專利名稱:用于避免可移動(dòng)機(jī)器碰撞的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于避免碰撞的機(jī)器，并且尤其涉及一種用于避免碰撞的方法和系統(tǒng)，所述方法和系統(tǒng)可以避免在至少兩個(gè)可移動(dòng)機(jī)器之間的碰撞。
背景技術(shù)：
諸如起重機(jī)或升降機(jī)之類的場(chǎng)地機(jī)器在本領(lǐng)域中是公知的。在諸如建筑工地之類的場(chǎng)地中，實(shí)現(xiàn)這些機(jī)器來把諸如混凝土或建筑構(gòu)件之類的原材料從工地的一個(gè)點(diǎn)運(yùn)輸?shù)搅硪粋€(gè)點(diǎn)。在諸如港口碼頭之類的場(chǎng)地中，使用裝載起重機(jī)把貨物裝載到船上以及從船上卸貨，并且一般使用可移動(dòng)機(jī)器來把負(fù)載物移到企業(yè)的場(chǎng)地。
所有這些類型的機(jī)器通常包括幾個(gè)自由度，這些自由度彼此組合以使得可到達(dá)該場(chǎng)地的一個(gè)部分或另一部分。通常，某些機(jī)器需要能夠達(dá)到整個(gè)場(chǎng)地。然而，為了能夠在整個(gè)場(chǎng)地上進(jìn)行運(yùn)輸，可由各個(gè)機(jī)器達(dá)到的區(qū)域應(yīng)當(dāng)具有共同的部分。這就帶來了缺點(diǎn)，在這些共同的部分中，由機(jī)器所運(yùn)輸?shù)呢?fù)載物和/或所述機(jī)器的某些部件可能會(huì)互相碰撞。
因此，應(yīng)使用安全設(shè)備來試圖最大可能程度地避免這種碰撞。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備目前限于使用傳感器來執(zhí)行鄰近檢測(cè)，所述傳感器諸如借助超聲波等或通過交換信息來檢測(cè)附近的設(shè)備，所述信息可以根據(jù)機(jī)器或其負(fù)載物的靜態(tài)位置來檢測(cè)碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
這些設(shè)備具有各種缺點(diǎn)，包括在所有的運(yùn)動(dòng)部件上配備臨近傳感器的成本。而且，這些各類傳感器應(yīng)當(dāng)由電纜連接到信息獲取中心，所述獲取中心就人工而言是昂貴的。另外，單元的可靠性隨著電纜和連接器數(shù)目的增加而降低。
此外，僅根據(jù)靜態(tài)位置來檢測(cè)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的事實(shí)也存在各種缺點(diǎn)。例如，如果兩個(gè)機(jī)器在彼此太過接近之后又處于彼此遠(yuǎn)離的移動(dòng)過程中，那么大部分當(dāng)前設(shè)備會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生警報(bào)，盡管實(shí)際上所述設(shè)備已經(jīng)處于相互遠(yuǎn)離移動(dòng)的過程中。這導(dǎo)致在降級(jí)的所謂“安全”操作模式中操作所述機(jī)器，這會(huì)減慢它們的操作。另外，這還會(huì)導(dǎo)致警報(bào)實(shí)質(zhì)上在其持續(xù)期中有一半是無意義的，同時(shí)還帶來例如噪聲之類的麻煩。
根據(jù)靜態(tài)位置操作的大多數(shù)設(shè)備還具有根據(jù)靜態(tài)安全限度來不必要地產(chǎn)生警報(bào)的傾向，所述安全限度不考慮能夠開始碰撞的各個(gè)部件的動(dòng)態(tài)特性。
重復(fù)不合時(shí)宜的警報(bào)存在缺點(diǎn)，它會(huì)使操作者很快對(duì)這些警報(bào)習(xí)以為常，因而存在風(fēng)險(xiǎn)，操作者把真正的警報(bào)誤認(rèn)為是不合時(shí)宜的而加以忽略，后果不堪設(shè)想。
此外，存在不合時(shí)宜的警報(bào)會(huì)無用地分散機(jī)器駕駛員注意力，同時(shí)帶來另外真正的問題卻不被人注意的風(fēng)險(xiǎn)，這是因?yàn)樗婕暗囊粋€(gè)或多個(gè)駕駛員的注意力被集中到并不存在的問題上。
從而，需要一種用于避免碰撞的方法和系統(tǒng)，可以在引起碰撞警報(bào)風(fēng)險(xiǎn)之前考慮起重機(jī)各個(gè)部件的移動(dòng)方向和相應(yīng)的停止距離來更精細(xì)地估算實(shí)際的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容更具體地說，本發(fā)明的目的在于一種用于避免在至少兩個(gè)物理實(shí)體之間碰撞的方法，所述至少兩個(gè)物理實(shí)體由部件組成，所述部件由點(diǎn)來定義，所述點(diǎn)能夠按數(shù)字形式獲知，所述點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，所述同時(shí)移動(dòng)的每個(gè)要求所述相應(yīng)自由度的停止之前最小變化，使用計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)可以存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)并且其特征在于在所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)內(nèi)為所述物理實(shí)體的每個(gè)所述部件定義可變形的數(shù)字模型，所述可變形的模型包含相關(guān)聯(lián)部件的點(diǎn)在所述停止之前最小變化期間依照至少一個(gè)自由度在同時(shí)移動(dòng)的任何組合期間能夠假定的所有位置，所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)為至少一個(gè)實(shí)體計(jì)算在所述至少一個(gè)實(shí)體的部件的每個(gè)可變形的模型與相同實(shí)體或另一實(shí)體的部件的每個(gè)可變形的模型之間的距離，當(dāng)至少一個(gè)所述距離小于預(yù)定義的安全距離時(shí)所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)檢測(cè)到碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
依照本發(fā)明的方法，所述物理實(shí)體例如可以是在商店中、在建筑工地上或港口中用于公共建設(shè)工程或材料搬運(yùn)的機(jī)器。
優(yōu)選地是，每個(gè)所述物理實(shí)體包括計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)通常包括至少一個(gè)顯示設(shè)備，其可以向操作者顯示可變形模型。
另外，通常由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)在檢測(cè)碰撞風(fēng)險(xiǎn)期間產(chǎn)生警報(bào)，所述警報(bào)例如可以是聽覺或視覺的。所述警報(bào)優(yōu)選要送到所述機(jī)器的至少一個(gè)操作者。
在本發(fā)明的方法中，可以由至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來確定或測(cè)量所述停止之前最小變化，并且在這種情況下，如果不能確定或測(cè)量所述停止之前的最小變化，所述停止之前最小變化可以被分配預(yù)定義的值。
本發(fā)明的方法允許使用二維的可變形模型或作為變體使用三維的可變形模型。在后一種情況中，可變形的模型可以通過按點(diǎn)集所獲得的環(huán)繞棱柱體(encompassing prismatic volume)來近似，由表面部件所組成的基座在所述表面中未包括的移動(dòng)期間經(jīng)過該點(diǎn)集行進(jìn)。所述基座可以是平的，并且特別其輪廓可以由一組相連線段和弧來定義。此外，所述移動(dòng)可以是直線的，并且特別地是，它可以垂直于所述基座的平面。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的方法中，使用至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)來處理數(shù)字形式的點(diǎn)，并且更特別地是，計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)與每個(gè)物理實(shí)體相關(guān)聯(lián)。然后至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)可以交換數(shù)字形式的數(shù)據(jù)，優(yōu)選借助計(jì)算機(jī)類型的通信裝置。通常，所述計(jì)算機(jī)類型的信息裝置是計(jì)算機(jī)類型的網(wǎng)絡(luò)。
在本發(fā)明的方法中，至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)還可以對(duì)至少兩個(gè)物理實(shí)體中的至少一個(gè)的至少一個(gè)自由度的變化施加控制。例如，所述控制可以包括所述至少一個(gè)自由度變化停止(cut off)，或者作為變體，所述控制可以包括所述至少一個(gè)自由度的變化率降低。在這種情況下，速度降低可能與在物理實(shí)體之間的一個(gè)距離成反比。
在本發(fā)明的方法中，還可以在計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)中為至少兩個(gè)物理實(shí)體中的每個(gè)定義簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線(simple overall envelope)，如果所述至少兩個(gè)物理實(shí)體中的簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線存在空交叉集，那么它們兩個(gè)被確定為不會(huì)碰撞。
在這種情況下，所述簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線優(yōu)選是通過沿著某個(gè)路徑移動(dòng)基座表面所獲得的棱柱體，所述基座表面通常是平的，例如圓盤形。于是所述路徑通常是直線的并且垂直于所述平面基座。
優(yōu)選地是，在本發(fā)明的方法中，至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)中的至少一個(gè)包括非易失性存儲(chǔ)器，所述非易失性存儲(chǔ)器允許按數(shù)字形式來存儲(chǔ)至少一個(gè)實(shí)體的配置，所述非易失性存儲(chǔ)器通常是計(jì)算機(jī)硬盤。
本發(fā)明還提出一種用于避免在至少兩個(gè)物理實(shí)體之間碰撞的系統(tǒng)，所述至少兩個(gè)物理實(shí)體由部件組成，所述部件由點(diǎn)定義，所述點(diǎn)能夠按數(shù)字形式獲知，所述點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，每個(gè)所述同時(shí)移動(dòng)要求相應(yīng)自由度的停止之前最小變化，使用計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)可以存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，并且所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)其特征在于它實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的方法。
現(xiàn)在將僅以舉例形式，參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1示出了在用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的工地上的兩個(gè)門式起重機(jī)的例子；圖2示出了在圖1的一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的程序的總流程圖；圖3示出了在圖2的步驟204中所出現(xiàn)的子例程“計(jì)算QPA”的流程圖；圖4示出了在圖2的步驟205和209所出現(xiàn)的子例程“建模機(jī)器”的流程圖；圖5示出了在圖2的步驟210中所出現(xiàn)的子例程“防碰撞處理”的流程圖；圖6示出了在圖5的步驟503中所出現(xiàn)的函數(shù)“AdditionsVz”的流程圖；圖7示出了在圖6的步驟603和605所出現(xiàn)的函數(shù)“AdditionVz”的流程圖；圖8示出了在圖5的步驟506中所出現(xiàn)的子例程“AdditionsVxy”的流程圖；圖9示出了在圖8的步驟801中和圖12的步驟1201中所出現(xiàn)的子例程“XY”的流程圖；圖10示出了在圖8的步驟803、805和810中所出現(xiàn)的子例程“AdditionVxy”的流程圖；圖11示出了在圖2的步驟213中所出現(xiàn)的子例程“產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止”的流程圖；圖12示出了在圖11的步驟1105中所出現(xiàn)的子例程“動(dòng)態(tài)停止Vxy”的流程圖；圖13示出了在圖11的步驟1109中所出現(xiàn)的子例程“動(dòng)態(tài)停止Vz”的流程圖；圖14示出了在圖11的步驟1112中所出現(xiàn)的子例程“發(fā)送動(dòng)態(tài)停止”的流程圖；圖15示出了在圖1的機(jī)器的一個(gè)部件的一個(gè)點(diǎn)所組合的XY平面中的防碰撞向量；圖16示出了圖1的機(jī)器的配置的表；圖17示出了圖1的機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)的表Q；圖18示出了與圖17的動(dòng)態(tài)參數(shù)組合的QPA的表；圖19示出了具有圖1的機(jī)器的QPA的動(dòng)態(tài)參數(shù)表“Q”；圖20示出了圖1的機(jī)器的基準(zhǔn)改變的表R；圖21A和21B示出了圖1的機(jī)器部件的可變形模型的表。
