CN116974257A - 一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质，属于工业过程自动控制技术领域。方法包括：基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型；在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。本申请通过上述方法实现了自动将鹤管插入罐口完成充装作业，节省时间提高效率的同时解决本质安全问题，而且对鹤管建模适配不同装置，提高了系统实用性和复用性，方便了后续对鹤管的升级改造。

Description

一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及工业过程自动控制技术领域，尤其涉及一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质。

背景技术

危化品汽车罐车充装作业，常采鹤管装车，作业过程中通常存在危化品泄露风险，不仅会造成危化品迸溅，同时会对周围环境造成污染，而且影响作业人员的健康。当前鹤管充装作业多半是，采用人工通过远程控制手柄，操作鹤管移动，以使得鹤管与罐口对接来完成。或者通过机器视觉，采集处理罐车罐口图像，解算罐口中心坐标，再通过控制器驱动鹤管首先移动至罐口位置正上方，再缓慢将垂管插入到罐口，以完成整套充装流程。前者由于操作人员的目测和操作误差，通常需要很长时间才能将鹤管插入罐口，作业效率低下，且存在安全隐患。后者虽然添加了机器视觉辅助系统，但鹤管控制流程仍然繁琐，需要先将鹤管移动至罐口正上方，而在接下来的垂管插入罐口的操作中，依然需要重新调整鹤管位置，这些重复性的动作必然造成时间的浪费，影响作业效率；而且，在得到罐口中心坐标后，完全依赖鹤管自身的机械构造来驱动鹤管移动，这就容易诱发鹤管移动过程中，鹤管姿态奇异造成危化品难以充装或碰撞等问题，还需要对每一个鹤管充装设置进行单独调试和配置，而且无法自由完成后续对鹤管的升级改造。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质，用以解决如下技术问题：如何提高鹤管充装效率并提高系统整体实用性和复用性。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，方法包括：基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型；在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

在本申请的一种实现方式中，基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型，具体包括：作业人员确定待控制鹤管的鹤管参数，并将鹤管参数输入鹤管模拟系统；其中，鹤管参数包括：关节数量、关节长度、垂管长度以及垂管是否有伸缩功能；模拟系统基于鹤管参数构造待控制鹤管的数字模型。

在本申请的一种实现方式中，在基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标之前，方法还包括：预设的ROI检测算法识别ROI区域，并在确定待充装车辆进入ROI区域的情况下开始计时；在确定计时时间超过预设阈值的情况下，进行安全联锁状态检测，并在确定安全联锁状态开启的情况下，下发定位控制指令。

在本申请的一种实现方式中，基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿，具体包括：基于数字模型的鹤管参数及世界坐标，构建运动位姿解算公式；通过LM算法对运动位姿解算公式进行处理，以解算获得待控制鹤管各个关节的运动位姿。

在本申请的一种实现方式中，基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，具体包括：基于待控制鹤管各个关节的运动位姿，确定各个关节的旋转角度；基于各个关节的旋转角度，通过PID控制模块计算各个关节伺服电机的所需力矩，以基于各个关节的所需力矩确定所需的驱动电流；基于各个关节所需的驱动电流，驱动对应的伺服电机移动待控制鹤管至待充装车辆罐口。

在本申请的一种实现方式中，基于各个关节所需的驱动电流，驱动对应的伺服电机移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，具体包括：基于数字模型，确定待控制鹤管各个关节的连接顺序；基于连接顺序，依次从鹤管末端至鹤管顶端向对应的伺服电机输出对应关节所需的驱动电流，以驱动对应的伺服电机移动待控制鹤管至待充装车辆罐口。

在本申请的一种实现方式中，在进行危化品充装之后，方法还包括：基于各个关节的旋转角度，依次从鹤管顶端至鹤管末端向对应的伺服电机输出对应关节所需的驱动电流，以驱动对应的伺服电机收回待控制鹤管至初始位置。

在本申请的一种实现方式中，在进行危化品充装之后，方法还包括：在进行危化品充装之后开始计时；在确定计时时间超过预设阈值的情况下，进行安全联锁解除状态检测，并在确定安全联锁状态解除的情况下，发出车辆离开广播。

第二方面，本申请实施例还提供了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制设备，其特征在于，设备包括：至少一个处理器；以及，与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够：基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型；在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

第三方面，本申请实施例还提供了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，计算机可执行指令设置为：基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型；在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

本申请实施例提供的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质，通过对鹤管构造改造，并通过机器视觉识别到罐口位置，利用逆动力学模型解算鹤管各个关节的位姿，移动鹤管并插入罐口完成充装作业，不但代替人工，还节省时间提高效率和提升企业安全生产能力，而且可以对鹤管构造自由建模，适配不同场景，提高系统整体标准性，节约了鹤管移动时间并优化了移动路径，也对鹤管的升级改造制定标准。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法流程图；

