5208的光电编码器。
3、机器人向下运动时的动力学分析
机器人在向上爬升的过程中,完成对缆索的检测维护,当机器人运动到缆索的顶点,就需要对机器人进行安全回收。在对机器人回收过程中,要求机器人能够平稳、匀速下滑。当机器人到达缆索顶端,控制电机通过反转从高空返回地面,为实现节能和故障回收,设计了基于反电动势理论的回收方法。
3.1、反电动势下降分析原理
当机构断电下滑时,电机作为发电机工作,机器人本体相当于原动机,带动主动轮驱动电枢旋转.在匀速转动时,驱动转矩(T )必须与发电机的电磁转矩(Tm )及空载损耗转矩( To)相平衡.可以采用调节电阻(Rb)改变电流(ia )的方法来控制电磁转矩,进而控制机构的下降速度.此处仅考虑稳定状态,忽略电机电枢产生的内部摩擦等非线性情况的影响.根据图4
可得:
(此处后面的括号里一次为(14)(15)(16)(17))
式中,UR为滑动变阻器电压(V),Ra为电枢电阻(),La为电枢电感(H),Rb为可变电阻,ia为电枢电流(A),Tm为电磁转矩(N.m),为磁极的磁通(wb)
,
为与电机结构有关的常数(V-s/rad),Ea为感应电动势(V),n为电机
转速(r/min).
机构下降时的驱动力矩为:
(18)
式中,rl为主动轮半径(m),Ff为缆索作用机构的总摩擦力(N),To为电机摩擦转矩(N.m),M 为机构自重及负重(kg)。
当机构沿缆索匀速下滑时:
由式(1)~(5)得出下降速度vl(m/s) :