[发明专利]变电站巡检机器人的增稳控制方法、控制器及机器人

说明书

本发明属于变电站巡检领域，提供了一种变电站巡检机器人的增稳控制方法、控制器及机器人。其中，变电站巡检机器人的增稳控制方法包括在同一坐标下，计算当机械臂不动作时的运动平台重心空间位姿及当运动平台不动作时的机械臂重心空间位姿；在满足位姿约束下，以当前机器人及机械臂位姿为起始值，通过能耗最小准则及位姿迭代反馈，获取优化后的运动平台重心空间位姿和机械臂重心空间位姿，并分别对应发送至足式运动平台控制系统和机械臂控制系统中执行。其利用足式运动平台上安装的机械臂姿态的主动调整，辅助足式运动平台控制系统对平台姿态的控制，使足式运动平台保持受力及转矩的平衡状态。

技术领域

本发明属于变电站巡检领域，尤其涉及一种变电站巡检机器人的增稳控制方法、控制器及机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

与传统轮式巡检机器人运动平台相比，足式巡检运动平台具有更强的环境适应性和运动灵活性，既可以在站内草地、砂石路面等复杂路面环境运行，也可以跨越障碍、上下楼梯、翻越路边石等站内典型障碍，对站内复杂路面环境的适应能力得到了极大提高。足式巡检运动平台之所以具备对复杂路面较高适应能力，一方面受益于其“腿-足”式的运动结构，另一方面对平台整体姿态的稳定控制更是关键所在。

发明人发现，由于在变电站内实际应用时，足式运功平台上通常需要搭载云台、检测传感器、多种自由度机械臂、电控手爪及工具等巡检作业设备，将影响平台重心位置，对运动平台姿态稳定控制带来了不利影响。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种变电站巡检机器人的增稳控制方法、控制器及机器人，其通过机器人上加装的机械臂姿态调整，辅助足式平台控制系统对平台姿态的控制，能够提升足式巡检机器人在不同路面环境下的稳定性，增强足式平台对站内不同路面的适应性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种变电站巡检机器人的增稳控制方法。

一种变电站巡检机器人的增稳控制方法，包括：

在同一坐标下，计算当机械臂不动作时的运动平台重心空间位姿及当运动平台不动作时的机械臂重心空间位姿；

在满足位姿约束下，以当前机器人及机械臂位姿为起始值，通过能耗最小准则及位姿迭代反馈，获取优化后的运动平台重心空间位姿和机械臂重心空间位姿，并分别对应发送至足式运动平台控制系统和机械臂控制系统中执行。

作为一种可选实施方式，在同一坐标下，基于力和转矩空间矢量的平衡关系，计算当机械臂不动作时的运动平台重心空间位姿及当运动平台不动作时的机械臂重心空间位姿。

上述技术方案的优点在于，保障了机器人的控制精度，增加了加装巡检作业设备后平台巡检运行的稳定性。

作为一种可选实施方式，所述能耗最小准则为：优化后的运动平台重心空间位姿和机械臂重心空间位姿与期望的位姿的偏差最小。

其中，足式平台姿态稳定控制可简化为在当前运动工况(速度、加速度、足端受力)下，在满足腿部各关节约束条件下，使平台保持受力及转矩的平衡状态。

作为一种可选实施方式，所述位姿约束包括腿部各关节约束和机械臂约束。

上述技术方案的优点在于，更加贴合实际机器人的运动情况，提高了足式机器人的运动平台的稳定性。

作为一种可选实施方式，所述腿部各关节约束包括腿部关节存在运动范围及极限转矩约束。

作为一种可选实施方式，所述机械臂约束为机械臂操作空间约束。

本发明的第二个方面提供一种控制器。