双臂巡检机器人位姿变化下沿悬链线行走能力分析

李小彭, 李 凯, 樊 星, 张凌越

(东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819)

随着机器人技术的发展,为满足架空高压输电线的定期巡检需要,输电线巡检机器人已成为学者研究的重点.目前,输电线巡检机器人结构主要分为双臂巡检机器人[1-3]、三臂巡检机器人[4-5]和三臂以上多臂巡检机器人[6-7].双臂巡检机器人相较于三臂与多臂,具有结构简单、动作灵活、质量轻等优势,但在沿线行走方面存在两行走臂受力不均,从而引起打滑甚至行走轮脱线的现象.因此对双臂巡检机器人行走特性研究与优化问题受到了学者的关注.

针对巡检机器人沿线行走问题,大多采用机构调节、结构优化等方式.文献[8]通过柔索机构来改善巡检机器人的行走能力,解决机器人的打滑问题,但在大角度爬坡中存在局限.文献[9]通过夹紧机构设计结合模糊控制,有效消除行走打滑现象.

在对机器人打滑控制方面,一般为对机器人动力学模型研究和控制器设计.文献[10]建立了机器人打滑状态的运动学模型,验证了打滑下轨迹跟踪的可控性和操作性.文献[11-13]依据机器人的动力学模型,分别提出了一种基于广义扩展状态观测器的鲁棒跟踪控制器和基于扰动观测器的鲁棒跟踪控制器.文献[14]通过跟踪控制策略解决滑动与打滑问题.

本文针对双臂巡检机器人沿线行走打滑问题,采用对移动关节的主动控制策略,有效避免打滑.

1 机器人静力学受力模型分析

双臂……