CN108284887A - 一种拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法 - Google Patents
一种拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于智能机器人技术领域，提供了一种拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法。该方法包括：将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式。相较于现有技术，本发明中的拉索攀爬机器人通过预置目标位置及目标转矩，能够省去压力传感器及测距传感器，降低了拉索攀爬机器人的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于智能机器人技术领域，尤其涉及一种拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法。
背景技术
桥梁拉索攀爬机器人发展比较早，起源于20世纪80年代末期，早期美国、欧洲一些研究机构相继开发了桥梁拉索攀爬机器人，但在行业上真正展开应用的案例还不多。对于我国机器人研究现状而言，桥梁机器人还相对很年轻，尤其是桥梁拉索攀爬机器人，既是在恶劣、复杂环境下工作，又需要考虑长距离作业的高安全可靠性、电源补给和远程通信等，因而，无论在技术上还是应用上，桥梁拉索攀爬机器人的研究与应用无疑是一个极大的挑战。
桥梁拉索攀爬机器人是一个复杂的机电一体化系统，涉及机械结构、自动控制、通信、多传感器信息融合、电源技术等多个领域。目前，大部分桥梁拉索攀爬机器人，采用的是轮式攀爬机器人，其通过多个轮子抱紧并顶压着拉索表面滚动前进，为了避免机器人滑落，抱紧拉索时轮子需要对拉索表面施加很大的压力，在机器人移动时轮子与拉索表面产生较大的滑动摩擦力，容易对拉索表面产生损害。同时，现有的拉索攀爬机器人中需要压力传感器及测距传感器辅助机器人攀爬，使机器人的生产成本很高。
发明内容
本发明提供一种拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法，旨在解决现有的拉索攀爬机器人容易对拉索表面产生损害以及拉索攀爬机器人生产成本高的问题。
本发明提供的一种拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，所述方法包括：
将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机的输出轴旋转，所述旋转电机的输出轴旋转带动所述抱紧装置进行抱紧动作；
检测所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的关系，以及所述旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，所述目标转矩为所述抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩；
若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
进一步地，所述方法还包括：
若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩小于所述目标转矩，则以第二预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机旋转，所述第二预置旋转位置大于所述第一预置旋转位置；
检测所述旋转电机的当前转矩与所述目标转矩的关系；
若检测到所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
进一步地，所述方法还包括：
若检测到所述旋转电机的当前旋转位置小于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则检测所述旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内；
若检测到所述旋转电机的转速在预置转速区间的范围内，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
进一步地，所述拉索攀爬机器人包括伸缩移动机构、上抱紧机构及下抱紧机构，所述上抱紧机构通过所述伸缩移动机构与所述下抱紧机构连接，所述上抱紧机构及所述下抱紧机构均包括两个旋转电机及两个周向分布的抱紧装置，所述旋转电机包括左侧旋转电机及右侧旋转电机，所述抱紧装置包括左侧抱紧装置及右侧抱紧装置，所述左侧旋转电机控制所述左侧抱紧装置，所述右侧旋转电机控制所述右侧抱紧装置；
所述方法还包括：
在所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式后，记录所述旋转电机的当前旋转位置；
若记录的所述旋转电机的当前旋转位置不等于所述第一预置旋转位置的次数达到预置次数，且每次记录的所述左侧旋转电机的当前旋转位置与所述右侧旋转电机的当前旋转位置相等，则计算各次所述旋转电机的当前旋转位置的平均值，计为平均旋转位置；
计算各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值；
若各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值均小于预置数值，则利用所述平均旋转位置更新所述第一预置旋转位置。
进一步地，所述方法还包括：
当所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的距离等于目标距离时，将所述旋转电机的转速由当前转速匀速减小，直至所述旋转电机的当前旋转位置达到所述第一预置旋转位置时，所述旋转电机的转速减为零速。
本发明还提供了一种拉索攀爬机器人，所述拉索攀爬机器人包括：
驱动模块，用于将所述旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机的输出轴旋转，所述旋转电机的输出轴旋转带动所述抱紧装置进行抱紧动作；
