[发明专利]一种绳驱蛇形机械臂及其绳索故障状态下的控制方法

说明书

本发明公开了一种绳驱蛇形机械臂绳索故障状态下的控制方法。列举绳驱蛇形机械臂运动方程；判断绳索出现故障否，若出现则跳转至确定绳索编号，若没出现则结束；确定绳索编号后判断绳索破断否，若未破断则求解绳索长度后信号故障；若破断则判断绳索卡滞否，若卡滞则求解绳索长度，若未卡滞则信号故障；根据绳索卡滞求解绳索长度后则信号故障结束；避障求解过程值，并判断是否满足条件1，若满足则动力不足结束，若不满足则判断是否满足条件2，若满足则动力不足结束，若不满足则判断是否满足条件3，若满足则运动干涉结束，若不满足则正常运动结束。本发明为最大程度地发挥机械臂的性能，更好地利用绳驱蛇形机械臂的冗余特性。

技术领域

本发明属于蛇形机械臂领域；具体涉及一种绳驱蛇形机械臂及其绳索故障状态下的控制方法。

背景技术

绳驱蛇形机械臂是使用绳索驱动的超冗余机械臂，具有自由度多，运动灵活，适应狭小空间环境的能力。但是绳索存在破断和卡滞的可能性极高，目前针对绳索卡滞和破断情况的处理方式是更换绳索，及其繁琐且增加成本。

发明内容

本发明提供了一种绳驱蛇形机械臂绳索故障状态下的控制方法，为最大程度地发挥机械臂的性能，更好地利用绳驱蛇形机械臂的冗余特性，开发出处故障状态下蛇形机械臂的运动控制方法，给出了绳索破断和卡滞情况下的处理方法，及对后期运动情况的预测。

本发明通过以下技术方案实现：

一种绳驱蛇形机械臂，所述绳驱蛇形机械臂包括控制柜1、支撑脚2、基座3和机械臂4，所述控制柜1的底端设置多个支撑脚2，所述控制柜1的上端设置基座3，所述基座3的前端设置机械臂4，

所述机械臂4包括绳索5、锁紧机构6、锥节下板7、连接柱8、万向节轴9和锥节上板10，所述锥节上板10与锥节下板7之间设置多个连接柱8与多根绳索5，所述锥节下板7上设置锁紧机构6，每一对所述锥节上板10、锥节下板7、锁紧机构6与锥节上板10和锥节下板7之间的绳索5和连接柱8组成一个机械臂关节，相邻两个所述机械臂关节之间通过万向轴9连接；

所述基座3上的电机12通过力传感器11与丝杠连接，所述丝杠的滑块安装在直线导轨13上，所述力传感器11的一端安装在丝杠的滑块上，所述绳索5固定在力传感器11的另一端。

一种绳驱蛇形机械臂绳索故障状态下的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1：基于绳驱蛇形机械臂列举绳驱蛇形机械臂运动方程；

步骤2：判断绳驱蛇形机械臂的绳索是否出现故障，若出现故障则跳转至步骤3，若没出现故障则跳转至步骤15；

步骤3：确定绳索编号后再进行步骤4；

步骤4：判断绳驱蛇形机械臂的绳索是否破断，若绳索破断则进行步骤6，若绳索并未破断进行步骤5；

步骤5：根据绳索破断求解绳索长度后再进行步骤8；

步骤6：判断绳驱蛇形机械臂的绳索是否卡滞，若绳索卡滞则进行步骤7，若绳索并未卡滞则进行步骤8；

步骤7：根据绳索卡滞求解绳索长度后再进行步骤8；

步骤8：报告信号故障后进行步骤15；

步骤9：避障求解过程值，并判断是否满足失效条件1，若满足失效条件1则进行步骤10，若不满足失效条件1则进行步骤11；

步骤10：动力不足则进行步骤15；

步骤11：判断是否满足失效条件2，若满足失效条件2则进行步骤10，若不满足失效条件2则进行步骤12；

步骤12：判断是否满足失效条件3，若满足失效条件3则进行步骤13，若不满足失效条件3则进行步骤14；

步骤13：运动干涉后再步骤15；