CN111650955B - 一种攀爬机器人的控制方法及攀爬机器人 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种攀爬机器人的控制方法，所述攀爬机器人包括攀爬主体以及以及设置于所述攀爬主体上的涵道推进器及抱紧单元，所述攀爬主体用于套设所述被攀爬物体；所述方法包括：确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置；依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向；控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，以使所述攀爬机器人沿着所套设的被攀爬物体飞行；当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。
Description
技术领域
本申请实施例涉及机械领域，尤其涉及一种攀爬机器人的控制方法及攀爬机器人。
背景技术
斜拉桥是现代大跨桥梁的重要结构形式，特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩的地方所架设大跨径的特大桥梁时,往往大多选择斜拉桥的桥型。斜拉桥由缆索、索塔、主梁、和桥面组成,桥面荷载经主梁传给缆索.再由缆索传到索塔。这种合理的载荷分布结构及其建设成本的经济性使其收到了广泛应用。
现有的对斜拉桥缆索的检测一般由轮式机器人完成，轮式机器人设置有与缆索直径对应的轮毂，在轮式机器人实际工作中，轮毂夹紧缆索并通过所产生的摩擦力进行相对于缆索的移动，并使用轮式机器人所携带的检测设备对缆索进行检测。
轮式机器人的检测过程需要轮毂与缆索相互配合提供动力，对缆索的要求较高，同时运动过程中摩擦力作用于缆索上，容易对缆索造成损伤，产生不必要的影响。
发明内容
本申请实施例第一方面提供了一种攀爬机器人的控制方法，所述攀爬机器人包括攀爬主体以及设置于所述攀爬主体上的涵道推进器及抱紧单元，所述攀爬主体用于套设所述被攀爬物体；所述方法包括：
确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置；
依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向；
控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，以使所述攀爬机器人沿着所套设的被攀爬物体飞行；
当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，并控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。
基于本申请实施例第一方面，可选地，所述控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，包括：
依据所述目标推力的方向，设置所述涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度；
依据所述目标推力的大小，确定所述涵道推进器的电机的转速；
其中，所述涵道的倾斜角度以及所述电机的转速用于使所述涵道推进器输出所述目标推力。
基于本申请实施例第一方面，可选地，所述方法还包括：
确定所述攀爬机器人的期望姿态角；
依据所述攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩；
依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
基于本申请实施例第一方面，可选地，所述确定所述攀爬机器人的期望姿态角，包括：
根据所述被攀爬物体在底面坐标系的偏转角度，确定所述攀爬机器人的期望偏航角度；
接收所述攀爬机器人的期望滚转角度以及所述攀爬机器人的期望俯仰角度；
其中，所述期望偏航角度、所述期望滚转角度以及所述期望俯仰角度用于表示所述期望姿态角。
基于本申请实施例第一方面，可选地，所述涵道推进器为多个；
所述依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，包括：
将所述目标转矩分配至多个所述涵道推进器，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
基于本申请实施例第一方面，可选地，所述方法还包括：
获取三轴加速度计采集的运动数据；
获取三轴陀螺仪采集的运动数据；
获取测距设备所获得的距离数据；
依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述测距设备所获得的距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置；
检测所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置是否相同。
基于本申请实施例第一方面，可选地，依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置，包括：
对所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和测距设备所获得的位置数据进行滤波处理获得目标运动数据，所述滤波处理包括卡尔曼滤波、低通滤波、互补滤波中的任意一种；
依据所述目标运动数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置。