图2为本申请实施例提供的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制设备内部结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法、设备及介质，用以解决如下技术问题：如何提高鹤管充装效率并提高系统整体实用性和复用性。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

图1为本申请实施例提供的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法流程图。如图1所示，本申请实施例提供的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，具体包括以下步骤：

步骤101、基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型。

首先需要说明的是，全自动鹤管装置通常包含立柱，内臂，外臂和垂管四部分。立柱是固定在栈台上，支撑鹤管到车罐口高度以上位置，牢固不移动；鹤管是由多个刚性关节连接组成的类机械臂结构，关节之间通过伺服电机或气动马达来实现多自由度的旋转。根据作业场景的不同，鹤管关节数量不同，长度也不同；垂管是固定在鹤管末端处，且始终垂直向下，用于将危化品注入到罐车中。有的垂管具有伸缩性，有的则没有。

在本申请的一个实施例中，基于逆动力学的鹤管自动充装控制首先是基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型。

具体地，作业人员确定待控制鹤管的鹤管参数，并将鹤管参数输入鹤管模拟系统；其中，鹤管参数包括：关节数量、关节长度、垂管长度以及垂管是否有伸缩功能；模拟系统基于鹤管参数构造待控制鹤管的数字模型。

作业人员设定后，系统会自动保存这些参数，只要鹤管构造没有变化，作业人员在之后使用系统时不需要重新设置。系统也会根据这些参数，自动生成鹤管的数学模型，实时展示，并帮助后续鹤管各个关节位姿的解算。

可以理解的是，鹤管的自由建模功能，针对固定不变的鹤管装置，只需操作一次，不会造成时间浪费；针对不同构造的鹤管装置，可以很方便的建造不同的鹤管模型，从而适配各种各样的鹤管装置，提高整个系统的实用性和复用性；针对后续原有鹤管装置的升级改造问题，同样只需重新建造新的鹤管模型即可，操作简单，大幅提升作业效率。

步骤102、在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标。

在本申请的一个实施例中，在基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型之后，在待充装车辆进入ROI区域的情况下，预设的ROI检测算法实时识别ROI区域，以确定是否存在待充装车辆进入ROI区域。在确定待充装车辆进入ROI区域的情况下开始计时；在确定计时时间超过预设阈值的情况下，进行安全联锁状态检测，并在确定安全联锁状态开启的情况下，下发定位控制指令。

在本申请的一个实施例中，在确定计时时间未超过预设阈值的情况下，发出离开告警通知。

进一步地，在下发定位控制指令之后，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标。需要说明的是无论是采用双目测距相机还是激光辅助单目相机，无论相机是固定位置还是跟随鹤管移动，对相机拍摄得到的图片，都可以通过当前已经很成熟的视觉算法来识别与定位车罐口，进而输出罐口位置的世界坐标。

步骤103、基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿。

在本申请的一个实施例中，在定位待充装车辆罐口的世界坐标之后，基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿。

具体地，基于数字模型的鹤管参数及世界坐标，构建运动位姿解算公式；通过LM算法对运动位姿解算公式进行处理，以解算获得待控制鹤管各个关节的运动位姿。

运动学（Kinematics）是在给定所有关节角度的情况下计算连接结构（如一节人体的关节）的末端的空间位置的过程。这个过程比较简单，且是具有唯一解的。逆向运动学（Inverse Kinematics）则相反， 它是在给定末端的空间位置的前提下，求解关节需要成多少角度。通过鹤管建模，我们得到了鹤管关节的数量、关节的长度以及垂管的伸缩性和长度等相关参数，利用这些信息，我们可以建立鹤管的逆动力学模型。

