[发明专利]一种索驱机器人用卷扬机控制装置及其控制方法

说明书

本发明提供一种卷扬机控制装置及其控制方法，尤其涉及一种索驱机器人用卷扬机收放控制装置及其控制方法。本发明提供的索驱机器人用卷扬机控制装置包括：卷扬机、传感器硬件系统、数据处理模块和卷扬机执行模块，通过传感器硬件系统检测索驱机器人的自身运行状态和周围环境信息，经融合算法计算，获得对索驱机器人的运动状态进行调整控制的信息。本发明的索驱机器人用卷扬机收放控制装置及其控制方法具有控制精度高的同时，还保障索驱机器人的使用安全和作业可靠性。

技术领域

本发明涉及索取机器人领域，具体涉及一种索驱机器人用卷扬机控制装置及其控制方法。

背景技术

在采用电机控制的卷扬机构中，由于负载一般占据一定体积且自重较大，为了对其进行准确控制，通常需要在负载两侧的多个端部连接绳索，以通过对负载的多个端部进行独立控制。

而在负载运动过程中，需要通过收放两侧的卷扬机进行配合，此外还需要考虑到绳索打滑等实际情况，故现有技术中的两侧卷扬机的控制精度不能达到处理精密操作的工件，如某些特种机器人的需求。特别地，在实际使用中，应用环境中也会存在突发出现障碍物，造成一定的安全隐患。

发明内容

为解决现有技术中机器人运行不稳、安全隐患较大的技术问题，本发明提出一种索驱机器人用卷扬机控制装置，其特征在于，卷扬机包括两根驱动绳索及两个电机，索驱机器人的两端分别连接一根驱动绳索，每根驱动绳索由一个电机驱动，卷扬机控制装置包括：传感器硬件系统、数据处理模块和卷扬机执行模块，数据处理模块分别与传感器硬件系统、卷扬机执行模块连接；传感器硬件系统包括用于检测索驱机器人的姿态信息的惯性测量单元、用于分别检测每根驱动绳索在收放方向上的拉力值的至少两个力传感器、用于检测卷扬机各驱动绳索的实际运行长度的编码器、用于检测索驱机器人至预设限位机构之间距离的距离传感器、以及用于检测索驱机器人运行范围内的障碍物信息的触点传感器；至少基于惯性测量单元采集的角度与索驱机器人的保持角度之间的角度差，力传感器采集的每个绳索之间的拉力值而计算得到的拉力差值，上一时刻驱动绳索的收放速度，进行融合计算，确定每根驱动绳索的收放速度。

优选的，融合计算至少包括基于姿态信息确定的偏移补偿收放速度，及基于实际运行长度确定的打滑补偿收放速度。

优选的，还包括：数据采集模块，数据采集模块与传感器硬件系统连接，以接收传感器硬件系统的检测数据，并输出索驱机器人的运行状态信息。

优选的，数据处理模块用于获取姿态信息、拉力值、打滑长度、距离及运行范围内的障碍物信息，并对姿态信息、拉力值和打滑长度进行融合计算，确定卷扬机电机的收放速度，根据收放速度生成速度控制指令，打滑长度为每根驱动绳索的理论收放长度与实际运行长度的差值；并在根据距离及障碍物信息，判断出索驱机器人应当终止运行时，生成终止指令；由卷扬机执行模块根据速度控制指令或终止指令，对电机进行控制，其中，终止指令的优先级高于速度控制指令的优先级。

优选的，还包括另外两根驱动绳索及另外两个电机，使得索驱机器人的四端分别连接一根驱动绳索，每根驱动绳索由一个电机独立驱动。

一种索驱机器人用卷扬机控制方法，其特征在于，卷扬机控制方法包括以下步骤：通过传感器硬件系统对索驱机器人的运行状态进行检测，传感器硬件系统包括用于检测索驱机器人的姿态信息的惯性测量单元、用于分别检测每根驱动绳索在收放方向上的拉力值的至少两个力传感器、用于检测卷扬机各驱动绳索的实际运行长度的编码器、用于检测索驱机器人至预设限位机构之间距离的距离传感器、以及用于检测索驱机器人运行范围内的障碍物信息的触点传感器；至少基于惯性测量单元采集的角度与索驱机器人的保持角度之间的角度差，力传感器采集的每个绳索之间的拉力值而计算得到的拉力差值，上一时刻驱动绳索的收放速度，进行融合计算，确定每根驱动绳索的收放速度；由卷扬机执行模块根据收放速度对卷扬机电机进行控制。

优选的，融合计算至少包括基于姿态信息确定的偏移补偿收放速度，及基于实际运行长度确定的打滑补偿收放速度。