[发明专利]一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法及系统

权利要求书

1.一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，包括：

获取待预测机器人的负载、运行速度、运行时间、机器人驱动轮与所接触面的摩擦力因数以及机器人运动方向与正方向的夹角数据；

将上述数据输入到能量消耗预测模型中，得到机器人能量消耗的预测数据；

基于所述预测数据进行机器人节能运动控制；

其中，所述能量消耗预测模型将机器人的功耗分为运动部分、控制部分、传感部分和通信部分；对每一个部分分别进行建模，得到总的能量消耗预测模型。

2.如权利要求1所述的一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，所述运动部分的能量消耗模型具体为：

E_motion＝∫P_motiondt＝E_e+E_f+E_c+E_h+E_k

其中，E_motion是机器人运动系统消耗的能量，P_motion是机器人运动系统消耗能量的功率，E_c是麦克纳姆轮机器人在运动过程中因为麦克纳姆轮的特殊性导致的机器人的摩擦力相互抵消消耗的能量，E_f是麦克纳姆轮机器人运动过程中因为摩擦力的存在而耗散的量，E_e是运动过程中的机械损耗和电机自身的固有的损耗，E_h是机器人产生的热量而通过热量消耗的能量，E_k是机器人因为速度的增加而增加的动能。

3.如权利要求2所述的一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，机器人因为速度的增加而增加的动能包括：

E_k＝Mv²/2

其中，M代表的是机器人的重量，v代表的是机器人的前进速度。

4.如权利要求1所述的一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，所述控制部分的能量消耗模型具体为：

E_control＝∫(Mg(L_x+L_y)/v*cos(φ-π/4)+MgL_y/(L_x*v))dt

其中，M为机器人的重量，v为机器人的前进速度，L_x代表的是机器人整体的宽度、L_y代表的是机器人整体的长度、φ代表的是机器人运行过程中运动方向与机器人正方向的夹角。

5.如权利要求1所述的一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，所述传感部分的能量消耗模型具体为：

其中，v_i代表的是麦克纳姆轮机器人的驱动轮的速度在平行于运动方向上的分量。

6.如权利要求1所述的一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，所述通信部分的能量消耗模型具体为：

E_{communication}＝∫P_{communication}dt

其中，P_{communication}代表的是机器人的通信系统的功率。

7.如权利要求1所述的一种机器人执行任务过程中的能量消耗预测方法，其特征在于，基于所述预测数据进行机器人节能运动控制，具体包括：

调整待预测机器人的负载、运行速度、运行时间、机器人驱动轮与所接触面的摩擦力因数以及机器人运动方向与正方向的夹角数据，获取能够使得机器人能耗降低的机器人运动状态数据，按照所述数据对机器人的运动状态进行控制。