本發(fā)明屬于機(jī)器人測(cè)試，具體涉及一種移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著移動(dòng)機(jī)器人智能化水平的不斷升級(jí)，其在工業(yè)、商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，故其安全穩(wěn)定性尤為重要。而移動(dòng)機(jī)器人在不同坡度路面的動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性，是保證其安全的重要因素。因此對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人的爬坡及駐坡能力試驗(yàn)，是評(píng)價(jià)移動(dòng)機(jī)器人安全穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)。gb/t?37703-2019《地面廢墟搜救機(jī)器人通用技術(shù)條件》、gb/t?38124-2019《服務(wù)機(jī)器人性能測(cè)試方法》、cr-1-0302ts:2018《自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(agv)安全技術(shù)規(guī)范》、db13/t1483-2011《礦用井下探測(cè)機(jī)器人》、iso?3691-4:2020等現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于移動(dòng)機(jī)器人爬坡、駐坡能力及穩(wěn)定性的試驗(yàn)方法提出了規(guī)范要求，標(biāo)準(zhǔn)中通過(guò)驗(yàn)證機(jī)器人在不同坡度坡面的動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而坡度精準(zhǔn)、承載穩(wěn)定的坡道試驗(yàn)系統(tǒng)是保證試驗(yàn)可信度及準(zhǔn)確度的前提?，F(xiàn)有坡道試驗(yàn)臺(tái)多結(jié)合角度儀進(jìn)行測(cè)量坡度的調(diào)節(jié)，對(duì)于多個(gè)坡度值的測(cè)試要求，每次測(cè)試前需要人為重新設(shè)置調(diào)節(jié)坡度值后再進(jìn)行測(cè)試，操作較為復(fù)雜，精度難保證；或通過(guò)電驅(qū)動(dòng)坡道測(cè)量移動(dòng)機(jī)器人穩(wěn)定性，其承載能力有限，精度保持性較差。

2、上述對(duì)背景技術(shù)的陳述僅是為了方便對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案(使用的技術(shù)手段、解決的技術(shù)問(wèn)題以及產(chǎn)生的技術(shù)效果等方面)的深入理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該消息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題。為此，本發(fā)明目的在于提供一種移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)及方法。

2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

3、一種移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，包括：

4、坡道試驗(yàn)裝置，用于提供水平坡面以及與水平坡面相連的能夠調(diào)節(jié)不同坡度值的斜坡面；

5、運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)機(jī)器人于坡道試驗(yàn)裝置上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

6、控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)分別與坡道試驗(yàn)裝置和運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)電性連接，用于實(shí)時(shí)控制坡道試驗(yàn)裝置的坡度值，同時(shí)接收運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果，通過(guò)檢測(cè)結(jié)果判斷是否進(jìn)行下一坡度值的調(diào)節(jié)控制。

7、優(yōu)選地，所述坡道試驗(yàn)裝置包括安裝在基準(zhǔn)水平面上的底座，底座上通過(guò)升降機(jī)構(gòu)安裝有水平坡面，水平坡面的一側(cè)與斜坡面的上端鉸接，斜坡面的下端與基準(zhǔn)水平面接觸。

8、優(yōu)選地，還包括：距離傳感器，距離傳感器與控制系統(tǒng)相連，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平坡面的升降高度hi。

9、優(yōu)選地，所述升降機(jī)構(gòu)包括第一剪叉結(jié)構(gòu)和第二剪叉結(jié)構(gòu)，第一剪叉結(jié)構(gòu)和第二剪叉結(jié)構(gòu)之間設(shè)有液壓桿連接桿和液壓缸連接桿，液壓桿連接桿和液壓缸連接桿之間設(shè)有液壓組件。

10、優(yōu)選地，所述液壓組件包括第一液壓組件和第二液壓組件，液壓缸連接桿上設(shè)有第一液壓缸連接件和第二液壓缸連接件，液壓桿連接桿上設(shè)有第一液壓桿連接件和第二液壓桿連接件，第一液壓組件的兩端分別與第一液壓缸連接件和第一液壓桿連接件鉸接，第二液壓組件的兩端分別與第二液壓缸連接件和第二液壓桿連接件鉸接；第一液壓組件包括第一液壓桿和第一液壓缸，第二液壓組件包括第二液壓桿和第二液壓缸；第一液壓缸和第二液壓缸均連接液壓油箱。

11、優(yōu)選地，所述第一液壓桿連接件和第二液壓桿連接件之間設(shè)有連接板。

12、優(yōu)選地，所述第一剪叉結(jié)構(gòu)包括第一支撐桿、第二支撐桿和第一鉸接桿，第二剪叉結(jié)構(gòu)包括第三支撐桿、第四支撐桿和第二鉸接桿；第一支撐桿、第二支撐桿、第三支撐桿、第四支撐桿的頂端分別與水平坡面鉸接，且其底端分別與底座鉸接，第一支撐桿和第二支撐桿通過(guò)第一鉸接桿鉸接，第三支撐桿和第四支撐桿通過(guò)第二鉸接桿鉸接。

13、一種移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試方法，采用上述的移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)，包括步驟：

14、s1：布置試驗(yàn)設(shè)備，安裝距離傳感器，將運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)布置在坡道試驗(yàn)裝置周?chē)?，將靶球固定于待測(cè)移動(dòng)機(jī)器人上，標(biāo)定運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)；

