基于线激光传感器的盾构管片自动拼装方法

针对盾构管片自动化拼装中的管片位姿检测问题，提出了一种无需事先标记管片且适用于几何参数未知的盾构管片自动化拼装方案，并推导了管片位姿检测算法。该方案利用安装在拼装机器人末端执行器抓取板上的5个线激光传感器分别对管片的直边和弧边进行照射，通过检测线激光照射在管片边缘而产生的偏折点的3D坐标，逐步计算出管片在拼装过程中相对于拼装机器人的基坐标系的位姿，再据此计算出机器人将待拼装管片拼装至期望位姿时，机器人末端执行器相对于基坐标系的位姿，从而实现管片的自动化拼装。为了验证该算法的有效性，在实验室环境中搭建了基于线激光传感器的管片自动拼装实验平台，并利用该平台进行了管片自动拼装实验。实验结果表明，提出的盾构管片自动拼装方法在管片定位方面表现出较小的误差，且管片拼装最大错台为1.50 mm，最大间隙为0.96 mm，符合工程要求。这为盾构管片的自动化拼装提供了一种有效的技术解决方案。