[发明专利]一种潜油作业机器人线缆收放控制方法

说明书

一种潜油作业机器人线缆收放控制方法，属于储油罐作业技术领域。其特征在于：包括如下步骤：步骤a，系统初始化；步骤b，控制器计算迭代时间；步骤c，控制器修正时变函数l(θ)、修正值e；步骤d，计算补偿值c；步骤e，控制器判断力传感器获取的受力F是否达到设置的线缆安全连接极限力Ft；步骤f～g，控制器判断位置半径r是否大于函数k(L)或小于‑k(L)；步骤h～i，线缆收放装置(1)执行收线或放线操作。通过本潜油作业机器人线缆收放控制方法，能够避免线缆与浮顶罐支柱或地面障碍物发生缠绕，从而保证机器人运行过程的畅通并起到保护线缆的作用。

技术领域

一种潜油作业机器人线缆收放控制方法，属于储油罐作业技术领域。

背景技术

原油储罐是一个密闭载油的复杂环境，如图6所示，机器人6在原油储罐4内进行作业时，由于无法直接观察到机器人6的状态，很容易发生机器人的线缆5与浮顶罐支柱2或底面障碍物17(如地面阳极块)缠绕的情况，这将严重影响设备的使用，甚至会导致机器人无法移动或线缆损坏的结果。

传统的线缆防缠绕方法，通常只从硬件或线缆收放装置的控制中的一个方面进行考虑，在结构上：一般是改变线缆的材质，然而对于大型密闭油罐，这也无法避免线缆与障碍物发生缠绕；在线缆收放装置控制上：一般只考虑线缆的随动设计，并未涉及到在密闭潜油环境作业下线缆与各障碍物发生缠绕的考虑。

目前，在传统线缆防缠绕方法的基础上，也出现了一些改进后的线缆防缠绕方法：

(1)、申请号为201710548014.0，申请日为2017年9月22日，专利名称为“有线控制机器人用线缆收放装置及线缆收放方法”的中国发明专利公开了一种技术方案，在该技术方案中，通过线缆收放电机编码器获取转动圈数计算线缆释放的长度，并与机器人行走的距离作比较，从而控制线缆进行收放线，但是该方法中计算线缆释放长度以及机器人行走距离长度均存在误差，该方法并未对误差进行修正，同时没有考虑该方法在密闭潜油环境下，该线缆收放方法的适用性。

(2)申请号为201810963374.1，申请日为2018年8月22日，专利名称为“一种线缆收放速度自动匹配系统”的中国发明专利公开了一种技术方案，在该技术方案中，通过速度传感器与位移传感器获取线缆与车体的速度，并通过线缆收放速度比较装置来控制线缆与车体速度一致，但是对于实际控制过程，这些实测数据以及线缆收放速度比较装置均存在误差，该专利并未对其进行修正，而且该方法虽然考虑的目的是为了使线缆无拉断风险和放线冗余，但是这种方法的线缆收放装置是随车体移动，未考虑到线缆收放装置固定时线缆收放系统的应用情况。并且由于其线缆收放装置是固定在车体，因此其技术方案难以应用到原油储罐中，针对机器人线缆的控制。

(3)申请号为202110651483.1，申请日为2021年6月10日，专利名称为“线缆收放装置、线缆收放方法及移动机器人”的中国发明专利公开了一种技术方案。在该技术方案中，其驱动机构的能够正转带动收卷筒正转，驱动机构也能够由线缆的拉拽作用下反转，来释放线缆。但是该设计只是提到一种线缆收放装置的收放线方法，并未对机器人处在密闭潜油环境下如何防止线缆与障碍物缠绕做出分析。

(4)申请号为202210686709.6，申请日为2022年6月16日，专利名称为“一种系留无人机自适应收放线控制方法”的中国发明专利公开了一种技术方案。在该技术方案中，利用悬链线原理对系留线缆受力分析，并用牛顿迭代法确定临界悬链系数，从而计算线缆线型和长度，并判断能否穿过障碍物。但是该方法只是计算出越过障碍物时需要收放线缆的较短长度，并且该技术方案应用在无人机上，同样难以直接应用到原油储罐中，针对机器人线缆的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能够避免线缆与浮顶罐支柱或地面障碍物发生缠绕，从而保证机器人运行过程的畅通并起到保护线缆作用的潜油作业机器人线缆收放控制方法。