爬行機器人的分層可控混成Ｐｅｔｒｉ網建模研究

高慶吉，武曉霞，劉　芳，李萬民
中國民航大學機器人研究所，天津

東北電力大學自動化學院，吉林吉林

摘　　　要：飛機表面爬行機器人是一個復雜的離散事件和連續(xù)動態(tài)事件相結合的混成運動系統(tǒng)，為描述系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)行為，提出一種分層可控混成Ｐｅｔｒｉ網模型。依據爬行運動機構定義了Ｐｅｔｒｉ網模型組成元素，建立了爬行機器人單軸和雙軸分層可控混成Ｐｅｔｒｉ網，該模型可接收上層運動軌跡指令并輸出爬行動作序列。實驗表明，基于該模型實施的飛機模擬機艙表面爬行控制安全可靠，驗證了模型的正確性和實用性。

關　鍵　詞：混成系統(tǒng)；可控混成Ｐｅｔｒｉ網模型；高層控制；可靠運動

１　引　言
機器人攜帶磁光成像儀在飛機表面爬行，用于檢查飛機蒙皮缺陷，具有高效、準確和安全的優(yōu)勢，是目前解決飛機蒙皮缺陷檢查的先進手段［１］。與其他機器人不同，它的運動機構由氣缸、吸盤及電機控制的絲杠等組成，控制系統(tǒng)包含連續(xù)量和離散量，機器人在復雜三維曲面環(huán)境下工作，動作流程復雜、可靠性要求高。因此，為實施有效的運動控制和可靠性分析，建立一種形式化的模型來描述各部分之間的協(xié)同性至關重要。Ｐｅｔｒｉ網是系統(tǒng)描述和建模的有力工具之一，它以圖形方式描述系統(tǒng)，同時又是嚴格定義的數學對象，既可用于靜態(tài)的結構分析，又可用于動態(tài)的行為分析［２］。在工作流系統(tǒng)模型描述和分析方面，Ｐｅｔｒｉ網顯示出強大的模型描述和性能分析能力。而爬行機器人系統(tǒng)運行可分解成各子系統(tǒng)任務的組合，因此可考慮應用Ｐｅｔｒｉ網描述機器人系統(tǒng)。本文提出一種分層可控混成Ｐｅｔｒｉ網，能同時描述離散控制過程和連續(xù)動態(tài)過程，而且在分層化、可擴充性等方面滿足建模需求。從上層得到其控制規(guī)則，使控制邏輯更加合理，并滿足機器人可靠運動要求。

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