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基于能耗目标优化的多足爬墙机器人足力控制研究
  • ISSN号:1004-132X
  • 期刊名称:《中国机械工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP242[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]华南理工大学,广州510640
  • 相关基金:国家自然科学基金资助重点项目(60736024)
中文摘要:

针对多足爬墙机器人高空极限作业时需解决的能耗问题,提出了基于能耗性优化的多足爬墙机器人足力控制方法。以八足爬墙机器人为例,从机器人作业的安全性和能耗性角度描述了多足爬墙机器人的足力优化模型,实现了多足机器人的关节驱动力和足底接触力的转换,有效地减少了优化变量的数量,简化了优化的计算。通过分析多足爬墙机器人的关节驱动力约束和动力学约束,建立了机器人总电机功率与机器人运动步态及作业环境(包括攀爬角度与吸附平面的粗糙度)的关系。并综合考虑了爬墙机器人吸附安全等特殊性,对机器人的足底接触力进行优化,提高机器人对环境变化及支撑腿数量变化的适应能力,降低关节驱动电机的能耗,实现了机器人电机总能耗最小化的目标。实验仿真结果证明了所提出的控制方法简单可行。

英文摘要:

For the energy consumption problem of a multi-legged wall-climbing robot operating at high altitude,a foot force controlling method for multi-legged wall-climbing robot was proposed based on energy consumption optimization.Taking an eight-legged wall-climbing robot for example,a foot force optimization model of the multi-legged wall-climbing robot was described from the view of security and energy consumption while the robot was in operation,and the conversion between the joint driving force and the plantar contact force of the multi-legged robot was implemented,thus reducing the number of the optimal variables effectively and simplifying the optimization calculation.By analyzing the joint driving force constraints and dynamic constraints,a relationship among the total motor power of the robot and the robotic motive gait and the operational environment(including the climbing angle and the roughness of the adsorbed plane) was established.Considering the specificity of the safety of adsorption for the wall-climbing robot,the plantar contact force of the robot was optimized,and the ability of the robot was improved to adapt to the change of environment and the number of supporting legs.Simultaneously,the energy consumption of the joint driving motor is reduced,and the target to minimize the total consumption of the robotic motor is achieved.The experiments and simulation have proved that the proposed control method is simple and feasible.

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期刊论文 121 会议论文 26 获奖 1 专利 4 著作 1
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期刊信息
  • 《中国机械工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:董仕节
  • 地址:湖北工业大学772信箱
  • 邮编:430068
  • 邮箱:paper@cmemo.org.cn
  • 电话:027-87646802
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-132X
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1294/TH
  • 邮发代号:38-10
  • 获奖情况:
  • 1997年获中国科协期刊一等奖,第二届全国优秀科技...,机械行业优秀期刊一等奖,1999年获首届国家期刊奖,2001年获首届湖北十大名刊,中国期刊方阵“双高”期刊,2003第二届国家期刊奖提名奖,百种中国杰出学术期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:50788