CN117656085A - 一种机器人高空自由行走的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人高空自由行走的方法，包括：a.设定高空至地面的墙面做为机器人行走的工作面，在该工作面上建立坐标系；b.安装第一天索绳、第二天索绳、第一地索绳及第二地索绳；c.根据需要行走的目标位置的坐标，与当前的位置坐标进行比对，计算得到目标位置的第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段的收放长度；d.控制器控制抓绳机，使第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段移动收放变化长度，机器人即行走至目标位置。本发明可实现机器人在整个工作面区域任意位置的移动，实现机器人的自由行走，有效的提升了机器人的行走效率。

Description

一种机器人高空自由行走的方法

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，具体为一种机器人高空自由行走的方法。

背景技术

在高空的危险作业，采用机器人来替代人工可以有效减少安全事故。现有的高空作业，如幕墙清洗、外墙喷涂、外墙安装、玻璃更换等，大部分还是采用人工作业。

如公开号为CN106476923A、CN208551642U的专利，现有的幕墙清洗机器人在进行高空清洗的时候，在机器人的顶部都必须设置保险绳以防止掉落，通过保险绳吊装于建筑物顶端的卷扬机上，通过启动卷扬机，保险绳吊装机器人在建筑物竖直方向上移动，当清洗好几列时，要移动建筑物上的卷扬机才可以继续进行清洗，清洗的过程须要人工不断移动保险绳的位置，导致清洗效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人高空自由行走的方法，以实现机器人在高空的快速移动。本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种机器人高空自由行走的方法，所述机器人包括机架，安装在机架上的控制器、风机、四组抓绳机及四组绳体，所述抓绳机分别为设置在左上方、右上方、左下方、右下方的第一抓绳机、第二抓绳机、第三抓绳机及第四抓绳机，所述四组绳体分别为安装在第一抓绳机上的第一天索绳、安装在第二抓绳机上的第二天索绳、安装在第三抓绳机上的第一地索绳、安装在第四抓绳机上的第二地索绳；机器人自由行走的方法包括：

a.设定高空至地面的墙面做为机器人行走的工作面，在该工作面上建立坐标系：X轴和Y轴互相垂直且位于工作面，Z轴垂直于X轴和Y轴。

b.将第一天索绳的一端拉紧固定于工作面的高空左侧的顶端，另一端穿过第一抓绳机并自由下垂，第一天索绳与第一抓绳机的连接点为第一受力点，第一天索绳固定端至第一受力点为第一拉紧段。

第二天索绳的一端拉紧固定于工作面的高空右侧的顶端，另一端穿过第二抓绳机并自由下垂，第二天索绳与第二抓绳机的连接点为第二受力点，第二天索绳固定端至第二受力点为第二拉紧段。

第一地索绳的一端拉紧固定于工作面的左侧的底端，另一端穿过第三抓绳机并自由下垂，第一地索绳与第三抓绳机的连接点为第三受力点，第一地索绳固定端至第三受力点为第三拉紧段。

第二地索绳的一端拉紧固定于工作面的右侧的底端，另一端穿过第四抓绳机并自由下垂，第二地索绳与第四抓绳机的连接点为第四受力点，第二地索绳固定端至第四受力点为第四拉紧段。

c.根据需要行走的目标位置的坐标，与当前的位置坐标进行比对，计算得到目标位置的第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段的收放长度。

d.控制器控制抓绳机，使第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段移动收放变化长度，机器人即行走至目标位置。

优选的，所述机架上安装有传感器；还包括步骤e.机器人行走至目标位置后，传感器将当前机器人的姿态发送至控制器，控制器将当前姿态与机器人初始设定的姿态进行对比，调整当前姿态至初始姿态。

进一步的，所述的风机为单侧安装或者双侧安装，当所述机架单侧安装时，安装于机架上远离墙面的一侧，所述风机启动给机架施加沿Z轴方向的水平推力，多个所述风机的布置重心与机架重心重合。