检测模块，用于检测所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的关系，以及所述旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，所述目标转矩为所述抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩；
切换模块，用于若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
进一步地，所述驱动模块，还用于若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩小于所述目标转矩，则以第二预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机旋转，所述第二预置旋转位置大于所述第一预置旋转位置；
所述检测模块，还用于检测所述旋转电机的当前转矩与所述目标转矩的关系；
所述切换模块，还用于若检测到所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
进一步地，所述检测模块，还用于若检测到所述旋转电机的当前旋转位置小于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则检测所述旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内；
所述切换模块，还用于若检测到所述旋转电机的转速在预置转速区间的范围内，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
进一步地，所述拉索攀爬机器人包括伸缩移动机构、上抱紧机构及下抱紧机构，所述上抱紧机构通过所述伸缩移动机构与所述下抱紧机构连接，所述上抱紧机构及所述下抱紧机构均包括两个旋转电机及两个周向分布的抱紧装置，所述旋转电机包括左侧旋转电机及右侧旋转电机，所述抱紧装置包括左侧抱紧装置及右侧抱紧装置，所述左侧旋转电机控制所述左侧抱紧装置，所述右侧旋转电机控制所述右侧抱紧装置；
所述拉索攀爬机器人还包括：
记录模块，用于在所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式后，记录所述旋转电机的当前旋转位置；
计算模块，用于若记录的所述旋转电机的当前旋转位置不等于所述第一预置旋转位置的次数达到预置次数，且每次记录的所述左侧旋转电机的当前旋转位置与所述右侧旋转电机的当前旋转位置相等，则计算各次所述旋转电机的当前旋转位置的平均值，计为平均旋转位置；
所述计算模块，还用于计算各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值；
更新模块，用于若各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值均小于预置数值，则利用所述平均旋转位置更新所述第一预置旋转位置。
进一步地，所述驱动模块，还用于当所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的距离等于目标距离时，将所述旋转电机的转速由当前转速匀速减小，直至所述旋转电机的当前旋转位置达到所述第一预置旋转位置时，所述旋转电机的转速减为零速。
本发明提供的拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法，通过将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，目标转矩为抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩，若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。相较于现有技术，本发明中的拉索攀爬机器人采用抱紧机构抱紧的攀爬方式，避免了传统的轮式攀爬机器人容易磨损拉索表面的问题。该拉索攀爬机器人通过预置目标位置及目标转矩，能够省去压力传感器及测距传感器，降低了拉索攀爬机器人的生产成本。同时本发明中的拉索攀爬机器人在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1是本发明实施例提供的拉索攀爬机器人固定在拉索上的示意图；
图2是图1中的上抱紧机构或下抱紧机构的示意图；
图3是本发明第一实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法的实现流程示意图；
图4是本发明第二实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法的实现流程示意图；
图5是本发明第三实施例提供的拉索攀爬机器人的结构示意图；
图6是本发明第四实施例提供的拉索攀爬机器人的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，为本发明实施例提供的一种拉索攀爬机器人，主要包括上抱紧机构10、下抱紧机构20及伸缩移动机构30，上抱紧机构10通过伸缩移动机构30与下抱紧机构20连接。请参见图2，上抱紧机构10及下抱紧机构20均包括两个旋转电机及两个周向分布的抱紧装置，旋转电机包括左侧旋转电机(图中未示出)及右侧旋转电机12，抱紧装置包括左侧抱紧装置21及右侧抱紧装置22，左侧旋转电机控制左侧抱紧装置21，右侧旋转电机12控制右侧抱紧装置22。
本实施例的机器人运动模式以自然界蠕虫蠕动运动为依据，为了使机器人的攀爬原理更加清晰，下面结合机器人攀爬动作进行详细解析：
第一步：上抱紧机构10以及下抱紧机构20的抱紧装置2全部抱紧拉索200；
第二步：上抱紧机构10的抱紧装置2松开，伸缩移动机构30伸长，推动上抱紧机构10往上移动；
第三步：上抱紧机构10的抱紧装置2抱紧，下抱紧机构20的抱紧装置2松开，伸缩移动机构30收缩，拉动下抱紧机构20往上移动；
第四步：下抱紧机构10的抱紧装置2抱紧，上抱紧机构10的抱紧装置2松开，伸缩移动机构30伸长，推动上抱紧机构10往上移动；如此反复循环，实现移动。
