CN113110549A - 一种叶片机器人及其轨迹跟踪方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶片机器人及其轨迹跟踪方法，用于提高风电机叶片的运维效率。该方法包括：周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；每获取一次所述位姿，确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数；根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。

Description

一种叶片机器人及其轨迹跟踪方法
技术领域
本发明涉及风电机维护技术领域，特别涉及一种叶片机器人及其轨迹跟踪方法。
背景技术
叶片是风电机接受风能的关键部件之一，成本高达总成本的20％，叶片故障是风电机组最常见的故障之一。我国风电场风沙大、酸雨多，叶片故障率较高，尤其是裂纹，需要定期检测。目前安装后的叶片检测只能采用人工、大型吊车、吊篮或用望远镜进行观测等方式。
目前虽然可以利用叶片机器人对风电机叶片进行维护，但并没有对叶片机器人的轨迹进行跟踪的方法，导致叶片运维质量较低，运维效率较差。
发明内容
本发明提供一种叶片机器人及其轨迹跟踪方法，用于提供一种叶片机器人的轨迹跟踪方法，提高风电机叶片的运维效率。
第一方面，本发明实施例提供的一种叶片机器人的轨迹跟踪方法，包括：
周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
每获取一次所述位姿，执行下列过程：
确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；
根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
本发明实施例提供的轨迹跟踪方法，能够针对正在进行风电机叶片维护的叶片机器人的运行轨迹进行跟踪并实时进行修正，提高风电机叶片的运维效率。
作为一种可选的实施方式，通过如下方式确定所述控制参数集合：
根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
作为一种可选的实施方式，所述根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，包括：
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；和/或，
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度，包括：
若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
作为一种可选的实施方式，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的转动角速度，包括：
若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，包括：
周期获取所述叶片机器人的所述位置；
根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。
第二方面，本发明实施例提供的一种叶片机器人，包括：主体、多组下肢以及维护部件，其中：
多组所述下肢的顶端与所述主体侧边连接，多组所述下肢分布于所述主体的两侧，所述维护部件置于所述主体上侧；
每组所述下肢包括多个结构相同的下肢部件，每个所述下肢部件包括多个主动关节，每个所述下肢部件的末端连接有吸盘。
第三方面，本发明实施例还提供一种叶片机器人，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器可执行的程序，所述处理器用于读取所述存储器中的程序并执行如下步骤：
周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
每获取一次所述位姿，执行下列过程：
确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；
根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为通过如下方式确定所述控制参数集合：
根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；和/或，
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
周期获取所述叶片机器人的所述位置；
根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。
第四方面，本发明实施例还提供一种叶片机器人的轨迹跟踪装置，包括：
获取单元，用于周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
执行单元，用于每获取一次所述位姿，执行下列过程：确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于通过如下方式确定所述控制参数集合：
根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；和/或，
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
周期获取所述叶片机器人的所述位置；
根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。
第五方面，本发明实施例还提供计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时用于实现上述第一方面所述方法的步骤。
本申请的这些方面或其他方面在以下的实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种叶片机器人示意图。
图2为本发明实施例提供的一种叶片机器人的轨迹跟踪方法实施流程图；
图3为本发明实施例提供的一种叶片机器人的实际轨迹和规划轨迹的关系示意图；
图4为本发明实施例提供的一种叶片机器人的轨迹跟踪方法的具体实施方法流程图；
图5为本发明实施例提供的一种叶片机器人示意图；
图6为本发明实施例提供的一种叶片机器人的轨迹跟踪装置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
中国目前是世界上最大的风电国家，可开发利用的风能储量为10亿千瓦。叶片是风电机接受风能的关键部件之一，成本高达总成本的20％，叶片故障是风电机组最常见的故障之一。我国风电场风沙大、酸雨多，叶片故障率较高，尤其是裂纹，需要定期检测。目前安装后的叶片检测只能采用人工、大型吊车、吊篮或用望远镜进行观测等方式。虽然目前也具备针对风电机运维的叶片机器人，但目前的叶片机器人都是从结构、测量方法的角度对叶片机器人进行设计，由于风电场一般风力非常大，很考验叶片机器人的稳定和控制能力，尤其在海上风电这种苛刻的环境中，但目前并没有一种从路径规划控制的角度，控制叶片机器人的轨迹及姿态，实现高精度的轨迹跟踪，降低在海上风电这种环境中的抖动问题。
