所提供的吸盘式墙面作业机 器人四轴同步控制系统的工作过程进行简略的说明：
[0050] 当吸盘式墙面作业机器人准备运动时，首先通过气动系统将主吸盘5吸住墙面， 保证机器人能够安全固定在墙面上，第一吸盘1、第二吸盘2、第三吸盘3和第四吸盘4松开 墙面准备移动，然后第一电机6、第二电机7、第三电机8、第四电机9分别通过第一摆杆10、 第二摆杆11、第三摆杆12、第四摆杆13这4根摆杆分别带动第一吸盘1、第二吸盘2、第三 吸盘3、第四吸盘4同时正向高速向上运动，一直移动到摆杆允许的最大距离，然后通过气 动系统将第一吸盘1、第二吸盘2、第三吸盘3和第四吸盘4这四个吸盘吸住墙面，保证机器 人能够安全固定在墙面上，再将主吸盘5松开墙面准备移动，然后第一电机6、第二电机7、 第三电机8和第四电机9同时反向高速运动，带动第一摆杆10、第二摆杆11、第三摆杆12、 第四摆杆13这4根摆杆高速往上运动，带动整个吸盘式墙面作业机器人往上运动，这样即 完成一次移动，再次从头开始循环继续向上移动。其他方向运动的过程与此类似。
[0051] 本发明还提供一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，包括以下步骤：
[0052] Sl :定义电机的运动方程如下
[0054] 式中S1⑴表示第i轴的实际位置，上和C身别表示转动惯量和非线性特性，F廣 示外部干扰，1 1表示输入转矩；
[0055] 定义同步函数Hs1, s2, s3, S4)如下
[0062] S2 :由（4)定义第i轴的位置跟踪误差为
[0066] 由式（5)和（6)定义四轴的耦合误差<(〇,它包含位置跟踪误差ei (t)和位置同 步误差ε i(t)
[0071] 式中β是一个正系数。
[0072] S4 :从式（8)Ul⑴的定义中得到Ii1⑴
[0074] 设计转矩M1使得h i⑴位于滑模面上，则<(〇和<(〇将趋于零，那么ε i⑴也将 趋于零，达到四轴位置同步控制的目的；
[0075] 已知电机参数1和C i，设计转矩％为
[0077] 式中M^Pks为正系数。
[0078] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说 明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以 将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的 构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，其特征在于，包括吸盘组、电机组、 摆杆组和气动系统，上述吸盘组包括主吸盘（5)、第一从吸盘（1)、第二从吸盘（2)、第三从 吸盘（3)和第四从吸盘（4)，第一从吸盘（1)、第二从吸盘（2)、第三从吸盘（3)和第四从吸 盘⑷位于主吸盘（5)的四周；电机组包括第一电机（6)、第二电机（7)、第三电机⑶和 第四电机（9)，摆杆组包括第一摆杆（10)、第二摆杆（11)、第三摆杆（12)和第四摆杆（13)， 第一电机（6)通过第一摆杆（10)与第一从吸盘（1)驱动连接，第二电机（7)通过第二摆杆 (11)与第二从吸盘（2)驱动连接，第三电机（8)通过第三摆杆（12)与第三从吸盘（3)驱动 连接，第四电机（9)通过第四摆杆（13)与第四从吸盘（4)驱动连接；主吸盘（5)、第一从吸 盘（1)、第二从吸盘（2)、第三从吸盘（3)和第四从吸盘（4)均与气动系统动力连接。2. 根据权利要求1所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，其特征在于，还 包括控制器、第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器和第四驱动器，第一驱动器、第二驱动 器、第三驱动器和第四驱动器均与控制器通讯连接，第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、 第四驱动器分别与第一电机（6)、第二电机（7)、第三电机（8)、第四电机（9)通讯连接。3. 根据权利要求1所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，其特征在于，控 制器与第一驱动器、第二驱动器、第三驱动器、第四驱动器通过EtherCAT总线通讯连接。4. 一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :建立电机的运动方程； 52 :定义跟踪误差ei (t)、同步误差ei(t)和耦合误差<⑴； 53 :定义控制量ujt); 54 :设计控制转矩％。5. 根据权利要求4所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，在 步骤S1中，建立电机的运动方程具体方式为： 定义电机的运动方程如下(1) 式中Sl (t)表示第i轴的实际位置，1和Ci分别表示转动惯量和非线性特性，Fi表示 外部干扰，]^表不输入转矩； 定义同步函数fh，s2,s3,s4)如下 fCsj,s2js3,s4)：Sj(t) =s2(t) =s3 (t) =s4(t) (2) 定义同步函数/??，<)如下(3) 式中<(0表示第i轴的期望位置； 由式⑵和⑶得到同步控制的目标为：6. 根据权利要求5所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，在 步骤S2中，定义跟踪误差ei (t)、同步误差ei(t)和耦合误差<(?)的具体方式为： 由（4)定义第i轴的位置跟踪误差为由式（5)和（6)定义四轴的耦合误差<(/)，它包含位置跟踪误差ei(t)和位置同步误 差ei⑴式中a是一个正系数。7. 根据权利要求6所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，在 步骤S3中，定义控制量w(t)为式中0是一个正系数。8. 根据权利要求7所述的吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制方法，其特征在于，在 步骤S4中，设计控制转矩％的具体方式为： 从式（8)Ui(t)的定义中得到hi(t)设计转矩W使得hi(t)位于滑模面上，则<(〇和<(〇将趋于零，那么ei(t)也将趋于 零，达到四轴位置同步控制的目的； 已知电机参数1和C;，设计转矩％为式中1和ks为正系数。
【专利摘要】本发明公开了一种吸盘式墙面作业机器人四轴同步控制系统，包括吸盘组、电机组、摆杆组和气动系统，上述吸盘组包括主吸盘、第一从吸盘、第二从吸盘、第三从吸盘和第四从吸盘，第一从吸盘、第二从吸盘、第三从吸盘和第四从吸盘位于主吸盘的四周；电机组包括第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，摆杆组包括第一摆杆、第二摆杆、第三摆杆和第四摆杆，第一电机通过第一摆杆与第一从吸盘驱动连接，第二电机通过第二摆杆与第二从吸盘驱动连接，第三电机通过第三摆杆与第三从吸盘驱动连接，第四电机通过第四摆杆与第四从吸盘驱动连接；主吸盘、第一从吸盘、第二从吸盘、第三从吸盘和第四从吸盘均与气动系统动力连接。
【IPC分类】B62D57/024, G05D1/02
【公开号】CN105083408
【申请号】CN201510552184
【发明人】李梦醒, 蒋近
【申请人】华翔翔能电气股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月27日