进一步的，机器人由当前的工作面上的位置N移动至同一工作面位置M的计算过程包括：S1.计算四组绳体的收放长度△L。△L＝L_N-L_M，L_N为机架在N位置时的各绳体的拉紧段长度，L_M为机架在M位置时的各绳体的拉紧段长度，△L为正数时，表示该绳体收紧，当△L为负数时，表示该绳放松。S2.计算各抓绳机的收放速度v。v＝△L/t，t为机架从位置N移动到位置M的预先设定的时间；所述控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△L。

优选的，以工作面的中心位置为坐标系原点，以坐标系原点沿X轴，Y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：

设定第一天索绳固定端的坐标为(X_D1，Y_D1)，第二天索绳固定端的坐标为(X_D2，Y_D2)，第一地索绳固定端的坐标为(X_D3，Y_D3)，第二地索绳固定端的坐标为(X_D4，Y_D4)，第一受力点的坐标为(X₁，Y₁)，第二受力点的坐标为(X₂，Y₂)，第三受力点的坐标为(X₃，Y₃)，第四受力点的坐标为(X₄，Y₄)；则第一拉紧段长度L₁、第一拉紧段长度L₂、第三拉紧段长度L₃、第四拉紧段长度L₄的计算公式如下：

a.受力点的坐标在第一象限时，计算公式如下：

b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

进一步的，机器人由当前的工作面上的位置N移动至不同工作面位置M’的方法为：先将机器人由位置N移动至同一工作面位置M，然后将机器人由位置M移动至位置M'，位置M'为位置M在Z轴上移动一段距离得到，计算机器人在位置M'时各绳体的拉紧段长度为L_M’，控制风机的风速给机架水平推力，使得机器人沿Z轴方向移动至位置M'的位置，同时控制各绳体的收放长度△L'＝L_M’-L_M。

其中，机器人在位置M'时绳体的第一拉紧段长度L₁’、第一拉紧段长度L₂’、第三拉紧段长度L₃’、第四拉紧段长度L₄’，位置M'与位置M的Z轴方向上的距离为H，则各绳体的拉紧段长度的计算公式如下：

进一步的，机器人由当前的工作面上的位置N移动至不同工作面位置M’的方法为：计算机器人在当前位置N时各绳体的拉紧段长度为L_N，计算位置M'时各绳体的拉紧段长度为L_M’，控制风机的风速给机架水平推力，使得机器人沿Z轴方向移动至位置M'的位置，同时控制各绳体的收放长度：△L'＝L_M’-L_N。

进一步的，机器人由位置M’移动至位置T’，其中位置M'与位置T'均不位于工作面上，则其过程为：S1.计算四组绳体的收放长度△L，△L＝L_M’-L_T’，L_M’为机架在M’位置时的各绳体的拉紧段长度，L_T’为机架在T’位置时的各绳体的拉紧段长度，△L为正数时，表示该绳体收紧，当△L为负数时，表示该绳放松。S2.计算各抓绳机的收放速度v，v＝△L/t，t为机架从位置M’移动到位置T’的预先设定的时间；S3.控制风机的风速给机架水平推力，使得机器人沿Z轴方向移动至位置T’的位置，同时控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△L。

其中，以工作面的中心位置为坐标系原点，以坐标系原点沿X轴，Y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人不在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：设定第一天索绳固定端的坐标为(X_D1，Y_D1，0)，第二天索绳固定端的坐标为(X_D2，Y_D2，0)，第一地索绳固定端的坐标为(X_D3，Y_D3，0)，第二地索绳固定端的坐标为(X_D4，Y_D4，0)，第一受力点的坐标为(X₁，Y₁，Z₁)，第二受力点的坐标为(X₂，Y₂，Z₂)，第三受力点的坐标为(X₃，Y₃，Z₃)，第四受力点的坐标为(X₄，Y₄，Z₄)；则第一拉紧段长度L₁、第一拉紧段长度L₂、第三拉紧段长度L₃、第四拉紧段长度L₄的计算公式如下：

a.受力点的坐标在第一象限时：

b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

其中，所述传感器包括测距传感器和角度传感器，所述机架上安装有清洗装置，或者喷涂装置，或者钻孔装置，或者运输箱等。

由于采用了上述结构，本发明具有以下有益效果：本发明通过设置四根受力绳体，通过控制四组绳体的拉紧段的收放，只需在施工前固定好四根绳体的固定端，即可实现机器人在整个工作面区域任意位置的移动，实现机器人的自由行走，有效的提升了机器人的行走效率。

