[发明专利]一种管道内自爬行机器人防打滑控制方法及装置

权利要求书

1.一种管道内自爬行机器人防打滑控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据管道内机器人的受力分析结果确定每个驱动轮上均分的摩擦力与实时动摩擦因数以及连接在驱动轮上加压弹簧的实时压力值之间的摩擦力计算关系；

获取驱动轮与管道内壁之间的初始动摩擦因数、加压弹簧初始压力值和驱动电机输出额定功率；

基于所述驱动电机输出额定功率、所述初始动摩擦因数和所述初始压力值得到驱动轮的行进信息组中的各项参数，并根据摩擦跟踪方法对所述行进信息组中的各项参数进行处理得到数据处理结果；

基于所述数据处理结果计算驱动轮与管道内壁之间的所述实时动摩擦因数，并基于所述实时动摩擦因数更新所述初始动摩擦因数，以及根据所述实时动摩擦因数和所述实时压力值确定的摩擦力计算关系判断机器人的轮胎是否打滑。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述受力分析结果，包括：

根据对管道内机器人的驱动轮个数和驱动轮分布方式进行受力分析，得到常数的受力分析结果。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行进信息组，包括第一压力值N₀、第一动摩擦因数μ₍₎、驱动电机输出额定功率P₀、电机电枢电动势E_a、电枢电流I_a、转子角速度Ω和机器人轮径r。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述摩擦跟踪方法，包括：

将机器人放置在管道环境中微动运行；

将加压弹簧的初始压力值设为最大，记录驱动轮行进速度v；

第一次调节初始压力值至驱动发生打滑，增大初始压力值至恰好不打滑，记录初始压力值为N，修正新的并更新行进信息组中的信息；

第m次调节初始压力值至此时驱动轮若打滑，则增大初始压力值至恰好不打滑，记录初始压力值为N_m，修正新的并更新行进信息组中的信息；

重复调节初始压力值，直到第M次不打滑而第M-1次打滑，取μ＝μ_M，为管道内的实时动摩擦因数；

此后迭代中，将上次调节初始压力值得到的实时动摩擦因数作为新的μ。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摩擦力计算关系为：

f＝kμN

其中，f为每个驱动轮上均分的摩擦力，k为常数，μ为实时动摩擦因数，N为加压弹簧的实时压力值。

6.一种管道内自爬行机器人防打滑控制装置，其特征在于，包括状态信息采集模块、计算模块、判定模块、防打滑模块和主控模块，

状态信息采集模块，用于采集机器人驱动轮的行进信息组；

计算模块，用于基于所述行进信息组进行摩擦跟踪方法的计算得到动摩擦因数的计算结果；

判定模块，用于根据所述行进信息组得到机器人驱动轮是否打滑的判定结果；

防打滑模块，用于调节加压弹簧的压力值，并执行所述动摩擦因数的计算结果；

主控模块，用于对所述计算结果和判定结果进行分析，根据分析结果反馈控制信号至所述防打滑模块。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述行进信息组，包括第一压力值N₀、第一动摩擦因数μ₍₎、驱动电机输出额定功率P₀、电机电枢电动势E_a、电枢电流I_a、转子角速度Ω和机器人轮径r。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述状态信息采集模块包括计速轮、压力应变片和电气传感器；所述计速轮通过轮架固定于机器人驱动轮前，所述压力应变片的两面分别与加压弹簧和弹簧支架相连，用于收集加压弹簧向驱动轮施加的压力信息，所述电气传感器与驱动电机连接，用于测量电压电流信息。