假设鹤管有三段骨骼组成，记为Bone1、Bone2、Bone3，它们的长度分别为L1、L2、L3。鹤管最后一段骨骼Bone3末端连接垂管，我们记为Bone4，长度为L4。垂管始终垂直向下，且不具备伸缩功能（因为如果垂管具备伸缩功能，鹤管移动只需考虑三段骨骼的移动，而不用考虑垂管的移动，构造相对简单，我们以最复杂的情况举例）。在这样的鹤管结构中，一共有四个关节连接，分别是Bone1与立柱的连接关节G0、Bone2与Bone1的连接关节G1、Bone3与Bone2的连接关节G2和垂管与Bone3的连接关节G3。我们以G0为原点，正东方向为X轴正方向，正南方向为Z轴正方向，正上方向为Y轴正方向，建立XYZ右手世界坐标系，其中，G0、G1和G2是三自由度关节，即G0、G1和G2均可以绕XYZ三轴旋转，G3控制着垂管始终垂直向下，因此G3是0自由度。现在整个鹤管模型就是需要G0绕XYZ坐标轴分别旋转（x0,y0,z0）度，G1绕XYZ坐标轴分别旋转（x1,y1,z1）度，G2绕XYZ坐标轴分别旋转（x2,y2,z2）度，才能把垂管Bone4的末端移动到罐口里面的位置。其中已知变量是起始点G0的坐标T0（0,0,0）和通过视觉识别到的罐口坐标TE（X,Y,Z），未知量是G0、G1和G2的旋转角度（x0,y0,z0）、（x1,y1,z1）和（x2,y2,z2），其中（x0,y0,z0）、（x1,y1,z1）和（x2,y2,z2）均为欧拉角，而通常称（x0,y0,z0）为旋转矩阵R0，（x1,y1,z1）为旋转矩阵R1（x2,y2,z2）为旋转矩阵R2。因此，G0的坐标T0为原点（0,0,0），G1的坐标T1=T0+R0*L1，G2的坐标T2=T1+R0*R1*L2，G3坐标T3=T2+ R0*R1*R2*L3，垂管始终垂直向下，末端坐标T(Tx,Ty,Tz)与G3坐标只有Y轴方向坐标不同即Tx=T3x，Ty=T3y-L4，Tz=T3z。而且，垂管末端坐标T(Tx,Ty,Tz)与罐口坐标TE（X,Y,Z）是相匹配的。至此，通过鹤管各个关节的移动，将垂管移动到车罐口里面，完成危化品的充装的系统目标就转变成了一个数学回归任务解算问题：

(T0+ R0*L1+ R0*R1*L2+ R0*R1*R2*L3)x = X

(T0+ R0*L1+ R0*R1*L2+ R0*R1*R2*L3)y = Y

(T0+ R0*L1+ R0*R1*L2+ R0*R1*R2*L3)z = Z

通过上面公式，要得到R0、R1和R2的值，我们使用列文伯格-马夸尔特Levenberg-Marquardt算法解算此类优化问题。值得注意的是，旋转矩阵R0、R1和R2是3*3的矩阵，具有8个自由度，也就是在LM算法中需要设置8个优化变量来表示，欧拉角虽然有3个自由度，但其本身具有奇异性的特征也不是适合作为优化变量参与计算，而四元数也只有3个自由度，也同样可以用来表示旋转，况且四元数与旋转矩阵、欧拉角之间的相互转化也十分简单，所以我们采用四元数Q(qw,qx,qy,qz)代替旋转矩阵和欧拉角，来完成算法解算。最终的数学模型是，在自变量Q0、Q1、Q2（分别代替R0、R1、R2）不断变化下，保证T无限接近于TE，这也正是LM算法最擅长处理的问题。经过LM算法处理，我们得到了Q0、Q1、Q2，然后将这三个四元数转为欧拉角，即（x0,y0,z0）、（x1,y1,z1）和（x2,y2,z2），也就完成了鹤管各个关节的姿态解算。

我们例子中，鹤管是由三段骨骼和一段不可自由伸缩的垂管组成。实际上，无论骨骼数量是多少，无论垂管可不可以伸缩，都可以建造同样的逆动力学模型来解算鹤管上各个关节的运动姿态。

步骤104、基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

在本申请的一个实施例中，在利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿之后，基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口。

具体地，基于待控制鹤管各个关节的运动位姿，确定各个关节的旋转角度；基于各个关节的旋转角度，通过PID控制模块计算各个关节伺服电机的所需力矩，以基于各个关节的所需力矩确定所需的驱动电流；基于各个关节所需的驱动电流，驱动对应的伺服电机移动待控制鹤管至待充装车辆罐口。

在本申请的一个实施例中，基于各个关节所需的驱动电流，驱动对应的伺服电机移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，具体包括：基于数字模型，确定待控制鹤管各个关节的连接顺序；基于连接顺序，依次从鹤管末端至鹤管顶端向对应的伺服电机输出对应关节所需的驱动电流，以驱动对应的伺服电机移动待控制鹤管至待充装车辆罐口。

需要说明的是，在实际作业场景中，鹤管初始状态是肯定不会有任何发生碰撞的可能性的，最危险的情况是鹤管在移动过程中与充装车发生碰撞。为了避免这种情况的发生，提升系统的安全性，我们采用从鹤管末端至鹤管顶端依次运动的方式。以上述的例子为例，就是先移动关节G2，再移动G1，最后移动G0。这种鹤管移动方式最大程度上避免了鹤管与充装车发生碰撞的可能，提高了作业安全性。

在本申请的一个实施例中，在进行危化品充装之后，方法还包括：基于各个关节的旋转角度，依次从鹤管顶端至鹤管末端向对应的伺服电机输出对应关节所需的驱动电流，以驱动对应的伺服电机收回待控制鹤管至初始位置。