请参阅图3，图3为本发明第一实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法的实现流程示意图，该拉索抱紧控制方法可以运用在图1所示的拉索攀爬机器人中，图3所示的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，主要包括以下步骤：
S101、将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作；
旋转电机设置为旋转位置模式后，首先要设置目标位置，然后旋转电机的输出轴以目标位置为旋转终止位置开始进行旋转，当旋转到目标位置时旋转电机的输出轴停止旋转。旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，且抱紧动作的终止位置与旋转电机旋转的目标位置是对应的，即若每次设置的目标位置相同，则每次抱紧动作的终止位置也相同。
S102、检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系；
实时检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系。
旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系包括：当前旋转位置小于第一预置旋转位置；当前旋转位置等于第一预置旋转位置；当前旋转位置大于第一预置旋转位置。旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系包括：当前转矩小于目标转矩；当前转矩不小于目标转矩。
其中，旋转电机的目标转矩是用户设定或者拉索攀爬机器人测得的。在本实施例中，选用使抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩作为目标转矩。
S103、若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
本发明提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，通过将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，目标转矩为抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩，若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩，相较于现有技术，本发明中的拉索攀爬机器人采用抱紧机构抱紧的攀爬方式，避免了传统的轮式攀爬机器人容易磨损拉索表面的问题。该拉索攀爬机器人通过预置目标位置及目标转矩，能够省去压力传感器及测距传感器，降低了拉索攀爬机器人的生产成本。同时本发明中的拉索攀爬机器人在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
请参阅图4，图4为本发明第二实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法的实现流程示意图，该拉索抱紧控制方法可以运用在图1所示的拉索攀爬机器人中，图4所示的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，主要包括以下步骤：
S201、将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作；
旋转电机设置为旋转位置模式后，首先要设置目标位置，然后旋转电机的输出轴以目标位置为旋转终止位置开始进行旋转，当旋转到目标位置时旋转电机的输出轴停止旋转。旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，且抱紧动作的终止位置与旋转电机旋转的目标位置是对应的，即若每次设置的目标位置相同，则每次抱紧动作的终止位置也相同。
S202、检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系；
实时检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系。
旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系包括：当前旋转位置小于第一预置旋转位置；当前旋转位置等于第一预置旋转位置；当前旋转位置大于第一预置旋转位置。旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系包括：当前转矩小于目标转矩；当前转矩不小于目标转矩。
其中，旋转电机的目标转矩是用户设定或者拉索攀爬机器人测得的。在本实施例中，选用使抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩作为目标转矩。
若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则执行步骤S203；若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩小于目标转矩，则执行步骤S204；若检测到旋转电机的当前旋转位置小于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则执行步骤S207。
S203、将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩；
若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式设置为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
S204、以第二预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机旋转，第二预置旋转位置大于第一预置旋转位置；
