一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，涉及运动轨迹控制技术领域，所述移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法包括以下步骤：S1：移动设备以相对圆管轴线呈预设偏转角度进行走行，建立移动设备在圆管上运动轨迹的理论椭圆方程，其中椭圆长轴在X轴上，椭圆短轴在Y轴上；S2：选取移动设备在实际走行过程中的任意两点，测量移动设备在所选两点时的运动方向相对X轴的夹角，结合理论椭圆方程，计算所选两点之间的理论弧长；S3：将计算的理论弧长与移动设备的实际弧长进行对比，若实际弧长与理论弧长存在偏差，则调整移动设备相对圆管轴线的偏转角度。该移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，能实现移动设备走行轨迹的有效控制。效控制。效控制。

【技术实现步骤摘要】
一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法


[0001]本专利技术涉及运动轨迹控制
，具体而言，涉及一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法。

技术介绍

[0002]移动设备在圆管上以与圆管轴线保持一个固定角度绕着圆管进行移动，其理论运动轨迹是椭圆，但是由于现场安装工况限制及机械运动磨损的原因，无法保证移动设备运行方向与圆管轴线一直保持在预先设定的角度，使得走行的实际轨迹与理论椭圆偏差较大，无法实现对移动设备在圆管上运动轨迹的精确控制。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提出一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，以解决移动设备在圆管上运动轨迹无法准确控制，偏差大的技术问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样的：
[0005]一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，包括以下步骤：
[0006]S1：移动设备以相对圆管轴线呈预设偏转角度进行走行，建立所述移动设备在所述圆管上运动轨迹的理论椭圆方程，其中椭圆长轴在X轴上，椭圆短轴在Y轴上；
[0007]S2：选取所述移动设备在实际走行过程中的任意两点，测量所述移动设备在所选两点时的运动方向相对X轴的夹角，结合所述理论椭圆方程，计算所选两点之间的理论弧长；
[0008]S3：将计算的所述理论弧长与所述移动设备的实际弧长进行对比，若所述实际弧长与所述理论弧长存在偏差，则调整所述移动设备相对所述圆管轴线的偏转角度。
[0009]本专利技术所述的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，由于移动设备在圆管上以相对圆管轴线呈预设偏转角度走行其理论轨迹是椭圆，椭圆的长短轴与预设偏转角度、圆管直径相关，建立该理论椭圆方程；通过测量移动设备在实时行走过程中任意两点的瞬时运动方向相对水平方向也即X轴的夹角，无论移动设备运行到这两点时其是否在理论轨迹上，在理论轨迹上总能找到两个点其切线方向与该移动设备的瞬时运动方向相同，计算理论轨迹上两点的弧长即为移动设备实时走行过程中任意两点的理论弧长；再测量移动设备的实际弧长；不断校正理论弧长与实际弧长之间的偏差，直至趋于一致。采用此种方式即可实现对移动设备在圆管上运动轨迹的实时校正，提高轨迹控制精度。
[0010]可选地，所述移动设备的实际弧长采用第一编码器测量，所述第一编码器设于所述移动设备的走行轮上；所述移动设备的走行方向相对于所述圆管轴线的偏转角度采用第二编码器测量，所述第二编码器设于所述走行轮(11)的方向电机上。
[0011]可选地，所述S1中，所述理论椭圆方程为：其中，椭圆半短轴b＝圆管
半径R，椭圆半长轴α为所述第二编码器测量的偏转角度值。
[0012]可选地，所述S2中，所述移动设备在所选两点时的运动方向相对X轴的夹角采用倾角传感器测量。
[0013]可选地，所述S2中，所述计算所选两点之间的理论弧长包括以下步骤：
[0014]S21：对所述理论方程求导结合导数定义y'＝tanθ，得到公式其中θ为所述倾角传感器测量的角度值；
[0015]S22：结合S21中所得公式与所述理论方程，得到所选两点的坐标；
[0016]S23：根据所选两点的坐标计算所选两点之间的所述理论弧长。
[0017]可选地，所述S23中，所述根据所选两点的坐标计算所选两点之间的理论弧长的步骤包括：
[0018]将所述移动设备在所选两点时运动方向分别相对X轴的夹角θ1、θ2之间的区间分成多个小区间，重复所述S22步骤，以依次计算每个小区间两端点的坐标，再计算两坐标之间的直线距离，逐段累加，得到所选两点之间的所述理论弧长。
[0019]可选地，当所述α＝90
°
时，所述移动设备在所述圆管上的理论运动轨迹为正圆。
[0020]可选地，所述S2中，所述计算所选两点之间的理论弧长为：其中θ1、θ2为所述移动设备在所选两点时的运动方向分别相对X轴的夹角。
