轨道式转运机器人的控制方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及机器人转运技术领域，具体公开了一种轨道式转运机器人的控制方法、装置及系统，包括：分别获取转运机器人的实时位置和每个驱动轮的载重分布信息；根据每个驱动轮的载重分布信息构建每个驱动轮的最大驱动力约束，并根据每个驱动轮的最大驱动力约束构建转运机器人总驱动力约束；根据转运机器人总驱动力约束和所述转运机器人的实时位置控制转运机器人的对接；根据所述转运机器人的实时位置和目标对接位置的差值并结合每个驱动轮的最大驱动力约束构建每个驱动轮的驱动力分配策略；根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号。本发明专利技术提供的轨道式转运机器人的控制方法提升了转运机器人与目标轨道的对接精度。提升了转运机器人与目标轨道的对接精度。提升了转运机器人与目标轨道的对接精度。

【技术实现步骤摘要】
轨道式转运机器人的控制方法、装置及系统


[0001]本专利技术涉及机器人转运
，尤其涉及一种轨道式转运机器人的控制方法、轨道式转运机器人的控制装置及轨道式转运机器人的控制系统。

技术介绍

[0002]高铁、地铁等轨道交通车辆车身、大型风力发电机叶片等大型工件的自动化、少人化、标准化生产与加工，对提升大型工件加工效率与工件质量至关重要。其中，不同工序之间的高效转运一直是大型工件加工的难点。当前，已有轨道式转运机器人技术实现大型工件的转运，取得良好应用效果。然而，仍存在人工比重大、作业环境恶劣、效率提升有限等问题，存在较多瓶颈，亟需开展大型轨道式转运机器人的智能化改造。
[0003]轨道式转运机器人实现大型工件在不同工位的转运过程中，涉及到机器人在轨道上的行驶、轨道对接等关键流程。这些流程的智能化改造，可显著减少人工比重，降低人工成本，并提高转运效率。
[0004]而现有的智能化改造后的轨道式转运机器人控制方式一般为人工遥控控制，机器人接收人工的遥控信号，控制转运机器人的承载轮在外部轨道上移动。在机器人台面轨道与目标轨道对接过程中，人工通过肉眼进行对齐判断，经过反复通过遥控器调节机器人位置，达到轨道对接精度。人工遥控控制方式，仅需对承载轮进行遥控改造，改造成本低，承载轮遥控模式为开环控制，控制方式简单易实现。
[0005]但是由于人工遥控为开环控制，控制精度差，在轨道对接阶段需进行多次反复校准，车身转运效率低。由于不同的转运工件重量变化较大，放置在迁移台的位置易造成负载不均匀，影响不同位置的承载轮的控制效果；同时大型转运装置存在执行器时滞较大的问题，对迁移台的精准停车造成难题。
[0006]因此，如何能够提升轨道式转运机器人的控制精度成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种轨道式转运机器人的控制方法、轨道式转运机器人的控制装置及轨道式转运机器人的控制系统，解决相关技术中存在的控制精度低的问题。
[0008]作为本专利技术的第一个方面，提供一种轨道式转运机器人的控制方法，其中，应用于转运机器人，所述转运机器人包括迁移台和位于迁移台下表面的多个驱动轮装置，每个驱动轮装置均包括驱动轮和与之对应的驱动机构，所述轨道式转运机器人的控制方法包括：
[0009]分别获取转运机器人的实时位置和每个驱动轮的载重分布信息；
[0010]根据每个驱动轮的载重分布信息构建每个驱动轮的最大驱动力约束，并根据每个驱动轮的最大驱动力约束构建转运机器人总驱动力约束；
[0011]根据转运机器人总驱动力约束和所述转运机器人的实时位置控制转运机器人的对接；
[0012]根据所述转运机器人的实时位置和目标对接位置的差值并结合每个驱动轮的最大驱动力约束构建每个驱动轮的驱动力分配策略；
[0013]根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号，以使得每个驱动轮的驱动机构根据所述驱动信号驱动对应的驱动轮的运动。