若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩小于目标转矩，则以第二预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机旋转，第二预置旋转位置大于第一预置旋转位置。
可以理解的，此处的第二预置旋转位置比第一预置旋转位置略大，第二预置旋转位置与第一预置旋转位置的差值可计为增量位置。若旋转电机旋转到第二预置旋转位置，旋转电机的当前转矩仍未达到目标转矩，则继续在第二预置旋转位置的基础上增加该增量位置，作为目标位置驱动旋转电机旋转，直到旋转电机的当前转矩达到目标转矩。
S205、检测旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系；
S206、若检测到旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩；
S207、检测旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内；
若检测到旋转电机的当前旋转位置小于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则检测旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内；
在本实施例中，预置转速区间是一个趋近于零的区间，当旋转电机的转速在该预置转速区间的范围内时，则认为抱紧装置已抱紧。
S208、若检测到旋转电机的转速在预置转速区间的范围内，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
该方法还包括：
在旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式后，记录旋转电机的当前旋转位置；若记录的旋转电机的当前旋转位置不等于第一预置旋转位置的次数达到预置次数，且每次记录的左侧旋转电机的当前旋转位置与右侧旋转电机的当前旋转位置相等，则计算各次旋转电机的当前旋转位置的平均值，计为平均旋转位置；计算各次旋转电机的当前旋转位置与平均旋转位置的差值的绝对值；若各次旋转电机的当前旋转位置与平均旋转位置的差值的绝对值均小于预置数值，则利用平均旋转位置更新第一预置旋转位置。
该方法还包括：
当旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的距离等于目标距离时，将旋转电机的转速由当前转速匀速减小，直至旋转电机的当前旋转位置达到第一预置旋转位置时，旋转电机的转速减为零速。
该步骤即设计光滑的运动曲线，目的是使抱紧装置接近目标位置时，旋转电机的转速降低，从而使抱紧装置进行抱紧动作的速度降低，若拉索此处有障碍物或者拉索此处粗细程度比预计的要粗，抱紧装置会在预计的抱紧动作的终止位置之前接触到障碍物或者拉索，不会由于抱紧动作的速度过快而损坏拉索及抱紧装置。
本实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，可使拉索攀爬机器人很好的适应拉索直径的变化，适应一定程度突起的障碍物，使系统结构简单并且可靠性高。
本发明提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，通过将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，目标转矩为抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩，若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩，相较于现有技术，本发明中的拉索攀爬机器人采用抱紧机构抱紧的攀爬方式，避免了传统的轮式攀爬机器人容易磨损拉索表面的问题。该拉索攀爬机器人通过预置目标位置及目标转矩，能够省去压力传感器及测距传感器，降低了拉索攀爬机器人的生产成本。同时本发明中的拉索攀爬机器人在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
请参阅图5，图5是本发明第三实施例提供的拉索攀爬机器人的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
图5示例的拉索攀爬机器人包括：驱动模块301、检测模块302及切换模块303。
驱动模块301，用于将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作。
检测模块302，用于检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系。
切换模块303，用于若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
上述各模块实现其各自功能的具体过程，可参考上述第一实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法的相关内容，此处不再赘述。
本发明提供的拉索攀爬机器人，通过将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，目标转矩为抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩，若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩，相较于现有技术，本发明中的拉索攀爬机器人采用抱紧机构抱紧的攀爬方式，避免了传统的轮式攀爬机器人容易磨损拉索表面的问题。该拉索攀爬机器人通过预置目标位置及目标转矩，能够省去压力传感器及测距传感器，降低了拉索攀爬机器人的生产成本。同时本发明中的拉索攀爬机器人在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
请参阅图6，为本发明第四实施例提供的拉索攀爬机器人的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。图6示例的拉索攀爬机器人包括：驱动模块401、检测模块402、切换模块403、记录模块404、计算模块405及更新模块406。