基于本申请实施例第一方面，可选地，所述方法还包括：依据比例积分微分控制方法对所述攀爬机器人进行控制。
本申请实施例第二方面提供了一种攀爬机器人，所述攀爬机器人包括：攀爬主体以及设置于所述攀爬主体上的涵道推进器、抱紧单元及控制单元；
所述控制单元具体用于：确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置；
依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向；
控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，以使所述攀爬机器人沿着所套设的被攀爬物体飞行；
当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。
基于本申请实施例第二方面，可选地，所述控制单元还用于：
确定所述攀爬机器人的期望姿态角；
依据所述攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩；
依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
基于本申请实施例第二方面，可选地，所述攀爬机器人还包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪和测距设备；
所述控制单元还用于：
获取所述三轴加速度计采集的运动数据；
获取所述三轴陀螺仪采集的运动数据；
获取所述测距设备所获得的距离数据；
依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述测距设备所获得的距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置；
检测所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置是否相同。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：提出一种以涵道推进器作为动力的攀爬机器人的控制方法，依据该方法可使得攀爬机器人沿被攀爬物体移动至目标位置，由于攀爬机器人移动的动力由涵道推进器提供，因此避免了对被攀爬物体的不必要影响，同时提高了攀爬机器人所适用的使用环境。
同时对于当前所使用的轮式攀爬机器人而言，其速度受限于自身载荷与和被攀爬物体之间的摩擦力，因此速度较慢，多小于0.5米每秒，而使用涵道推进器作为动力源的攀爬机器人其速度仅与自身载荷与电机出力有关，所以速度可达到1米每秒乃至以上，提高了攀爬过程的效率，提高了本方案的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请攀爬机器人的控制方法实施例的一个流程示意图；
图2为本申请攀爬机器人的控制方法实施例的另一个流程示意图；
图3为本申请攀爬机器人的控制过程实施例的一个示意图；
图4为本申请实施例攀爬机器人的一个结构示意图。
具体实施方式
本申请基于当前对于斜拉桥的缆索进行检测时，所使用的机器人一般采用轮式驱动，而轮式机器人的使用过程需要对缆索施加压力，机器人越重对缆索的影响越大，且对于不同直径的缆索机器人的轮毂需要进行相应更换，适应性较差，基于上述问题提出一种攀爬机器人的控制方法，用于采用涵道驱动器作为动力的攀爬机器人上，攀爬机器人在沿缆索攀爬时通过涵道驱动器出力提供动力，避免了攀爬机器人对缆索的不必要影响，同时提高了攀爬机器人所适用的缆索类型，对于进行检测过程，获得的缆索数据更接近实际情况。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
请参阅图1，本申请攀爬机器人的控制方法的一个实施例包括：步骤101-步骤105。
101、确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置。
确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置。攀爬机器人确定需攀爬至的目标位置，目标位置位于攀爬机器人所设置的被攀爬物体上，具体而言，相关人员可预设坐标系，坐标系可以地面为基准，或以控制人员为基准，或以攀爬机器人为基准，具体此处不做限定。发送的目标位置以坐标系中的坐标点形式进行发送，对于攀爬机器人设置于缆索上的情况，为便于工作人员进行控制，也可输入向上前进20米等类似的指令，攀爬机器人可自行运算获得相应坐标并确定为目标位置。
102、依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向。
攀爬机器人依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向。攀爬机器人确定目标位置后即需向目标位置进行攀爬，在攀爬过程中首先需确定攀爬机器人的目标推力，目标推力由攀爬机器人的重量及被攀爬物体相对于地面的倾斜角度确定。对于攀爬机器人设置于缆索上的情况，由于缆索相对地面的倾斜角度一致，因此可在攀爬机器人设置于该被攀爬物体上时所获得的传感器参数，具体可适用三轴陀螺仪、三轴加速度计或其他传感器确定被攀爬物体相对于地面的倾斜角度即攀爬过程中被攀爬物体相对于地面的俯仰角。目标推力作用于攀爬机器人时可使得攀爬机器人沿着被攀爬物体进行移动，具体而言，目标推力需提供用于与攀爬机器人重力相等的向上的升力，同时还需提供攀爬机器人向被攀爬物体相对于地面的倾斜角度运动的动力。升力及该方向的动力二者的合力即为目标推力的大小和方向。由于攀爬机器人的重力被升力平衡因此攀爬机器人与被攀爬物体之间的摩擦力较小或不发生摩擦，因此沿攀爬物体相对于地面的倾斜角度的动力只需大于攀爬机器人与空气之间的摩擦力即可使攀爬机器人加速运动，在飞行过程中攀爬机器人可依据三轴加速度计所获得的运动数据计算得出攀爬机器人的实时速度，并进行相应控制，具体此处不做限定。
