[發明專利]一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構及控制方法有效

申請號：	202010961995.3	申請日：	2020-09-14
公開（公告）號：	CN112172953B	公開（公告）日：	2022-03-18
發明（設計）人：	陶波;石穎;龔澤宇;李可怡;顧振峰;丁漢	申請（專利權）人：	華中科技大學
主分類號：	B62D57/024	分類號：	B62D57/024;B25J9/16
代理公司：	華中科技大學專利中心 42201	代理人：	李智
地址：	430074 湖北***	國省代碼：	湖北;42
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種機器人吸附腔位姿調整機構控制方法
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【權利要求書】：

1.一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構，其特征在于，包括：三個小型伺服電機(1，2，3)、三個繩索驅動組件、三個并聯約束臂(13，14，15)、工作平臺(20)和安裝底板(21)；

小型伺服電機(1，2，3)固定在安裝底板上，用于根據接收到的位姿指令，利用動滑輪原理分別控制對應的繩索驅動組件長度，帶動工作平臺(20)向靠近或遠離安裝底板(21)方向運動，實現對工作平臺(20)位姿的調整；

并聯約束臂(13，14，15)兩端分別固定在安裝底板(21)和工作平臺(20)上，用于限制工作平臺(20)自由度，保證工作平臺(20)僅有一個平動自由度和兩個旋轉自由度；具體地，并聯約束臂(13，14，15)均采用3RRS構型；

每個并聯約束臂包括從左到右依次分布的兩個轉動副和一個球鉸；左端與安裝底板(21)固連，右端與工作平臺(20)固連；中間的轉動副上安裝有彈簧，以在對應地傳動繩索放松時恢復伸展狀態；

吸附腔固定在工作平臺(20)上，隨工作平臺(20)一同運動。

2.根據權利要求1所述的一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構，其特征在于，

三個繩索驅動組件分別包括對應地拉線輪(4，5，6)、上滑輪組(7，8，9)、下滑輪組(10，11，12)和傳動繩索(16，17，18)；

上滑輪組(7，8，9)固定在安裝底板(21)上；下滑輪組(10，11，12)固定在工作平臺(20)上；

傳動繩索(16，17，18)一端分別固定在對應的拉線輪(4，5，6)上，并分別在對應的上滑輪組(7，8，9)與下滑輪組(10，11，12)之間纏繞；

拉線輪(4，5，6)分別固定在對應的小型伺服電機(1，2，3)的輸出軸上，分別用于驅動對應的傳動繩索(16，17，18)。

3.根據權利要求2所述的一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構，其特征在于，三個繩索驅動組件的工作原理相同；具體為，上滑輪組(7，8，9)與下滑輪組(10，11，12)組動滑輪組，將小型伺服電機(1，2，3)驅動拉線輪(4，5，6)所在傳動繩索(16，17，18)上產生的拉力進行放大，其放大倍數取決于上滑輪組(7，8，9)與下滑輪組(10，11，12)所包含的滑輪數量，根據工作平臺的負載進行調整。

4.根據權利要求3所述的一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構，其特征在于，上滑輪組(7，8，9)與下滑輪組(10，11，12)均采用鋁合金制成。

5.根據權利要求3所述的一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構，其特征在于，小型伺服電機(1，2，3)選用帶有減速箱的小型伺服電機，可輸出3.4N·m的扭矩。

6.根據權利要求3所述的一種爬壁機器人吸附腔位姿調整機構，其特征在于，傳動繩索(16，17，18)采用超高分子量聚乙烯繩索。

7.一種權利要求1-6任一項所述爬壁機器人吸附腔位姿調整機構的控制方法，其特征在于，包括：

S1.小型伺服電機(1，2，3)上電將對應地傳動繩索(16，17，18)完全收緊，建立系統參考點；

S2.分別在安裝底板與工作平臺中心點建立坐標系，得到第一坐標系A和第二坐標系B；

S3.輸入工作平臺的目標位姿：

(α，β，z)

則第一坐標系A和第二坐標系B的坐標變換公式為：

其中，α為工作平臺繞X軸的傾斜角；β為工作平臺繞Y軸的傾斜角；z為工作平臺到安裝底板的距離；

S4.對下滑輪組(10，11，12)在B坐標系中的坐標P_dB1、P_dB2、P_dB3，利用上述坐標變換公式進行變換，變換后的坐標分別為P_dA1、P_dA2、P_dA3：

P_dA1＝P_dB1T