[發明專利]一種全驅動復合吸附式爬行機器人運動機構的控制方法

有效

• 申請號: 201210185641.X
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102699921A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 肖唐杰;李永龍;姜周;徐立強;賀驥;盛仲曦;桂仲成;董娜
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B23K37/02;B23K9/127
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

1.一種全驅動復合吸附式爬行機器人運動機構的控制方法，其特征在于：本方法控制對象為采用激光焊縫跟蹤傳感器為焊縫跟蹤傳感器、十字滑塊為執行機構的驅動輪差動、轉向輪全驅動的爬行式焊接機器人，其具體步驟為：

A、獲取焊縫跟蹤傳感器提供的二維焊縫位置信息，并做濾波處理；

B、根據處理后的信息，向十字滑塊電機驅動器發送速度指令，完成十字滑塊的橫、縱軸運動，實現焊槍快速準確運動；

C、根據焊縫跟蹤傳感器提供的焊縫位置信息，及十字滑塊電機碼盤信息計算移動平臺到焊縫的距離；

所述十字滑塊電機由十字滑塊電機驅動器控制，十字滑塊電機碼盤信息由十字滑塊電機驅動器讀取并傳回十字滑塊電機控制器；

所述移動平臺到焊縫的距離的計算具體為：移動平臺到焊縫的距離=十字滑塊電機旋轉單位×十字滑塊電機碼盤值＋焊縫位置數據；十字滑塊電機旋轉單位是指十字滑塊電機旋轉角度到十字滑塊末端位移的換算系數，所述得到系數的方法是先測量指定電機旋轉n圈，再測量十字滑塊位置l，系數k=l/n；

D、根據上述信息計算移動平臺運動參數；

E、根據移動平臺運動參數及各電機運行狀態，向平臺電機驅動發送指令完成多輪配合運動；

上述發送指令具體為：所述移動平臺包括三個輪子，即一個前輪和兩個后輪，所述前輪為驅動轉向，所述的兩個后輪為差速驅動，兩個后輪分別有一個電機驅動，前輪包括一個驅動電機和一個轉向電機；根據移動平臺的運動學方程計算出每輪的運動速度，再由減速比計算出電機速度，發送指令進行控制；??

移動平臺的運動學方程如下：

其中Vc為移動平臺速度，ωc為移動平臺轉向角速度，VL、VR分別為后輪的左右輪速。

2.根據權利要求1所述的一種全驅動復合吸附式爬行機器人運動機構的控制方法，其特征在于：所述A步驟中的濾波處理方法為：通過一定量的歷史數據對當前值進行估計，并根據估計值和錯誤閾值進行數據判斷，除去錯誤數據；

所述濾波處理方法的步驟為：根據至少前10個周期的歷史數據，采用滑動窗口平滑濾波法計算估計數據，如果測量值與估計值的誤差超過閾值2mm，則認為該次測量數據為錯誤數據。

3.根據權利要求1所述的一種全驅動復合吸附式爬行機器人運動機構的控制方法，其特征在于：所述焊縫跟蹤傳感器為本方法中唯一的位置信息反饋裝置，由于缺乏移動平臺前進方向與焊縫方向之間直接的角度反饋，控制過程中會因為缺少控制信息，導致控失敗，所以提出了一種角度估計方法，該方法綜合運用焊縫跟蹤傳感器、十字滑塊電機碼盤和移動平臺電機碼盤信息，并結合移動平臺的分段控制策略，實現移動平臺與焊縫之間的角度估計；

所述C步驟還包括有角度估計方法，該方法具體為：移動平臺在前進過程中，如果與焊縫有夾角，則移動平臺到焊縫的距離會發生變化，根據C步驟的計算出移動平臺到焊縫的距離，通過計算距離的變化量與前進距離的關系即可計算出夾角的角度。

4.根據權利要求3所述的一種全驅動復合吸附式爬行機器人運動機構的控制方法，其特征在于：所述D步驟移動平臺運動參數的計算具體為：（目標距離－移動平臺到焊縫距離）×位置PID參數＝移動平臺運動目標角度；

（移動平臺運動目標角度－移動平臺運動角度）×角度PID參數＝移動平臺運動目標角速度；

移動平臺運動速度＝焊接目標速度－移動平臺旋轉補償量（焊槍到移動平臺轉軸距離×移動平臺旋轉角速度）

根據移動平臺線速度、角速度和機械結構計算前輪轉向角度。

5.根據權利要求1所述的一種全驅動復合吸附式爬行機器人運動機構的控制方法，其特征在于：焊縫跟蹤傳感器檢測位置較焊槍及移動平臺轉軸在空間上為超前設置，在控制中體現為超前環節，本方法提出一種結合機器人機械結構、估計角度、十字滑塊碼盤信息、焊縫跟蹤傳感器信息的超前補償方法，通過該方法，可對焊縫跟蹤傳感器超前進行補償，同時計算移動平臺到焊縫的實際距離；

所述超前補償是根據估算的移動平臺角度和超前的距離計算出由于超前帶來的橫向偏移，進而將其修正；

具體計算方法為：超前距離×sin（估計角度）。