大型机械设备表面并不一定是垂直面，即会存在异形面，以船体为例，其表面为底部内缩，从下至上依次向外扩张的面，如图4所示。定义图4中的船底为底面9，船顶为顶面8，当需要对船底或者船身进行作业时，顶面的延伸部分为将会对执行线造成干扰，即无法通过执行线控制位于顶面下方的操作单元。此时需要借助一定的空间偏移，即空间偏移量Ft＞0，通过空间偏移量错开空间干扰。
空间偏移量Ft＞0采用以下方式实现：操作单元的连接处在对应空间内通过空间补偿或者空间偏移的形式发生正向或者负向移动时。
具体的，操作端具有背向连接端延伸预定长度的延伸部，所述延伸部用于实现空间补偿。换言之，连接端所在位置未受到顶面的干扰，通过延伸部将实际操作端延伸至顶面的下方。即通过延伸部将实际操作端前移或者是转移，连接端具有正向/方向运动形式：正向运动形式即为延伸部（实际操作端）与连接端的运动方向一致或者相同。反向运动形式即为延伸部（实际操作端）与连接端的运动方向或状态相反。
当连接端被操作向左移动时，延伸部会跟随着左移，即受到同样的方向操作，即为正向移动。或者当延伸部需要做向上调整时，连接端被操控为向下移动将延伸部翘起，则为反向移动。
总而言之，本实施例公开的线控机器人在实际作业时，无需通过调整机械臂5及与机械臂5存在连接关系的执行终端的整体高度，实现对所需高度的作业。仅需要通过控制每组执行线的长度便可实现不同高度的需求。必要时，通过增设至少1至2组执行线便可完成所需的位姿调整。且本实施例公开的操作空间有明显的增大，且具有高适配性。
实施例2
基于实施例1所述的线性机器人，本实施例公开了具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，包括以下步骤：
获取待作业区域的物理信息，所述物理信息至少包括：关于待作业区域的基础信息和表面信息；基于所述表面信息将待作业区域划分为单面区域和多面区域；其中所述多面区域为当前区域内的面存在至少一组弯折处；其中，基础信息可以是待作业区域的高度、宽度、加工所需材质和加工类型等等。
对单面区域进行作业时，优先选择独立线控模式；反之，对多面区域进行作业时，则优先选择组合线控模式；进一步的，单面区域即为机身或者船体的两侧面，多面区域即为机身、船体的前、后两端，存在明显的弯折处或凸面。
所述独立线控模式和组合线控模式均包括以下控制模式：位置转移模式、位姿调整模式和空间转移模式，所述空间转移模式包括：子操作空间转移和母操作空间转移；
当空间无干扰时，所述控制模式的执行对象为操作单元的连接端和操作端，即空间偏移量Ft=0；当空间上存在干扰，所述控制模式的执行对象为操作单元的连接端，借助一定的空间偏移量Ft，Ft＞0，所述连接端具有正向/反向运动形式。具体实施形式可参考实施例1。
在进一步的实施例中，位置转移模式和位姿调整模式通过以下形式实现：线控单元的执行线作用于执行对象，通过控制若干个执行线相互的长短关系实现对执行对象位置转移和位姿调整；所述执行对象为操作端或者连接端，当存在空间偏移量时，其执行对象可以为操作端。
在进一步的实施例中，子操作空间转移通过以下几种形式实现：
控制线控单元中的连接件相对基座转动，基于基座、机械臂和连接件相互之间的连接关系以及对应的内部结构，确定当前子操作空间
Figure SMS_49
；控制线控单元中的连接件相对基座转动，当前子操作空间/>
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在空间上转动，得到更新后的子操作空间/>
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，i表示转动时长。结合实施例1中提到的当基座和机械臂之间存在一个旋转自由度时，即基座和机械臂之间通过转动机构连接，当需要更新子操作空间/>
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时，启动驱动机构驱动机械臂转动，机械臂带动连接件转动，即连接件上的执行线的操作空间发生移动，记录机械臂转动的时长为i，待机械臂停止后其子操作空间表示为/>
Figure SMS_53
。同样的，若机械臂和连接件之间一个旋转自由度，即机械臂与连接件之间通过旋转机构连接，则启动旋转机构驱动连接件转动，机连接件上的执行线的操作空间发生移动，记录连接件转动的时长为i，待连接件停止后其子操作空间表示为/>
Figure SMS_54
。
或，整体移动线控单元得到移动后的子操作空间
Figure SMS_55
，j表示移动时长。即通过整体移动实现执行线的转移，在此不做追溯。
以独立线控模式为例，其控制模式的切换具体如下：
步骤101、将线控单元配置有对应的操作单元，基于基座、机械臂和连接件相互之间的连接关系以及对应的内部结构，确定当前子操作空间
Figure SMS_56
；若待作业区域不属于当前子操作空间/>
Figure SMS_57
，则执行步骤102；反之，执行步骤104；
步骤102、通过控制线控单元中的连接件相对基座转动，进入空间转移模式直至待作业区域属于更新后的子操作空间
Figure SMS_58
，则执行步骤104，i表示转动时长；反之，执行步骤103；
步骤103、移动线控使移动后的子操作空间
Figure SMS_59
覆盖待作业区域，j表示移动时长；执行步骤104；
步骤104、通过控制线控单元中的执行线的长短进入位置转移模式和/或位姿调整模式。
基于对子操作空间的描述，母操作空间转移通过以下形式实现：确定与当前待作业区域相邻的线控单元，通过优先控制该线控单元中的连接件相对基座转动得到更新后的子操作空间
Figure SMS_60
或整体移动线控单元得到移动后的子操作空间/>
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；基于更新后的子操作空间/>
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和/或更新后的移动后的子操作空间/>
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得到更新后的母操作空间/>
