[发明专利]一种冰壶擦冰机器人运动控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种冰壶擦冰机器人运动控制系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：基于建立冰壶运动模型；

步骤2：预测冰壶运动轨迹；

步骤3：规划冰壶擦冰机器人运动的期望轨迹；

步骤4：控制冰壶擦冰机器人跟踪期望轨迹；

所述步骤1具体为：对冰壶受力圆环上一点进行受力分析：

v_cx，i＝V_cx-ω_cR_c sin(φ_ci)

v_cy，i＝V_cy+ω_cR_c cos(φ_ci)

τ_ci＝f_cy，ix_ci-f_cx，iy_ci

x_ci＝R_ccos(φ_ci)

y_ci＝R_csin(φ_ci)

式中，V_cx、V_cy为冰壶质心沿坐标系x、y方向的速度分量；ω_c为冰壶自身的转；R_c为冰壶与冰道接触圆环的半径；m_c为冰壶质量；g为重力加速度；N为冰壶与冰道接触点数量；φ_ci为第i个点在冰壶上的角位置；v_cx，i、v_cy，i为第i个点在x、y方向的速度分量；f_cx，i、f_cy，i为第i个点在x、y方向所受力；τ_ci为第i个点所受力矩；μ_i为摩擦系数；x_ci、y_ci为第i个点的位置信息；

结合以上受力分析，建立整个冰壶的运动模型：

式中，V_cx(k)、V_cy(k)为当前时刻冰壶质心在x、y方向的速度分量；V_cx(k-1)、V_cy(k-1)为前一时刻冰壶质心在x、y方向的速度分量；F_cx(k)、F_cy(k)为当前时刻冰壶质心所受力在x、y方向的分量；ω_c(k)为当前时刻冰壶旋转角速度；ω_c(k-1)为前一时刻冰壶旋转角速度；T_c(k)为当前时刻冰壶所受力矩；Δt为系统采样时间间隔；r_c为冰壶的半径；

获得冰壶的位置信息：

X_c(k)＝X_c(k-1)+V_cx(k)Δt

Y_c(k)＝Y_c(k-1)+V_cy(k)Δt

式中，X_c(k)、Y_c(k)为冰壶当前时刻在坐标系中位置信息；X_c(k-1)、Y_c(k-1)为冰壶前一时刻在坐标系中位置信息。