起重机在如今工业行业中有着举足轻重的地位,为保障起重机安全稳定运行,起重机轨道检测是重中之重。目前传统的轨道检测方式大多是人工进行,效率低、精度差,检测单位承担着极大安全责任。随着工业自动化进程的不断推进,国内外已有研发人员采用机器人检测来取代传统的人工检测。起重机轨道检测机器人在进行轨道高度差检测工作时,由于轨道面的不平整、机器人速度变化等因素影响机器人行走姿态发生左右偏航、倾倒,导致检测工作失效,无法满足起重机轨道自动检测要求。为此,本文根据起重机轨道检测的指标要求,研究了起重机轨道检测移动机器人行走姿态测控方法及系统。主要研究内容与结论如下:首先,设计移动机器人行走姿态回正方法与回正传动机构。根据起重机轨道检测要求,确定机器人行走姿态要求及性能指标,从偏航回正与倾倒回正两方面出发,研究了移动机器人行走系统姿态自动回正方法;在移动机器人行走系统基础上,分别设计了偏航回正丝杠传动机构与倾倒回正惯性轮传动机构,并进行运动学和动力学分析计算,确定驱动电机及传动机构主要参数;运用ansys结构仿真方法,分别对偏航回正丝杠传动机构与倾倒回正惯性轮传动机构进行模态分析,仿真得出前6阶的固有频率,与其固有频率对比表明,所设计的传动机构的模态频率不会引发驱动电机的共振,传动机构能够稳定运行。其次,研究移动机器人行走系统姿态测控方法。首先,选用加速度计与陀螺仪结合的惯性传感器MPU6050,检测倾倒角度以及倾倒角速度,将其数据修正融合得到机器人的倾倒角;选用两个型号为HC-SR04超声波测距传感器检测传感到轨道侧边的垂直距离,通过距离差计算得到机器人的偏航值;其次,对偏航回正传动系统分析,采用线性控制原理,设计偏航回正PID控制器及系统,在simulink中建立PID控制模型,对其控制性能仿真,结果表明基于PID控制的丝杠传动机构,在0.7s内就能在完成最大偏航调节,验证了其能够达到预期控制要求;然后,对倾倒回正传动系统分析,基于非线性系统控制原理,设计倾倒回正滑模变结构控制控制器及系统,在simulink中建立滑模变结构控制模型,对其控制性能仿真,结果表明耗时0.8s能完成最大倾倒角调零,且仿真输出跟踪曲线表明其控制器输出存在较大的抖动性;进一步利用RBF神经网络的自适应学习方法,优化滑模变结构控制器的增益项,建立神经网络滑模变结构对应的simulink控制模型,对其控制性能仿真得到,其在0.6s能够完成最大倾倒角调零,缩短了0.2s,且仿真输出跟踪曲线的抖动性明显削弱,表明神经网络滑模变结构控制效果具有更快的响应性且输出平滑,符合倾倒回正控制要求。然后,设计移动机器人行走姿态测控系统。设计了测控系统的硬件:选择了STM32主控芯片,设计了姿态检测传感器检测电路,通过IIC总线接口,将传感器采集数据回传给主控芯片;选取了回正机构的电机驱动器,设计了其接口电路。设计了测控系统的软件,包括主控程序,移动机器人行走程序、姿态数据采集与数据滤波处理子程序、偏航回正PID控制子程序、倾倒回正神经网络滑模变结构控制子程序等,并进行软硬件搭建、调试与测试。最后,对移动机器人行走姿态测控性能试验进行研究。根据系统软硬件配置,搭建姿态测控性能试验平台。首先开展轨道检测移动机器人偏航回正丝杠传动机构控制性能试验,试验得到,从最大偏航6mm开始调节到0,耗时1.1s,符合设计要求;其次进行轨道检测移动机器人静止状态倾倒回正惯性轮传动机构控制性能试验,设定倾倒角从8°调零,RBF滑模变结构控制用时0.9s即可完成,比常规滑模调节时间快0.35s,调节性能良好;最后对轨道检测移动机器人行走姿态测控系统应用试验,观察分析正常速度运行的移动机器人动态倾倒角实时变化,能够将倾倒角稳定控制在±1°以内,符合行走姿态控制要求。研究结果为起重机轨道检测机器人实现轨道自动检测工作提供基础。