103、控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力。
攀爬机器人控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力。确定具体的目标推力后，攀爬机器人控制设置于攀爬机器人上的涵道推进器输出相应的目标推力，可以理解的是，涵道推进器部分在具体实施过程中存在多种可替代方案，只要其形式属于空气推进器即可，即以空气流动作为动力且可以提供攀爬机器人进行攀爬的目标推力的推进器即可，具体而言，可为电机与轮桨组合的推进器或喷气发动机等，具体可依照实际情况而定，此处不做限定。具体而言攀爬机器人可依据目标推力的方向确定涵道推进器的偏转角度，并依照具体涵道推进器型号、转速与出力的关系确定涵道推进器的转速。再依据转速确定向涵道推进器的电机所输入的电信号，攀爬机器人的涵道推进器角度也可在设置于被攀爬物体上时由使用人员预先设定，具体过程可依照实际情况而定，此处不做限定。在攀爬机器人设置于被控制与被攀爬物体上时，抱紧单元可预先抱紧于该被攀爬物体，并当推进器输出相应大小的目标推力时再放松抱紧单元，以保证攀爬机器人在推进器启动时不会向下坠落，进而影响攀爬过程，通过此方式提高了本方案的可实施性。具体可依照实际情况而定，此处不做限定。
104、当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。
攀爬机器人对自身的飞行位置进行判断，当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。攀爬过程中攀爬机器人可通过自身所设置的传感器获得自身的飞行位置，具体而言可通过惯性导航的方式依据加速度、速度与位移之间的积分关系确定自身的飞行位置，也可以依据气压计、雷达设备、激光设备或超声设备等测距设备进行距离计算并得到相应的位置信息。同时对于可获得多种传感器数据的情况攀爬机器人可对所获取的数据进行滤波计算，以提高数据的准确性与可用性，具体而言滤波算法可包括互补滤波、卡尔曼滤波算法或低通滤波等方式。具体可依实际情况而定，此处不做限定。当判断攀爬机器人的实时飞行位置与目标位置重合时，即可控制涵道推进器停止处理，并控制抱紧单元抱紧所述被攀爬物体，并降低或停止所述目标推力的输出，以便将攀爬机器人固定于所述目标位置。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：提出一种以涵道推进器作为动力的攀爬机器人的控制方法，依据该方法可使得攀爬机器人沿被攀爬物体移动至目标位置，由于攀爬机器人移动的动力由涵道推进器提供，因此避免了对被攀爬物体的不必要影响，同时提高了攀爬机器人所适用的使用环境。
请参阅图2，本申请攀爬机器人的控制方法的另一个实施例包括：步骤201-步骤209。
201、确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置。
攀爬机器人确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置。本步骤与上述图1对应的实施例1中步骤101类似，具体此处不再赘述。
202、确定所述攀爬机器人的期望姿态角。
攀爬机器人确定所述攀爬机器人的期望姿态角，具体而言，在攀爬机器人的飞行过程中包括存在俯仰角、翻转角和倾斜角在内的姿态角，为保证攀爬机器人的飞行过程稳定，攀爬机器人需确定用户所期望的姿态角，并在飞行过程中进行实时调整。对于攀爬机器人已经设置于缆索上的情况，攀爬机器人可获取三轴陀螺仪的数据，并依据该数据确定当前攀爬机器人的姿态角，并依据该姿态角进行飞行过程的调整。对于攀爬机器人的控制过程中可能存在用户需要机器人由当前位置的当前姿态在攀爬至另一位置时调整为另一姿态，此种情况需要接收用户所输入的期望姿态角，即根据所述被攀爬物体在底面坐标系的偏转角度，确定所述攀爬机器人的期望偏航角度；接收所述攀爬机器人的期望滚转角度以及所述攀爬机器人的期望俯仰角度；其中，所述期望偏航角度、所述期望滚转角度以及所述期望俯仰角度用于表示所述期望姿态角。对于攀爬机器人已固定于被攀爬物体上的情况，其偏航角度已确定，即为所述被攀爬物体在底面坐标系的偏转角度。而攀爬机器人的滚转角度和攀爬机器人的俯仰角度存在一定自由度，因此用户可对其进行设定。具体而言，用户可输入以攀爬机器人为原点所设定的坐标系中的角度信息，具体可依照实际情况而定，此处不做限定。
203、依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向。
攀爬机器人依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向。本步骤与上述图1对应的实施例1中步骤102类似，具体此处不再赘述。
204、依据所述目标推力的方向，设置所述涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度。
攀爬机器人依据所述目标推力的方向，设置所述涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度。攀爬机器人对目标推力进行识别，确定目标推力的方向属性，并依据目标推力的方向相应设置涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度，以使得涵道推进器所提供的力的方向与目标推力的方向一致，进而为攀爬机器人的攀爬过程提供动力。
