干散貨發(fā)貨機器人規(guī)則發(fā)貨模式下保證單斗抓取量的方法設(shè)計

常懿 朱領(lǐng)龍 于繼明

摘 要：干散貨發(fā)貨是發(fā)貨系統(tǒng)的難題，因現(xiàn)場環(huán)境惡劣、工況安裝條件限制，現(xiàn)場采用規(guī)則抓礦能減少3D生成、路徑規(guī)劃、盲點數(shù)據(jù)補償?shù)葞泶罅康拈_銷，且簡潔易實現(xiàn)，適合工業(yè)級發(fā)貨應用。規(guī)則發(fā)貨模式對每斗抓取的效果要求較高，每斗之間既不能產(chǎn)生較大的抓空操作，又要保證抓取的重量在一定范圍。因此，研究工況限制條件下，相鄰位的位置關(guān)系與抓取誤差的計算，直接關(guān)系到抓取的效果。文中根據(jù)實際現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立數(shù)學模型進行推理計算，研究相鄰抓取位與抓空之間的關(guān)系，為實際的系統(tǒng)應用提供了計算方法與參考模型。

關(guān)鍵詞：干散貨發(fā)貨;發(fā)貨機器人;規(guī)則抓取;相鄰位誤差估計;數(shù)學模型;單斗抓取

中圖分類號：TP241;G642文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）09-00-03

0 引 言

在工業(yè)干散貨發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場，因現(xiàn)場條件復雜、工況條件及安裝條件的限制，當前基本還是采用全人工發(fā)貨或信息輔助條件下人工發(fā)貨方式。要實現(xiàn)自動化發(fā)貨、干散貨，首先要解決科學、合理的抓取規(guī)則，保證穩(wěn)定的抓取效果。本文將以梅山礦業(yè)公司發(fā)貨需求，結(jié)合常見的工況條件，建立數(shù)學模型，研究、設(shè)計干散貨規(guī)則發(fā)貨方法中相鄰位的位置關(guān)系及抓空誤差限制條件，并以實際工況數(shù)據(jù)做樣本進行分析，得出每斗抓取效果的誤差限制模型及參數(shù)關(guān)系。

1 發(fā)貨業(yè)務需求及工況限制條件

干散貨的發(fā)貨受到干散貨表面動態(tài)變化、極不規(guī)則分布等原因的限制，基本是人工發(fā)貨或輔助半自動化[1]。干散貨自動裝運一直是行業(yè)應用難度較大的課題，近2年來，有些學者及工程技術(shù)人員做了一些研究。任博士團隊研究設(shè)計了船用遙控式抓斗的應用仿真系統(tǒng)，用于培訓與教學，并未就真實工況進行研究[2]。王研究員設(shè)計了碼頭自動化方案，并在實踐上做了研究與嘗試，但在抓取量、抓取方法設(shè)計上，還需要進一步研究。其是全自動的裝運系統(tǒng)要解決的穩(wěn)定的抓取問題，要保證每斗裝運的效果不能低于規(guī)定的噸位，并且每斗之間可能因位置關(guān)系造成抓空的最大重量限制在一定范圍。其中抓取位置同時受到抓斗大小、堆料分布的限制，如果設(shè)計不合理，會造成超抓、少抓或空抓取的情況，不能滿足工業(yè)級穩(wěn)定發(fā)貨需求。典型的干散貨發(fā)貨場景及關(guān)鍵要素如圖1所示。

2 最大抓空誤差模型及關(guān)系研究

2.1 業(yè)務場景定義

根據(jù)圖1場景，發(fā)貨算法場景定義如圖2所示。

由圖4可知，二者之間呈線性關(guān)系，二者距離越遠，則抓空占比越小，中心越近，抓空占比越大。由此可知，如果兩斗之間要穩(wěn)定在一定的誤差范圍，則要根據(jù)式（3）計算相鄰的兩斗中心位置之間的距離關(guān)系。假設(shè)抓取散裝物密度為4.8 t/m3，如果每斗抓空的誤差最大不能超過600 kg，則根據(jù)計算，兩次抓取中心位置距離就不低于3 m。

3 結(jié) 語

根據(jù)干散貨規(guī)則發(fā)貨方式下發(fā)貨效果要求，以梅山典型的發(fā)貨現(xiàn)場為例，研究設(shè)計最大抓空誤差限制條件下，相鄰兩斗抓取距離與抓取最大誤差之間的關(guān)系，并以現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行計算分析，給出最大誤差限制條件下規(guī)則抓取方法，為實際應用提供了計算模型與經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

注：本文通訊作者為于繼明。

參 考 文 獻

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