[0014]进一步地，根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号，包括：
[0015]根据每个驱动轮的驱动力分配策略构建横摆力矩约束策略；
[0016]根据横摆力矩约束策略确定每个驱动轮的期望驱动力矩；
[0017]根据每个驱动轮的期望驱动力矩生成每个驱动轮的驱动信号。
[0018]进一步地，根据每个驱动轮的驱动力分配策略构建横摆力矩约束策略，包括：
[0019]根据每个驱动轮的分配驱动力计算转运机器人的横摆力矩；
[0020]判断转运机器人的横摆力矩是否超过预设横摆力矩约束；
[0021]若转运机器人的横摆力矩超过预设横摆力矩约束，则根据驱动力整定规则确定驱动力的驱动力调整方式，
[0022]其中所述驱动力整定规则包括：
[0023]若上侧和下侧产生的横摆力矩方向相反，则减小所有驱动轮中最大的一个驱动轮的驱动力；
[0024]若上侧和下侧产生的横摆力矩方向相同，则分别减小上下两侧驱动力最大的一个驱动轮的驱动力；
[0025]其中，以转运机器人靠近转运机器人前进方向的一侧为上侧，背离前进方向的一侧为下侧。
[0026]进一步地，根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号，还包括：
[0027]根据横摆力矩约束策略构建执行器时滞补偿策略，其中所述执行器时滞补偿策略包括在转运机器人的匀加速阶段对每个驱动轮的时滞进行估计获得时滞估计信息，并在转运机器人的匀减速阶段根据所述时滞估计信息对执行器时滞进行补偿；
[0028]根据所述执行器时滞补偿策略生成每个驱动轮的驱动信号。
[0029]进一步地，根据每个驱动轮的载重分布信息构建每个驱动轮的最大驱动力约束，并根据每个驱动轮的最大驱动力约束构建转运机器人总驱动力约束，包括：
[0030]根据每个驱动轮的载重分布信息计算每个驱动轮的最大驱动力，其中，每个驱动轮的最大驱动力计算公式为：，
[0031]其中，i表示驱动轮序号；表示第i个驱动轮的最大驱动力；表示第i个驱动轮的承载质量；g表示重力常数；表示摩擦系数；
[0032]根据每个驱动轮的最大驱动力以及该驱动力所对应的驱动机构的最大输出驱动力确定每个驱动轮的最大驱动力约束和转运机器人总驱动力约束，，
[0033]其中，为第i个驱动轮的最大驱动力约束，为第i个驱动轮的最大驱动力；表示驱机构的最大输出驱动力；表示转运机器人总驱动力约束；n表示驱动轮的个数。
[0034]进一步地，根据转运机器人总驱动力约束和所述转运机器人的实时位置控制转运机器人的对接，包括：
[0035]根据转运机器人总驱动力约束确定转运机器人的期望位置，其中所述转运机器人的期望位置的表达式为：，
[0036]其中，，i表示驱动轮序号；表示转运机器人的加速度，且设置匀减速与匀加速阶段的加速度大小相同；表示转运机器人总驱动力约束；表示第i个驱动轮承载质量；表示转运机器人的期望位置，t表示时间；表示转运机器人匀加速阶段结束的时间点；表示转运机器人匀减速阶段开始的时间点；
[0037]根据转运机器人的期望位置确定转运机器人的移动路径；
[0038]当转运机器人根据移动路径移动至目标对接位置时，判断转运机器人的实时位置与目标对接位置之间的差值是否满足对接完成条件，所述对接完成条件的表达式为：，
[0039]其中，表示目标对接位置；为转运机器人的实时位置；表示对接精度；
[0040]若满足对接完成条件，则确定转运机器人完成对接。
[0041]进一步地，根据所述转运机器人的实时位置和目标对接位置的差值并结合每个驱动轮的最大驱动力约束构建每个驱动轮的驱动力分配策略，包括：
[0042]根据转运机器人的实时位置和目标对接位置的差值确定位置闭环控制增量式PID控制律，其中位置闭环控制增量式PID控制律的表达式为：，
[0043]其中，，k表示时刻序号；表示k时刻转运机器人总驱动力的
