[发明专利]一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，其特征在于，包括吸盘组、电机组、摆杆组和气动系统，上述吸盘组包括主吸盘(5)、第一从吸盘(1)、第二从吸盘(2)、第三从吸盘(3)和第四从吸盘(4)，第一从吸盘(1)、第二从吸盘(2)、第三从吸盘(3)和第四从吸盘(4)位于主吸盘(5)的四周；电机组包括第一电机(6)、第二电机(7)、第三电机(8)和第四电机(9)，摆杆组包括第一摆杆(10)、第二摆杆(11)、第三摆杆(12)和第四摆杆(13)，第一电机(6)通过第一摆杆(10)与第一从吸盘(1)驱动连接，第二电机(7)通过第二摆杆(11)与第二从吸盘(2)驱动连接，第三电机(8)通过第三摆杆(12)与第三从吸盘(3)驱动连接，第四电机(9)通过第四摆杆(13)与第四从吸盘(4)驱动连接；主吸盘(5)、第一从吸盘(1)、第二从吸盘(2)、第三从吸盘(3)和第四从吸盘(4)均与气动系统动力连接。

2.根据权利要求1所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，其特征在于，还包括控制器、第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器，第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器均与控制器通讯连接，第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器分别与第一电机(6)、第二电机(7)、第三电机(8)、第四电机(9)通讯连接。

3.根据权利要求1所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，其特征在于，控制器与第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器通过EtherCAT总线通讯连接。

4.一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立电机的运动方程；

S2：定义跟踪误差e_i(t)、同步误差ε₁(t)和耦合误差

S3：定义控制量u_i(t)；

S4：设计控制转矩M_i。

5.根据权利要求4所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，在步骤S1中，建立电机的运动方程具体方式为：

定义电机的运动方程如下

Jis··i(t)+Cis·i(t)+Fi=Mi(i=1~4)---(1)]]>

式中s_i(t)表示第i轴的实际位置，J_i和C_i分别表示转动惯量和非线性特性，F_i表示外部干扰，M_i表示输入转矩；

定义同步函数f(s₁，s₂，s₃，s₄)如下

f(s₁，s₂，s₃，s₄)：s₁(t)＝s₂(t)＝s₃(t)＝s₄(t)(2)

定义同步函数如下

f(s1d,s2d,s3d,s4d):s1d(t)=s2d(t)=s3d(t)=s4d(t)---(3)]]>

式中表示第i轴的期望位置；

由式(2)和(3)得到同步控制的目标为：

s1d(t)-s1(t)=s2d(t)-s2(t)=s3d(t)-s3(t)=s4d(t)-s4(t)---(4)]]>