小型自适应翻转攀爬机器人的设计与实现#br#

吉林大学学报(信息科学版) ›› 2019, Vol. 37 ›› Issue (3): 322-331.

小型自适应翻转攀爬机器人的设计与实现#br#

刘思南，马凝，杜巧玲

吉林大学电子科学与工程学院，长春130012

收稿日期:2019-01-15 出版日期:2019-05-20 发布日期:2019-06-24
通讯作者: 杜巧玲( 1978— ) ，女，吉林通化人，吉林大学副教授，主要从事机器人路径规划及姿态控制、无线传感器网络定位技术等研究，( Tel) 86-13578625405( E-mail) duql@ jlu． edu． cn。 E-mail:duql@ jlu． edu． cn
作者简介:刘思南( 1994— ) ，男，广西桂林人，吉林大学硕士研究生，主要从事攀爬机器人仿真与控制研究，( Tel) 86-17808056885( E-mail) liusn16@ mails． jlu． edu． cn; 通讯作者: 杜巧玲( 1978— ) ，女，吉林通化人，吉林大学副教授，主要从事机器人路径规划及姿态控制、无线传感器网络定位技术等研究，( Tel) 86-13578625405( E-mail) duql@ jlu． edu． cn。
基金资助:
吉林省教育厅“十三五”科学技术基金资助项目( JJKH20170800KJ)

Design and Implementation of Small Self-Adaptive Flip Climbing Ｒobot

LIU Sinan，MA Ning，DU Qiaoling

College of Electronic Science and Engineering，Jilin University，Changchun 130012，China

Received:2019-01-15 Online:2019-05-20 Published:2019-06-24

摘要/Abstract

摘要： 为解决高空作业的危险性问题，设计并实现了一种小型自适应翻转攀爬机器人。机器人由5 个连杆和4 个关节组成，通过加速度传感器获取关键连杆的位置，并按照设定距离实现跨步、翻转动作。提出了翻转机器人的翻转控制算法，并利用PID( Proportional-Integral-Derivative) 闭环控制算法提高翻转机器人的攀爬动作精度。通过实验可知，翻转机器人的单次跨步平均耗时为29 s，跨步距离最大相对误差为4． 5%，平均相对误差为2． 1%，最大负重3． 79 kg，可实现稳定的连续攀爬。

关键词: 爬杆机器人, PID 算法, 逆运动学模型

Abstract: In order to solve the danger problem of working at height，a small self-adaptive flip climbing robot is designed and implemented，which consists of five links and four joints． The position of the key links are obtained by acceleration sensor． A control algorithm of the flip robot is proposed，and the PID ( Proportional-Integral-Derivative) closed-loop control algorithm is used to improve the climbing accuracy of the flip robot． The performance results of the robot are as follows: the average time of single step is 29 s，the maximum relative error of step distance is 4． 5%，the average relative error is 2． 1%，and the maximum load is 3． 79 kg． Therefore，the robot can realize stable and continuous climbing．

Key words: climbing robot, proportional-integral-derivative ( PID) algorithm, inverse kinematics model

中图分类号:

TP242

刘思南, 马凝, 杜巧玲. 小型自适应翻转攀爬机器人的设计与实现#br#[J]. 吉林大学学报(信息科学版), 2019, 37(3): 322-331.

LIU Sinan, MA Ning, DU Qiaoling. Design and Implementation of Small Self-Adaptive Flip Climbing Ｒobot[J]. Journal of Jilin University (Information Science Edition), 2019, 37(3): 322-331.