附图说明

图1是本发明机器人的结构示意图。

图2是图1的主视示意图。

图3是图2中隐藏风机的示意图。

图4是图3的A-A剖面示意图。

图5是本发明机器人安装在高空时，坐标系的构建示意图。

图6是工作面P的坐标系和象限的划分示意图。

图7是机器人各受力点及拉紧段的主视示意图。

图8是机器人在位置N时各坐标的示意图(图中将各个绳体的自由段隐藏)。

图9是机器人在位置M时各坐标的示意图(图中将各个绳体的自由段隐藏)。

图10是机器人从位置M至位置M'的侧视示意图。

图11是机器人从位置M'至位置T'的侧视示意图。

图12是机器人在位置T'时各坐标的示意图(图中将各个绳体的自由段隐藏)。

图13是风机双侧安装的示意图。

主要组件符号说明：

1：机架，2：风机，3：抓绳机，31：第一抓绳机，32：第二抓绳机，33：第三抓绳机，34：第四抓绳机，4：绳体，41：第一天索绳，41a：第一拉紧段，42：第二天索绳，42a：第二拉紧段，43：第一地索绳，43a：第三拉紧段，44：第二地索绳，44a：第四拉紧段。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。

如图1～图2所示，本发明公开了一种机器人高空自由行走的方法，为了实现自由行走，本发明的机器人包括机架1，安装在机架1上的控制器、传感器、风机2、四组抓绳机3及四组绳体4。

控制器及传感器在图中未示出。传感器包括测距传感器和角度传感器，测距传感器可以选用现有的红外测距传感器、光电测距传感器、激光位移测距传感器等，用于测量机架的位置。角度传感器可以选用现有的倾角传感器(建大仁科RS485)、陀螺仪姿态角度传感器BWT61CL等，用于测量机架的偏移角度。控制器用于对四组抓绳机3以及若干组风机2进行控制，控制抓绳机3收紧或放松绳体4，以及控制风机2以某一速度启动或者减速或者关闭。

结合图3、图4所示，抓绳机3分别为设置在左上方、右上方、左下方、右下方的第一抓绳机31、第二抓绳机32、第三抓绳机33及第四抓绳机34。抓绳机3可以采用公开号为：CN114105052A、CN111675164A公开的结构，或者市售的现有抓绳机。四组绳体4分别为安装在第一抓绳机31上的第一天索绳41、安装在第二抓绳机32上的第二天索绳42、安装在第三抓绳机33上的第一地索绳43、安装在第四抓绳机34上的第二地索绳44。四组绳体4均包括固定端及自由端，固定端固定在不移动物体上，自由端向下自由垂放。启动四组抓绳机3，四组抓绳机3在绳体4上移动，从而带动机架1整体在绳体4上移动。

风机用于给机架施加沿Z轴方向的水平推力，风机在机架上为单侧安装或者双侧安装。如图1、2为单侧安装，单侧安装时，安装于机架上远离墙面的一侧，通过启动风机，对机架施加水平推力F_N，使机架贴合至墙面上，当需要远离墙面时，减小风机的风速，使得机架的推力减小，向外侧运动一小段距离。如图13所示，风机双侧安装，外侧的风机对机架具有向内的水平推力F_N，内侧的风机对机架具有向外的水平推力F_W，当风机需要贴合墙面时启动外侧的风机，当风机需要远离墙面向外运动时，关闭外侧的风机，打开内侧的风机。风机数量可以为多个，依据机架重量及移动速度进行选择，多个风机的位置布设的重心与机架重心重合，以使得多个风机启动时对机架的水平推力沿Z轴方向。