具體實(shí)施方式在所給出的例子中，所使用的兩個(gè)機(jī)器具有與整體基準(zhǔn)面YZ平行的垂直對(duì)稱面。從而按所考慮機(jī)器的局部基準(zhǔn)點(diǎn)，此平面被選擇為具有橫坐標(biāo)零。此外，XZ平面是機(jī)器1、2的部件11、21的近側(cè)的(proximal)表面，并且XY平面是部件11、12、21、22的底面的公共面。
此外，機(jī)器1、2的部件由編號(hào)“M”的機(jī)器的兩個(gè)對(duì)角點(diǎn)AM和BM所定義的平行六面體組成，點(diǎn)A和B分別是按所涉及機(jī)器“M”的基準(zhǔn)點(diǎn)的較小和較大坐標(biāo)的點(diǎn)。
分別沿著軸x、y和z標(biāo)示了這些平行六面體的(parallelepipedic)部件的尺寸，當(dāng)它們恒定時(shí)，如LM，e，F(xiàn)M，e，F(xiàn)M，e，其中“M”表示所考慮的機(jī)器號(hào)，并且“e”表示被認(rèn)為是機(jī)器“M”的部件號(hào)。
用于定位機(jī)器“M”的動(dòng)態(tài)參數(shù)被標(biāo)示為dM、gM和hM，并且它們被存儲(chǔ)在圖17中所示出的“機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)表Q”的行“M”中。對(duì)于機(jī)器M來說，它們分別表示從機(jī)器的對(duì)稱平面到整體基準(zhǔn)平面XY的距離，從機(jī)器“M”的纜索15、25到機(jī)器“M”的第一柱11、21的距離和所述纜索15、25的展開長(zhǎng)度。這些參數(shù)就機(jī)器1、2在工地上移動(dòng)而言是隨時(shí)間改變的。
在圖16的表的表達(dá)中，其中的參數(shù)d、gM或h表示相應(yīng)的坐標(biāo)會(huì)根據(jù)在所考慮機(jī)器“M”的移動(dòng)期間所表明的參數(shù)而改變。
特別，通過參照?qǐng)D2，將描述用于在與升降機(jī)1相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)17中實(shí)現(xiàn)信息處理程序的總流程圖。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的程序在步驟201開始。
在步驟201，計(jì)算機(jī)17從其非易失性存儲(chǔ)器中重新讀取在工地上存在的機(jī)器總數(shù)“NbM”、在其中工作的機(jī)器號(hào)“P”、在機(jī)器1、2的部件之間的最小安全距離“DS”，在相繼兩次讀取機(jī)器1、2的動(dòng)態(tài)參數(shù)之間的時(shí)段“Δt”和“NbM”個(gè)機(jī)器的配置參數(shù)，其中在所述最小安全距離“DS”以下將檢測(cè)到碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
在所給例子的范圍內(nèi)，其中用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的計(jì)算機(jī)是與機(jī)器1相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)17，變量P具有值1。
重新讀取的“NbM”個(gè)機(jī)器1、2的配置參數(shù)被存儲(chǔ)在圖16所示出的“機(jī)器配置表”中。此表的八個(gè)列分別包含機(jī)器號(hào)、機(jī)器中的部件號(hào)、用于定義所述部件的第一對(duì)角點(diǎn)A的橫坐標(biāo)(abscissa)、縱座標(biāo)(ordinate)和側(cè)坐標(biāo)(side)，以及用于定義所述部件的第二對(duì)角點(diǎn)B的橫坐標(biāo)、縱座標(biāo)和側(cè)坐標(biāo)。
計(jì)算機(jī)17還重新讀取每個(gè)機(jī)器“M”的動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)“NbParam”和部件數(shù)“NbElemM”。
計(jì)算機(jī)17還重新讀取將結(jié)合圖3描述的“NbParam”、“c”值。計(jì)算機(jī)17還重新讀取用于表示與機(jī)器“M”的“NbParamP”個(gè)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的增量的“NbParamP”個(gè)值“εP”，將結(jié)合圖12來描述所述增量。
然后，計(jì)算機(jī)17用0來初始化“NbParam”，它所控制的機(jī)器“P”的動(dòng)態(tài)參數(shù)“qP”。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟202。
在步驟202，計(jì)算機(jī)17保存機(jī)器“P”的NbParam、動(dòng)態(tài)參數(shù)“q”的當(dāng)前值。在圖17中所示出的“機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)表Q”的行號(hào)“P”中所存儲(chǔ)的值，被重新復(fù)制到與表“Q”具有相同結(jié)構(gòu)的“機(jī)器的先前動(dòng)態(tài)參數(shù)表Q’(未示出)”的行號(hào)“P”的相應(yīng)位置中。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟203。
在步驟203，計(jì)算機(jī)17使用適當(dāng)?shù)膫鞲衅?未示出)讀取實(shí)際機(jī)器“P”的動(dòng)態(tài)參數(shù)“qP”的新值“NbParamP”。計(jì)算機(jī)17把這些值存儲(chǔ)在圖17所示出的“機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)表Q”的行號(hào)“P”的相應(yīng)位置中。利用在圖1中所示出的工地的例子，在上述表“Q”的行號(hào)“P”中所存儲(chǔ)的參數(shù)“qP.1”、“qP.2”和“qP.3”分別是上述的動(dòng)態(tài)參數(shù)d、gP和hP，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟204。
在步驟204，計(jì)算機(jī)17調(diào)用下面將結(jié)合圖3來描述的子例程“計(jì)算QPA”，用于計(jì)算對(duì)應(yīng)于實(shí)際機(jī)器“P”的動(dòng)態(tài)參數(shù)“qP”的在停止之前將行進(jìn)的量“QPAP”。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟205。
在步驟205，對(duì)于機(jī)器“P”來說，計(jì)算機(jī)17調(diào)用下面將結(jié)合圖4來描述的機(jī)器建模子例程“建模機(jī)器”，然后它移到步驟206。
在步驟206，計(jì)算機(jī)17在XY平面中并沿著Z軸分別用0初始化防碰撞向量號(hào)“NbVxy”和“NbVz”，下面將結(jié)合圖5來進(jìn)行描述。同樣地，計(jì)算機(jī)17用1來初始化相對(duì)的機(jī)器的循環(huán)計(jì)數(shù)“M”。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟207。
在步驟207，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“M”是否等于“P”。如果響應(yīng)是肯定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟211，下面將進(jìn)行描述。如果響應(yīng)是否定的，即如果機(jī)器“M”不是由計(jì)算機(jī)17所控制的實(shí)際機(jī)器“P”，那么所述計(jì)算機(jī)17移到步驟208。
在步驟208，計(jì)算機(jī)17經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)3從相對(duì)的機(jī)器“M”獲得此機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)“qM”，并且把它們存儲(chǔ)在“機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)表Q”的行“M”的相應(yīng)位置中。計(jì)算機(jī)17同樣從相對(duì)的機(jī)器“M”中獲得對(duì)應(yīng)于上面qM的停止距離“QPAM”，并且把這些距離存儲(chǔ)在圖18所示出的“在停止機(jī)器之前將行進(jìn)的量的表QPA”的行“M”的相應(yīng)位置中。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟209。
在步驟209，對(duì)于機(jī)器“M”來說，計(jì)算機(jī)17調(diào)用下面將結(jié)合圖4來描述的機(jī)器建模子例程“建模機(jī)器”，然后它移到步驟210。
在步驟210，對(duì)于機(jī)器“M”和“P”來說，計(jì)算機(jī)17調(diào)用下面將結(jié)合圖5來描述的防碰撞處理子例程“防碰撞處理”，然后它移到步驟211。
在步驟211，計(jì)算機(jī)17使改相對(duì)的機(jī)器的循環(huán)計(jì)數(shù)“M”增加一個(gè)單位，然后移到步驟212。
在步驟212，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“M”是否大于機(jī)器總數(shù)“NbM”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟207。如果響應(yīng)是肯定的，即如果“NbM”個(gè)機(jī)器已經(jīng)被處理，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟213。
在步驟213，計(jì)算機(jī)17調(diào)用用于產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止的子例程“產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止”，下面將結(jié)合圖11進(jìn)行描述。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟214。
在步驟214，計(jì)算機(jī)17等待直到從在步驟202開始的循環(huán)開始已經(jīng)經(jīng)過了在步驟201重新讀取的時(shí)間段“Δt”。此等待的目的在于使得網(wǎng)絡(luò)帶寬適合其它的機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)帶寬并且還使在兩次相繼讀取機(jī)器“P”的動(dòng)態(tài)參數(shù)之間已經(jīng)過恒定的時(shí)間間隔“Δt”。一旦此預(yù)定義的時(shí)間段“Δt”已經(jīng)期滿，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟202。
特別參照?qǐng)D3，現(xiàn)在將描述在圖2的步驟204中所出現(xiàn)的子例程“計(jì)算QPA”。
此子例程對(duì)實(shí)際機(jī)器“P”的“NbParamP”個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算在停止之前要行進(jìn)的量“QPAP”。這些“QPA”值表示按與相應(yīng)“qP”參數(shù)相同的單位所測(cè)量的移動(dòng)量，它是依照所考慮自由度來停止移動(dòng)機(jī)器“P”所必需的。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，對(duì)機(jī)器“M”的“NbParamM”個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)“qM”的每個(gè)，在停止之前將行進(jìn)的距離被建模成依照保守方式所選擇的系數(shù)“cM，i”與單個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)“qM，i”的變化率的乘積。
