一种修井装备机械臂路径规划方法与流程

技术特征：
1.一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，包括有如下步骤：步骤1：基于地面、钻台面及二层台整机排管系统所处空间，建立整机排管系统的三维空间模型；步骤2：建立二层台整机排管系统机械臂运动学模型；步骤3：以路径能耗为目标函数，以机械臂末端位置坐标为决策变量，以步骤2所述二层台整机排管系统机械臂路径规划数学模型为约束条件，构建二层台整机排管系统机械臂路径规划数学模型；步骤4：用径向基函数神经网络进行系统辨识，建立以机械臂关节角位置、角速度为输入，机械臂路径跟踪能耗为输出的数学模型，并将其作为能耗优化的目标函数。2.根据权利要求1所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，还包括有：步骤5：对步骤4所使用的神经网络中的控制器输入与输出进行模糊化处理。3.根据权利要求2所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤5可具体描述为：依据模糊决策表，进行控制策略制定；运用加权平均法对模糊控制器变量进行去模糊化，获得控制器输出变量。4.根据权利要求1所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤1可具体描述为：运用栅格法，将地面、钻台面及二层台整机排管系统所处空间用大小相等的方块单元分割表示，建立整机排管系统的三维空间模型。5.根据权利要求1所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤2可具体描述为：运用d-h法，建立二层台整机排管系统机械臂运动学模型。6.根据权利要求1所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤3中构建形成的二层台整机排管系统机械臂路径规划数学模型可具体描述为：式（1）；其式（1）中，为机械臂路径规划长度，为机械臂末端坐标，为环境模型中机械臂末端坐标最小值，为环境模型中机械臂末端坐标最大值。7.根据权利要求1所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，步骤4中构建形成的能耗优化目标函数可具体描述为：式（3）；其式（3）中，为机械臂路径跟踪能耗，为矩阵，表示机械臂关节俯仰角、
横滚角、偏航角度值；为矩阵，表示机械臂关节俯仰角速度、横滚角速度、偏航角速度值； 为机械臂关节能达到的最小值； 为机械臂关节能达到的最大值。8.根据权利要求1所述的一种修井装备机械臂路径规划方法，其特征在于，采用粒子群算法，分别对步骤3构建形成二层台整机排管系统机械臂路径规划数学模型、步骤4构建形成的能耗优化目标函数进行求解；其中，粒子群算法对位置参数进行的更新满足： 式（2）；其式（2）中， ， ； 为惯性因子； 为加速度常数； 为[0,1]内随机数；为速度权重系数； 为粒子i的飞翔速度；为粒子i的位置。

技术总结
本发明属于修井设备自动控制技术领域，尤其涉及一种修井装备机械臂路径规划方法。一种修井装备机械臂路径规划方法，以路径能耗为目标函数，以机械臂末端位置坐标为决策变量，构建二层台整机排管系统机械臂路径规划数学模型，并采用粒子群算法进行求解，实现地面、钻台面及二层台整机系统机械臂关节空间的最低能耗路径规划。该修井装备机械臂路径规划方法包括有建立整机排管系统的三维空间模型；建立二层台整机排管系统机械臂运动学模型；构建二层台整机排管系统机械臂路径规划数学模型；用径向基函数神经网络进行系统辨识，建立以机械臂关节角位置、角速度为输入，机械臂路径跟踪能耗为输出的数学模型等步骤。耗为输出的数学模型等步骤。


技术研发人员：王贺 张端光 沈君芳 汪秋陵 于吉迪
受保护的技术使用者：胜利油田胜机石油装备有限公司
技术研发日：2022.06.13
技术公布日：2022/9/2