驱动模块401，用于将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作。
检测模块402，用于检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系。
切换模块403，用于若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
驱动模块401，还用于若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩小于目标转矩，则以第二预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机旋转，第二预置旋转位置大于第一预置旋转位置。
检测模块402，还用于检测旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系；
切换模块403，还用于若检测到旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
检测模块402，还用于若检测到旋转电机的当前旋转位置小于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则检测旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内。
切换模块403，还用于若检测到旋转电机的转速在预置转速区间的范围内，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩。
记录模块404，用于当旋转电机的工作模式设置为恒定转矩模式时，记录旋转电机的当前旋转位置。
计算模块405，用于若记录的旋转电机的当前旋转位置不等于第一预置旋转位置的次数达到预置次数，且每次记录的左侧旋转电机的当前旋转位置与右侧旋转电机的当前旋转位置相等，则计算各次旋转电机的当前旋转位置的平均值，计为平均旋转位置。
计算模块405，还用于计算各次旋转电机的当前旋转位置与平均旋转位置的差值的绝对值。
更新模块406，用于若各次旋转电机的当前旋转位置与平均旋转位置的差值的绝对值均小于预置数值，则利用所述平均旋转位置更新所述第一预置旋转位置。
驱动模块401，还用于当旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的距离等于目标距离时，将旋转电机的转速由当前转速匀速减小，直至旋转电机的当前旋转位置达到第一预置旋转位置时，旋转电机的转速减为零速。
上述各模块实现其各自功能的具体过程，可参考上述第二实施例提供的拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法的相关内容，此处不再赘述。
本发明提供的拉索攀爬机器人，通过将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动旋转电机的输出轴旋转，旋转电机的输出轴旋转带动抱紧装置进行抱紧动作，检测旋转电机的当前旋转位置与第一预置旋转位置的关系，以及旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，目标转矩为抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩，若检测到旋转电机的当前旋转位置等于第一预置旋转位置，且旋转电机的当前转矩不小于目标转矩，则将旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将恒定转矩模式的转矩设定为目标转矩，相较于现有技术，本发明中的拉索攀爬机器人采用抱紧机构抱紧的攀爬方式，避免了传统的轮式攀爬机器人容易磨损拉索表面的问题。该拉索攀爬机器人通过预置目标位置及目标转矩，能够省去压力传感器及测距传感器，降低了拉索攀爬机器人的生产成本。同时本发明中的拉索攀爬机器人在确定抱紧装置已抱紧拉索后，会迅速将旋转电机切换至恒定转矩模式，并将转矩设定为能够抱紧拉索的最小转矩，能够将抱紧机构对拉索的挤压减至最低，避免对拉索表面产生挤压损害，同时也能够降低拉索攀爬机器人的功耗。
在本申请所提供的多个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信链接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信链接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上为对本发明所提供的拉索攀爬机器人及拉索抱紧控制方法的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种拉索攀爬机器人的拉索抱紧控制方法，其特征在于，所述方法包括：
将旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机的输出轴旋转，所述旋转电机的输出轴旋转带动所述抱紧装置进行抱紧动作；
检测所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的关系，以及所述旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，所述目标转矩为所述抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩；
若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩小于所述目标转矩，则以第二预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机旋转，所述第二预置旋转位置大于所述第一预置旋转位置；
检测所述旋转电机的当前转矩与所述目标转矩的关系；