然而在此實(shí)施例中，所使用的傳感器只提供動(dòng)態(tài)參數(shù)的當(dāng)前值而沒有提供所想要的變化率。為了解決這個(gè)問題，用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的計(jì)算機(jī)17把每個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化率按數(shù)字方式估算為在所測(cè)量的最后二個(gè)值的差與用于分隔這兩個(gè)相繼測(cè)量的恒定時(shí)間段“Δt”之間的比率。
子例程“計(jì)算QPA”在圖3的步驟301開始，其中計(jì)算機(jī)17用值1來初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“i”。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟302。
在步驟302，計(jì)算機(jī)17按照公式“cP，i*(qP，i-q′P，i)/Δt”來計(jì)算值“QPAP，i”，其中“cP，i”是圖2的步驟201中所重新讀取的常量，其中“qP，i”和“q’P，i”分別表示對(duì)機(jī)器號(hào)“P”的動(dòng)態(tài)參數(shù)號(hào)“i”所測(cè)量的最后一個(gè)值和倒數(shù)第二個(gè)值，并且其中“Δt”是上面結(jié)合圖2所描述的恒定時(shí)間段。從而，量“(qP，i-q’P，i)/Δt”對(duì)于時(shí)段“Δt”來說表示數(shù)字上接近于機(jī)器“P”的參數(shù)“qP，i”的平均變化率的值。計(jì)算機(jī)17把這樣計(jì)算的值“QPAP，i”存儲(chǔ)在圖18所示出的表“在停止機(jī)器之前將行進(jìn)的量QPA的表”的相應(yīng)位置中，然后所述計(jì)算機(jī)17移到步驟303。
在步驟303，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“i”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟304。
在步驟304，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“i”是否大于機(jī)器“P”的動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)“NbParamP”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟302。如果響應(yīng)是肯定的，即如果對(duì)機(jī)器“P”的“NbParamP”個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)“qP”，都已經(jīng)計(jì)算“NbParam”、“QPAP”值，那么終止子例程“計(jì)算QPA”。
特別通過參照?qǐng)D4，現(xiàn)在將描述在圖2的步驟205和209中所出現(xiàn)的子例程“建模機(jī)器”。
子例程“建模機(jī)器”在參數(shù)中接收待建模的機(jī)器號(hào)“M”。這意味著，在子例程“建模機(jī)器”中被標(biāo)示為“M”的值，如果從圖2的步驟205調(diào)用此子例程，則具有調(diào)用程序的值“P”，并且如果從圖2的步驟209調(diào)用此子例程，那么具有調(diào)用程序的值“M”。
子例程“建模機(jī)器”的功能是為改變成參數(shù)的“M”號(hào)機(jī)器的每個(gè)部件“e”來定義“可變形模型”，所述可變形模型的組成包括所述部件“e”在同時(shí)、獨(dú)立的變化期間可以假定的所有空間位置以及在“qM，i”至相應(yīng)“qM，I+QPAM，i”的變化間隔中任何類型的“NbParamM”個(gè)參數(shù)“qM”。更具體地說，與機(jī)器“M”的部件“e”相關(guān)聯(lián)的可變形模型是對(duì)角線平行六面體(AL，BL)，其中的點(diǎn)AL和BL分別是機(jī)器“M”的“NbParamM”個(gè)參數(shù)“qM，i”在它們各自的變化間隔“qM，i”到“qM，i+QPAM，i”的變化期間的最小和最大坐標(biāo)點(diǎn)。
考慮任何類型的動(dòng)態(tài)參數(shù)同時(shí)變化的情況是保守的，這是因?yàn)樵趯?shí)踐中，動(dòng)態(tài)參數(shù)qM在由它們變化范圍所限定的平行六面體中依照非常相關(guān)的方式變化。更具體地說，這些參數(shù)沿著由動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化區(qū)間所定義的平行六面體的對(duì)角線依照實(shí)質(zhì)上線性的方式改變。然而在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，為了安全原因，考慮在由變化區(qū)間所定義的平行六面體中任何類型的同時(shí)變化的可能性。
在圖1的例子情況下，機(jī)器1、2的所有部件的端點(diǎn)A和B的坐標(biāo)在相同的時(shí)候只取決于單個(gè)參數(shù)。從而，可以通過同時(shí)改變單個(gè)參數(shù)來獲得點(diǎn)A坐標(biāo)的最小值和點(diǎn)B坐標(biāo)的最大值。在更一般的情況下，其中端點(diǎn)A和B的至少一些坐標(biāo)可能會(huì)取決于幾個(gè)參數(shù)，可能會(huì)必須考慮所關(guān)注參數(shù)的所有同時(shí)變化組合以便確定點(diǎn)A坐標(biāo)的最小值和點(diǎn)B坐標(biāo)的最大值。
子例程“建模機(jī)器”在步驟401開始。
在步驟401，對(duì)機(jī)器“M”的“NbElemM”個(gè)部件，計(jì)算機(jī)17用1來初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“e”，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟402。
在步驟402，計(jì)算機(jī)17通過對(duì)機(jī)器M的“NbParamM”個(gè)參數(shù)“qM，i”的當(dāng)前值估算在圖16中所示的“機(jī)器配置表”中所出現(xiàn)的相應(yīng)表達(dá)式，把點(diǎn)AL和BLM，e分別初始化為機(jī)器“M”的部件“e”的點(diǎn)A和BM，e。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟403。
在步驟403，對(duì)機(jī)器“M”的“NbParamM”個(gè)參數(shù)，計(jì)算機(jī)17用1來初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“i”，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟404。
在步驟404，計(jì)算機(jī)17首先按量“QPAM，i”來增加參數(shù)“qM，i”。然后，它通過使用在圖16中所給出的“機(jī)器配置表”中所出現(xiàn)的機(jī)器“M”的部件“e”的點(diǎn)AM，e的坐標(biāo)的相應(yīng)表達(dá)式，計(jì)算點(diǎn)ALM，e的每個(gè)局部坐標(biāo)，該局部坐標(biāo)是該ALM，e坐標(biāo)的當(dāng)前值和通過按量QPAM，i來增加參數(shù)qM，i所獲得的相應(yīng)值中的最小值。
依照類似方式，計(jì)算機(jī)17通過使用在圖16中所給出的“機(jī)器配置表”中所出現(xiàn)的機(jī)器“M”的部件“e”的點(diǎn)BM，e的坐標(biāo)的相應(yīng)表達(dá)式，來計(jì)算點(diǎn)BLM，e的每個(gè)局部坐標(biāo)，該局部坐標(biāo)是該BLM，e坐標(biāo)的當(dāng)前值和通過把參數(shù)“qM，i”按量“QPAM，i”來增加所獲得的相應(yīng)值中的最大值。然后計(jì)算機(jī)17把參數(shù)“qM，i”恢復(fù)為其初始值，即它使參數(shù)“qM，i”按量“QPAM，i”減少。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟405。
在步驟405，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“i”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟406。
在步驟406，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“i”是否大于機(jī)器“M”的動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)目“NbParamM”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟404。如果響應(yīng)是肯定的，即如果“NbParamM”個(gè)參數(shù)“qM，i”已經(jīng)被處理，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟407。
在步驟407，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“e”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟408。
在步驟408，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“e”是否大于機(jī)器“M”的部件數(shù)“NbElemM”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟402。如果響應(yīng)是肯定的，即如果機(jī)器“M”的“NbElemM”個(gè)部件已經(jīng)被處理，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟410。
在步驟410，對(duì)機(jī)器“M”的“NbElemM”個(gè)部件，計(jì)算機(jī)17用1來初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“e”，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟411。
在步驟411，計(jì)算機(jī)17根據(jù)在機(jī)器“M”的局部基準(zhǔn)中的點(diǎn)AL和BLM，e的坐標(biāo)來計(jì)算在場(chǎng)地的整體基準(zhǔn)中機(jī)器“M”的部件“e”的端點(diǎn)AGM，e和BGM，e的坐標(biāo)。在所考慮的例子中，考慮通過平移場(chǎng)地的整體基準(zhǔn)來獲得機(jī)器1、2的基準(zhǔn)R和R2，通過把機(jī)器“M”的基準(zhǔn)的原點(diǎn)RM的坐標(biāo)加到所述機(jī)器“M”的局部基準(zhǔn)中的點(diǎn)ALM，e和BLM，e的坐標(biāo)來簡(jiǎn)單地獲得在場(chǎng)地的整體基準(zhǔn)中機(jī)器“M”的部件“e”的端點(diǎn)AGM，e和BGM，e的坐標(biāo)。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟412。
在步驟412，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“e”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟413。
在步驟413，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“e”是否大于機(jī)器“M”的部件數(shù)“NbElemM”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟411。如果響應(yīng)是肯定的，即如果機(jī)器“M”的“NbElemM”個(gè)部件的整體坐標(biāo)都已經(jīng)被計(jì)算，那么終止在圖2的步驟205和209中所出現(xiàn)的子例程“建模機(jī)器”。
在步驟411所計(jì)算的結(jié)果對(duì)應(yīng)于在圖22A和22B中所示出的“機(jī)器部件的可變形模型的表”的編號(hào)“M”的機(jī)器的“NbElemM”個(gè)部件被存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)的“NbElemM”個(gè)行中。
特別通過參照?qǐng)D5，現(xiàn)在將描述在圖2的步驟210中所出現(xiàn)的子例程“防碰撞處理”。
子例程“防碰撞處理”接收用于表明相對(duì)的機(jī)器號(hào)“M”的參數(shù)“M”，為此將利用編號(hào)“P”的實(shí)際機(jī)器來執(zhí)行防碰撞處理。編號(hào)“P”是上面結(jié)合圖2所描述的號(hào)碼。子例程“防碰撞處理”在步驟501開始。
在步驟501，計(jì)算機(jī)17用1來初始化用于描述實(shí)際機(jī)器“P”的部件號(hào)的循環(huán)變量“EP”，然后它移到步驟502。