机器人自由行走的方法包括：

a.如图5所示，设定高空至地面的墙面做为机器人行走的工作面P，在该平面P上建立坐标系：X轴和Y轴互相垂直且位于工作面，Z轴垂直于X轴和Y轴。如图6所示，为了便于编程计算，以工作面的中心位置为坐标系原点O，以坐标系原点O沿X轴，Y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限Q1，顺时针划分第二象限Q2、第三象限Q3及第四象限Q4。

b.如图7所示，将第一天索绳41的一端(即固定端D1)拉紧固定于工作面的高空左侧的顶端，另一端(即自由端F1)穿过第一抓绳机并自由下垂，第一天索绳41与第一抓绳机31的连接点为第一受力点S1，第一天索绳固定端D1至第一受力点S1为第一拉紧段41a。

第二天索绳42的一端(即固定端D2)拉紧固定于工作面的高空右侧的顶端，另一端(即自由端F2)穿过第二抓绳机32并自由下垂，第二天索绳42与第二抓绳机32的连接点为第二受力点S2，第二天索绳固定端D2至第二受力点S2为第二拉紧段42a。

第一地索绳43的一端(即固定端D3)拉紧固定于工作面的左侧的底端，另一端(即自由端F3)穿过第三抓绳机33并自由下垂，第一地索绳43与第三抓绳机33的连接点为第三受力点S3，第一地索绳固定端D3至第三受力点S3为第三拉紧段43a。

第二地索绳44的一端(即固定端D4)拉紧固定于工作面的右侧的底端，另一端(即自由端F4)穿过第四抓绳机34并自由下垂，第二地索绳44与第四抓绳机34的连接点为第四受力点S4，第二地索绳固定端D4至第四受力点S4为第四拉紧段44a。

c.根据需要行走的目标位置的坐标，与当前的位置坐标进行比对，计算得到目标位置的第一拉紧段41a、第二拉紧段42a、第三拉紧段43a及第四拉紧段44a的收放长度。

d.控制器控制抓绳机3，使第一拉紧段41a、第二拉紧段42a、第三拉紧段43a及第四拉紧段44a移动收放变化长度，机器人即行走至目标位置。

为了便于下次行走，每次行走至目标位置后，还包括步骤e.机器人行走至目标位置后，传感器将当前机器人的姿态发送至控制器，控制器将当前姿态与机器人初始设定的姿态进行对比，调整当前姿态至初始姿态。即初始姿态时机架1为水平设置，行走后，可能机架1会有一定的偏差，通过角度传感器感应当前机架1的角度，若角度倾斜，则将信号发送给控制中心(控制中心与控制器信号连接)，控制中心将调整信号发送至控制器，控制器控制机架1调整至水平。

本发明可以应用于多种场合，如在机架1上加上清洗装置可用于清洗墙面(幕墙)，加上喷涂装置可以喷涂墙面，加上钻孔装置可以用于外墙钻孔，加上运输箱经过改装可用于消防救援和空中运送物品等。

根据在空间自由行走的路径，可以分为三种情况，一种为从工作面上的位置N移动至同一工作面位置M，一种为从工作面上的位置N移动至不同工作面位置M'，一种为从不在工作面上的位置M'移动至不在工作面上的位置T'，分别通过以下三个实施例进行详述。

实施例一

本实施例公开了本发明机器人由工作面上的位置N移动至同一工作面位置M的计算方法。

S1.计算四组绳体的收放长度△L

△L＝L_N-L_M

L_N为机架在N位置时的各绳体的拉紧段长度，L_M为机架在M位置时的各绳体的拉紧段长度，△L为正数时，表示该绳体收紧，当△L为负数时，表示该绳放松。

S2.计算各抓绳机的收放速度v

v＝△L/t

t为机架从位置N移动到位置M的预先设定的时间；

所述控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△L。

如图9所示，设定第一天索绳固定端的坐标为(X_D1，Y_D1)，第二天索绳固定端的坐标为(X_D2，Y_D2)，第一地索绳固定端的坐标为(X_D3，Y_D3)，第二地索绳固定端的坐标为(X_D4，Y_D4)，第一受力点的坐标为(X₁，Y₁)，第二受力点的坐标为(X₂，Y₂)，第三受力点的坐标为(X₃，Y₃)，第四受力点的坐标为(X₄，Y₄)；则第一拉紧段长度L₁、第一拉紧段长度L₂、第三拉紧段长度L₃、第四拉紧段长度L₄的计算公式如下：

