[發(fā)明專利]一種冰壺擦冰機器人運動控制系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010097222.5
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111208823B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設計）人: 趙林輝;吳賢強;陳超;金晶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B13/04;G05B11/42
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 郭瑩瑩

1.一種冰壺擦冰機器人運動控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步驟：

步驟1：基于建立冰壺運動模型；

步驟2：預測冰壺運動軌跡；

步驟3：規(guī)劃冰壺擦冰機器人運動的期望軌跡；

步驟4：控制冰壺擦冰機器人跟蹤期望軌跡；

所述步驟1具體為：對冰壺受力圓環(huán)上一點進行受力分析：

v_cx，i＝V_cx-ω_cR_c?sin(φ_ci)

v_cy，i＝V_cy+ω_cR_c?cos(φ_ci)

τ_ci＝f_cy，ix_ci-f_cx，iy_ci

x_ci＝R_ccos(φ_ci)

y_ci＝R_csin(φ_ci)

式中，V_cx、V_cy為冰壺質(zhì)心沿坐標系x、y方向的速度分量；ω_c為冰壺自身的轉；R_c為冰壺與冰道接觸圓環(huán)的半徑；m_c為冰壺質(zhì)量；g為重力加速度；N為冰壺與冰道接觸點數(shù)量；φ_ci為第i個點在冰壺上的角位置；v_cx，i、v_cy，i為第i個點在x、y方向的速度分量；f_cx，i、f_cy，i為第i個點在x、y方向所受力；τ_ci為第i個點所受力矩；μ_i為摩擦系數(shù)；x_ci、y_ci為第i個點的位置信息；

結合以上受力分析，建立整個冰壺的運動模型：

式中，V_cx(k)、V_cy(k)為當前時刻冰壺質(zhì)心在x、y方向的速度分量；V_cx(k-1)、V_cy(k-1)為前一時刻冰壺質(zhì)心在x、y方向的速度分量；F_cx(k)、F_cy(k)為當前時刻冰壺質(zhì)心所受力在x、y方向的分量；ω_c(k)為當前時刻冰壺旋轉角速度；ω_c(k-1)為前一時刻冰壺旋轉角速度；T_c(k)為當前時刻冰壺所受力矩；Δt為系統(tǒng)采樣時間間隔；r_c為冰壺的半徑；

獲得冰壺的位置信息：

X_c(k)＝X_c(k-1)+V_cx(k)Δt

Y_c(k)＝Y_c(k-1)+V_cy(k)Δt

式中，X_c(k)、Y_c(k)為冰壺當前時刻在坐標系中位置信息；X_c(k-1)、Y_c(k-1)為冰壺前一時刻在坐標系中位置信息。