在步驟502，計(jì)算機(jī)17用1來初始化用于描述相對(duì)的機(jī)器“M”的部件號(hào)的循環(huán)變量“EM”，然后它移到步驟503。
在步驟503，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參數(shù)“EP，i”、“M”和“EM，i”的函數(shù)“AdditionsVz”。下面將結(jié)合圖6來描述此函數(shù)，如果沿著Z軸把新的防碰撞向量添加到防碰撞向量的表“Vz”(未示出)，那么返回布爾值“真”。
如果通過函數(shù)“AdditionsVz”添加至少一個(gè)防碰撞向量，即如果由于在機(jī)器“P”和“M”之間的垂直鄰近太近而沿Z軸存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，則計(jì)算機(jī)17移到下述的步驟504。如果沒有沿Z軸添加防碰撞向量，則計(jì)算機(jī)17移到下面將描述的步驟511，這意味著它跳過了對(duì)XY平面中碰撞的任何搜索，這是因?yàn)檫@種碰撞由于在機(jī)器“P”和“M”之間具有足夠的垂直距離而不可能出現(xiàn)。
在步驟504，計(jì)算機(jī)17用1來初始化機(jī)器“P”的部件“EP”的矩形基座的各點(diǎn)的標(biāo)號(hào)“KP”，然后它移到步驟505。標(biāo)號(hào)“KP”對(duì)于以下坐標(biāo)點(diǎn)來分別假定值1、2、3和4(xAL，P，EP， yAL，P，EP)，(xBL，P，EP， yAL，P，EP)，(xBL，P，EP，yBL，P，EP)和(xAL，P，EP，yBL，P，EP)在步驟505，計(jì)算機(jī)17用1來初始化機(jī)器“M”的部件“E”的矩形基座的點(diǎn)的標(biāo)號(hào)“KM”，然后它移到步驟506。標(biāo)號(hào)“KM”對(duì)于以下坐標(biāo)點(diǎn)來分別假定值1、2、3和4(xAL，M，EM，yALMP，EM)，(xBL，M，EM，yAL，M，EM)，(xBL，M，EM，yBL，M，EM)和(xAL，M，EM，yBL，M，EM)在步驟506，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參數(shù)“EP”、“KP”、“M”、“EM”以及“KM”的子例程“AdditionsVxy”，下面將結(jié)合圖8進(jìn)行描述。然后它移到步驟507。
在步驟507，計(jì)算機(jī)17對(duì)機(jī)器“M”的部件“E”的矩形基座的各點(diǎn)，使循環(huán)計(jì)數(shù)“KM”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟508。
在步驟508，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“KM”是否大于4。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟506。如果響應(yīng)是肯定的，即如果機(jī)器“M”的部件“EM”的矩形基座的四個(gè)點(diǎn)已經(jīng)被處理，那么計(jì)算機(jī)移到步驟509。
在步驟509，對(duì)機(jī)器“P”的部件“EP”的矩形基座的各點(diǎn)，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“KP”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟510。
在步驟510，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“KP”是否大于4。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟505。如果響應(yīng)是肯定的，即如果機(jī)器“P”的部件“EP”的矩形基座的四個(gè)點(diǎn)已經(jīng)被處理，那么計(jì)算機(jī)移到步驟511。
在步驟511，對(duì)于機(jī)器“M”的各部件來說，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“EM”增加一個(gè)單位，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟512。
在步驟512，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“EM”是否大于機(jī)器“M”的部件數(shù)“NbElemM”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟503。如果響應(yīng)是肯定的，即如果機(jī)器“M”的“NbElemM”個(gè)部件已經(jīng)被處理，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟513。
在步驟513，對(duì)機(jī)器P的各部件，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“EP”增加一個(gè)單位，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟512。
在步驟512，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“EP”是否大于機(jī)器“P”的部件數(shù)“NbElemP”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟502。如果響應(yīng)是肯定的，即如果機(jī)器“P”的“NbElemP”個(gè)部件已經(jīng)被處理，那么終止子例程“防碰撞處理”。
特別通過參照?qǐng)D6，現(xiàn)在將描述在圖5的步驟503中所出現(xiàn)的函數(shù)“AdditionsVz”。
根據(jù)調(diào)用程序，函數(shù)“AdditionsVz”接收參數(shù)“e”、“M”和“f”，分別用于表示要在機(jī)器“P”中處理的部件號(hào)、要處理的相對(duì)機(jī)器編號(hào)“M”以及要在機(jī)器“M”中處理的部件號(hào)“f”。其目的是如果在各自的機(jī)器“P”和“M”的部件“e”和“f”之間沿著Z軸存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，那么沿著Z軸把防碰撞向量添加到表“Vz”(未示出)。
此函數(shù)返回布爾指示符，如果沿著Z把至少一個(gè)防碰撞向量添加到防碰撞向量的表“Vz”，則該布爾指示符具有值“真”，并且在相反情況中具有值“假”。所述函數(shù)“AdditionsVz”在步驟601開始。
在步驟601，計(jì)算機(jī)17用布爾值“假”來初始化“cr”變量，所述“cr”變量包含經(jīng)由函數(shù)“AdditionsVz”返回的布爾值，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟602。
在步驟602，計(jì)算機(jī)17測(cè)試機(jī)器“M”的部件“f”的下側(cè)是否低于實(shí)際機(jī)器“P”的部件“e”的上側(cè)加上先前結(jié)合圖2描述的安全距離“DS”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17移到下述步驟604。如果響應(yīng)是肯定的，那么在機(jī)器“P”的部件“e”上部和機(jī)器“M”的部件“f”的下部之間存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟603。
在步驟603，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參數(shù)“e”、“真”和ZAG，M，f-ZBG，P，e的子例程“AdditionVz”，下面將結(jié)合圖7進(jìn)行描述。上面的“真”自參數(shù)表示機(jī)器“P”的部件“e”的上表面是會(huì)涉及碰撞風(fēng)險(xiǎn)的表面。此外，計(jì)算機(jī)17把布爾值“真”存儲(chǔ)到變量“cr”中以表示已經(jīng)沿Z軸添加防碰撞向量。然后它移到步驟604。
在步驟604，計(jì)算機(jī)17測(cè)試機(jī)器“M”的部件“f”的上側(cè)是否大于實(shí)際機(jī)器“P”的部件“e”的下側(cè)減去的安全距離“DS”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17把值“cr”返回到調(diào)用程序；然后終止子例程“AdditionsVz”。如果響應(yīng)是肯定的，那么在機(jī)器“P”的部件“e”的下部和機(jī)器M的部件“f”的上部之間存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟605。
在步驟605，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有自變量“e”、“假”和ZBG，M，f-ZAG，P，e的函數(shù)“AdditionVz”。上面的“假”參數(shù)表示機(jī)器“P”的部件“e”的下表面是會(huì)涉及碰撞風(fēng)險(xiǎn)的表面。此外，計(jì)算機(jī)17把布爾值“真”存儲(chǔ)到變量“cr”中以表示沿Z軸添加防碰撞向量。然后計(jì)算機(jī)17把值“cr”返回到調(diào)用程序，并且然后終止子例程“AdditionsVz”。
特別通過參照?qǐng)D7，現(xiàn)在將描述在圖6的步驟603和605中所出現(xiàn)的子例程“AdditionVz”。
子例程“AdditionVxy”接收由調(diào)用程序所改變的參數(shù)“e”、“h”和“z”。其功能在于把防碰撞向量添加到表“Vz”(未示出)，其具有平行于Z軸的三列防碰撞向量。
子例程“AdditionVz”由單個(gè)步驟701組成。
在此步驟中，計(jì)算機(jī)17沿著Z軸使防碰撞向量號(hào)“NbVz”增加一個(gè)單位，然后它把由調(diào)用程序向其所傳遞的三個(gè)參數(shù)“e”、“h”和“z”存儲(chǔ)到表“Vz”的相應(yīng)“NbVz”行的三個(gè)位置中。
然后終止子例程“AdditionVz”。
特別通過參照?qǐng)D8，現(xiàn)在將描述在圖5的步驟506中所出現(xiàn)的子例程“AdditionsVxy”。
子例程“AdditionsVxy”從調(diào)用程序接收參數(shù)“e”、“k”、“M”、“f”和“l(fā)”，并且其功能是相對(duì)于從該基座編號(hào)“1”的點(diǎn)開始的機(jī)器“M”的部件“f”的基座的線段，來確定長(zhǎng)度小于“DS”的、與所述機(jī)器“P”的部件“e”的XY平面中基座的點(diǎn)“k”相關(guān)聯(lián)的防碰撞向量。這些向量是在圖15中所出現(xiàn)的向量SM、SH和SM1，其中S是部件號(hào)“k”的點(diǎn)，M0是機(jī)器“M”的部件“f”的編號(hào)“1”的點(diǎn)，M1是在機(jī)器“M”的部件“P”的基座的閉合曲線上M0之后的點(diǎn)，并且H是從點(diǎn)S到線段M0M1的垂線的垂足。
子例程“AdditionsVxy”在步驟801開始。
在步驟801，計(jì)算機(jī)17使用下面將結(jié)合圖9所描述的子例程“XY”來查找機(jī)器“P”的部件“e”中編號(hào)“k”的點(diǎn)S的坐標(biāo)“xP”和“yP”。同樣地，它使用相同的子例程“XY”來查找機(jī)器“M”的部件“f”的平面基座的線段的編號(hào)“1”的第一點(diǎn)M0的坐標(biāo)“xM0”和“yM0”。
計(jì)算機(jī)17使用公式“mod(1，4)+1”來確定機(jī)器“M”的部件“f”的基座段的第二點(diǎn)M1的編號(hào)，其中“mod”表示模函數(shù)，或者其第一參數(shù)除以第二參數(shù)的余數(shù)。如果變量“1”等于4，那么此方程式的結(jié)果等于1，并且在相反情況下等于“1+1”。從而，考慮為上面圖5的步驟505所描述的點(diǎn)編號(hào)的約定，這樣所確定的點(diǎn)是點(diǎn)M，在機(jī)器“M”的部件“f”的基座的閉合曲線上點(diǎn)M0之后。
然后計(jì)算機(jī)17利用相同的子例程“XY”使用此號(hào)來查找機(jī)器“M”的部件“f”的平面基座的線段的第二點(diǎn)M1的坐標(biāo)“xM1”和“y”，然后計(jì)算機(jī)17移到步驟802。
在步驟802，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在上面所確定的各坐標(biāo)“xP”、“y”和“xM0”、“yM0”的點(diǎn)S和點(diǎn)M0之間的XY平面中的歐幾里德距離是否小于安全距離“DS”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)移到下述步驟804。如果響應(yīng)是肯定的，那么在點(diǎn)S和線段M0M1之間存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并且計(jì)算機(jī)移到步驟803。