实施例1、为了解决目前风电机器人没有轨迹跟踪控制的方法，本实施例提供一种叶片机器人的轨迹跟踪方法，并通过调节叶片机器人的轨迹和姿态提高轨迹跟踪的精度，降低抖动问题。
本实施例提供的一种叶片机器人的轨迹跟踪方法，可应用于图1所示的叶片机器人，其中所述叶片机器人具备较好的稳定性、机动性以及地形适应性，所述叶片机器人包括：主体100、多组下肢101以及维护部件102，其中：
多组所述下肢的顶端与所述主体侧边连接，多组所述下肢分布于所述主体的两侧，所述维护部件置于所述主体上侧；
每组所述下肢包括多个结构相同的下肢部件，每个所述下肢部件包括多个主动关节，每个所述下肢部件的末端连接有吸盘。
其中，所述多个主动关节包括但不限于：髋关节、膝关节、腕关节和末端吸盘，其中髋关节具备左右和前后两个自由度，膝关节和腕关节只具备前后一个自由度，另外末端吸盘还具备弹性阻尼元件，保证机器人能够吸附在叶片上。
如图2所示，本发明实施例提供的一种叶片机器人的轨迹跟踪方法的具体实施流程如下所示：
步骤200、周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
实施中，预先建立基于风电机叶片和叶片机器人的三维空间，其中基于所述风电机叶片的结构建立所述风电机叶片在所述三维空间中的模型，基于所述风电机叶片上的叶片机器人的结构建立所述叶片机器人在所述三维空间中的模型。可选的，所述三维空间的三维坐标轴与所述叶片机器人的移动位置关系如下：
通过X坐标轴表征所述叶片机器人上下移动的方向，通过Y坐标轴表征所述叶片机器人左右移动的方向，通过Z坐标轴表征所述叶片机器人前后移动的方向。
基于所述三维坐标轴，对风电机叶片建模，通过数学建模的方式表征所述风电机叶片表面的三维形状信息。由于本实施例中的是针对叶片机器人在运维过程中的轨迹跟踪，由于风电机叶片不在同一个平面，具备曲面曲率，因此本实施例中的轨迹跟踪是基于风电机叶片所在的三维空间对叶片机器人的轨迹进行跟踪的过程，本实施例中轨迹跟踪的环境更加复杂多变，并且需要对叶片机器人在曲面上运动的位置和姿态进行调整。
其中，本实施例中叶片机器人的位置用于表征所述叶片机器人在所述三维空间中的三维坐标点，所述叶片机器人的姿态，用于表征所述叶片机器人自身转动的角度，容易理解的是，在对风电机叶片进行维护的过程中，需要叶片机器人对准维护的部件，那么就需要调整叶片机器人转动的角度，使其正对维护的部件方便进行维护等操作。
本实施例可以实时或周期地检测叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿。可选的，通过如下方式周期获取所述叶片机器人的位姿：
首先，周期获取所述叶片机器人的所述位置；然后，根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。其中，所述位置为所述叶片机器人在三维空间中的三维坐标，所述姿态为叶片机器人的转动角速度，根据所述叶片机器人相邻周期获取的三维坐标，以及所述机器人上一次的姿态，确定所述机器人当前的姿态。
步骤201、每获取一次所述位姿，执行下列过程：
1)确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
其中，判断本次获取的位姿和对应的理想位姿之间的关系是否满足预设条件，可以基于如下一种或多种情况进行判断：
情况1、通过位姿之间的误差判断。
判断本次获取的位姿和对应的理想位姿之间的误差是否小于阈值；
情况2、通过李雅普诺夫控制律判断。
确定本次获取的位姿和对应的理想位姿之间的误差；
基于所述误差建立李雅普诺夫函数，在所述李雅普诺夫函数处于稳定时，确定所述位姿的李雅普诺夫控制律，通过所述李雅普诺夫控制律确定所述关系是否满足条件。
2)根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；
实施中，本实施例中的控制参数集合包括但不限于如下参数：
前进速度，用于控制所述叶片机器人前进的速度和距离；
工作速度，用户控制所述叶片机器人上下移动的速度和距离；
转动角速度，用于控制所述叶片机器人左右移动的速度和角度，可以理解为所述叶片机器人自身转动的速率和角度。
3)根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
本实施例中每获取一次位姿都先判断该位姿和对应的理想位姿之间的关系是否满足条件，如果满足则不调整控制参数集合中的参数，使叶片机器人继续按规划路径运动，否则调节控制参数集合中的至少一个参数，使其按调整后的控制参数集合中的参数运动，以使下一次获取的位姿无线接近对应的理想位姿，最终使得叶片机器人运行的轨迹和理想轨迹重合，实现高精度的轨迹跟踪。
作为一种可选的实施方式，本实施例可通过如下方式确定所述控制参数集合：
1)根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
实施中，首先，根据上次获取的位姿中的位置以及规划路径，确定本次需要移动至规划路径中的理想位置；其次，根据上次获取的位置以及理想位置，确定叶片机器人按所述规划路径移动到理想位置的距离；最后，根据所述距离和预设时间确定叶片机器人的前进速度。
根据上次位姿中的姿态，以及所述理想位置与所述叶片机器人携带的维护部件之间的位置关系，确定上次叶片机器人的维护部件是否正对理想位置；若正对理想位置，则不调整转动角速度，否则，调整叶片机器人的转动角速度以使叶片机器人的维护部件正对理想位置处的风电机叶片。
2)根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
其中所述前进速度用于表征叶片机器人的控制前后移动的电机转动产生的速度。所述转动角速度用于表征叶片机器人的控制左右转动的电机转动产生的角度。所述工作速度用于表征叶片机器人的控制上下移动的电机转动产生的速度。
可选的，所述维护部件可以是相机、清洗装置、检修装置等其他可进行风电机叶片维护的装置。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供如下调节方法，用于根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，调节过程具体如下所示：
方式1、调节叶片机器人的位置。
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数；
若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；
实施中，若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
方法2、调节叶片机器人的姿态。
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数；