205、依据所述目标推力的大小，确定所述涵道推进器的电机的转速。
攀爬机器人依据所述目标推力的大小，确定所述涵道推进器的电机的转速。攀爬机器人依据涵道推进器的出力与涵道推进器的电机的转速之间的关系进行换算，得出当涵道推进器提供目标推力的数值大小时，涵道推进器的电机的转速。以使得涵道推进器提供攀爬机器人所需的动力，进而完成攀爬过程。可以理解的是，步骤204与步骤205之间不存在时序上的逻辑关系，二者可同时执行，具体可依照实际情况而定，此处不做限定。
206、控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力。
攀爬机器人依据所确定的涵道推进器的电机的转速和涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度。确定涵道推进器输出相应电机的转速和倾斜角度时的电信号，并输出相应的电信号，控制涵道推进器执行相应操作，以使得攀爬机器人执行飞行过程对于攀爬机器人包括多个涵道推进器的情况，可对目标推力进行分配，进而使得多个涵道推进器的合力与目标推力的大小与方向一致。
207、依据所述攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩。
攀爬机器人依据攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩。自转信息包括攀爬机器人在攀爬过程中由于自身的重心位置的偏移、攀爬机器人的其他部分与被攀爬物体之间的摩擦和可能遇到的障碍物的作用所产生的使得机器人自转的力矩，容易导致攀爬过程失去控制，对攀爬机器人造成影响。因此需确定攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，并依据自转信息确定相应的目标转矩，目标转矩与由自转信息分析所获得的使得机器人自转的力矩大小相等且方向相反，进而使得施加于机器人上的力矩保持平衡，同时，也可依据期望姿态角对目标转矩进行调整，如通过对目标转矩的大小进行调整，使得攀爬机器人发生相应的翻转，进而获得所希望得到的姿态角。
208、将所述目标转矩分配至多个所述涵道推进器，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
攀爬机器人将所述目标转矩分配至多个所述涵道推进器，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。具体的，攀爬机器人可对多个涵道推进器的出力进行调整，通过各个涵道推进器的出力差值以及出力位置与重心之间的距离提供相应的目标力矩，具体可依照实际情况而定，此处不做限定。
209、获取三轴加速度计采集的运动数据；获取三轴陀螺仪采集的运动数据；获取测距设备所获得的距离数据。
攀爬机器人获取三轴加速度计采集的运动数据；获取三轴陀螺仪采集的运动数据；获取测距设备所获得的距离数据。攀爬机器人获取设置于自身上的三轴加速度计三轴陀螺仪和测距设备所采集的数据，测距设备可包括激光测距设备、雷达测距设备或超声测距设备等也可为气压计等间接测距设备，攀爬机器人可在攀爬过程中实时采集这些传感器所采集的数据，也可按一定时间间隔采集上述数据，具体可依照实际情况而定，此处不做限定。
210、对所述三轴加速度计输出数据采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动输出数据和测距设备所获得的位置数据进行滤波处理，获得目标运动数据。
攀爬机器人对所述三轴加速度计输出数据采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动输出数据和测距设备所获得的位置数据进行滤波处理，获得滤波数据目标运动数据。具所述滤波处理包括卡尔曼滤波、低通滤波、互补滤波中的任意一种或多种。对于采用涵道推进器作为动力的机器人，在计算其加速度及角速度时，三轴加速度计所获取的运动数据和三轴陀螺仪所获取的运动数据都存在一定偏差，且二者的偏差存在一定的互补性，因此采用互补滤波进行处理可获得较高准确性的目标运动数据。卡尔曼滤波与低通滤波和互补滤波的目的类似，都是对所获取的数据进行按照一定规则的滤波处理，以获得更加准确的运动数据，因此在实际过程中可选择一种或多种数据进行处理。被处理的数据仅包括三轴加速度计、三轴陀螺仪和测距设备，并未采用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)或磁力计数据，因此避免了在攀爬过程中，攀爬环境对数据信号的干扰以及攀爬环境所造成的磁场异常可能对攀爬机器人造成的影响，提高了攀爬过程的稳定性。同时攀爬过程还可依据比例积分微分控制方法对所述攀爬机器人进行控制。攀爬机器人的运动过程中存在速度环和姿态环的两类控制算法，具体的控制过程可采用比例积分微分控制方法(PID,proportional-integral-derivative control)进行控制，分析攀爬机器人在攀爬过程中目标运动数据的变化情况，并通过对目标推力和目标力矩的控制影响攀爬机器人的角速度和加速度，以此达到对攀爬机器人的速度和姿态进行控制的目的。具体的，可依据攀爬机器人的实际情况设置限速，如攀爬机器人的运动速度达到或接近该限速，这控制涵道推进器逐步减小推力，进而使得攀爬机器人稳定运行，具体控制形式和数值可依据实际情况而定此处不做限定。
211、依据所述目标运动数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置。