在步驟803，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參數(shù)“e”、“k”、“xM0-x”和“yM′-y”的子例程“AdditionVxy”，下面將結(jié)合圖10進(jìn)行描述，繼而所述計(jì)算機(jī)17移到步驟804。
在步驟804，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在坐標(biāo)“x”和“y”的點(diǎn)S與下面所確定的坐標(biāo)“xM1”和“y””的點(diǎn)M1之間的XY平面中的歐幾里德距離是否小于安全距離“DS”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)移到下述步驟806。如果響應(yīng)是肯定的，那么在點(diǎn)S和段M0M1之間存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并且計(jì)算機(jī)移到步驟805。
在步驟805，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參數(shù)“e”、“k”、“xM1-xP”和“yM′-y”的子例程“AdditionVxy”，繼而所述計(jì)算機(jī)17移到步驟806。
在步驟806，計(jì)算機(jī)17計(jì)算用于在線段M0M1的參數(shù)方程中定義點(diǎn)H的參數(shù)“λ”SH＝(1-λ)*MS0+λ*SM1， 0≤λ≤10當(dāng)且僅當(dāng)向量SH和向量M0M1的數(shù)量積為零時(shí)，所述向量SH垂直于向量M0M1。從而，通過一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員的基本推導(dǎo)可證明對(duì)于在步驟806中所出現(xiàn)的“λ”值來說，線段SH垂直于線段M0M1。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟807。
在步驟807，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在步驟806所確定的“λ”值是否在0和1之間。如果響應(yīng)是否定的，那么點(diǎn)H位于線段M0M1之外，這意味著點(diǎn)S比線段M0M1的任何其它點(diǎn)更接近于點(diǎn)M0或M1之一，從而在點(diǎn)S和所述線段內(nèi)的點(diǎn)之間不存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)。然后終止子例程“AdditionsVxy”。如果響應(yīng)是肯定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟808。
在步驟808，計(jì)算機(jī)17通過在線段SH的參數(shù)方程中把參數(shù)“λ”替換成在步驟806所獲得值來計(jì)算坐標(biāo)“hx”和“hy”。然后它移到步驟809。
在步驟809，計(jì)算機(jī)17測(cè)試線段SH的長(zhǎng)度是否小于安全距離“DS”。如果響應(yīng)是否定的，那么不存在碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并且終止子例程“AdditionsVxy”。如果響應(yīng)是肯定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟810。
在步驟810，計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參數(shù)“e”、“k”、“hx”和“hy”的子例程“AdditionVxy”，然后終止子例程“AdditionsVxy”。
特別通過參照?qǐng)D9，現(xiàn)在將描述在圖8的步驟801中所出現(xiàn)的子例程“XY”。
子例程“XY”接收了調(diào)用程序的參數(shù)“M”、“e”、“k”、“x”和“y”。其功能是查找在“M”號(hào)機(jī)器的“e”號(hào)部件的平面基座中的“k”號(hào)點(diǎn)的坐標(biāo)“x”和“y”。子例程“XY”在步驟901開始。
在步驟901，計(jì)算機(jī)17測(cè)試用于表示機(jī)器“P”的部件“e”的基座中的點(diǎn)號(hào)的參數(shù)“k”值是等于1還是4。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)移到下述步驟903，否則，那么它移到步驟902。
在步驟902，計(jì)算機(jī)17考慮在圖5的步驟505所定義的編號(hào)約定把對(duì)應(yīng)于情況“k＝1或k＝4”的最小值“xAG，M，e”分配到改變成參數(shù)的變量“x”，然后所述計(jì)算機(jī)17移到步驟904。
在步驟903，當(dāng)對(duì)步驟901的測(cè)試的響應(yīng)是否定時(shí)到達(dá)該步驟，計(jì)算機(jī)17把最大值“XBG，M，e”分配給變量“x”，然后它移到步驟904。
在步驟904，計(jì)算機(jī)17測(cè)試用于表明在機(jī)器“P”的部件“e”的基座中的點(diǎn)S編號(hào)的參數(shù)“k”值是等于1還是2。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)移到下述步驟906，否則，那么它移到步驟905。
在步驟905，計(jì)算機(jī)17考慮在圖5的步驟505所定義的編號(hào)約定把對(duì)應(yīng)于情況“k＝1或k＝2”的最小值“yAG，M，e”分配給改變成參數(shù)的變量“y”。然后終止子例程“XY”。
在步驟906，當(dāng)對(duì)步驟904的測(cè)試的響應(yīng)是否定時(shí)到達(dá)該步驟，計(jì)算機(jī)17把最大值“yBG，M，e”分配給變量“y”。然后終止子例程“XY”。
特別通過參照?qǐng)D10，現(xiàn)在將描述在圖8的步驟803、805和810中所出現(xiàn)的子例程“AdditionVxy”。
子例程“AdditionVxy”接收由調(diào)用程序所改變的參數(shù)“e”、“k”、“x”和“y”。它具有把防碰撞向量添加到表“Vxy”(未示出)的功能，其在XY平面中具有四列防碰撞向量。
子例程“AdditionVxy”由單個(gè)步驟1001組成。
在此步驟中，計(jì)算機(jī)17使XY平面中的防碰撞向量號(hào)“NbVxy”增加一個(gè)單位，然后它把由調(diào)用程序?qū)⑵渥優(yōu)閰?shù)的四個(gè)參數(shù)“e”、“k”、“x”和“y”存儲(chǔ)到表“Vxy”的相應(yīng)行“NbVxy”的四個(gè)位置中。
然后終止子例程“AdditionVxy”。
特別通過參照?qǐng)D11，現(xiàn)在將描述在圖2的步驟213中所出現(xiàn)的子例程“產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止”。
該子例程的功能是確定應(yīng)該停止機(jī)器“P”的什么自由度以及在什么方向上停止，以防止增加上面所確定的防碰撞向量，即在出現(xiàn)碰撞之前停止移動(dòng)。
子例程“產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止”在步驟1101開始。
在步驟1101，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在XZ平面中的防碰撞向量“NbVxy”和在Z軸上的“NbVz”的數(shù)目是否都為零。如果響應(yīng)是肯定的，即如果不存在防碰撞向量因此沒有碰撞風(fēng)險(xiǎn)，則終止子例程“產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1102。
在步驟1102，計(jì)算機(jī)17為控制實(shí)際機(jī)器“P”的操作者產(chǎn)生視覺或聽覺警報(bào)，然后它移到步驟1103。
在步驟1103，對(duì)實(shí)際機(jī)器“P”的“NbParamP”個(gè)自由度，計(jì)算機(jī)17沿正方向“C+”和負(fù)方向“C-”再次以0開始動(dòng)態(tài)停止，然后移到步驟1104。
在步驟1104，計(jì)算機(jī)17用值1來初始化在XY平面中防碰撞向量的循環(huán)計(jì)數(shù)“n”，然后它移到步驟1105。
在步驟1105，計(jì)算機(jī)17通過向子例程傳遞待處理的防碰撞向量“Vxy”的標(biāo)號(hào)“n”作為參量來調(diào)用子例程以確定在XY平面“動(dòng)態(tài)停止Vxy”中的動(dòng)態(tài)停止，下面將結(jié)合圖12來描述。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1106。
在步驟1106，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“n”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟1107。
在步驟1107，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“n”是否大于在XY平面中的防碰撞向量“Vxy”的號(hào)“NbVxy”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟1105，否則，即如果在XY平面中的“NbVxy”個(gè)防碰撞向量“Vxy”已經(jīng)被處理，那么所述計(jì)算機(jī)17移到步驟1108。
在步驟1108中，計(jì)算機(jī)17用值1來初始化沿Z軸的防碰撞向量的循環(huán)計(jì)數(shù)“n”，然后它移到步驟1109。
在步驟1109，計(jì)算機(jī)17通過向子例程“動(dòng)態(tài)停止Vz”傳遞由待處理的防碰撞向量“Vz”的標(biāo)號(hào)“n”所組成的參量來調(diào)用所述子例程，所述子例程用于確定沿Z軸的動(dòng)態(tài)停止，下面將結(jié)合圖13來描述。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1110。
在步驟1110，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“n”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟1111。
在步驟1111，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“n”是否大于平行于Z軸的防碰撞向量“Vz”的數(shù)“NbVz”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟1109，否則，即如果平行于Z軸的所有防碰撞向量“Vz”都已經(jīng)被處理，那么所述計(jì)算機(jī)17移到步驟1112。
在步驟1112，計(jì)算機(jī)17調(diào)用下面將結(jié)合圖14描述的子例程“發(fā)送動(dòng)態(tài)停止”，然后終止子例程“產(chǎn)生動(dòng)態(tài)停止”。
特別通過參照?qǐng)D12和15，現(xiàn)在將描述在圖11的步驟1105中所出現(xiàn)的子例程“動(dòng)態(tài)停止Vxy”。
此子例程的功能是對(duì)于實(shí)際機(jī)器“P”的“NbParamP”個(gè)參數(shù)“q”以及在與每個(gè)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的機(jī)器“P”的自由度的兩個(gè)移動(dòng)方向上產(chǎn)生為改變成參數(shù)的標(biāo)號(hào)“n”的向量“Vxy”所需要的動(dòng)態(tài)停止。
子例程“動(dòng)態(tài)停止Vxy”始于步驟1201。
在步驟1201，計(jì)算機(jī)17用表“Vxy”的行“n”的第一位置中所找到的值來初始化臨時(shí)變量“e”，即所述變量“e”接收機(jī)器“P”的部件號(hào)，其中防碰撞向量“n”的原點(diǎn)S屬于該部件，這樣它在圖10的步驟1001中被保存。同樣地，計(jì)算機(jī)17用表“Vxy”的行“n”的第二位置中所找到的值來初始化臨時(shí)變量“k”，即所述變量“k”接收機(jī)器“P”的部件“e”中的防碰撞向量“n”的原點(diǎn)S的號(hào)。
然后計(jì)算機(jī)17調(diào)用具有參量“P”、“e”、“k”、“x”和“y”的子例程“XY”，上面已結(jié)合圖9描述，所述子例程把變量“x”和“y”初始化為機(jī)器“P”的部件“e”的基座的點(diǎn)“k”的坐標(biāo)XY的值。換句話說，計(jì)算機(jī)17對(duì)機(jī)器“P”的參數(shù)“qP”的當(dāng)前值，發(fā)現(xiàn)防碰撞向量“Vxyn”的原點(diǎn)S的坐標(biāo)。
計(jì)算機(jī)17還用值1來初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“i”，然后它移到步驟1202。
在步驟1202，計(jì)算機(jī)17把在圖2的步驟201所重新讀取的正量“εP，i”添加到參數(shù)“qP，i”的值。與參數(shù)“qP，i”相關(guān)聯(lián)的值“εP，i”是預(yù)定值，被選擇得足夠低以使得與參數(shù)“qP，i”的此增量相關(guān)聯(lián)的機(jī)器“P”的部件的移動(dòng)保持很小，同時(shí)確保隨后計(jì)算數(shù)字的足夠精確性。
