一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，包括如下步骤：步骤S10，前吸附轮接触与机器人垂直的壁面；步骤S20，机器人的提升机构支撑与机器人平行的壁面，使机器人前吸附轮脱离平行壁面；步骤S30，提升机构复位；步骤S10、步骤S20，检测机器人与行进前方的垂直壁面距离

A control method for wall climbing robot to climb over the inner right angle wall

【技术实现步骤摘要】
一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法
本专利技术涉及爬壁机器人
，尤其是涉及了一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法。
技术介绍
爬壁机器人的越障能力与其壁面遍历性能息息相关，爬壁机器人的越障能力越高，其可在复杂的壁面进行自主遍历和作业的性能越强，但针对具有直角壁面结构的作业场景，爬壁机器人由于缺少对内直角壁面过渡的控制，容易发生停止不前、倾覆等问题，从而影响爬壁机器人的自主壁面遍历能力。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，提高爬壁机器人自主壁面遍历能力，本专利技术采用如下的技术方案：一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，包括如下步骤：步骤S10，所述前吸附轮接触与所述机器人垂直的壁面；步骤S20，所述机器人的提升机构支撑与所述机器人平行的壁面，使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面；步骤S30，所述提升机构复位；提升机构的复位避免了机器人前吸附轮脱离平行壁面并翻越至垂直壁面时，提升机构因支撑到垂直壁面而导致机器人发生倾覆失效。所述步骤S10、步骤S20，检测机器人与行进前方的所述垂直壁面距离d满足d＝v·θ1/ω时，所述机器人的所述提升机构转动，使所述提升机构与所述机器人平行的壁面接触时，所述前吸附轮正好接触所述垂直壁面；所述v是所述机器人行进速度，所述ω是所述提升机构转动的角速度，所述θ1是所述提升机构转动的角度；随即提升机构支撑所述机器人平行壁面使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面的同时在垂直壁面上行进。行进的同时启动提升机构，节约了提升机构从放下到接触平行避免的时间、提高了效率；提升机构使前吸附轮抬起，克服了机器人在垂直壁面前无法前行的问题，同时抬起的高度也为前吸附轮的前进减小了阻力、节约了能耗。所述θ1＝arcsin[(d1-R1)/(l1-R1)]，所述d1是所述提升机构的转动轴与所述平行壁面的距离，所述l1是所述提升机构的臂长，所述R1是所述提升机构支撑端辅助轮的半径。所述吸附轮是磁轮。所述步骤S30，所述机器人检测倾角Δθ＝θ3-θ2时，所述提升机构复位，所述θ3＝arcsin[(l1-R2)/d2]，所述θ2＝arcsin[(d1-R2)/d2]，所述l1是所述提升机构的臂长，所述R2是前后磁轮的半径，所述d2是所述提升机构的转动轴到后磁轮转动轴的距离，所述d1是所述提升机构的转动轴与所述平行壁面的距离，所述l1大于所述d1。所述步骤S30，所述机器人检测自身与平行壁面的倾角θ4＞0时，所述提升机构复位。提升机构不必放到最大，即不必垂直于所述平行壁面，才开始复位，减少提升机构转动、支撑的能耗。所述步骤S30，所述机器人检测自身与平行壁面的倾角θ4＝arcsin(x/l2)时，所述提升机构复位，所述l2是前后磁轮轮距，所述x是因所述提升机构的提升使所述前磁轮脱离平行壁面的高度，所述x在1-3mm之间。所述x＝2mm。磁力180N的磁轮，气隙(脱离吸附壁面的距离)达到2mm，磁力几乎衰减为0，此时复位，机器人行进更省力，更容易从平行壁面过渡到垂直壁面。本专利技术的优势和有益效果在于：通过对提升机构的控制，实现爬壁机器人对内直角壁面的翻越，并节省了翻越过程中的能耗，提高了效率，有助于提高爬壁机器人的壁面自主遍历能力，且本方法简单可行、易于实现，有助于进一步开发在该场景下进行自动化作业和检测的有效作业工具。附图说明图1是本专利技术中机器人提升机构转动角度与进行距离关系示意图。图2a是本专利技术中机器人提升机构接触平行壁面时角度θ2的示意图。图2b是本专利技术中机器人提升机构垂直平行壁面时角度θ3的示意图。图3是本专利技术中机器人提升机构支撑起距离x时角度θ4的示意图。图4a-d是本专利技术中机器人从竖直壁面翻越至顶面壁面过程的示意图。图5a-d是本专利技术中机器人从顶面壁面翻越至竖直壁面过程的示意图。图6a-d是本专利技术中机器人从竖直壁面翻越至水平壁面过程的示意图。图7a-d是本专利技术中机器人从水平壁面翻越至竖直壁面过程的示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，包括如下步骤：步骤S10，所述前吸附轮接触与所述机器人垂直的壁面；步骤S20，所述机器人的单片机控制提升机构支撑与所述机器人平行的壁面，使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面；步骤S30，所述提升机构复位；所述机器人前、后吸附轮分别在垂直壁面、平行壁面上继续前行，直至机器人整体翻越内直角壁面。提升机构的复位避免了机器人前吸附轮脱离平行壁面并翻越至垂直壁面时，提升机构因支撑到垂直壁面而导致机器人发生倾覆失效。如图1所示，所述步骤S10、步骤S20，超声波模块检测机器人与行进前方的所述垂直壁面距离d满足d＝v·θ1/ω时，所述机器人的单片机控制所述提升机构转动，使所述提升机构与所述机器人平行的壁面接触时，所述前吸附轮正好接触所述垂直壁面；所述v是所述机器人行进速度，所述ω是所述提升机构转动的角速度，所述θ1是所述提升机构转动的角度，所述θ1＝arcsin[(d1-R1)/(l1-R1)]，所述d1是所述提升机构的转动轴与所述平行壁面的距离，所述l1是所述提升机构的臂长，所述R1是所述提升机构支撑端辅助轮的半径；即当超声波模块检测到机器人与垂直壁面的距离为d时，机器人开始放下提升机构，当提升机构接触到平行避面时正好机器人与垂直壁面距离为0，即机器人的前吸附轮正好接触到垂直壁面；随即提升机构支撑所述机器人平行壁面，产生提升力矩，使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面的同时在垂直壁面上行进。行进的同时启动提升机构，节约了提升机构从放下到接触平行避免的时间、提高了效率；提升机构使前吸附轮抬起，克服了机器人在垂直壁面前无法前行的问题，同时抬起的高度也为前吸附轮的前进减小了阻力、节约了能耗。所述吸附轮是磁轮。如图2a、2b所示，所述步骤S30，所述机器人的惯性测量单元检测倾角Δθ＝θ3-θ2时，所述提升机构复位，所述θ3＝arcsin[(l1-R2)/d2]，所述θ2＝arcsin[(d1-R2)/d2]，所述l1是所述提升机构的臂长，所述R2是前后磁轮的半径，所述d2是所述提升机构的转动轴到后磁轮转动轴的距离，所述d1是所述提升机构的转动轴与所述平行壁面的距离，所述l1大于所述d1。所述步骤S30，所述机器人的惯性测量单元检测所述机器人与平行壁面的倾角θ4＞0时，所述提升机构复位。提升机构不必放到最大，即不必垂直于所述平行壁面，才开始复位，减少提升机构转动、支撑的能耗。如图3所示，所述步骤S30，所述机器人的惯性测量单元检测所述机器人与平行壁面的倾角θ4满足θ4＝arcsin(x/l2)时，所述提升机构复位，所述l2是前后磁轮轮距，所述x是因所述提升机构的提升使所述前磁轮脱离所述平行壁面并在所述垂直壁面行进的距离，所述x在1-3mm之间。机器人的磁轮轮径为R2，前后磁轮轮距为l2，前磁轮脱离平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S10，所述前吸附轮接触与所述机器人垂直的壁面；/n步骤S20，所述机器人的提升机构支撑与所述机器人平行的壁面，使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面；/n步骤S30，所述提升机构复位。/n