攀爬机器人依据所述目标运动数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置。具体的攀爬机器人可对目标运动数据中的加速度数据进行积分获得攀爬机器人的数据信息，并依据攀爬机器人的运行时间获得攀爬机器人的行程，进的得到攀爬机器人的实时飞行位置。
具体而言攀爬机器人对自身实施飞行位置控制过程可参照图3。攀爬机器人接收pd期望的位置信息，并通过位置控制器确定具体的目标位置，同时通过用户所输入的期望的位置信息可得出φd、θd信息，即期望姿态角中滚转角度和俯仰角度，而偏航角ψd不可变更，因此由外部传感器获得，通过对攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度分析得出fd目标推力，同时对于攀爬机器人攀爬过程中产生影响的自转信息和姿态角中滚转角度和俯仰角度进行分析得出目标转矩τd，对目标转矩τd与目标推力fd共同进行分析，得出对各个涵道推进器的电机的期望转速k表示对不同涵道推进器所设置的不同转速，同时不同涵道推进器应调整至的相应角度，可以理解的是，不同的涵道推进器课存在预设角度，并通过各个涵道推进器的电机输出的推力不同以达到提供不同力矩的目的，并将分配好的转速输入至相应的电机控制器，得出控制涵道推进器的电机达到相应转速的电信号σd(k)，并执行该电信号σd(k)，以进行攀爬过程。攀爬过程中攀爬前体可通过相应的传感器数据或计算得到攀爬机器人的实时飞行位置p和实际的角度Θ，在攀爬过程中，攀爬机器人可实时获取p实际位置和v速度信息并依据该信息进行对fd目标推力的调整，以保证攀爬过程中机器人的实际位置与速度稳定，同时也可通过获取到的实际的角度Θ和角速度信息ω对攀爬机器人的目标转矩τd进行调整，以保证攀爬机器人的姿态稳定。
212、当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。
攀爬机器人对自身的飞行位置进行判断，当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。当判断攀爬机器人的实时飞行位置与目标位置重合时，即可控制涵道推进器停止出力或降低出力以保持在目标位置，并控制抱紧单元抱紧所述被攀爬物体，以便将攀爬机器人固定于所述目标位置。可以理解的是，为保证攀爬机器人的位置稳定，抱紧单元抱紧所述被攀爬物体步骤可先于涵道推进器停止出力或降低出力执行，进而使得攀爬机器人的位置稳定，避免意外情况发生。
请参阅图4本申请提供的一种攀爬机器人包括：攀爬主体401以及设置于所述攀爬主体上的涵道推进器402、抱紧单元403和控制单元404。
所述控制单元404具体用于：确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置；
依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向；
控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，以使所述攀爬机器人沿着所套设的被攀爬物体飞行；
当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述涵道推进器停止输出所述目标推力，并控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体。
基于上述图4对应实施例，可选地，所述控制单元还用于：
确定所述攀爬机器人的期望姿态角；
依据所述攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩；
依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
基于上述图4对应实施例，可选地，所述攀爬机器人还包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪和测距设备；
所述控制单元还用于：
获取所述三轴加速度计采集的运动数据；
获取所述三轴陀螺仪采集的运动数据；
获取所述测距设备所获得的距离数据；
依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述测距设备所获得的距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置；
检测所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置是否相同。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，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，所述单元的划分，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，例如多个单元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连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元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，本申请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)执行本申请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。
Claims (9)
1.一种攀爬机器人的控制方法，其特征在于，所述攀爬机器人包括攀爬主体以及设置于所述攀爬主体上的涵道推进器及抱紧单元，所述攀爬主体用于套设被攀爬物体；所述方法包括：