然后對(duì)于機(jī)器“P”的參數(shù)“i”的值“qP，i+εP，i”，計(jì)算機(jī)17通過調(diào)用具有參數(shù)“P”、“e”、“k”、“x’”和“y’”的子例程“XY”來查找防碰撞向量“Vxyn”的原點(diǎn)S’的坐標(biāo)“x’”和“y’”。然后計(jì)算機(jī)通過從“qP，i”中減去量“εP，i”來把參數(shù)“qP，i”恢復(fù)為其當(dāng)前值，然后它計(jì)算向量SS’和防碰撞向量“Vxyn”的數(shù)量積“PS”。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1203。
在步驟1203，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在步驟1202所確定的數(shù)量積“PS”是否是正的。如果響應(yīng)是負(fù)的，那么計(jì)算機(jī)17移到下述步驟1205。如果響應(yīng)是正的，那么參數(shù)“qP，i”的正向變化會(huì)趨向于降低防碰撞向量“Vxyn”，即增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，計(jì)算機(jī)17移到步驟1204，其中停止指示符“C’i”被定位在值“真”以表示不應(yīng)當(dāng)允許沿正方向依照機(jī)器“P”的自由度“i”移動(dòng)。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1205。
在步驟1205，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在步驟1202所確定的數(shù)量積“PS”是否是否的。如果響應(yīng)是負(fù)的，那么計(jì)算機(jī)17移到下述步驟1207。如果響應(yīng)是正的，那么參數(shù)“qP，i”的負(fù)向變化會(huì)趨向于降低防碰撞向量“Vxyn”，即增加碰撞風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，計(jì)算機(jī)17移到步驟1206，其中停止指示符“C’i”被定位在值“真”以表示應(yīng)當(dāng)停止機(jī)器“P”沿負(fù)方向的移動(dòng)。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1207。
在步驟1207，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“i”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟1208。
在步驟1208，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“i”是否大于機(jī)器“P”的參數(shù)數(shù)“NbParamP”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟1202。如果響應(yīng)是肯定的，即如果實(shí)際機(jī)器“P”的“NbParmP”個(gè)參數(shù)“qP”已經(jīng)被處理，那么終止子例程“動(dòng)態(tài)停止Vxy”。
特別通過參照?qǐng)D13，現(xiàn)在將描述在圖11的步驟1109中所出現(xiàn)的子例程“動(dòng)態(tài)停止Vz”。
該子例程的功能是對(duì)于實(shí)際機(jī)器“P”的“NbParamP”個(gè)參數(shù)“qP”以及在與每個(gè)參數(shù)相關(guān)聯(lián)的機(jī)器“P”的自由度的兩個(gè)移動(dòng)方向上產(chǎn)生為改變成參數(shù)的標(biāo)號(hào)“n”的向量Vz所需要的動(dòng)態(tài)停止。
子例程“動(dòng)態(tài)停止Vz”在步驟1301開始。
在步驟1301，計(jì)算機(jī)17用表“Vz”的行“n”的第一位置中所發(fā)現(xiàn)的值來初始化臨時(shí)變量“e”，即所述變量“e”接收機(jī)器“P”的部件號(hào)，其中防碰撞向量“n”的原點(diǎn)S屬于該部件，如它在圖7的步驟701中被保存的。計(jì)算機(jī)17用值1初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“i”，然后它移到步驟1302。
在步驟1302，計(jì)算機(jī)17測(cè)試在防碰撞向量“Vz”的表的行“n”的第二列中所存儲(chǔ)的布爾變量值。如果碰撞風(fēng)險(xiǎn)涉及部件“e”的上表面，那么在圖7的步驟701中所存儲(chǔ)的該值具有布爾值“真”，如果碰撞風(fēng)險(xiǎn)涉及所述部件“e”的下表面，那么具有布爾值“假”。如果值“Vzn，2”具有布爾值“真”，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1304，下面將進(jìn)行描述；否則，計(jì)算機(jī)17移到步驟1303。
在步驟1303，如果變量“Vzn，2”具有布爾值“假”的話到達(dá)該步驟，即如果由“Vzn”所表明的碰撞風(fēng)險(xiǎn)涉及機(jī)器“P”的部件“e”的下表面，那么計(jì)算機(jī)17用機(jī)器“P”的部件“e”的下表面的側(cè)坐標(biāo)“zAG.P，e”的值來初始化用于表示防碰撞向量“Vzn”的原點(diǎn)S的側(cè)坐標(biāo)的臨時(shí)變量“z”。然后計(jì)算機(jī)17把在圖2的步驟201所重新讀取的正量“εP，i”添加到參數(shù)“qP，i”的值。與參數(shù)“qP，i”相關(guān)聯(lián)的值與結(jié)合圖12的步驟1202所描述的值相同。然后計(jì)算機(jī)17用對(duì)機(jī)器“P”的參數(shù)“i”的值“qP，i+εP，i”所獲得的機(jī)器“P”的部件“e”的下表面的側(cè)坐標(biāo)“zAG，P，i”的值來初始化用于表示機(jī)器“P”的參數(shù)“i”的值“qP，i+εP，i”的防碰撞向量“Vzn”的原點(diǎn)S’的側(cè)坐標(biāo)的臨時(shí)變量“z’”。然后計(jì)算機(jī)通過從“qP，i”減去量“εP，i”來把參數(shù)“qP，i”恢復(fù)為其初始值。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1305。
在步驟1304，如果變量“Vzn，2”具有布爾頂面“真”的話到達(dá)該步驟，即如果由“Vz”所表明的碰撞風(fēng)險(xiǎn)涉及機(jī)器“P”的部件“e”的上表面，那么計(jì)算機(jī)17用機(jī)器“P”的部件“e”的上表面的側(cè)坐標(biāo)“zBG，P，e”的值來初始化用于表示防碰撞向量“Vzn”的原點(diǎn)S的側(cè)坐標(biāo)的臨時(shí)變量“z”。然后計(jì)算機(jī)1 7把量“εP，i”添加到參數(shù)值“qP，i”。然后計(jì)算機(jī)17用對(duì)于機(jī)器“P”的參數(shù)“i”的值“qP，i+εP，i”所獲得的機(jī)器“P”的部件“e”的下表面的側(cè)坐標(biāo)“zAG，P，i”的值來初始化用于表示機(jī)器“P”的參數(shù)“i”的值“qP，i+εP，i”的防碰撞向量“Vzn”的原點(diǎn)S’的側(cè)坐標(biāo)的臨時(shí)變量“z”。然后計(jì)算機(jī)通過從“qP，i”減去量“εP，i”來把參數(shù)“qP，i”恢復(fù)為其初始值。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1305。
在步驟1305，計(jì)算機(jī)17測(cè)試乘積“(z’-z)*Vzn，3”是否是正的，其中“z”和“z’”是在步驟1302或1303中所確定的值并且“vzn，3”是在圖7的步驟701中所確定的防碰撞向量“Vzn”的長(zhǎng)度。如果響應(yīng)是負(fù)的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1307，下面將進(jìn)行描述。如果響應(yīng)是正的，那么向量SS’與防碰撞向量“Vzn”具有相同的方向，即參數(shù)“qP，i”的正向變化趨向于減少防碰撞向量“Vzn”因此增加了碰撞風(fēng)險(xiǎn)。從而，計(jì)算機(jī)17移到步驟1306，其中停止指示符“C+i”被定位在值“真”以表示不應(yīng)當(dāng)允許在參數(shù)“qP，i”的正方向上移動(dòng)機(jī)器“P”的“i”。然后計(jì)算機(jī)17移至到步驟1307。
在步驟1307，計(jì)算機(jī)17測(cè)試乘積“(z’-z)*Vzn，3”是否是負(fù)的。
如果響應(yīng)是負(fù)的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1309，下面將進(jìn)行描述。如果響應(yīng)是正的，那么向量SS’與防碰撞向量“Vzn”之一具有相反方向，即參數(shù)“qP，i”的負(fù)向變化趨向于減少防碰撞向量“Vzn”因此增加了碰撞風(fēng)險(xiǎn)。從而，計(jì)算機(jī)17移到步驟1308，其中停止指示符“Ci”被定位在值“真”以表示不應(yīng)當(dāng)允許在參數(shù)“qP，i”的負(fù)方向上移動(dòng)機(jī)器“P”的“i”。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1309。
在步驟1309，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“i”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟1310。
在步驟1310，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“i”是否大于機(jī)器“P”的參數(shù)數(shù)“NbParamP”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟1302。如果響應(yīng)是肯定的，即如果實(shí)際機(jī)器“P”的“NbParmP”個(gè)參數(shù)“qP”已經(jīng)被處理，那么終止子例程“動(dòng)態(tài)停止Vz”。
特別通過參照?qǐng)D14，現(xiàn)在將描述在圖11的步驟1112中所出現(xiàn)的子例程“發(fā)送動(dòng)態(tài)停止”。
子例程“發(fā)送動(dòng)態(tài)停止”在步驟1401開始。
在步驟1401，計(jì)算機(jī)17用值1來初始化循環(huán)計(jì)數(shù)“i”，然后它移到步驟1402。
在步驟1402，計(jì)算機(jī)17測(cè)試變量“C+i”是否具有布爾值“真”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1404，下面將進(jìn)行描述。如果響應(yīng)是肯定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1403。
在步驟1403，如果變量“C+i”具有值“真”到達(dá)該步驟，即如果計(jì)算機(jī)17借助于上述方法確定必須禁止沿參數(shù)“qP，i”的正變換方向上移動(dòng)機(jī)器“P”自由度“i”，那么所述計(jì)算機(jī)17向所關(guān)注的機(jī)器“P”的致動(dòng)器“i”發(fā)送用于停止在該正方向上移動(dòng)的命令。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1404。
在步驟1404，計(jì)算機(jī)17測(cè)試變量“C-i”是否具有布爾值“真”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1406，下面將進(jìn)行描述。如果響應(yīng)是肯定的，那么計(jì)算機(jī)17移到步驟1405。
在步驟1405，如果變量“C-i”具有值“真”到達(dá)該步驟，即如果計(jì)算機(jī)17借助于上述方法確定應(yīng)當(dāng)禁止沿參數(shù)“qP，i”的負(fù)變換方向上移動(dòng)機(jī)器“P”自由度“i”，那么所述計(jì)算機(jī)17向所關(guān)注的機(jī)器“P”的致動(dòng)器“i”發(fā)送用于停止沿負(fù)方向移動(dòng)的命令。然后計(jì)算機(jī)17移到步驟1406。
在步驟1406，計(jì)算機(jī)17使循環(huán)計(jì)數(shù)“i”增加一個(gè)單位，然后它移到步驟1407。
在步驟1407，計(jì)算機(jī)17測(cè)試循環(huán)計(jì)數(shù)“i”是否大于機(jī)器“P”的參數(shù)數(shù)“NbParamP”。如果響應(yīng)是否定的，那么計(jì)算機(jī)17返回到上述步驟1402。如果響應(yīng)是肯定的，即如果所有動(dòng)態(tài)停止已經(jīng)被發(fā)送到相應(yīng)的致動(dòng)器，那么終止子例程“發(fā)送動(dòng)態(tài)停止”。