a.受力点的坐标在第一象限时：

b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

根据各个受力点所在象限的位置，采用上述公式1-16进行计算，如在图8中，四个受力点均位于第一象限，因此采用公式1-公式4计算四个拉紧段的长度。

如图9所示，当机器人运动至某一位置时，其受力点所在象限的位置不同，则根据不同的象限公式进行计算，图9中，第一受力点、第二受力点、第三受力点、第四受力点分别位于第一象限、第二象限、第四象限及第三象限，因此，L₁采用公式1计算，L₂采用公式6计算，L₃采用公式15计算，L₄采用公式12计算。

设定图8为位置N时的状态，图9为位置M时的状态，则分别计算时两个位置状态时的L₁-L₄，然后进行差值计算，求得△L。如假定求得位置N时L₁为2m、L₂为3.4m、L₃为2.5m、L₄为3.7m，位置M时L₁为3m、L₂为2.6m、L₃为3m、L₄为2.5m，则可得到△L₁＝-1m，△L₂＝0.8m，△L₃＝-0.5m，△L₄＝1.2m，则将第一天索绳放松1m，即向自由端移动1m，将第二天索绳收紧0.8m，即向固定端移动0.8m，同理，将第一地索绳放松0.5m，第二地索绳收紧1.2m。

实施例二

本实施例公开了本发明机器人由工作面上的位置N移动至不同工作面位置M'的计算方法。该计算方法可以为两种：

1、先将机器人由位置N移动至同一工作面位置M(如实施例一的计算过程)，然后将机器人由位置M移动至位置M'。位置M'为位置M在Z轴上移动一段距离H得到，如图10所示。计算机器人在位置M'时各绳体的拉紧段长度为L_M’，控制风机给机架沿MM'方向的水平推力，使得机器人沿Z轴方向移动，同时控制各绳体的收放长度△L'＝L_M’-L_M。

机器人在位置M'时绳体的第一拉紧段长度L₁’、第一拉紧段长度L₂’、第三拉紧段长度L₃’、第四拉紧段长度L₄’，位置M'与位置M的Z轴方向上的距离为H，则各绳体的拉紧段长度的计算公式如下：

2、计算机器人在当前位置N时各绳体的拉紧段长度为L_N，计算位置M'时各绳体的拉紧段长度为L_M’，控制风机给机架Z轴方向的水平推力，使机器人沿Z轴从位置N的位置移动至位置M’的位置，同时控制各绳体的收放长度：△L'＝L_M’-L_N。

实施例三

本实施例公开了本发明机器人从不在工作面上的位置M'移动至不在工作面上的位置T'的计算方法。

这种情况的应用场景可能为：在建筑物上存在凸起等障碍物时，此时需要进行空间方向上的一个障碍跨越。

如图11所示，机器人由位置M’移动至位置T’，则其计算过程如下。

S1.计算四组绳体的收放长度△L

△L＝L_M’-L_T’

L_M’为机架在M’位置时的各绳体的拉紧段长度，L_T’为机架在T’位置时的各绳体的拉紧段长度，△L为正数时，表示该绳体收紧，当△L为负数时，表示该绳放松。

S2.计算各抓绳机的收放速度v

v＝△L/t

t为机架从位置M’移动到位置T’的预先设定的时间；

S3.控制风机给机架Z轴方向的水平推力，使机器人沿Z轴方向从位置M’的位置移动至位置T’的位置，同时控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△L。

如图12所示，以机器人位于工作面的中心位置为坐标系原点，坐标系原点位于第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段的对角线交叉点；以坐标系原点沿X轴，Y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人不在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：

