1.一种船载夹持机器人传动系统,其特征在于,其包括传动组件、同步组件和力控张紧组件,所述传动组件对称设置在所述力控张紧组件两侧,所述传动组件的滑轮车之间通过所述同步组件的同步杆连接;
所述传动组件包括液压缸、滑轮车、第一定滑轮、第二定滑轮、双机械臂、链条、钢缆、第一动滑轮和第二动滑轮,所述液压缸的伸缩杆与所述滑轮车的第一端连接,所述链条的第一端与基座连接,所述链条的第二端依次绕过所述第二动滑轮和第二定滑轮后与所述双机械臂的第一端连接,所述钢缆的第一端与张紧调节机构连接,所述钢缆的第二端依次绕过所述第一动滑轮和第一定滑轮后与所述双机械臂的第二端连接,所述双机械臂包括第一机械臂和第二机械臂,所述第一动滑轮与所述第二动滑轮平行设置在所述滑轮车上,所述同步组件包括同步杆、限位块、锁紧块和锁紧器,所述限位块和锁紧块依次设置在所述滑轮车靠近张紧调节机构的一侧,所述锁紧器设置在所述同步杆上,所述力控张紧组件包括加速度传感器、位移传感器和张紧调节机构,所述双机械臂上设置有位移传感器,所述加速度传感器位于对称设置的第一机械臂和第二机械臂的中间位置,所述张紧调节机构包括电动推缸、张紧滑轮和拉力传感器,所述电动推缸的第一端与基座连接,绳索的第一端与所述电动推缸的伸缩杆连接,绳索的第二端绕过所述张紧滑轮与基座连接,所述拉力传感器与所述张紧滑轮连接;
所述力控张紧组件中双机械臂的张紧力控制策略为:双机械臂张紧力包括近端张紧力Fn、远端张紧力Ff和单机械臂张紧力Fs,具体为:Fn=Kn·FsFf=Kf·Fs
式中,Kn为近端张紧力牵引系数,Kf为远端张紧力牵引系数,与近端机械臂运动位移xnc、远端机械臂运动位移xfc、近端机械臂初始捕获行程xn和远端机械臂初始捕获行程xf的关系式为:
2.根据权利要求1所述的船载夹持机器人传动系统,其特征在于,当第一机械臂和第二机械臂相互靠近夹持时,所述液压缸伸出驱动所述滑轮车相互远离,所述滑轮车上的第二动滑轮带动所述链条以两倍滑轮车的速度移动,所述链条经所述第二定滑轮换向后,带动第一机械臂和第二机械臂相互靠近实现夹持;当第一机械臂和第二机械臂相互远离时,所述液压缸缩回驱动所述滑轮车相互靠近,所述滑轮车上的第一动滑轮带动所述钢缆以两倍滑轮车的速度移动,所述钢缆经所述第一定滑轮换向后,带动第一机械臂和第二机械臂相互远离松开夹持物。
3.根据权利要求1所述的船载夹持机器人传动系统,其特征在于,当第一机械臂和第二机械臂开始捕获时第一侧的液压缸伸出,所述滑轮车带动所述同步杆由初始位置向远离所述锁紧组件的方向移动;第二侧的液压缸伸出,所述滑轮车沿同步杆向靠近所述锁紧组件的方向移动,当第一机械臂和第二机械臂捕获到位时,所述滑轮车接触限位块后锁紧器转动180°,所述滑轮车的两端分别被所述限位块和锁紧块锁定,使所述滑轮车同步移动,从而实现第一机械臂和第二机械臂的同步靠近或远离。
4.根据权利要求1所述的船载夹持机器人传动系统,其特征在于,当所述位移传感器检测到第一机械臂和第二机械臂之间的距离后,判定远端捕获与近端捕获,并在第一机械臂和第二机械臂捕获过程中根据传感器检测到第一机械臂和第二机械臂的加速度与位移信号,通过所述张紧调节机构调控所述钢缆的张紧力。
5.根据权利要求1所述的船载夹持机器人传动系统,其特征在于,所述传动组件下方设置有锁紧组件,所述液压缸液压锁紧系统失效后,第一机械臂和第二机械臂由固定状态切换为浮动状态,夹持过程中锁定的双机械臂产生位移或液压系统出现压力异常,所述锁紧组件的限位机构弹出,所述同步杆固定滑轮车实现第一机械臂和第二机械臂的锁紧。
6.一种基于权利要求1~5之一所述的船载夹持机器人传动系统的捕获方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1、第一机械臂和第二机械臂初始捕获行程检测,具体包括以下子步骤:
S11、检测第一机械臂和第二机械臂的初始捕获行程xI1与xI2;