确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置；
依据所述攀爬机器人的重量及所述被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向；
控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，以使所述攀爬机器人沿着所套设的被攀爬物体飞行；
当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体；
所述控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，包括：
依据所述目标推力的方向，设置所述涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度；
依据所述目标推力的大小，确定所述涵道推进器的电机的转速；
其中，所述涵道的倾斜角度以及所述电机的转速用于使所述涵道推进器输出所述目标推力。
2.根据权利要求1所述的攀爬机器人的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
确定所述攀爬机器人的期望姿态角；
依据所述攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩；
依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
3.根据权利要求2所述的攀爬机器人的控制方法，其特征在于，所述确定所述攀爬机器人的期望姿态角，包括：
根据所述被攀爬物体在底面坐标系的偏转角度，确定所述攀爬机器人的期望偏航角度；
接收所述攀爬机器人的期望滚转角度以及所述攀爬机器人的期望俯仰角度；
其中，所述期望偏航角度、所述期望滚转角度以及所述期望俯仰角度用于表示所述期望姿态角。
4.根据权利要求2所述的攀爬机器人的控制方法，其特征在于，所述涵道推进器为多个；
所述依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，包括：
将所述目标转矩分配至多个所述涵道推进器，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
5.根据权利要求1所述的攀爬机器人的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取三轴加速度计采集的运动数据；
获取三轴陀螺仪采集的运动数据；
获取测距设备所获得的距离数据；
依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述测距设备所获得的距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置；
检测所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置是否相同。
6.根据权利要求5所述的攀爬机器人的控制方法，其特征在于，所述依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置，包括：
对所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和测距设备所获得的位置数据进行滤波处理获得目标运动数据，所述滤波处理包括卡尔曼滤波、低通滤波、互补滤波中的任意一种；
依据所述目标运动数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置。
7.一种攀爬机器人，其特征在于，所述攀爬机器人包括：攀爬主体以及设置于所述攀爬主体上的涵道推进器、抱紧单元及控制单元；
所述控制单元具体用于：确定所述攀爬机器人需要攀爬至的目标位置；
依据所述攀爬机器人的重量及被攀爬物体相对于地面的倾斜角度，确定目标推力的大小和方向；
控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，以使所述攀爬机器人沿着所套设的被攀爬物体飞行；
当所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置相同，控制所述涵道推进器停止输出所述目标推力，并控制所述抱紧单元抱紧所述被攀爬物体；
所述控制所述涵道推进器输出所述大小以及所述方向的目标推力，包括：
依据所述目标推力的方向，设置所述涵道推进器的涵道相对于地面的倾斜角度；
依据所述目标推力的大小，确定所述涵道推进器的电机的转速；
其中，所述涵道的倾斜角度以及所述电机的转速用于使所述涵道推进器输出所述目标推力。
8.根据权利要求7所述的攀爬机器人，其特征在于，所述控制单元还用于：
确定所述攀爬机器人的期望姿态角；
依据所述攀爬机器人的期望姿态角和所述攀爬机器人在飞行过程中的自转信息，确定目标转矩；
依据所述目标转矩对所述涵道推进器进行控制，以使所述攀爬机器人在飞行过程中的姿态角为所述期望姿态角。
9.根据权利要求7所述的攀爬机器人，其特征在于，所述攀爬机器人还包括：三轴加速度计、三轴陀螺仪和测距设备；
所述控制单元还用于：
获取所述三轴加速度计采集的运动数据；
获取所述三轴陀螺仪采集的运动数据；
获取所述测距设备所获得的距离数据；
依据所述三轴加速度计采集的运动数据、所述三轴陀螺仪采集的运动数据和所述测距设备所获得的距离数据确定所述攀爬机器人的实时飞行位置；
检测所述攀爬机器人的实时飞行位置与所述目标位置是否相同。
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