爬行机器人的分层可控混成Ｐｅｔｒｉ网建模研究

高庆吉，武晓霞，刘　芳，李万民
中国民航大学机器人研究所，天津

东北电力大学自动化学院，吉林吉林

摘　　　要：飞机表面爬行机器人是一个复杂的离散事件和连续动态事件相结合的混成运动系统，为描述系统的静态特性和动态行为，提出一种分层可控混成Ｐｅｔｒｉ网模型。依据爬行运动机构定义了Ｐｅｔｒｉ网模型组成元素，建立了爬行机器人单轴和双轴分层可控混成Ｐｅｔｒｉ网，该模型可接收上层运动轨迹指令并输出爬行动作序列。实验表明，基于该模型实施的飞机模拟机舱表面爬行控制安全可靠，验证了模型的正确性和实用性。

关　键　词：混成系统；可控混成Ｐｅｔｒｉ网模型；高层控制；可靠运动

１　引　言
机器人携带磁光成像仪在飞机表面爬行，用于检查飞机蒙皮缺陷，具有高效、准确和安全的优势，是目前解决飞机蒙皮缺陷检查的先进手段［１］。与其他机器人不同，它的运动机构由气缸、吸盘及电机控制的丝杠等组成，控制系统包含连续量和离散量，机器人在复杂三维曲面环境下工作，动作流程复杂、可靠性要求高。因此，为实施有效的运动控制和可靠性分析，建立一种形式化的模型来描述各部分之间的协同性至关重要。Ｐｅｔｒｉ网是系统描述和建模的有力工具之一，它以图形方式描述系统，同时又是严格定义的数学对象，既可用于静态的结构分析，又可用于动态的行为分析［２］。在工作流系统模型描述和分析方面，Ｐｅｔｒｉ网显示出强大的模型描述和性能分析能力。而爬行机器人系统运行可分解成各子系统任务的组合，因此可考虑应用Ｐｅｔｒｉ网描述机器人系统。本文提出一种分层可控混成Ｐｅｔｒｉ网，能同时描述离散控制过程和连续动态过程，而且在分层化、可扩充性等方面满足建模需求。从上层得到其控制规则，使控制逻辑更加合理，并满足机器人可靠运动要求。

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