由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)27在所有各點(diǎn)所執(zhí)行的程序都類似于由上面的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)17所執(zhí)行的程序。從而，將不再描述。
上面描述了可以檢測(cè)在相同工地上的機(jī)器部件之間碰撞風(fēng)險(xiǎn)的本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例。
一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地對(duì)本發(fā)明方法的上述實(shí)施例進(jìn)行修改和/或改進(jìn)。
特別地是，為了清楚起見，所述例子限于包括兩個(gè)機(jī)器的簡(jiǎn)單情況。同樣地，所描述例子的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也被簡(jiǎn)化，所處理的機(jī)器類型已經(jīng)被限于被建模為包括五個(gè)平行六面體的部件的門式起重機(jī)，基準(zhǔn)改變已經(jīng)被限于平移，并且動(dòng)態(tài)參數(shù)的數(shù)目已經(jīng)被限于每個(gè)機(jī)器有三個(gè)。
在實(shí)踐中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地把所描述的例子擴(kuò)展為相同工地上的大量機(jī)器，所述機(jī)器的部件可以是棱柱形、圓柱形等。同樣地，所考慮的機(jī)器可以屬于其它類型旋轉(zhuǎn)起重機(jī)、起重吊車、軌道機(jī)器、挖掘機(jī)器、手推車、高架起重機(jī)等；基準(zhǔn)中的改變可以容易地被一般化為基準(zhǔn)中的任何改變，并且可以根據(jù)所使用的機(jī)器類型來減少或增加每個(gè)機(jī)器的動(dòng)態(tài)參數(shù)數(shù)目。
同樣地，在所給出的例子中，對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的研究限于其中每個(gè)部件屬于不同機(jī)器的一對(duì)部件。然而，完全可以把本發(fā)明方法擴(kuò)展為屬于相同機(jī)器的部件，例如避免在升降機(jī)的負(fù)載物和其部件之間的碰撞。
從而，對(duì)讀者來說明顯的是，本發(fā)明的方法不局限于實(shí)施例的描述以及上面所給出的例子，本發(fā)明的方法僅由所附權(quán)利要求
來限定。
權(quán)利要求
書(按照條約第19條的修改)1.一種用于防止至少一個(gè)起重機(jī)(1，2)的至少兩個(gè)部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)之間的碰撞的方法，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)可以是所述至少一個(gè)起重機(jī)(1，2)的固有部件或由所述至少一個(gè)起重機(jī)(1，2)所運(yùn)輸?shù)呢?fù)載物，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由點(diǎn)來定義，所述點(diǎn)能夠按數(shù)字形式獲知，所述點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，依照所述至少一個(gè)自由度中每個(gè)的移動(dòng)量能夠按數(shù)字形式獲知，每個(gè)所述同時(shí)移動(dòng)要求相應(yīng)所述自由度的停止之前最小變化，使用至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)和所述移動(dòng)量，其特征在于在所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)內(nèi)為所述機(jī)器(1，2)的每個(gè)部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)定義數(shù)字的可變形模型，所述可變形模型包含相關(guān)聯(lián)的所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的各點(diǎn)在所述停止之前最小變化期間依照所述至少一個(gè)自由度的同時(shí)移動(dòng)的任何組合期間能夠假定的所有位置，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)對(duì)至少一個(gè)機(jī)器(1，2)計(jì)算在所述至少一個(gè)機(jī)器(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16)的每個(gè)所述可變形模型與相同機(jī)器(1，2)或另外機(jī)器(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的每個(gè)所述可變形模型之間的距離，當(dāng)所述距離的至少一個(gè)小于預(yù)定義的安全距離時(shí)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)檢測(cè)到碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述至少一個(gè)機(jī)器(1，2)中的每個(gè)包括計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)。
3.如權(quán)利要求
1或2中任何一個(gè)所述的方法，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)包括至少一個(gè)顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備可以向操作者顯示所述可變形模型。
4.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中在所述的檢測(cè)所述碰撞風(fēng)險(xiǎn)期間由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)產(chǎn)生警報(bào)。
5.如權(quán)利要求
4所述的方法，其中所述警報(bào)是聽覺警報(bào)。
6.如權(quán)利要求
4所述的方法，其中所述警報(bào)是視覺警報(bào)。
7.如權(quán)利要求
4到6中任何一個(gè)所述的方法，其中所述警報(bào)被設(shè)計(jì)成用于所述至少一個(gè)機(jī)器(1，2)的至少一個(gè)操作者。
8.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(17，27)來確定或測(cè)量所述停止之前最小變化。
9.如權(quán)利要求
8所述的方法，其中，如果不能確定或測(cè)量所述停止之前最小變化，對(duì)所述停止之前最小變化分配預(yù)定義的值。
10.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述可變形模型是二維的。
11.如權(quán)利要求
1到10中任何一個(gè)所述的方法，其中所述可變形模型是三維的。
12.如權(quán)利要求
11所述的方法，其中所述可變形模型可以通過按點(diǎn)集獲得的環(huán)繞棱柱體來近似，由表面部件所組成的基座在未包括在所述表面中的移動(dòng)期間經(jīng)過該點(diǎn)集行進(jìn)。
13.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中所述基座是平的。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，其中所述平基座的輪廓由一組相連接的線段和弧來定義。
15.如權(quán)利要求
12到14中任何一個(gè)所述的方法，其中所述移動(dòng)是直線的。
16.如權(quán)利要求
15所述的方法，其中所述直線移動(dòng)垂直于所述基座的平面。
17.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)分別與至少兩個(gè)相應(yīng)的機(jī)器(1，2)相關(guān)聯(lián)以處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)和所述移動(dòng)量。
18.如權(quán)利要求
17所述的方法，其中所述至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)交換數(shù)字形式的數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求
18所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)由至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)經(jīng)由計(jì)算機(jī)類型的通信裝置(3)來交換。
20.如權(quán)利要求
19所述的方法，其中所述計(jì)算機(jī)類型的通信裝置(3)是計(jì)算機(jī)類型的網(wǎng)絡(luò)。
21.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)可以對(duì)所述至少一個(gè)機(jī)器(1，2)中的至少一個(gè)的至少一個(gè)自由度的變化施加控制。
22.如權(quán)利要求
21所述的方法，其中所述控制由所述至少一個(gè)自由度變化的停止組成。
23.如權(quán)利要求
21所述的方法，其中所述控制由所述至少一個(gè)自由度的變化率降低組成。
24.如權(quán)利要求
23所述的方法，其中所述速率降低與相對(duì)于至少一個(gè)機(jī)器(1，2)所計(jì)算的所述距離之一成反比。
25.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中在計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)中為至少兩個(gè)相應(yīng)機(jī)器(1，2)定義簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線，如果所述至少兩個(gè)相應(yīng)機(jī)器(1，2)中的兩個(gè)的簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線存在空交叉集，則它們兩個(gè)被確定為不能碰撞。
26.如權(quán)利要求
25所述的方法，其中所述簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線是通過沿著某個(gè)路徑移動(dòng)基座表面所獲得的棱柱體。
27.如權(quán)利要求
26所述的方法，其中所述基座表面是平的。
28.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中所述平基座表面是圓盤。
29.如權(quán)利要求
26到28中任何一個(gè)所述的方法，其中所述路徑是直線的。
30.如權(quán)利要求
27或28所述的方法，其中所述路徑是直線的并且垂直于所述平面基座。
31.如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)中的至少一個(gè)包括非易失性存儲(chǔ)器。
32.如權(quán)利要求
31所述的方法，其中所述非易失性存儲(chǔ)器按數(shù)字形式存儲(chǔ)所述機(jī)器(1，2)中至少一個(gè)的配置。
33.如權(quán)利要求
31或32所述的方法，其中所述非易失性存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬盤。
34.一種用于防止至少一個(gè)起重機(jī)(1，2)的至少兩個(gè)部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)之間的碰撞的系統(tǒng)，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)可以是所述至少一個(gè)起重機(jī)(1，2)的固有部件或由所述至少一個(gè)起重機(jī)(1，2)所運(yùn)輸?shù)呢?fù)載物，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由點(diǎn)定義，所述點(diǎn)能夠按數(shù)字形式獲知，所述各點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，依照至少一個(gè)自由度中的每個(gè)的移動(dòng)量能夠按數(shù)字形式獲知，每個(gè)所述同時(shí)移動(dòng)要求相應(yīng)的所述自由度的停止之前最小變化，使用至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)和所述移動(dòng)量，其特征在于所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)實(shí)現(xiàn)如前述權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法。
