一种机器人高空自由行走的方法与流程

本发明涉及智能机器人领域，具体为一种机器人高空自由行走的方法。

背景技术：

1、在高空的危险作业，采用机器人来替代人工可以有效减少安全事故。现有的高空作业，如幕墙清洗、外墙喷涂、外墙安装、玻璃更换等，大部分还是采用人工作业。

2、如公开号为cn106476923a、cn208551642u的专利，现有的幕墙清洗机器人在进行高空清洗的时候，在机器人的顶部都必须设置保险绳以防止掉落，通过保险绳吊装于建筑物顶端的卷扬机上，通过启动卷扬机，保险绳吊装机器人在建筑物竖直方向上移动，当清洗好几列时，要移动建筑物上的卷扬机才可以继续进行清洗，清洗的过程须要人工不断移动保险绳的位置，导致清洗效率低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机器人高空自由行走的方法，以实现机器人在高空的快速移动。本发明采用以下技术方案：

2、本发明公开了一种机器人高空自由行走的方法，所述机器人包括机架，安装在机架上的控制器、风机、四组抓绳机及四组绳体，所述抓绳机分别为设置在左上方、右上方、左下方、右下方的第一抓绳机、第二抓绳机、第三抓绳机及第四抓绳机，所述四组绳体分别为安装在第一抓绳机上的第一天索绳、安装在第二抓绳机上的第二天索绳、安装在第三抓绳机上的第一地索绳、安装在第四抓绳机上的第二地索绳；机器人自由行走的方法包括：

3、a.设定高空至地面的墙面做为机器人行走的工作面，在该工作面上建立坐标系：x轴和y轴互相垂直且位于工作面，z轴垂直于x轴和y轴。

4、b.将第一天索绳的一端拉紧固定于工作面的高空左侧的顶端，另一端穿过第一抓绳机并自由下垂，第一天索绳与第一抓绳机的连接点为第一受力点，第一天索绳固定端至第一受力点为第一拉紧段。

5、第二天索绳的一端拉紧固定于工作面的高空右侧的顶端，另一端穿过第二抓绳机并自由下垂，第二天索绳与第二抓绳机的连接点为第二受力点，第二天索绳固定端至第二受力点为第二拉紧段。

6、第一地索绳的一端拉紧固定于工作面的左侧的底端，另一端穿过第三抓绳机并自由下垂，第一地索绳与第三抓绳机的连接点为第三受力点，第一地索绳固定端至第三受力点为第三拉紧段。

7、第二地索绳的一端拉紧固定于工作面的右侧的底端，另一端穿过第四抓绳机并自由下垂，第二地索绳与第四抓绳机的连接点为第四受力点，第二地索绳固定端至第四受力点为第四拉紧段。

8、c.根据需要行走的目标位置的坐标，与当前的位置坐标进行比对，计算得到目标位置的第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段的收放长度。

9、d.控制器控制抓绳机，使第一拉紧段、第二拉紧段、第三拉紧段及第四拉紧段移动收放变化长度，机器人即行走至目标位置。

10、优选的，所述机架上安装有传感器；还包括步骤e.机器人行走至目标位置后，传感器将当前机器人的姿态发送至控制器，控制器将当前姿态与机器人初始设定的姿态进行对比，调整当前姿态至初始姿态。

11、进一步的，所述的风机为单侧安装或者双侧安装，当所述机架单侧安装时，安装于机架上远离墙面的一侧，所述风机启动给机架施加沿z轴方向的水平推力，多个所述风机的布置重心与机架重心重合。

12、进一步的，机器人由当前的工作面上的位置n移动至同一工作面位置m的计算过程包括：s1.计算四组绳体的收放长度△l。△l＝ln-lm，ln为机架在n位置时的各绳体的拉紧段长度，lm为机架在m位置时的各绳体的拉紧段长度，△l为正数时，表示该绳体收紧，当△l为负数时，表示该绳放松。s2.计算各抓绳机的收放速度v。v＝△l/t，t为机架从位置n移动到位置m的预先设定的时间；所述控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△l。

13、优选的，以工作面的中心位置为坐标系原点，以坐标系原点沿x轴，y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：