设定第一天索绳固定端的坐标为(X_D1，Y_D1，0)，第二天索绳固定端的坐标为(X_D2，Y_D2，0)，第一地索绳固定端的坐标为(X_D3，Y_D3，0)，第二地索绳固定端的坐标为(X_D4，Y_D4，0)，第一受力点的坐标为(X₁，Y₁，Z₁)，第二受力点的坐标为(X₂，Y₂，Z₂)，第三受力点的坐标为(X₃，Y₃，Z₃)，第四受力点的坐标为(X₄，Y₄，Z₄)；则第一拉紧段长度L₁、第一拉紧段长度L₂、第三拉紧段长度L₃、第四拉紧段长度L₄的计算公式如下：

a.受力点的坐标在第一象限时：

b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

根据各个受力点所在象限的位置，采用上述公式17-32进行计算，如在图12中，四个受力点均位于第三象限，因此采用公式25-公式28计算四个拉紧段的长度。若各个受力点所在象限位置不同，则分别套用各个象限的公式对拉紧段的长度进行计算。

根据以上公式即可以计算空间上的点M’位置时和T'位置时各绳体的拉紧段长度，计算差值得到△L，△L为正数时，将该绳体收紧(即往固定端移动)，当△L为负数时，表示该绳体放松(即往自由端移动)。根据设定的时间t，计算得到抓绳机的收放速度v。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人高空自由行走的方法，其特征在于：所述机器人包括机架，安装在机架上的控制器、风机、四组抓绳机及四组绳体，所述抓绳机分别为设置在左上方、右上方、左下方、右下方的第一抓绳机、第二抓绳机、第三抓绳机及第四抓绳机，所述四组绳体分别为安装在第一抓绳机上的第一天索绳、安装在第二抓绳机上的第二天索绳、安装在第三抓绳机上的第一地索绳、安装在第四抓绳机上的第二地索绳；机器人自由行走的方法包括：

a.设定高空至地面的墙面做为机器人行走的工作面，在该工作面上建立坐标系：X轴和Y轴互相垂直且位于工作面，Z轴垂直于X轴和Y轴；

b.将第一天索绳的一端拉紧固定于工作面的高空左侧的顶端，另一端穿过第一抓绳机并自由下垂，第一天索绳与第一抓绳机的连接点为第一受力点，第一天索绳固定端至第一受力点为第一拉紧段；

第二天索绳的一端拉紧固定于工作面的高空右侧的顶端，另一端穿过第二抓绳机并自由下垂，第二天索绳与第二抓绳机的连接点为第二受力点，第二天索绳固定端至第二受力点为第二拉紧段；

第一地索绳的一端拉紧固定于工作面的左侧的底端，另一端穿过第三抓绳机并自由下垂，第一地索绳与第三抓绳机的连接点为第三受力点，第一地索绳固定端至第三受力点为第三拉紧段；

第二地索绳的一端拉紧固定于工作面的右侧的底端，另一端穿过第四抓绳机并自由下垂，第二地索绳与第四抓绳机的连接点为第四受力点，第二地索绳固定端至第四受力点为第四拉紧段；

c.根据需要行走的目标位置的坐标，与当前的位置坐标进行比对，计算得到目标位置的第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段的收放长度；

d.控制器控制抓绳机，使第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段移动收放变化长度，机器人即行走至目标位置。

2.如权利要求1所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：所述机架上安装有传感器；还包括步骤e.机器人行走至目标位置后，传感器将当前机器人的姿态发送至控制器，控制器将当前姿态与机器人初始设定的姿态进行对比，调整当前姿态至初始姿态。

3.如权利要求1所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：所述的风机为单侧安装或者双侧安装，当所述机架单侧安装时，安装于机架上远离墙面的一侧，所述风机启动给机架施加沿Z轴方向的水平推力，多个所述风机的布置重心与机架重心重合。

4.如权利要求1所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：机器人由当前的工作面上的位置N移动至同一工作面位置M的计算过程包括：

