【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人建模领域，尤其涉及一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法。
技术介绍
1、随着机器人技术的不断发展和应用领域的扩大，轮式驱动攀爬机器人在复杂环境作业中展现出独特的优势。这类机器人不仅能够在平坦地面上灵活移动，还能通过特定的攀爬机构在垂直或倾斜表面上进行作业，极大地扩展了其工作范围和适应性。然而，要实现轮式驱动攀爬机器人在各种环境下的稳定、高效作业，对其运动建模的深入研究显得尤为重要。
2、目前，对轮式驱动攀爬的研究大多集中在结构设计和控制系统方面，在运动建模方面仍存在一些不足，不能很好的反应出运动和负压腔负压的关系，因此，亟需一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，能够很好的反应出运动和负压腔负压的关系。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，包括：
3、获取攀爬机器人的运动参数；
4、根据所述运动参数，获取机器人的运动加速度；
5、对攀爬机器人的轮子与壁面接触的轴线进行力矩分析，建立轴线方向的力矩方程；
6、对攀爬机器人进行正压力分析，结合所述力矩方程，获取攀爬机器人的正压力；
7、对攀爬机器人的摩擦力进行分析，结合所述运动加速度、攀爬机器人的正压力，建立整体摩擦运动方程；
8、基于所述整体摩擦运动方程，结合满足行走的约束条件
9、可选的，获取所述攀爬机器人的运动参数包括：轮子的横向距离和纵向距离、机器人重心到墙面的距离、机器人的重量、机器人与竖直方向的倾斜角度、负压腔的面积、负压腔的压差、轮子与壁面的静摩擦系数、负压腔与壁面的静摩擦系数。
10、可选的，根据所述运动参数，获取机器人的运动加速度包括：
11、根据所述运动参数，获取机器人整体角速度；
12、根据所述整体角速度，获取轮子的运动速度；
13、对轮子到转动中心的距离进行几何分析，获得第一距离；
14、根据所述运动速度，获取机器人的线速度；
15、根据所述第一距离和线速度，建立机器人的前向运动学模型；
16、根据所述机器人的前向运动学模型，获取机器人的运动加速度。
17、可选的，所述机器人的前向运动学模型为：
18、
19、其中，vcx为机器人速度在x方向上的分量，ωc为机器人整体的角速度，vl、vr分别为攀爬机器人左右侧的线速度，d为驱动轮1和驱动轮2的横向距离。
20、可选的，根据所述机器人的前向运动学模型，获取机器人的运动加速度包括：
21、根据所述机器人的前向运动学模型，获取机器人速度在x方向上的分量；
22、对速度分量进行求导，获取所述机器人的运动加速度。
23、可选的，所述轴线方向的力矩方程包括：
24、
25、其中，fp是负压腔产生的吸附力，d是轮1和轮2的横向距离，l是轮1和轮4的纵向距离，n1是轮1的正压力，n2是轮2的正压力，n4是轮4的正压力，h是机器人重心到墙面的距离，g是机器人的重力，θ是机器人与竖直方向的倾斜角度。
26、可选的，获取所述攀爬机器人的正压力包括：
27、对攀爬机器人的轮子正压力进行分析，结合所述力矩方程，获取轮子的正压力；
28、对攀爬机器人垂直于壁面方向进行分析，结合所述轮子的正压力，获取垂直于壁面整体的正压力。
29、可选的，所述整体摩擦运动方程为：
30、μ1(n1+n2+n3+n4)-2μ2n5-g cosθ＝acxm
31、其中，μ1是驱动轮与壁面的摩擦系数，μ2是负压腔与壁面的摩擦系数，n1是轮1的正压力，n2是轮2的正压力，n3是轮3的正压力，n4是轮4的正压力，h是机器人重心到墙面的距离，g是机器人的重力，n5为壁面对负压腔的反向正压力，θ是机器人与竖直方向的倾斜角度，acx为机器人的运动加速度，m是机器人的质量。
32、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
33、本专利技术针对四轮双负压腔的攀爬机器人，充分考虑机器人各部分与壁面的相互作用(包括负压腔与壁面的相互作用)，建立攀爬机器人的运动模型。通过攀爬机器人的运动得到其运动所需的负压值。在轮式驱动攀爬机器人的运动规划方面具有较强的应用价值。
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1.一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，获取所述攀爬机器人的运动参数包括：轮子的横向距离和纵向距离、机器人重心到墙面的距离、机器人的重量、机器人与竖直方向的倾斜角度、负压腔的面积、负压腔的压差、轮子与壁面的静摩擦系数、负压腔与壁面的静摩擦系数。
3.根据权利要求2所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，根据所述运动参数，获取机器人的运动加速度包括：
4.根据权利要求3所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，所述机器人的前向运动学模型为：
5.根据权利要求3所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，根据所述机器人的前向运动学模型，获取机器人的运动加速度包括：
6.根据权利要求1所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，所述轴线方向的力矩方程包括：
7.根据权利要求1所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，获取所述攀爬机器人的正压力包括：>
8.根据权利要求1所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，所述整体摩擦运动方程为：
...【技术特征摘要】
1.一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，获取所述攀爬机器人的运动参数包括：轮子的横向距离和纵向距离、机器人重心到墙面的距离、机器人的重量、机器人与竖直方向的倾斜角度、负压腔的面积、负压腔的压差、轮子与壁面的静摩擦系数、负压腔与壁面的静摩擦系数。
3.根据权利要求2所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运动建模方法，其特征在于，根据所述运动参数，获取机器人的运动加速度包括：
4.根据权利要求3所述的一种四轮驱动攀爬机器人的运...
【专利技术属性】
技术研发人员：王权，曾凡琮，李喜龙，李翔辉，左治江，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：
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