拓扑三维悬挂结构幕墙清洁机器人系统及运动控制方法与流程

技术特征：

1.拓扑三维悬挂结构幕墙清洁机器人系统，其特征在于包括左牵引器、右牵引器、清洁执行器、人机中央控制器；所述左右牵引器均包括第一无线信号收发装置、绳索牵引装置、牵引器控制器；所述清洁执行器包括清洁执行器本体及其第二无线信号收发装置、电源、距离测量装置、执行器控制器；人机中央控制器包括人机中央控制器本体以及第三无线收发装置、主控模块；主控模块的一个信号输出端通过第三无线收发装置、第一无线信号收发装置与牵引器控制器的信号接收端信号连接，主控模块的另一个信号输出端通过第三无线收发装置、第二无线信号收发装置与执行器控制器的信号接收端信号连接；牵引器控制器控制绳索牵引装置中消差编码器、电机及电机驱动器；电源为第二无线信号收发装置、距离测量装置、执行器控制器供电，执行器控制器接收距离测量装置的反馈信息，并控制推杆电机；

所述的左牵引器与右牵引器分别通过数组绳索与清洁执行器连接；

所述的左牵引器与右牵引器的绳索牵引装置包括两个定位导线轮、消差编码器、电机及电机驱动器、绕线轮、安装底座；绕线轮上设有绳索，电机驱动绕线轮，定位导线轮用于定位绳索，防止绳索产生偏移，消差编码器用于消除绕线轮绳索的累积误差；

右旋牵引器与左牵引器为镜像关系；

所述的清洁执行器本体包括机架、推杆电机、多根推杆、推杆平台、清洁器、导线轴；多根推杆的一端固定在机架上，另一端与清洁器固定连接；导线轴设置在机架顶端，用于牵引绳索；

所述的距离测量装置采用距离传感器，设置在清洁执行器本体上。

2.如权利要求1所述的拓扑三维悬挂结构幕墙清洁机器人系统的实现方法，其特征在于具体是：

(1)将左牵引器与右牵引器分别置于需作业幕墙建筑一面的顶部两端方位，清洁执行器通过数组绳索与左右牵引器连接，并悬置于需作业幕墙建筑面；

假定左牵引器为坐标原点Oxy(0，0)，左右牵引器间距离q，清洁执行器所在位置为(x，y)，清洁执行器本体重力为Fc，连接左牵引器与清洁执行器绳索l长为Dl，绳索l上的拉力为Fl，连接右牵引器与清洁执行器的绳索r长为Dr，绳索r上的拉力为Fr；

(2)系统开启工作，主控模块设定清洁执行器工作区域、工作速度，然后主控模块控制绳索牵引装置中电机驱动器驱动电机调控绳索的长度，从而使得清洁执行器行走在工作区域的某坐标点；

2.1当清洁执行器需要跨越需作业幕墙建筑障碍时，主控模块控制执行器控制器，执行器控制器通过控制推杆电机从而控制推杆的伸出长度z＝0，绳索与清洁执行器自然向下，绳索与清洁执行器所在平面垂直于地面，构成二维平面系统；最终主控模块通过控制绳索牵引装置中电机驱动器驱动电机调控数组绳索的长度，使得清洁执行器可自由移动跨越需作业幕墙建筑障碍；

2.2当清洁执行器清洁需作业幕墙建筑面时，主控模块控制执行器控制器，执行器控制器通过控制推杆电机从而控制推杆的伸出长度z＝z′,z′＞0，同时主控模块通过控制绳索牵引装置中电机驱动器驱动电机调控数组绳索的长度，使得清洁执行器可自由移动；

当推杆的伸出长度z＝z′,z′＞0时，绳索与清洁执行器所在平面与幕墙表面产生一个夹角λ，二维悬挂系统拓扑为三维悬挂系统；

清洁器在幕墙表面的作用力Fz，满足以下公式：

其中

其中绳索l在垂直于地面的平面上的投影长度为Dl′，投影力为Fl′；绳索r在垂直于地面的平面上的投影长度为Dr′，投影力为Fr′。