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，k表示母操空间更新的时长。前子操作空间/>
Figure SMS_65
和母操作空间/>
Figure SMS_66
的转移或移动的目的均为是了在能耗最小、或者转移幅度最小的情况下保证对待作业区域的作业。
以组合线控模式为例，其控制模式的切换具体如下：
步骤201、于弯折处的两侧分别设置至少一组线控单元得到组合式线控单元，并给所述组合式线控单元配置一操作单元；获取当前每组线控单元的子操作空间
Figure SMS_67
，得到组合后的母操作空间/>
Figure SMS_68
；
步骤202、若当前待作业区域不属于母操作空间
Figure SMS_69
，则执行步骤203；反之执行步骤204；
步骤203、确定与当前待作业区域相邻的线控单元，通过优先控制该线控单元中的连接件相对基座转动进入空间转移模式，直至当前待作业区域属于更新后的子操作空间
Figure SMS_70
；基于更新后的子操作空间/>
Figure SMS_71
，得到更新后的母操作空间/>
Figure SMS_72
，执行步骤205；反之，执行步骤204。
步骤204、优先移动与待作业区域相靠近的线控单元，必要时移动其他线控单元，得到移动后的子操作空间
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，基于移动后的子操作空间/>
Figure SMS_74
得到移动后的母操作空间
Figure SMS_75
，执行步骤205；
步骤205、通过控制每组线控单元中的执行线长度，进入位置转移模式和/或位姿调整模式调节操控单元与前待作业区域相邻。
其中，母操作空间
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的操作范围确定流程如下：若两组子操作空间/>
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存在重叠区域，则所述母操作空间/>
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的操作范围为两组子操作空间/>
Figure SMS_79
的有效累加；反之，所述母操作空间/>
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的操作范围两组子操作空间/>
Figure SMS_81
与位于两组子操作空间/>
Figure SMS_82
之间的区域。/>

Claims (10)

1.具有组合式操作空间的线性机器人，其特征在于，包括：w个线控单元，所述线控单元均具有可切换的子操作空间
Figure QLYQS_1
，其中，w≥2，t表示时间节点；
所述线控机器人至少包括以下工作模式：独立线控模式和组合线控模式；
所述独立线控模式为：线控单元单独配置有操作单元；
所述组合线控模式为：存在至少两组线控单元同时连接有操作单元，对应的子操作空间
Figure QLYQS_3
相互组合得到母操作空间/>
Figure QLYQS_6
，所述母操作空间/>
Figure QLYQS_9
的操作范围为可变范围且满足以下条件：/>
Figure QLYQS_4
，fm＞fs；其中，/>
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表示母操作空间/>
Figure QLYQS_10
的操作范围，/>
Figure QLYQS_11
表示子操作空间
Figure QLYQS_2
的操作范围，fm表示连接端在母操作空间/>
Figure QLYQS_5
内的自由度；fs表示连接端在子操作空间
Figure QLYQS_8
内的自由度；
操作单元的连接端在对应的操作空间内发生移动，实现操作单元的操作端完成所需位置的姿态调整和/或位置转移；连接端和操作端在空间上存在空间偏移量Ft，其中，Ft≥0。
2.根据权利要求1所述的具有组合式操作空间的线性机器人，其特征在于，所述线控机器人的工作模式还包括：混合工作模式，即当前的线控单元中同时存在独立的线控单元和相互组合的线控单元。
3.根据权利要求1所述的具有组合式操作空间的线性机器人，其特征在于，所述线控单元w包括：
基座，与所述基座存在连接关系的机械臂，以及与所述机械臂的末端存在连接关系的连接件；所述基座和机械臂之间、机械臂和连接件之间存在至少一个旋转自由度；
还包括：安装在连接件/机械臂上的控制器，设置在连接件指定位置处的至少两组导向件，以及固定端传动连接于控制器、活动端穿过对应导向件的至少两组执行线；所述执行线的活动端铰接于操控单元。
4.根据权利要求1所述的具有组合式操作空间的线性机器人，其特征在于，当操作空间无干扰时，空间偏移量Ft=0。
5.根据权利要求1所述的具有组合式操作空间的线性机器人，其特征在于，当操作空间无干扰时，空间偏移量Ft＞0：操作单元的连接处在对应空间内通过空间补偿或者空间偏移的形式发生正向或者反向移动时。
6.基于权利要求1至5中任意一项所述的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
获取待作业区域的物理信息，所述物理信息至少包括：关于待作业区域的基础信息和表面信息；基于所述表面信息将待作业区域划分为单面区域和多面区域；其中所述多面区域为当前区域内的面存在至少一组弯折处；
对单面区域进行作业时，优先选择独立线控模式；反之，对多面区域进行作业时，则优先选择组合线控模式；
所述独立线控模式和组合线控模式均包括以下控制模式：位置转移模式、位姿调整模式和空间转移模式，所述空间转移模式包括：子操作空间转移和母操作空间转移；
当空间无干扰时，所述控制模式的执行对象为操作单元的连接端和操作端，即空间偏移量Ft=0；当空间上存在干扰，所述控制模式的执行对象为操作单元的连接端，借助一定的空间偏移量Ft，Ft＞0，所述连接端具有正向/反向运动形式。
7.根据权利要求6所述的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，其特征在于，所述位置转移模式和位姿调整模式通过以下形式实现：
线控单元的执行线作用于执行对象，通过控制若干个执行线相互的长短关系实现对执行对象位置转移和位姿调整；所述执行对象为操作端或者连接端。
