[发明专利]一种空中作业机器人的自增稳控制方法、装置、终端、系统及可读存储介质

说明书

本发明公开了一种空中作业机器人的自增稳控制方法、装置、终端、系统及可读存储介质，所述方法包括：获取空中作业机器人的姿态信息；并基于姿态信息计算出位置补偿向量；基于逆运动学利用所述位置补偿向量进行姿态扰动补偿控制。本发明基于空中作业机器人在姿态变换过程中作业平台与末端作业工具之间的位置向量关系推导出位置补偿向量公式，进而在实际控制过程中，监测空中作业机器人的飞行平台姿态变化并对应计算出位置补偿向量，再控制机器人的关节完成补偿控制，解决了由飞行平台姿态变动而导致末端作业工具扰动的问题，使末端作业工具达到自稳的效果，保证空中作业机器人不受飞行平台姿态扰动的影响。

技术领域

本发明属于空中作业机器人控制技术领域，具体涉及一种空中作业机器人的自增稳控制 方法、装置、终端、系统及可读存储介质。

背景技术

随着微机电系统技术和高功率密度动力系统技术的快速发展，无人机特别是旋翼无人机 在过去二十年里取得了重大突破和较大应用进展，如航空摄影、地图创建与测量、自然灾害 救援和战场监控等。但是单纯的无人机也有其限制和局限，如无人机搭载相关测量设备只能 作为一种被动的信息观测型机器人无主动作业能力，而无人空中作业机器人由无人机飞行平 台和主动作业机构组成，具有对环境进行主动作业的能力，大大的扩展了无人机的局限性。 空中机器人作为一类特殊的移动机器人，其关键核心技术研究对促进我国民用无人机快速发 展和国防装备信息化、智能化提升具有重要意义。目前，空中作业机器人主要在被动型信息 观测机器人得到广泛应用，但是这极大限制了其应用场景，而在信息观测型空中机器人的基 础上加入主动执行机构(如机械臂、灵巧手等)得到空中作业机器人能够集感知观测与主动 作业于一体，是当前空中机器人发展和研究的必然趋势，其研究不仅对推动移动作业型机器 人系统理论的完善具有重要的借鉴意义，且在国家重大能源工程设施的维护作业中具有广泛 的应用前景。

对于空中作业机器人所使用的飞行平台一般是旋翼飞行平台(如直升机、四旋翼等)，其 有一个共同特点就是欠驱动特性，由于旋翼飞行平台自身的欠驱动特性，将探测传感器(如 摄像头、激光等)安装在机体上也具有欠驱动特性，使得位置和姿态需要控制耦合。且由于 主动操作机构的存在，操作型飞行平台系统在工作过程中的重心位置和所受到的干扰具有强 烈的快时变特性，这需要旋翼飞行平台通过改变自身的飞行姿态来应对。然而飞行平台在调 制姿态的过程中，固连在其底部的作业机构末端会出现较大扰动从而偏离原始位置，非常不 利于空中作业，尤其会对精确控制造成很大影响。

综上所述，亟需解决空中作业机器人的自稳问题，从而实现作业末端的精确控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于空中作业机器人的自增稳控制方法，解决飞行平台姿态 发生变化时，作业机构的扰动问题，进而实现对作业机构末端的精准控制。

一方面，本发明提供一种空中作业机器人的自增稳控制方法，包括如下步骤：

获取空中作业机器人的姿态信息；

并基于姿态信息计算出位置补偿向量；

基于逆运动学利用所述位置补偿向量进行姿态扰动补偿控制。

进一步优选，所述姿态信息为空中作业机器人姿态变化时飞行平台的机体坐标系的平移 偏移量以及旋转变换矩阵，所述位置补偿向量如下所示：