[0021]可选地，所述S3中，所述若所述实际弧长与所述理论弧长存在偏差，则调整所述移动设备相对所述圆管轴线的偏转角度，包括以下步骤：
[0022]若所述实际弧长大于所述理论弧长，则调大所述移动设备相对所述圆管轴线的偏转角度，直至所述实际弧长与所述理论弧长趋于一致；
[0023]若所述实际弧长小于所述理论弧长，则调小所述移动设备相对所述圆管轴线的偏转角度，直至所述实际弧长与所述理论弧长趋于一致。
[0024]可选地，所述走行轮内设有磁铁，所述圆管为钢管或铁管。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法的流程图；
[0026]图2为本专利技术实施例的移动设备在圆管上运动的正视图；
[0027]图3为本专利技术实施例的移动设备的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术实施例的移动设备在圆管上运动的俯视图；
[0029]图5为本专利技术实施例的移动设备的运动轨迹示意图。
[0030]附图标记说明：
[0031]1、移动设备；11、走行轮；12、方向电机；13、控制箱；14、电源；2、圆管；3、运动轨迹；4、第一编码器；5、第二编码器；6、倾角传感器。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0033]在本专利技术的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0034]本文中设置有坐标系XY，其中X轴为椭圆短轴也即圆管直径所示方向，Y轴为椭圆长轴所示方向。
[0035]移动设备1在圆管2上的运动轨迹3长度一般可通过编码器计数脉冲来计算。现有移动设备1在圆管2上运动轨迹3的方向控制有两种，第一种可采用在圆管上设齿条，在移动设备上设走行齿轮，通过齿轮齿条的相互啮合达到控制移动设备按照预定轨迹运动的目的，但是齿条制造安装精度较高，增加使用成本，而且需要额外设置齿条，增加了应用场景的限制；第二种直接通过方向电机12控制移动设备1走行轮11的行进方向，采用这种方式能保证初始时刻移动设备的走行方向是按照指定方向的，但是随着时间的推移，走行过程的进行，设备之间的磨损及实际的安装工况原因，使得移动设备的走行方向逐渐偏离指定方向，运动轨迹出现较大偏差。
[0036]如图1所示，本专利技术实施例的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，包括以下步骤：
[0037]S1：移动设备1以相对圆管2轴线呈预设偏转角度进行走行，建立所述移动设备1在所述圆管2上运动轨迹3的理论椭圆方程，其中椭圆长轴在X轴上，椭圆短轴在Y轴上。
[0038]如图2所示，移动设备1包括走行轮11、方向电机12、控制箱13及电源14，方向电机12驱动连接走行轮11用于控制走行轮11的行走方向，控制箱13控制方向电机12启停，电源1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：移动设备(1)以相对圆管(2)轴线呈预设偏转角度进行走行，建立所述移动设备(1)在所述圆管(2)上运动轨迹(3)的理论椭圆方程，其中椭圆长轴在X轴上，椭圆短轴在Y轴上；S2：选取所述移动设备(1)在实际走行过程中的任意两点，测量所述移动设备(1)在所选两点时的运动方向相对X轴的夹角，结合所述理论椭圆方程，计算所选两点之间的理论弧长；S3：将计算的所述理论弧长与所述移动设备(1)的实际弧长进行对比，若所述实际弧长与所述理论弧长存在偏差，则调整所述移动设备(1)相对所述圆管(2)轴线的偏转角度。2.根据权利要求1所述的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，其特征在于，所述移动设备(1)的实际弧长采用第一编码器(4)测量，所述第一编码器(4)设于所述移动设备(1)的走行轮(11)上；所述移动设备(1)的走行方向相对于所述圆管(2)轴线的偏转角度采用第二编码器(5)测量，所述第二编码器(5)设于所述走行轮(11)的方向电机(12)上。3.根据权利要求2所述的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，其特征在于，所述S1中，所述理论椭圆方程为：其中，椭圆半短轴b＝圆管半径R，椭圆半长轴α为所述第二编码器(5)测量的偏转角度值。4.根据权利要求3所述的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，其特征在于，所述S2中，所述移动设备(1)在所选两点时的运动方向相对X轴的夹角采用倾角传感器(6)测量。5.根据权利要求4所述的移动设备在圆管上运动轨迹的控制方法，其特征在于，所述S2中，所述计算所选两点之间的理论弧长包括以下步骤：S21：对所述理论方程求导结合导数定义y'＝tanθ，得到公式其中θ为所述倾角传感器(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽清，徐振峰，李桐，朱东明，梁辉，高波，余蓓蓓，占美杰，赵刚，梅建峰，
申请(专利权)人：中铁高新工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：