可以理解的是，以上述的例子为例，为了安全，我们直接采用鹤管移动的逆过程，先逆方向移动G0，在逆方向移动G1，最后逆方向移动G2。这样做的好处不仅是不要再重新建模，重新计算鹤管从当前位置回归到初始位置，各个关节的运动姿态，只需要在第三部分计算得到鹤管从原点到车罐口目标点的各个关节运动姿态后做好记录，并在鹤管回收过程中计算各个关节姿态的逆矩阵即可，而且既然保证了鹤管移动过程中的安全性，那鹤管回收也必然是安全的。

在本申请的一个实施例中，方法还包括：在进行危化品充装之后开始计时；在确定计时时间超过预设阈值的情况下，进行安全联锁解除状态检测，并在确定安全联锁状态解除的情况下，发出车辆离开广播。

以上为本申请提出的方法实施例。基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制设备，其结构如图2所示。

图2为本申请实施例提供的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制设备内部结构示意图。如图2所示，设备包括：

至少一个处理器201；

以及，与至少一个处理器通信连接的存储器202；

其中，存储器202存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器201执行，以使至少一个处理器201能够：

基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型；

在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；

基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；

基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

本申请的一些实施例提供的对应于图1的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：

基于实际作业现场的待控制鹤管，构造待控制鹤管的数字模型；

在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；

基于数字模型及世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；

基于运动位姿移动待控制鹤管至待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于物联网设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的系统和介质与方法是一一对应的，因此，系统和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述系统和介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (ROM) 或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，所述方法包括：

基于实际作业现场的待控制鹤管，构造所述待控制鹤管的数字模型；

在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；

基于所述数字模型及所述世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；

基于所述运动位姿移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

2.根据权利要求1所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，基于实际作业现场的待控制鹤管，构造所述待控制鹤管的数字模型，具体包括：

作业人员确定所述待控制鹤管的鹤管参数，并将所述鹤管参数输入鹤管模拟系统；其中，所述鹤管参数包括：关节数量、关节长度、垂管长度以及垂管是否有伸缩功能；

所述模拟系统基于所述鹤管参数构造所述待控制鹤管的数字模型。

3.根据权利要求1所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，在基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标之前，所述方法还包括：

预设的ROI检测算法识别所述ROI区域，并在确定待充装车辆进入所述ROI区域的情况下开始计时；

在确定计时时间超过预设阈值的情况下，进行安全联锁状态检测，并在确定安全联锁状态开启的情况下，下发定位控制指令。

4.根据权利要求2所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，基于所述数字模型及所述世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿，具体包括：

基于所述数字模型的鹤管参数及所述世界坐标，构建运动位姿解算公式；

通过LM算法对所述运动位姿解算公式进行处理，以解算获得所述待控制鹤管各个关节的运动位姿。

5.根据权利要求1所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，基于所述运动位姿移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口，具体包括：

基于所述待控制鹤管各个关节的运动位姿，确定各个关节的旋转角度；

基于各个关节的旋转角度，通过PID控制模块计算各个关节伺服电机的所需力矩，以基于各个关节的所需力矩确定所需的驱动电流；

基于各个关节所需的驱动电流，驱动对应的伺服电机移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口。

6.根据权利要求5所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，基于各个关节所需的驱动电流，驱动对应的伺服电机移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口，具体包括：

基于所述数字模型，确定所述待控制鹤管各个关节的连接顺序；

基于所述连接顺序，依次从鹤管末端至鹤管顶端向对应的伺服电机输出对应关节所需的驱动电流，以驱动对应的伺服电机移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口。

7.根据权利要求6所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，在进行危化品充装之后，所述方法还包括：

基于所述各个关节的旋转角度，依次从鹤管顶端至鹤管末端向对应的伺服电机输出对应关节所需的驱动电流，以驱动对应的伺服电机收回所述待控制鹤管至初始位置。

8.根据权利要求3所述的一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制方法，其特征在于，在进行危化品充装之后，所述方法还包括：

在进行危化品充装之后开始计时；

在确定计时时间超过预设阈值的情况下，进行安全联锁解除状态检测，并在确定安全联锁状态解除的情况下，发出车辆离开广播。

9.一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制设备，其特征在于，所述设备包括：

至少一个处理器；

以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；

其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

基于实际作业现场的待控制鹤管，构造所述待控制鹤管的数字模型；

在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；

基于所述数字模型及所述世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；

基于所述运动位姿移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口，以进行危化品充装。

10.一种基于逆动力学的鹤管自动充装控制的非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：

基于实际作业现场的待控制鹤管，构造所述待控制鹤管的数字模型；

在待充装车辆进入ROI区域的情况下，基于机器视觉识别算法，定位待充装车辆罐口的世界坐标；

基于所述数字模型及所述世界坐标，利用逆动力学模型解算待控制鹤管各个关节的运动位姿；

基于所述运动位姿移动所述待控制鹤管至所述待充装车辆罐口，以进行危化品充装。