S12、判定第一机械臂初始捕获行程xI1是否≥第二机械臂初始捕获行程xI2,若满足则执行步骤S21,否则执行步骤S22;
S2、远端捕获模式确定,具体包括以下子步骤:
S21、设定船载机器人夹持控制系统为第一机械臂远端捕获模式,并令远端机械臂捕获行程xf=xI1,近端机械臂捕获行程xn=xI2,执行步骤S31;
S22、设定船载机器人夹持控制系统为第二机械臂远端捕获模式,并令远端机械臂捕获行程xf=xI2,近端机械臂捕获行程xn=xI1,执行步骤S31;
S3、液压缸比例阀开度控制,具体包括以下子步骤:
S31、导入当前系统运行工况下第一机械臂的运动位移xc1和运动加速度ac1与第二机械臂的运动位移xc2和运动加速度ac2;
S32、判定当前机械臂运动位移xci是否>0.4xIi,若大于则执行步骤S34,若小于或等于则执行步骤S33;
S33、使阀口开度Xi=XF,执行步骤S4,其中XF为液控阀阀口全开时开度,Xi为液控阀当前阀口开度;
S34、判定当前机械臂运动位移xci是否>0.8xIi,若大于则执行步骤S36,若小于或等于则执行步骤S35;
S35、使阀口开度Xi=0.5XF,执行步骤S4;
S36、使阀口开度Xi=0.25XF,执行步骤S4;
S4、机械臂张紧力调节控制,包括:
S41单机械臂张紧力控制策略;S42双机械臂张紧力控制策略;
S5、双臂捕获进度检测,判定第一机械臂运动位移是否满足xc1=xI1且第二机械臂运动位移是否满足xc2=xI2,若满足机械臂到达捕获终点实现捕获,不满足则执行步骤S31继续循环,直至满足条件跳出循环实现捕获。
7.根据权利要求6所述的船载夹持机器人传动系统的捕获方法,其特征在于,步骤S41单机械臂张紧力控制策略包括启动阶段、制动阶段与精确捕获阶段,具体包括以下子步骤:S411、机械臂的加速度ac由链条提供的牵引力FC与钢缆提供的张紧力FS决定,其中FH=
2FC,则机械臂的加速度ac为:
S412、机械臂在捕获阶段的比例阀阀口开度为全开时的1/4,且机械臂匀速捕获夹持物体;则设机械臂匀速状态下链条提供的牵引力FCc=0.5FHc=FSc;FSc即为机械臂捕获阶段匀速捕获夹持物体时的固定张紧力;
S413、单机械臂张紧力Fs由匀速捕获固定张紧力FSc、基于加速度的牵引系数Kta与基于加速度的牵引系数Kta,具体为:Fs=Kta·Ktx·FSc
其中,基于加速度的牵引系数Kta为:
基于位移的牵引系数Ktx为:
8.根据权利要求6所述的船载夹持机器人传动系统的捕获方法,其特征在于,步骤S41单机械臂张紧力控制策略为:首先导入当前机械臂加速度ac与当前的机械臂位移axc设定固2
定张紧力FSc;其次进行机械臂当前加速度判定,ac≤0.2m/s ,将机械臂控制分为提速阶段控制与降速阶段控制,设置不同的加速度的牵引系数Kta;然后进行机械臂当前位移判定,xc≤0.4xI,根据机械臂所处的捕获位置,判定当前的状态是否符合预定控制模式,设置不同的加速度的牵引系数Ktx;最后基于设定固定张紧力FSc,基于加速度的牵引系数Kta与基于位移的牵引系数Ktx计算单机械臂张紧力Fs并输出。
9.根据权利要求6所述的船载夹持机器人传动系统的捕获方法,其特征在于,步骤S42双机械臂张紧力控制策略为:首先导入当前的远端机械臂位移xfc与当前的近端机械臂位移xnc;其次进行近端张紧力牵引系数Kn设定,使近端机械张紧力Fn的控制策略与单机械臂张紧力Fs的控制策略相同;然后进行近端机械臂当前位移判定,根据近端机械臂启动阶段、制动阶段与精确捕获阶段,设定不同的远端张紧力牵引系数Kf;最后调用单机械臂张紧力控制策略计算并输出近端机械臂张紧力Fn与远端机械臂张紧力Ff。
10.根据权利要求7所述的船载夹持机器人传动系统的捕获方法,其特征在于,机械臂的捕获位移为xI,机械臂的当前位移为xc,则启动阶段0≤xc≤0.4xI,制动阶段0.4xI
0.8xI,捕获阶段0.8xI