14、设定第一天索绳固定端的坐标为(xd1，yd1)，第二天索绳固定端的坐标为(xd2，yd2)，第一地索绳固定端的坐标为(xd3，yd3)，第二地索绳固定端的坐标为(xd4，yd4)，第一受力点的坐标为(x1，y1)，第二受力点的坐标为(x2，y2)，第三受力点的坐标为(x3，y3)，第四受力点的坐标为(x4，y4)；则第一拉紧段长度l1、第一拉紧段长度l2、第三拉紧段长度l3、第四拉紧段长度l4的计算公式如下：

15、a.受力点的坐标在第一象限时，计算公式如下：

16、b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

17、c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

18、d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

19、进一步的，机器人由当前的工作面上的位置n移动至不同工作面位置m’的方法为：先将机器人由位置n移动至同一工作面位置m，然后将机器人由位置m移动至位置m'，位置m'为位置m在z轴上移动一段距离得到，计算机器人在位置m'时各绳体的拉紧段长度为lm’，控制风机的风速给机架水平推力，使得机器人沿z轴方向移动至位置m'的位置，同时控制各绳体的收放长度△l'＝lm’-lm。

20、其中，机器人在位置m'时绳体的第一拉紧段长度l1’、第一拉紧段长度l2’、第三拉紧段长度l3’、第四拉紧段长度l4’，位置m'与位置m的z轴方向上的距离为h，则各绳体的拉紧段长度的计算公式如下：

21、

22、进一步的，机器人由当前的工作面上的位置n移动至不同工作面位置m’的方法为：计算机器人在当前位置n时各绳体的拉紧段长度为ln，计算位置m'时各绳体的拉紧段长度为lm’，控制风机的风速给机架水平推力，使得机器人沿z轴方向移动至位置m'的位置，同时控制各绳体的收放长度：△l'＝lm’-ln。

23、进一步的，机器人由位置m’移动至位置t’，其中位置m'与位置t'均不位于工作面上，则其过程为：s1.计算四组绳体的收放长度△l，△l＝lm’-lt’，lm’为机架在m’位置时的各绳体的拉紧段长度，lt’为机架在t’位置时的各绳体的拉紧段长度，△l为正数时，表示该绳体收紧，当△l为负数时，表示该绳放松。s2.计算各抓绳机的收放速度v，v＝△l/t，t为机架从位置m’移动到位置t’的预先设定的时间；s3.控制风机的风速给机架水平推力，使得机器人沿z轴方向移动至位置t’的位置，同时控制器控制各抓绳机按照速度v进行收紧或放松绳体，运行时间为t，从而使各组绳体移动收放长度△l。

24、其中，以工作面的中心位置为坐标系原点，以坐标系原点沿x轴，y轴方向划定四个象限，以左上角为第一象限，顺时针划分第二象限、第三象限及第四象限；机器人不在工作面位置时绳体的拉紧段长度的计算方法如下：设定第一天索绳固定端的坐标为(xd1，yd1，0)，第二天索绳固定端的坐标为(xd2，yd2，0)，第一地索绳固定端的坐标为(xd3，yd3，0)，第二地索绳固定端的坐标为(xd4，yd4，0)，第一受力点的坐标为(x1，y1，z1)，第二受力点的坐标为(x2，y2，z2)，第三受力点的坐标为(x3，y3，z3)，第四受力点的坐标为(x4，y4，z4)；则第一拉紧段长度l1、第一拉紧段长度l2、第三拉紧段长度l3、第四拉紧段长度l4的计算公式如下：

25、a.受力点的坐标在第一象限时：

26、b.受力点的坐标在第二象限时，计算公式如下：

27、c.受力点的坐标在第三象限时，计算公式如下：

28、d.受力点的坐标在第四象限时，计算公式如下：

29、其中，所述传感器包括测距传感器和角度传感器，所述机架上安装有清洗装置，或者喷涂装置，或者钻孔装置，或者运输箱等。

30、由于采用了上述结构，本发明具有以下有益效果：本发明通过设置四根受力绳体，通过控制四组绳体的拉紧段的收放，只需在施工前固定好四根绳体的固定端，即可实现机器人在整个工作面区域任意位置的移动，实现机器人的自由行走，有效的提升了机器人的行走效率。