缆索机器人(6)

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) ：

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