[發(fā)明專利]拓?fù)淙S懸掛結(jié)構(gòu)幕墻清潔機(jī)器人系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810516897.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108643599B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游彬;程林;溫翾;舒全回;黃發(fā)良;陳道名
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E04G23/00
• 分類號(hào): E04G23/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種拓?fù)淙S懸掛結(jié)構(gòu)幕墻清潔機(jī)器人系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，基于以下拓?fù)淙S懸掛結(jié)構(gòu)幕墻清潔機(jī)器人系統(tǒng)，包括左牽引器、右牽引器、清潔執(zhí)行器、人機(jī)中央控制器；所述左牽引器、右牽引器均包括第一無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置、繩索牽引裝置、牽引器控制器；所述清潔執(zhí)行器包括清潔執(zhí)行器本體及其第二無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置、電源、距離測(cè)量裝置、執(zhí)行器控制器；人機(jī)中央控制器包括人機(jī)中央控制器本體以及第三無(wú)線收發(fā)裝置、主控模塊；主控模塊的一個(gè)信號(hào)輸出端通過(guò)第三無(wú)線收發(fā)裝置、第一無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置與牽引器控制器的信號(hào)接收端信號(hào)連接，主控模塊的另一個(gè)信號(hào)輸出端通過(guò)第三無(wú)線收發(fā)裝置、第二無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置與執(zhí)行器控制器的信號(hào)接收端信號(hào)連接；牽引器控制器控制繩索牽引裝置中消差編碼器、電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；電源為第二無(wú)線信號(hào)收發(fā)裝置、距離測(cè)量裝置、執(zhí)行器控制器供電，執(zhí)行器控制器接收距離測(cè)量裝置的反饋信息，并控制推桿電機(jī)；

所述的左牽引器與右牽引器分別通過(guò)數(shù)組繩索與清潔執(zhí)行器連接；

所述的左牽引器與右牽引器的繩索牽引裝置包括兩個(gè)定位導(dǎo)線輪、消差編碼器、電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、繞線輪、安裝底座；繞線輪上設(shè)有繩索，電機(jī)驅(qū)動(dòng)繞線輪，定位導(dǎo)線輪用于定位繩索，防止繩索產(chǎn)生偏移，消差編碼器用于消除繞線輪繩索的累積誤差；

右牽引器與左牽引器為鏡像關(guān)系；

所述的清潔執(zhí)行器本體包括機(jī)架、推桿電機(jī)、多根推桿、推桿平臺(tái)、清潔器、導(dǎo)線軸；多根推桿的一端固定在機(jī)架上，另一端與清潔器固定連接；導(dǎo)線軸設(shè)置在機(jī)架頂端，用于牽引繩索；

所述的距離測(cè)量裝置采用距離傳感器，設(shè)置在清潔執(zhí)行器本體上；

其特征在于具體是：

(1)將左牽引器與右牽引器分別置于需作業(yè)幕墻建筑一面的頂部?jī)啥朔轿?，清潔?zhí)行器通過(guò)數(shù)組繩索與左右牽引器連接，并懸置于需作業(yè)幕墻建筑面；

假定左牽引器為坐標(biāo)原點(diǎn)O_xy(0，0)，左右牽引器間距離q，清潔執(zhí)行器所在位置為(x，y)，清潔執(zhí)行器本體重力為F_c，連接左牽引器與清潔執(zhí)行器繩索l長(zhǎng)為D_l，繩索l上的拉力為F_l，連接右牽引器與清潔執(zhí)行器的繩索r長(zhǎng)為D_r，繩索r上的拉力為F_r；

(2)系統(tǒng)開(kāi)啟工作，主控模塊設(shè)定清潔執(zhí)行器工作區(qū)域、工作速度，然后主控模塊控制繩索牽引裝置中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)控繩索的長(zhǎng)度，從而使得清潔執(zhí)行器行走在工作區(qū)域的某坐標(biāo)點(diǎn)；

2.1當(dāng)清潔執(zhí)行器需要跨越需作業(yè)幕墻建筑障礙時(shí)，主控模塊控制執(zhí)行器控制器，執(zhí)行器控制器通過(guò)控制推桿電機(jī)從而控制推桿的伸出長(zhǎng)度z＝0，繩索與清潔執(zhí)行器自然向下，繩索與清潔執(zhí)行器所在平面垂直于地面，構(gòu)成二維平面系統(tǒng)；最終主控模塊通過(guò)控制繩索牽引裝置中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)控?cái)?shù)組繩索的長(zhǎng)度，使得清潔執(zhí)行器可自由移動(dòng)跨越需作業(yè)幕墻建筑障礙；

2.2當(dāng)清潔執(zhí)行器清潔需作業(yè)幕墻建筑面時(shí)，主控模塊控制執(zhí)行器控制器，執(zhí)行器控制器通過(guò)控制推桿電機(jī)從而控制推桿的伸出長(zhǎng)度z＝z′,z′＞0，同時(shí)主控模塊通過(guò)控制繩索牽引裝置中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)控?cái)?shù)組繩索的長(zhǎng)度，使得清潔執(zhí)行器可自由移動(dòng)；

當(dāng)推桿的伸出長(zhǎng)度z＝z′,z′＞0時(shí)，繩索與清潔執(zhí)行器所在平面與幕墻表面產(chǎn)生一個(gè)夾角λ，二維懸掛系統(tǒng)拓?fù)錇槿S懸掛系統(tǒng)；

清潔器在幕墻表面的作用力F_z，滿足以下公式：

其中

其中繩索l在垂直于地面的平面上的投影長(zhǎng)度為D_l′，投影力為F_l′；繩索r在垂直于地面的平面上的投影長(zhǎng)度為D_r′，投影力為F_r′。