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道式转运机器人的控制方法，其特征在于，应用于转运机器人，所述转运机器人包括迁移台和位于迁移台下表面的多个驱动轮装置，每个驱动轮装置均包括驱动轮和与之对应的驱动机构，所述轨道式转运机器人的控制方法包括：分别获取转运机器人的实时位置和每个驱动轮的载重分布信息；根据每个驱动轮的载重分布信息构建每个驱动轮的最大驱动力约束，并根据每个驱动轮的最大驱动力约束构建转运机器人总驱动力约束；根据转运机器人总驱动力约束和所述转运机器人的实时位置控制转运机器人的对接；根据所述转运机器人的实时位置和目标对接位置的差值并结合每个驱动轮的最大驱动力约束构建每个驱动轮的驱动力分配策略；根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号，以使得每个驱动轮的驱动机构根据所述驱动信号驱动对应的驱动轮的运动。2.根据权利要求1所述的轨道式转运机器人的控制方法，其特征在于，根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号，包括：根据每个驱动轮的驱动力分配策略构建横摆力矩约束策略；根据横摆力矩约束策略确定每个驱动轮的期望驱动力矩；根据每个驱动轮的期望驱动力矩生成每个驱动轮的驱动信号。3.根据权利要求2所述的轨道式转运机器人的控制方法，其特征在于，根据每个驱动轮的驱动力分配策略构建横摆力矩约束策略，包括：根据每个驱动轮的分配驱动力计算转运机器人的横摆力矩；判断转运机器人的横摆力矩是否超过预设横摆力矩约束；若转运机器人的横摆力矩超过预设横摆力矩约束，则根据驱动力整定规则确定驱动力的驱动力调整方式，其中所述驱动力整定规则包括：若上侧和下侧产生的横摆力矩方向相反，则减小所有驱动轮中最大的一个驱动轮的驱动力；若上侧和下侧产生的横摆力矩方向相同，则分别减小上下两侧驱动力最大的一个驱动轮的驱动力；其中，以转运机器人靠近转运机器人前进方向的一侧为上侧，背离前进方向的一侧为下侧。4.根据权利要求2所述的轨道式转运机器人的控制方法，其特征在于，根据每个驱动轮的驱动力分配策略生成驱动信号，还包括：根据横摆力矩约束策略构建执行器时滞补偿策略，其中所述执行器时滞补偿策略包括在转运机器人的匀加速阶段对每个驱动轮的时滞进行估计获得时滞估计信息，并在转运机器人的匀减速阶段根据所述时滞估计信息对执行器时滞进行补偿；根据所述执行器时滞补偿策略生成每个驱动轮的驱动信号。5.根据权利要求1所述的轨道式转运机器人的控制方法，其特征在于，根据每个驱动轮的载重分布信息构建每个驱动轮的最大驱动力约束，并根据每个驱动轮的最大驱动力约束构建转运机器人总驱动力约束，包括：根据每个驱动轮的载重分布信息计算每个驱动轮的最大驱动力，其中，每个驱动轮的
最大驱动力计算公式为：，其中，i表示驱动轮序号；表示第i个驱动轮的最大驱动力；表示第i个驱动轮的承载质量；g表示重力常数；表示摩擦系数；根据每个驱动轮的最大驱动力以及该驱动力所对应的驱动机构的最大输出驱动力确定每个驱动轮的最大驱动力约束和转运机器人总驱动力约束，，其中，为第i个驱动轮的最大驱动力约束，为第i个驱动轮的最大驱动力；表示驱机构的最大输出驱动力；表示转运机器人总驱动力约束；n表示驱动轮的个数。6.根据权利要求1所述的轨道式转运机器人的控制方法，其特征在于，根据转运机器人总驱动力约束和所述转运机器人的实时位置控制转运机器人的对接，包括：根据转运机器人总驱动力约束确定转运机器人的期望位置，其中所述转运机器人的期望位置的表达式为：，其中，，i表示驱动轮序号；表示转运机器人的加速度，且设置匀减速与匀加速阶段的加速度大小相同；表示转运机器人总驱动力约束；表示第i个驱动轮承载质量；表示转运机器人的期望位置，t表示时间；表示转运机器人匀加速阶段结束的时间点；表示转运机器人匀减速阶段开始的时间点；根据转运机器人的期望位置确定转运机器人的移动路径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨泽宇，谢东，王晓伟，秦洪懋，秦晓辉，徐彪，秦兆博，谢国涛，丁荣军，
申请(专利权)人：湖南大学无锡智能控制研究院，
类型：发明
国别省市：