S1.计算四组绳体的收放长度△L

△L＝L_N-L_M

L_N为机架在N位置时的各绳体的拉紧段长度，L_M为机架在M位置时的各绳体的拉紧段长度，△L为正数时，表示该绳体收紧，当△L为负数时，表示该绳放松；

S2.计算各抓绳机的收放速度v

v＝△L/t

t为机架从位置N移动到位置M的预先设定的时间；

所述控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△L。

5.如权利要求4所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：以工作面的中心位置为坐标系原点，以坐标系原点沿X轴，Y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：

设定第一天索绳固定端的坐标为(X_D1，Y_D1)，第二天索绳固定端的坐标为(X_D2，Y_D2)，第一地索绳固定端的坐标为(X_D3，Y_D3)，第二地索绳固定端的坐标为(X_D4，Y_D4)，第一受力点的坐标为(X₁，Y₁)，第二受力点的坐标为(X₂，Y₂)，第三受力点的坐标为(X₃，Y₃)，第四受力点的坐标为(X₄，Y₄)；则第一拉紧段长度L₁、第一拉紧段长度L₂、第三拉紧段长度L₃、第四拉紧段长度L₄的计算公式如下：

a.受力点的坐标在第一象限时：

b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

6.如权利要求4或5所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：机器人由当前的工作面上的位置N移动至不同工作面位置M’的方法为：先将机器人由位置N移动至同一工作面位置M，然后将机器人由位置M移动至位置M'，位置M'为位置M在Z轴上移动一段距离得到，计算机器人在位置M'时各绳体的拉紧段长度为L_M’，控制风机给机架水平推力，使得机器人沿Z轴方向移动至位置M'的位置，同时控制各绳体的收放长度△L'＝L_M’-L_M。

7.如权利要求6所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：机器人在位置M'时绳体的第一拉紧段长度L₁’、第一拉紧段长度L₂’、第三拉紧段长度L₃’、第四拉紧段长度L₄’，位置M'与位置M的Z轴方向上的距离为H，则各绳体的拉紧段长度的计算公式如下：

8.如权利要求1所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：机器人由当前的工作面上的位置N移动至不同工作面位置M’的方法为：计算机器人在当前位置N时各绳体的拉紧段长度为L_N，计算位置M'时各绳体的拉紧段长度为L_M’，控制风机给机架水平推力，使得机器人沿Z轴方向移动至位置M'的位置，同时控制各绳体的收放长度：△L'＝L_M’-L_N。

9.如权利要求1所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：机器人由位置M’移动至位置T’，其中位置M'与位置T'均不位于工作面上，则其过程为：

S1.计算四组绳体的收放长度△L

△L＝L_M’-L_T’

L_M’为机架在M’位置时的各绳体的拉紧段长度，L_T’为机架在T’位置时的各绳体的拉紧段长度，△L为正数时，表示该绳体收紧，当△L为负数时，表示该绳放松；

S2.计算各抓绳机的收放速度v

v＝△L/t

t为机架从位置M’移动到位置T’的预先设定的时间；

S3.控制风机给机架水平推力，使机器人沿Z轴方向移动至位置T'的位置，同时控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△L。

10.如权利要求9所述的机器人高空自由行走的方法，其特征在于：

以工作面的中心位置为坐标系原点，以坐标系原点沿X轴，Y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人不在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：

设定第一天索绳固定端的坐标为(X_D1，Y_D1，0)，第二天索绳固定端的坐标为(X_D2，Y_D2，0)，第一地索绳固定端的坐标为(X_D3，Y_D3，0)，第二地索绳固定端的坐标为(X_D4，Y_D4，0)，第一受力点的坐标为(X₁，Y₁，Z₁)，第二受力点的坐标为(X₂，Y₂，Z₂)，第三受力点的坐标为(X₃，Y₃，Z₃)，第四受力点的坐标为(X₄，Y₄，Z₄)；则第一拉紧段长度L₁、第一拉紧段长度L₂、第三拉紧段长度L₃、第四拉紧段长度L₄的计算公式如下：

a.受力点的坐标在第一象限时：

b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：