8.根据权利要求6所述的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，其特征在于，所述子操作空间转移通过以下几种形式实现：
控制线控单元中的连接件相对基座转动，基于基座、机械臂和连接件相互之间的连接关系以及对应的内部结构，确定当前子操作空间
Figure QLYQS_12
；控制线控单元中的连接件相对基座转动，当前子操作空间/>
Figure QLYQS_13
在空间上转动，得到更新后的子操作空间/>
Figure QLYQS_14
，i表示转动时长；
或，整体移动线控单元得到移动后的子操作空间
Figure QLYQS_15
，j表示移动时长。
9.根据权利要求8所述的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，其特征在于，所述母操作空间转移通过以下形式实现：
确定与当前待作业区域相邻的线控单元，通过优先控制该线控单元中的连接件相对基座转动得到更新后的子操作空间
Figure QLYQS_16
或整体移动线控单元得到移动后的子操作空间/>
Figure QLYQS_17
；基于更新后的子操作空间/>
Figure QLYQS_18
和/或更新后的移动后的子操作空间/>
Figure QLYQS_19
得到更新后的母操作空间/>
Figure QLYQS_20
，k表示母操空间更新的时长。
10.根据权利要求6所述的具有组合式操作空间的线性机器人的作业方法，其特征在于，所述母操作空间
Figure QLYQS_21
的操作范围确定流程如下：
若两组子操作空间
Figure QLYQS_22
存在重叠区域，则所述母操作空间/>
Figure QLYQS_23
的操作范围为两组子操作空间/>
Figure QLYQS_24
的有效累加；反之，所述母操作空间/>
Figure QLYQS_25
的操作范围两组子操作空间/>
Figure QLYQS_26
与位于两组子操作空间/>
Figure QLYQS_27
之间的区域。/>
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028667A1 (fr) * 1994-04-15 1995-10-26 Fanuc Ltd. Robot industriel et methode d'execution de taches a l'aide de ce robot
DE68927326D1 (de) * 1989-12-22 1996-11-14 Megamation Inc Robotisches System
US20140277713A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot system and method for producing to-be-worked material
CN105563470A (zh) * 2016-02-25 2016-05-11 上海大学 一种柔性仿鱼鳍双协作机器人
JP2017030147A (ja) * 2016-11-01 2017-02-09 キヤノン株式会社 組立装置、把持ハンドおよび物品の組立方法
KR20190142054A (ko) * 2018-06-15 2019-12-26 전남대학교산학협력단 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇
US20200198154A1 (en) * 2017-12-05 2020-06-25 Taikisha Ltd. Method of Controlling Surface Treatment System
CN114389058A (zh) * 2021-12-13 2022-04-22 新昌县新明实业有限公司 配电架空线路接地线挂接机器人
CN115741761A (zh) * 2022-12-15 2023-03-07 南京智欧智能技术研究院有限公司 一种变体式线控机器人及其线控方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE68927326D1 (de) * 1989-12-22 1996-11-14 Megamation Inc Robotisches System
WO1995028667A1 (fr) * 1994-04-15 1995-10-26 Fanuc Ltd. Robot industriel et methode d'execution de taches a l'aide de ce robot
US20140277713A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot system and method for producing to-be-worked material
CN105563470A (zh) * 2016-02-25 2016-05-11 上海大学 一种柔性仿鱼鳍双协作机器人
JP2017030147A (ja) * 2016-11-01 2017-02-09 キヤノン株式会社 組立装置、把持ハンドおよび物品の組立方法
US20200198154A1 (en) * 2017-12-05 2020-06-25 Taikisha Ltd. Method of Controlling Surface Treatment System
KR20190142054A (ko) * 2018-06-15 2019-12-26 전남대학교산학협력단 비닐하우스 작물 관리용 케이블 로봇
CN114389058A (zh) * 2021-12-13 2022-04-22 新昌县新明实业有限公司 配电架空线路接地线挂接机器人
CN115741761A (zh) * 2022-12-15 2023-03-07 南京智欧智能技术研究院有限公司 一种变体式线控机器人及其线控方法

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