【技术特征摘要】
1.一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S10，所述前吸附轮接触与所述机器人垂直的壁面；
步骤S20，所述机器人的提升机构支撑与所述机器人平行的壁面，使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面；
步骤S30，所述提升机构复位。


2.根据权利要求1所述的一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，其特征在于，所述步骤S10、步骤S20，检测所述机器人与行进前方的所述垂直壁面距离d满足d＝v·θ1/ω时，所述机器人的所述提升机构转动，使所述提升机构与所述机器人平行的壁面接触时，所述前吸附轮正好接触所述垂直壁面；所述v是所述机器人行进速度，所述ω是所述提升机构转动的角速度，所述θ1是所述提升机构转动的角度；随即提升机构支撑所述机器人平行壁面使所述机器人前吸附轮脱离平行壁面的同时在垂直壁面上行进。


3.根据权利要求2所述的一种爬壁机器人翻越内直角壁面的控制方法，其特征在于，所述θ1＝arcsin[(d1-R1)/(l1-R1)]，所述d1是所述提升机构的转动轴与所述平行壁面的距离，所述l1是所述提升机构的臂长，所述R1是所述提升机构支撑端辅助轮的半径。


4.根据权利要求1或2所述的一种爬壁机器人翻...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟，汪志坚，朱世强，
申请(专利权)人：余姚市浙江大学机器人研究中心，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33