若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度；
实施中，若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
方法3、调节叶片机器人的位姿。
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数；
若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数；
若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
实施中，以如下三维空间的三维坐标轴表示叶片机器人的运动姿态，其中，X坐标轴表征所述叶片机器人上下移动的方向，Y坐标轴表征所述叶片机器人左右移动的方向，Z坐标轴表征所述叶片机器人前后移动的方向。叶片机器人沿X轴旋转(叶片机器人主体转动)的角度为Ω。
叶片机器人的姿态(理解为状态量)为
Figure BDA0003032875780000131
包含三轴坐标位置，叶片机器人距离三维空间中的坐标原点位置，即参考点相对位置为
Figure BDA0003032875780000132
控制参数集合
Figure BDA0003032875780000133
包括前进速度ν，工作速度μ，转动角速度ω。
规划路径中的叶片机器人的姿态为
Figure BDA0003032875780000134
其中，xd、yd、zd为规划路径中的理想位置，分别表示三维空间中X轴、Y轴和Z轴的坐标，Ωd为规划路径中的理想姿态，表示转动的角度。
在每个周期内，(xd,yd,zd)为目标位置指令，在每个周期内本次获取的位姿和规划路径中的理想位姿之间的差值(即跟踪误差)为(xe,ye,ze)。其中，xe＝x-xd；ye＝y-yd；ze＝z-zd。
实施中，有如下公式：
Figure BDA0003032875780000135
Figure BDA0003032875780000136
Figure BDA0003032875780000137
其中，叶片机器人的前进速度
Figure BDA0003032875780000138
构建第一李雅普诺夫Lyapunov函数：
Figure BDA0003032875780000139
对Lyapunov函数进行导数计算，得到：
Figure BDA00030328757800001310
此时，根据Lyapunov定理，若有
Figure BDA00030328757800001311
则系统保持稳定，得到X轴工作速度的第二李雅普诺夫控制律为：
Figure BDA00030328757800001312
得到Y轴和Z轴的控制律分别为
Figure BDA00030328757800001313
基于前进速度
Figure BDA0003032875780000141
得到前进速度的第一李雅普诺夫控制律。
将绕X轴的角度Ω作为控制输入为β，叶片机器人的姿态的控制律设计如下：
Figure BDA0003032875780000142
取平衡点为ye＝0,ze＝0，得到
Figure BDA0003032875780000143
令Ωe＝β-Ωd；
定义Lyapunov函数为：
Figure BDA0003032875780000144
则
Figure BDA0003032875780000145
令
Figure BDA0003032875780000146
得到机器人转动角速度的控制律
Figure BDA0003032875780000147
由于在Y轴、Z轴的前进速度控制律和X轴的工作速度的控制律设计，保证了
Figure BDA0003032875780000148
在保证了轨迹跟踪稳定性的前提下，机器人转动角速度的控制律的设计，保证了
Figure BDA0003032875780000149
使得轨迹跟踪更加稳定。
本实施例提供的轨迹跟踪方法中叶片机器人的实际轨迹和规划轨迹的关系如图3所示，在运行一段时间后，本实施例提供的轨迹跟踪方法使得实际轨迹和理想轨迹无限接近，达到稳定状态，提高了叶片机器人运维效率，保证了叶片机器人移动的稳定性。
如图4所示，本实施例提供的叶片机器人的轨迹跟踪方法的具体实施方法如下所示：
步骤400、基于风电机叶片和叶片机器人建立三维空间；
步骤401、确定叶片机器人在对风电机叶片进行维护的规划路径；
步骤402、根据规划路径和初始获取的位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
步骤403、根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定控制参数集合。
步骤404、根据控制参数集合控制叶片机器人移动到规划路径中的目标的理想位置，获取移动后叶片机器人的实际位姿；
步骤405、确定实际位姿与规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
步骤406、根据获取的实际位姿中的位置与理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，根据获取的实际位姿中的姿态与理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数；
步骤407、若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征工作速度的第二李雅普诺夫控制律；若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
步骤408、基于所述第一李雅普诺夫控制律调节控制参数集合中的前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节控制参数集合中的工作速度；基于所述第三李雅普诺夫控制律调节控制参数集合中的转动角速度；
步骤409、根据调节后的控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到下一个风电机叶片的维护部位。
实施例2、基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种叶片机器人，由于该叶片机器人即是本发明实施例中的方法中的叶片机器人，并且该叶片机器人解决问题的原理与该方法相似，因此该叶片机器人的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图5所示，包括处理器500和存储器501，所述存储器用于存储所述处理器可执行的程序，所述处理器用于读取所述存储器中的程序并执行如下步骤：
周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
每获取一次所述位姿，执行下列过程：
确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；
根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为通过如下方式确定所述控制参数集合：
