(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221049343 3.X (22)申请日 2022.05.07 (71)申请人 江汉大学 地址 430056 湖北省武汉市沌口经济技 术 开发区新江大路8号 (72)发明人 孙超　曹勉　苗隆鑫　丁建军　 (74)专利代理 机构 武汉智嘉联合知识产权代理 事务所(普通 合伙) 42231 专利代理师 万青青 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于机械臂的巷道扫描方法、 装置、 电 子设备及 介质 (57)摘要 本发明公开了一种基于机械臂的巷道扫描 方法、 装置、 电子设备及存储介质， 方法包括： 基 于所述点云模 型， 获取巷道内壁的异常区域的范 围， 并确定所述异常区域的坐标及扫描仪扫描的 目标位置； 根据所述异常区域的坐标， 采用预设 的RRT算法与预设的碰撞检测法结合确定机械臂 的运动最佳路径； 基于所述运动最佳路径， 对机 械臂的位姿进行粗调， 以使所述扫描仪到达预设 目标位置； 根据所述异常区域坐标， 基于预设目 标位置对机械臂进行多次微调遍历， 以使扫描仪 到达目标位置对异常区域进行扫描。 本发明解决 了现有技术中巷道内壁不平整、 巷道内存在障碍 物或非规则巷道下对巷道内壁进行数据采集会 出现数据不完整的技 术问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114782536 A 2022.07.22 CN 114782536 A 1.一种基于 机械臂的巷道扫描方法， 其特 征在于， 包括： 采用预设的D ‑H法建立基于 机械臂的三维空间坐标系； 获取巷道内壁的实时点云坐标， 并建立 点云模型； 基于所述点云模型， 获取巷道内壁的异常区域的范围， 并确定所述异常区域的坐标及 扫描仪扫描的目标位置； 根据所述异常区域的坐标， 采用预设的RRT算法与预设的碰撞检测法结合确定机械臂 的运动最佳路径； 基于所述运动最佳路径， 对机械臂 的位姿进行粗调， 以使所述扫描仪到达预设目标位 置， 其中预设目标位置为距离所述目标位置一设定间距的位置； 根据所述异常区域的坐标， 基于预设目标位置对机械臂进行多次微调遍历， 以使扫描 仪到达目标位置对异常区域进行扫描。 2.根据权利要求1所述的基于机械臂的巷道扫描方法， 其特征在于， 所述采用预设的D ‑ H法建立基于 机械臂的三维空间坐标系， 包括： 选取各个连杆的旋转轴心位置为原点； 在坐标系oi‑1xi‑1yi‑1zi‑1中， 以zi‑1为轴， 将xi‑1轴旋转第一设定的角度， 使xi‑1轴与xi轴沿 预设方向分布， 其中所述预设方向为xi‑1轴与xi轴沿同一方向分布； 根据所述预设方向， 将xi‑1轴沿zi‑1轴平移第一设定距离， 使其xi‑1与xi轴处于第一预设 位置， 其中， 所述第一预设位置为xi‑1轴与xi轴位于同一 直线上； 根据所述第一预设位置， 将zi‑1轴沿xi轴平移第 二设定距离， 使坐标系oi‑1xi‑1yi‑1zi‑1与 坐标系oixiyizi处于第二预设位置， 其中所述第二预设位置为坐标系 oi‑1xi‑1yi‑1zi‑1与坐标 系oixiyizi的原点重合； 根据所述第二预设位置， 将zi‑1轴绕xi轴旋转第二设定角度， 使zi‑1轴与zi轴位于同一直 线上。 3.根据权利要求1所述的基于机械臂的巷道扫描方法， 其特征在于， 所述获取巷道内壁 的实时点云坐标， 并建立 点云模型， 包括： 将机械臂由预设的初始位姿调节为待扫描位姿； 根据所述待扫描位姿， 采用行进式扫描方式采集巷道内壁的实时点云坐标， 并建立点 云模型。 4.根据权利要求1所述的基于机械臂的巷道扫描方法， 其特征在于， 所述基于所述点云 模型， 获取巷道内壁的异常区域的范围， 并确定所述异常区域的坐标及扫描仪扫描的目标 位置， 包括： 基于所述 点云模型， 采用预设的孔洞识别法， 识别所述 点云模型的异常区域。 5.根据权利要求1所述的基于机械臂的巷道扫描方法， 其特征在于， 所述根据 所述异常 区域的坐标， 采用预设的RRT算法与预设的碰撞检测法结合确定机械臂的运动最佳路径， 包 括： 获取扫描仪的起始点和终点； 根据所述起始点和终点， 采用预设的RRT算法对机械臂进行路径规划， 获取多条可行路 径； 基于所述可行路径， 采用预设的碰撞检测法， 获取所述可行路径中路径相对最短的最 佳路径。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114782536 A 26.根据权利要求1所述的基于机械臂的巷道扫描方法， 其特征在于， 基于所述运动最佳 路径， 对机 械臂的位姿 进行粗调， 包括： 根据所述异常区域的坐标， 预测机 械臂的目标位姿； 获取当前状态下机 械臂位姿与所述目标位姿在预设平面的投影； 基于所述投影， 调节机械臂各个连杆之间的夹角， 以使机械臂在所述预设平面内与目 标位姿重合。 7.根据权利要求1所述的基于机械臂的巷道扫描方法， 其特征在于， 所述根据 所述异常 区域坐标， 基于预设目标位置对机械臂进行多次微调遍历， 以使扫描仪到达目标位置对异 常区域进行扫描， 包括： 获取预设目标位置下， 机 械臂各个连 杆之间的当前夹角； 基于所述当前夹角， 依次调节最靠近扫描仪的机械臂角度大小， 以使所述预设目标位 置与所述目标位置 重合。 8.一种基于 机械臂的巷道扫描方法装置， 其特 征在于， 包括： 坐标系建立模块， 用于采用预设的D ‑H法建立基于 机械臂的三维空间坐标系； 建模模块， 用于获取 巷道内壁的实时点云坐标， 并建立 点云模型； 获取模块， 用于基于所述点云模型， 获取巷道内壁的异常区域的范围， 并确定所述异常 区域的坐标及扫描仪扫描的目标位置； 最佳路径获取模块， 用于根据所述异常区域的坐标， 采用预设的RRT算法与预设的碰撞 检测法结合确定 机械臂的运动最佳路径； 调姿模块， 用于基于所述运动最佳路径， 对机械臂的位姿进行粗调， 以使所述扫描仪到 达预设目标位置， 其中预设目标位置为距离所述目标位置一设定间距的位置； 调姿扫描模块， 用于根据所述异常区域坐标， 基于预设目标位置对机械臂进行多次微 调遍历， 以使扫描仪 到达目标位置对异常区域进行扫描。 9.一种电子设备， 其特 征在于， 包括： 处 理器和存 储器； 所述存储器上存 储有可被所述处 理器执行的计算机可读程序； 所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如权利要求1 ‑7任意一项所述的基于机械 臂的巷道扫描方法中的步骤。 10.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 所述计算机可读存储介质存储有一个或者 多个程序， 所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行， 以实现如权利要求 1‑7任 意一项所述的基于 机械臂的巷道扫描方法中的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114782536 A 3