15、s2：根據(jù)測(cè)試要求設(shè)置n個(gè)坡度值α1、α2、α3、...、αn，坡度值按等差數(shù)列依次增大，將多個(gè)依次增大的坡度值傳輸至控制系統(tǒng)；

16、s3：控制系統(tǒng)將斜坡面的坡度值調(diào)節(jié)為α1，控制移動(dòng)機(jī)器人從斜坡面底部開(kāi)始爬坡，根據(jù)運(yùn)動(dòng)路徑完成所有預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)軌跡；

17、s4：運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)移動(dòng)機(jī)器人在步驟s3下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，若機(jī)器人未出現(xiàn)滑移、側(cè)翻等情況，則判定移動(dòng)機(jī)器人在α1坡度值下可穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)將α1坡度值下合格的檢測(cè)結(jié)果傳給控制系統(tǒng)；

18、s5：控制系統(tǒng)接收到α1坡度值下的合格監(jiān)測(cè)結(jié)果后，控制坡道試驗(yàn)裝置將坡度值進(jìn)一步調(diào)節(jié)為α2，重復(fù)步驟s3～s4；

19、s6：試驗(yàn)過(guò)程中，若在任一坡度值αi下的試驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到移動(dòng)機(jī)器人發(fā)生滑移、側(cè)翻等，則認(rèn)定此次試驗(yàn)失敗，結(jié)束測(cè)試，控制系統(tǒng)輸出移動(dòng)機(jī)器人最大爬坡坡度為αi-1；若在坡度值α1下的試驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到移動(dòng)機(jī)器人發(fā)生滑移、側(cè)翻等，則試驗(yàn)失敗，控制系統(tǒng)輸出結(jié)果為移動(dòng)機(jī)器人不具備爬坡能力；若在最后一個(gè)坡度值αn試驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)未監(jiān)測(cè)到移動(dòng)機(jī)器人發(fā)生滑移、側(cè)翻等，則試驗(yàn)結(jié)束，控制系統(tǒng)輸出移動(dòng)機(jī)器人最大爬坡度為αn。

20、優(yōu)選地，所述運(yùn)動(dòng)路徑至少包括從斜坡面底部開(kāi)始沿斜坡面爬坡到達(dá)水平坡面、從水平坡面開(kāi)始經(jīng)斜坡面下坡、從斜坡面底部開(kāi)始沿斜坡面爬坡到達(dá)水平坡面后調(diào)頭后再經(jīng)斜坡面下坡、從斜坡面底部開(kāi)始沿斜坡面運(yùn)動(dòng)到斜坡面上后穩(wěn)定駐坡中的一種或多種的組合。

21、優(yōu)選地，坡度值其中l(wèi)為坡面長(zhǎng)度，h0為水平坡面1的最小高度值；

22、控制系統(tǒng)能夠控制坡度值，并對(duì)坡度值進(jìn)行校正，控制系統(tǒng)根據(jù)液壓桿伸縮距離模型進(jìn)行控制，距離模型通過(guò)s-p算法構(gòu)建：

23、u(t)＝kp·(h′-l·sinαi+h0)

24、構(gòu)建比例環(huán)節(jié)模型：

25、u(t)＝e·kp

26、設(shè)單次試驗(yàn)過(guò)程中角度設(shè)置值為αi，則對(duì)應(yīng)f(t)＝hi的值為：

27、f(t)＝hi＝l·sinαi-h0

28、對(duì)于單次試驗(yàn)過(guò)程中距離傳感器監(jiān)測(cè)值為c(t)＝h′，輸出為：

29、u(t)＝e(t)·kp＝kp·(f(t)-c(t))＝kp·(h′-l·sinαi+h0)；

30、其中，u(t)為液壓桿伸縮距離輸出值；kp為比例系數(shù)；h′為水平坡面1的升降高度實(shí)際測(cè)量值；e為液壓桿伸縮距離誤差值；f(t)為單次試驗(yàn)中αi坡度下的液壓桿伸縮距離；e(t)為t時(shí)刻液壓桿伸縮距離誤差值；c(t)為距離傳感器輸出值。

31、本發(fā)明的有益效果為：

32、本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足不同規(guī)格、重量的移動(dòng)機(jī)器人的爬坡、駐坡及穩(wěn)定性測(cè)試需求，可保證對(duì)于測(cè)試坡度值的精確控制，且采用液壓系統(tǒng)提供源動(dòng)力，具備更高的坡度保持性；

33、本發(fā)明的移動(dòng)機(jī)器人坡面動(dòng)靜態(tài)穩(wěn)定性測(cè)試方法，可根據(jù)每個(gè)坡度值條件下的測(cè)試結(jié)果自動(dòng)判定是否對(duì)下一坡度值條件進(jìn)行測(cè)試，并可完成對(duì)于不同坡度值的逐一自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，無(wú)需在每次試驗(yàn)前人為調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)坡度值，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，大大提高了工作效率。

34、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)機(jī)器人爬坡、駐坡能力及穩(wěn)定性的智能化測(cè)試，進(jìn)一步完善了移動(dòng)機(jī)器人測(cè)試體系。