根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；和/或，
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述处理器具体被配置为执行：
周期获取所述叶片机器人的所述位置；
根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。
实施例3、基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种叶片机器人的轨迹跟踪装置，由于该装置即是本发明实施例中的方法中的装置，并且该装置解决问题的原理与该方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图6所示，该装置包括：
获取单元600，用于周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
执行单元601，用于每获取一次所述位姿，执行下列过程：确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于通过如下方式确定所述控制参数集合：
根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；和/或，
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
作为一种可选的实施方式，所述执行单元具体用于：
周期获取所述叶片机器人的所述位置；
根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。
基于相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如下步骤：
周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
每获取一次所述位姿，执行下列过程：
确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；
根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的设备。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令设备的制造品，该指令设备实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种叶片机器人的轨迹跟踪方法，其特征在于，该方法包括：
周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
每获取一次所述位姿，执行下列过程：
确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；
根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；
根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过如下方式确定所述控制参数集合：
根据所述规划路径和上次获取的所述位姿，确定所述叶片机器人移动到所述规划路径中的理想位置所需的前进速度和转动角速度，以及所述叶片机器人携带的维护部件移动至所述风电机叶片正对面位置所需的工作速度；
根据所述前进速度、所述转动角速度以及所述工作速度，确定所述控制参数集合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，包括：
根据本次获取的所述位姿中的位置和所述理想位姿中的理想位置，构建第一李雅普诺夫函数，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度；和/或，
根据本次获取的所述位姿中的姿态和所述理想位姿中的理想姿态，构建第二李雅普诺夫函数，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述转动角速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述第一李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的所述前进速度和所述工作速度，包括：
若所述第一李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述前进速度的第一李雅普诺夫控制律和表征所述工作速度的第二李雅普诺夫控制律；
基于所述第一李雅普诺夫控制律调节所述前进速度，基于所述第二李雅普诺夫控制律调节所述工作速度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述第二李雅普诺夫函数的函数值大于零，则调节所述控制参数集合中的转动角速度，包括：
若所述第二李雅普诺夫函数的所述函数值大于零，则确定表征所述转动角速度的第三李雅普诺夫控制律；
基于所述第三李雅普诺夫控制律调节所述转动角速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，包括：
周期获取所述叶片机器人的所述位置；
根据相邻周期获取的所述位置，确定所述叶片机器人的所述姿态。
7.一种基于如权利要求1～6任一所述方法的叶片机器人，其特征在于，包括主体、多组下肢以及维护部件，其中：
多组所述下肢的顶端与所述主体侧边连接，多组所述下肢分布于所述主体的两侧，所述维护部件置于所述主体上侧；
每组所述下肢包括多个结构相同的下肢部件，每个所述下肢部件包括多个主动关节，每个所述下肢部件的末端连接有吸盘。
8.一种叶片机器人，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器可执行的程序，所述处理器用于读取所述存储器中的程序并执行权利要求1～6任一所述方法的步骤。
9.一种叶片机器人的轨迹跟踪装置，其特征在于，该装置包括：
获取单元，用于周期获取叶片机器人在对风电机叶片进行维护过程中的位姿，其中所述位姿用于表征所述叶片机器人，在基于所述风电机叶片和所述叶片机器人建立的三维空间中的位置和姿态；
执行单元，用于每获取一次所述位姿，执行下列过程：确定本次获取的所述位姿与所述规划路径中对应的理想位姿之间的关系不满足预设条件；根据本次获取的所述位姿与所述理想位姿之间的关系，调节控制参数集合中的至少一个参数，其中所述控制参数集合是基于所述规划路径和上次获取的所述位姿计算得到的；根据调节后的所述控制参数集合中的各个参数，调节所述叶片机器人的所述姿态并控制所述叶片机器人移动到所述风电机叶片的维护部位。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1～6任一所述方法的步骤。
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