若检测到所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若检测到所述旋转电机的当前旋转位置小于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则检测所述旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内；
若检测到所述旋转电机的转速在预置转速区间的范围内，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述拉索攀爬机器人包括伸缩移动机构、上抱紧机构及下抱紧机构，所述上抱紧机构通过所述伸缩移动机构与所述下抱紧机构连接，所述上抱紧机构及所述下抱紧机构均包括两个旋转电机及两个周向分布的抱紧装置，所述旋转电机包括左侧旋转电机及右侧旋转电机，所述抱紧装置包括左侧抱紧装置及右侧抱紧装置，所述左侧旋转电机控制所述左侧抱紧装置，所述右侧旋转电机控制所述右侧抱紧装置；
所述方法还包括：
在所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式后，记录所述旋转电机的当前旋转位置；
若记录的所述旋转电机的当前旋转位置不等于所述第一预置旋转位置的次数达到预置次数，且每次记录的所述左侧旋转电机的当前旋转位置与所述右侧旋转电机的当前旋转位置相等，则计算各次所述旋转电机的当前旋转位置的平均值，计为平均旋转位置；
计算各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值；
若各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值均小于预置数值，则利用所述平均旋转位置更新所述第一预置旋转位置。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的距离等于目标距离时，将所述旋转电机的转速由当前转速匀速减小，直至所述旋转电机的当前旋转位置达到所述第一预置旋转位置时，所述旋转电机的转速减为零速。
6.一种拉索攀爬机器人，其特征在于，所述拉索攀爬机器人包括：
驱动模块，用于将所述旋转电机的工作模式设置为旋转位置模式，以第一预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机的输出轴旋转，所述旋转电机的输出轴旋转带动所述抱紧装置进行抱紧动作；
检测模块，用于检测所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的关系，以及所述旋转电机的当前转矩与目标转矩的关系，所述目标转矩为所述抱紧装置能够抱紧拉索的最小转矩；
切换模块，用于若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
7.根据权利要求6所述的拉索攀爬机器人，其特征在于，所述驱动模块，还用于若检测到所述旋转电机的当前旋转位置等于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩小于所述目标转矩，则以第二预置旋转位置作为目标位置驱动所述旋转电机旋转，所述第二预置旋转位置大于所述第一预置旋转位置；
所述检测模块，还用于检测所述旋转电机的当前转矩与所述目标转矩的关系；
所述切换模块，还用于若检测到所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
8.根据权利要求6所述的拉索攀爬机器人，其特征在于，所述检测模块，还用于若检测到所述旋转电机的当前旋转位置小于所述第一预置旋转位置，且所述旋转电机的当前转矩不小于所述目标转矩，则检测所述旋转电机的转速是否在预置转速区间的范围内；
所述切换模块，还用于若检测到所述旋转电机的转速在预置转速区间的范围内，则将所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式，并将所述恒定转矩模式的转矩设定为所述目标转矩。
9.根据权利要求6至8任一项所述的拉索攀爬机器人，其特征在于，所述拉索攀爬机器人包括伸缩移动机构、上抱紧机构及下抱紧机构，所述上抱紧机构通过所述伸缩移动机构与所述下抱紧机构连接，所述上抱紧机构及所述下抱紧机构均包括两个旋转电机及两个周向分布的抱紧装置，所述旋转电机包括左侧旋转电机及右侧旋转电机，所述抱紧装置包括左侧抱紧装置及右侧抱紧装置，所述左侧旋转电机控制所述左侧抱紧装置，所述右侧旋转电机控制所述右侧抱紧装置；
所述拉索攀爬机器人还包括：
记录模块，用于在所述旋转电机的工作模式切换为恒定转矩模式后，记录所述旋转电机的当前旋转位置；
计算模块，用于若记录的所述旋转电机的当前旋转位置不等于所述第一预置旋转位置的次数达到预置次数，且每次记录的所述左侧旋转电机的当前旋转位置与所述右侧旋转电机的当前旋转位置相等，则计算各次所述旋转电机的当前旋转位置的平均值，计为平均旋转位置；
所述计算模块，还用于计算各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值；
更新模块，用于若各次所述旋转电机的当前旋转位置与所述平均旋转位置的差值的绝对值均小于预置数值，则利用所述平均旋转位置更新所述第一预置旋转位置。
10.根据权利要求6至8任一项所述的拉索攀爬机器人，其特征在于，所述驱动模块，还用于当所述旋转电机的当前旋转位置与所述第一预置旋转位置的距离等于目标距离时，将所述旋转电机的转速由当前转速匀速减小，直至所述旋转电机的当前旋转位置达到所述第一预置旋转位置时，所述旋转电机的转速减为零速。
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| CN112012113A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-01 | 姚华 | 一种桥梁多功能检测机器人及工作方法 |
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2017
- 2017-12-23 CN CN201711410032.9A patent/CN108284887B/zh active Active
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