權(quán)利要求
1.一種用于防止在至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)之間的碰撞的方法，所述至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)由部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)組成，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由點(diǎn)來定義，所述點(diǎn)能夠按數(shù)字形式獲知，所述點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，每個(gè)所述同時(shí)移動(dòng)要求相應(yīng)所述自由度的停止之前最小變化，使用計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)可以存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)，并且其特征在于在所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)內(nèi)為所述物理實(shí)體(1，2)的每個(gè)部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)定義可變形數(shù)字模型，所述可變形模型包含相關(guān)聯(lián)部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的點(diǎn)在所述停止之前最小變化期間依照所述至少一個(gè)自由度在同時(shí)移動(dòng)的任何組合期間能夠假定的所有位置，所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)對(duì)至少一個(gè)實(shí)體(1，2)，計(jì)算在所述實(shí)體(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16)的每個(gè)可變形模型與相同實(shí)體(1，2)或另外實(shí)體(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)的每個(gè)可變形模型之間的距離，當(dāng)至少一個(gè)所述距離小于預(yù)定義的安全距離時(shí)所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)檢測(cè)到碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述物理實(shí)體(1，2)是可以在商店中、在建筑工地上或港口中用于公共建設(shè)工程或材料搬運(yùn)的機(jī)器。
3.如權(quán)利要求
1或2中任何一個(gè)所述的方法，其中每個(gè)所述物理實(shí)體(1，2)包括計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)。
4.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)包括至少一個(gè)顯示設(shè)備，所述顯示設(shè)備可以向操作者顯示所述可變形模型。
5.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中在所述的檢測(cè)所述碰撞風(fēng)險(xiǎn)期間由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)來產(chǎn)生警報(bào)。
6.如權(quán)利要求
5所述的方法，其中所述警報(bào)是聽覺警報(bào)。
7.如權(quán)利要求
5所述的方法，其中所述警報(bào)是視覺警報(bào)。
8.如權(quán)利要求
5到7中任何一個(gè)所述的方法，其中所述警報(bào)被設(shè)計(jì)成用于所述機(jī)器(1，2)的至少一個(gè)操作者。
9.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(17，27)來確定或測(cè)量所述停止之前最小變化。
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，其中，如果不能確定或測(cè)量所述停止之前最小變化，對(duì)所述停止之前最小變化分配預(yù)定義的值。
11.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述可變形的模型是二維的。
12.如權(quán)利要求
1到10中任何一個(gè)所述的方法，其中所述可變形的模型是三維的。
13.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中所述可變形模型通過按點(diǎn)集所獲得的環(huán)繞棱柱體來近似，由表面部件所組成的基座在未包括在所述表面中的移動(dòng)期間經(jīng)過該點(diǎn)集移動(dòng)。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，其中所述基座是平的。
15.如權(quán)利要求
14所述的方法，其中所述平基座的輪廓由一組相連線段和弧來定義。
16.如權(quán)利要求
13到15中任何一個(gè)所述的方法，其中所述移動(dòng)是直線的。
17.如權(quán)利要求
16所述的方法，其中所述直線移動(dòng)垂直于所述基座的平面。
18.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中使用至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)來處理數(shù)字形式的所述點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求
18所述的方法，其中計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)與每個(gè)所述物理實(shí)體(1，2)相關(guān)聯(lián)。
20.如權(quán)利要求
18或19所述的方法，其中所述至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)交換數(shù)字形式的數(shù)據(jù)。
21.如權(quán)利要求
20所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)由至少兩個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)經(jīng)由計(jì)算機(jī)類型的通信裝置(3)來交換。
22.如權(quán)利要求
21所述的方法，其中所述計(jì)算機(jī)類型的通信裝置(3)是計(jì)算機(jī)類型的網(wǎng)絡(luò)。
23.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)可以對(duì)所述至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)中的至少一個(gè)的至少一個(gè)自由度的變化施加控制。
24.如權(quán)利要求
23所述的方法，其中所述控制由所述至少一個(gè)自由度變化的停止組成。
25.如權(quán)利要求
23所述的方法，其中所述控制由所述至少一個(gè)自由度變化率的降低組成。
26.如權(quán)利要求
25所述的方法，其中所述速率降低與在所述物理實(shí)體(1，2)之間的距離之一成反比。
27.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中還在所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)中為所述至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)中的每個(gè)定義了簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線，如果所述至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)中的兩個(gè)的簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線存在空交叉集，那么它們兩個(gè)被確定為不能夠碰撞。
28.如權(quán)利要求
27所述的方法，其中所述簡(jiǎn)單整體包絡(luò)線是通過沿著某個(gè)路徑移動(dòng)基座表面所獲得的棱柱體。
29.如權(quán)利要求
28所述的方法，其中所述基座表面是平的。
30.如權(quán)利要求
29所述的方法，其中所述平基座表面是圓盤。
31.如權(quán)利要求
28到30中任何一個(gè)所述的方法，其中所述路徑是直線的。
32.如權(quán)利要求
29或30所述的方法，其中所述路徑是直線的并且垂直于所述平面基座。
33.如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)中的至少一個(gè)包括非易失性存儲(chǔ)器。
34.如權(quán)利要求
33所述的方法，其中所述非易失性存儲(chǔ)器按數(shù)字形式存儲(chǔ)所述實(shí)體(1，2)中至少一個(gè)的配置。
35.如權(quán)利要求
33或34所述的方法，其中所述非易失性存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬盤。
36.一種用于防止在至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)之間的碰撞的系統(tǒng)，所述至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)由部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)組成，所述部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)由點(diǎn)定義，所述點(diǎn)能夠按數(shù)字形式獲知，所述各點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，每個(gè)所述同時(shí)移動(dòng)要求相應(yīng)所述自由度的停止之前最小變化，使用計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)可以存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，并且其特征在于所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17，27)實(shí)現(xiàn)如先前權(quán)利要求
中任何一個(gè)所述的方法。
專利摘要
一種用于防止在至少兩個(gè)物理實(shí)體(1，2)之間的碰撞的方法，所述物理實(shí)體(1，2)由可用按數(shù)字形式得知的點(diǎn)所定義的部件組成，這些點(diǎn)能夠依照至少一個(gè)自由度同時(shí)移動(dòng)，每個(gè)同時(shí)移動(dòng)要求相應(yīng)自由度的停止之前最小變化，使用計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17)來存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17)可以存儲(chǔ)并處理數(shù)字形式的點(diǎn)，其特征在于對(duì)物理實(shí)體(1，2)的每個(gè)部件(11，12，13，14，15，16，21，22，23，24，25，26)在所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17)內(nèi)定義數(shù)字可變形模型，所述可變形模型包含相關(guān)聯(lián)部件在停止之前最小變化期間依照所述自由度在同時(shí)移動(dòng)的任何組合期間可以假定的所有位置，計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17)對(duì)于至少一個(gè)實(shí)體(1，2)來說計(jì)算在所述實(shí)體(1，2)的部件(11，12，13，14，15，16)的每個(gè)可變形模型與相同實(shí)體(1，2)或另外實(shí)體(1，2)的部件的每個(gè)可變形模型之間的距離，當(dāng)至少一個(gè)距離小于預(yù)定義的安全距離時(shí)所述計(jì)算機(jī)類型的系統(tǒng)(17)檢測(cè)到碰撞風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)B25J9/16GK1997490SQ20048004364
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2004年7月19日
發(fā)明者弗朗索瓦·博利厄, 文森特·布拉赫, 瓊－克勞德·比勒博特 申請(qǐng)人:工業(yè)材料與設(shè)備公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan