具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种多智能体攀爬机器人系统，如图1至图3所示，该多智能体攀爬机器人系统包括：爬梯机器人100和梯式攀爬机器人200。爬梯机器人100与梯式攀爬机器人200相互配合交替移动。同时，梯式攀爬机器人200也可用于搭载爬梯机器人100，协同爬梯机器人100一起进行移动。

其中，爬梯机器人100主要包括：爬梯框架127和设置在爬梯框架127上的抓握组件、吸附支撑组件。梯式攀爬机器人200主要包括：吸附攀爬组件和梯式框架组件222。梯式框架组件222上设有供抓握组件攀爬的路径。路径上设有多个支撑点，抓握组件通过支撑点与梯式框架组件222可拆卸地连接。梯式框架组件222采用梯式结构供爬梯机器人100攀爬。

爬梯机器人和梯式攀爬机器人互相配合交替移动，在爬梯框架127通过抓握组件攀爬时，抓握组件与相应的支撑点连接，吸附支撑组件脱开幕墙，梯式框架组件222通过吸附攀爬组件吸附幕墙。在梯式框架组件222通过吸附攀爬组件攀爬时，抓握组件脱开支撑点，爬梯框架127通过吸附支撑组件吸附在幕墙。

该多智能体攀爬机器人系统在工作过程中，单个梯式攀爬机器人可配置多个爬梯机器人。爬梯机器人在梯式攀爬机器人上可以自由攀爬，多个爬梯机器人可以同时在梯式攀爬机器人上攀爬，同时梯式攀爬机器可以按需在相应路径上为不同爬梯机器人提供支撑点。当爬梯机器人100通过抓握组件攀爬时，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件吸附在幕墙上固定不动。当梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件在幕墙上移动时，为避免梯式攀爬机器人200上的负载过大，可将爬梯机器人100脱离梯式攀爬机器人，通过吸附支撑组件将爬梯机器人固定在幕墙上不动。在移动到位后，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件吸附在幕墙上固定不动，爬梯机器人100再次利用抓握组件在梯式攀爬机器人上攀爬。由此在整个多智能体攀爬机器人系统移动过程中，可以大幅提高系统的负载能力。

每个多智能体攀爬机器人系统可设置多个爬梯机器人100，运动过程中，以一个固定点建立绝对坐标系和以梯式攀爬机器人200上的某点建立相对坐标系，确定梯式攀爬机器人200的绝对坐标和每个爬梯机器人100的相对坐标。确定目标位置，在绝对坐标系下，根据扫描数据，计算梯式攀爬机器人200的最佳路线及位移，同时计算梯式攀爬机器人200与爬梯机器人100的相对最佳路线及位移。移动梯式攀爬机器人200到与爬梯机器人100最佳配合位置，爬梯机器人100开始在梯式攀爬机器人200上攀爬。

当爬梯机器人100到达梯式攀爬机器人200的相对坐标阈值上限时，同步控制各爬梯机器人停止运动并吸附幕墙，并控制梯式攀爬机器人200朝目标位置移动，即各爬梯机器人100脱离梯式攀爬机器人200，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件在幕墙上移动，各爬梯机器人100通过相应的吸附支撑组件固定在幕墙上不动。相对目标位置，计算梯式攀爬机器人200位移并进行移动；当梯式攀爬机器人200移动到达爬梯机器人100相对坐标阈值下限时，梯式攀爬机器人200停止移动；控制爬梯机器人100在梯式攀爬机器人200上攀爬，控制梯式攀爬机器人200吸附幕墙，并同步控制各爬梯机器人100在梯式攀爬机器人200上朝目标位置移动，即各爬梯机器人100通过抓握组件攀爬，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件吸附在幕墙上固定不动。梯式攀爬机器人200与爬梯机器人100交替移动，即可到达目标位置。

本发明实施例提供的多智能体攀爬机器人系统，利用爬梯机器人和梯式攀爬机器人互相配合交替移动，在爬梯框架通过抓握组件攀爬时，抓握组件与支撑点连接，吸附支撑组件脱开幕墙；梯式框架组件通过吸附攀爬组件吸附墙面；在梯式框架组件通过吸附攀爬组件攀爬时，抓握组件脱开，在单一系统中设置了爬梯机器人和梯式攀爬机器人，提高了系统的负载能力。爬梯机器人与梯式攀爬机器人可以分开，独立进行作业，多个爬梯机器人也可以同时进行作业，满足不同的需要，梯式攀爬机器人可以按需为不同爬梯机器人提供支撑点，不仅使整个系统更加灵活方便地按需进行作业，而且可多个爬梯机器人可以同时进行作业，满足不同的需要，扩大了使用范围。

如图1和2所示，为便于爬梯机器人100在梯式攀爬机器人200上移动，爬梯机器人100设有四个抓握组件，对称分布在爬梯框架127的四周。每个抓握组件均包括：抓握关节臂和抓握装置。抓握关节臂的第一端与爬梯框架127铰接，抓握装置的第一端与抓握关节臂的第二端铰接，抓握装置的第二端与支撑点可拆卸地连接。

根据使用需求，抓握关节臂中可设置多关节臂，本实施例中，设有第一关节臂111和第二关节臂112，抓握装置依次通过第二关节臂112、第一关节臂111、机械臂连接件126与爬梯框架127铰接，各抓握组件相互配合，以在梯式攀爬机器人200上实现爬梯的操作。

其中，抓握装置包括：第一气爪组件、第二气爪组件和支撑杆113。支撑杆113的第一端与抓握关节臂的第二端铰接。支撑杆113的第二端与第二关节臂112铰接。第一气爪组件和第二气爪组件的结构相同，均设有：气爪114和钩爪115。钩爪115安装在气爪114上，气爪114用于驱动钩爪115张合。通过控制气爪114的位置可调整两钩爪115与支撑点的连接关系。

如图1和2所示，爬梯机器人100设有两个吸附支撑组件，两个吸附支撑组件对称分布在爬梯框架127的左右两侧，吸附支撑组件包括：支撑关节臂和第一吸盘装置。支撑关节臂的第一端与爬梯框架127铰接。第一吸盘装置的第一端与支撑关节臂的第二端铰接，第一吸盘装置的第二端吸附或脱开幕墙。当爬梯机器人100通过抓握组件攀爬时，第一吸盘装置脱开幕墙。当梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件在幕墙上移动时，第一吸盘装置连接幕墙。

根据使用需求，支撑关节臂可设置多关节臂，本实施例中，设有三关节臂，分别为第三关节臂118、第四关节臂119和第五关节臂120。第一吸盘装置依次通过第五关节臂120、第四关节臂119、第三关节臂118与爬梯框架127铰接，各关节臂相互配合，以实现爬梯机器人100与幕墙间的连接。

第一吸盘装置包括：第一连接杆123、第一吸盘121和第一真空泵124。第一吸盘121的通过第一连接杆123与支撑关节臂的第二端铰接，第一吸盘121与第一真空泵124连通。

当爬梯机器人100通过抓握组件攀爬时，第一真空泵124关闭，第一吸盘121脱开幕墙，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件吸附在幕墙上固定不动。当梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件在幕墙上移动时，为避免梯式攀爬机器人200上的负载过大，可将爬梯机器人100脱离梯式攀爬机器人，第一真空泵124将第一吸盘121抽真空，通过吸附支撑组件将爬梯机器人100固定在幕墙上不动。在移动到位后，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件吸附在幕墙上固定不动，第一真空泵124关闭，第一吸盘121脱开幕墙，爬梯机器人100再次利用抓握组件在梯式攀爬机器人上攀爬。

如图1和图3所示，梯式攀爬机器人200设有四个吸附攀爬组件，四个吸附攀爬组件对称分布在梯式框架组件222的四周。吸附攀爬组件包括：攀爬关节臂和第二吸盘装置。攀爬关节臂的第一端与梯式框架组件222铰接。第二吸盘装置的第一端与攀爬关节臂的第二端铰接，第二吸盘装置的第二端吸附或脱开幕墙。当爬梯机器人100通过抓握组件攀爬时，梯式攀爬机器人200通过第二吸盘装置吸附幕墙。当梯式攀爬机器人200在幕墙上移动时，第二吸盘装置配合动作周期性的吸附或脱开幕墙。

根据使用需求，攀爬关节臂可设置多关节臂，本实施例中，设有两关节臂，分别为第六关节臂211和第七关节臂212。梯式框架组件222包括梯式框架和机械臂连接件。第二吸盘装置依次通过第七关节臂212、第六关节臂211和机械臂连接杆218与梯式框架铰接。各关节臂相互配合，以实现梯式攀爬机器人200与幕墙的动作。

第二吸盘装置包括：第二连接杆213、第二吸盘215和第二真空泵216。第二吸盘215通过第二连接杆213与攀爬关节臂的第二端铰接，第二吸盘215与第二真空泵216连通。本实施例中，单个第二吸盘装置中包括：三个第二吸盘215以及对应的三个第二真空泵216。第二真空泵216产生负压力，使第二吸盘215吸附在幕墙上，实现固定作用。

当爬梯机器人100通过抓握组件攀爬时，第二吸盘215打开，第二吸盘215吸附幕墙，梯式攀爬机器人200通过第二吸盘215吸附在幕墙上固定不动。当梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件在幕墙上移动时，周期性的控制第二吸盘215吸附或脱开幕墙，为避免梯式攀爬机器人200上的负载过大，可将爬梯机器人100脱离梯式攀爬机器人，通过吸附支撑组件将爬梯机器人100固定在幕墙上不动。在移动到位后，梯式攀爬机器人200通过第二吸盘215吸附在幕墙上固定不动，爬梯机器人100再次利用抓握组件在梯式攀爬机器人上攀爬。

如图1和图2所示，为便于爬梯机器人100的控制，爬梯机器人100还包括：用于控制爬梯机器人100运行的爬梯控制组件125。

其中，爬梯控制组件125包括：第一视觉装置129、第一导航装置117、第一压力检测装置122、压觉检测装置116。第一视觉装置129设置在爬梯框架127上，第一视觉装置129朝爬梯机器人100的行进方向设置，第一视觉装置129用于获取爬梯机器人100的线路数据。第一导航装置117设置在抓握组件上，第一导航装置117用于根据线路数据获取爬梯机器人100的线路规划，配合第一视觉装置129用以判断爬梯机器人100在线路规划中所处的位置。第一压力检测装置122设置在吸附支撑组件上，第一压力检测装置122用于根据吸附支撑组件与幕墙之间压力判断爬梯机器人100在线路规划中的工作状态。例如，在第一压力检测装置122检测到压力到达预设压力时，则判定第一吸盘121吸附在幕墙上，而当第一压力检测装置122检测到压力小于预设压力时，则判定第一吸盘121脱开幕墙。压觉检测装置116设置在抓握组件上，压觉检测装置116用于根据抓握组件与支撑点之间压力判断爬梯机器人在线路规划中的工作状态。

如图1和图3所示，为便于梯式攀爬机器人200的控制，梯式攀爬机器人200还包括：用于控制梯式攀爬机器人200的梯式控制组件221。梯式控制组件221包括：第二视觉装置219、第二导航装置214和第二压力检测装置217。

其中，第二视觉装置219设置在梯式框架组件222上，第二视觉装置219朝爬梯式攀爬机器人200的行进方向设置，第二视觉装置219用于获取梯式攀爬机器人200的线路数据，配合第二视觉装置219用以判断梯式攀爬机器人200在线路规划中所处的位置。第二导航装置214设置在吸附攀爬组件上，第二导航装置214用于根据线路数据爬梯机器人的线路规划。第二压力检测装置217设置在吸附攀爬组件上，第二压力检测装置217用于根据吸附攀爬组件与幕墙之间压力判断梯式攀爬机器人在线路规划中的工作状态。例如，在第二压力检测装置217检测到压力到达预设压力时，则判定第二吸盘215吸附在幕墙上，而当第一压力检测装置122检测到压力小于预设压力时，则判定第二吸盘215脱开幕墙。

为便于监测爬梯机器人100攀爬时状态，爬梯控制组件还包括：第一倾覆检测装置128。第一倾覆检测装置128设置在爬梯框架127的重心，第一倾覆检测装置128用于检测爬梯机器人100整体的倾斜角度，以便于控制爬梯机器人100的攀爬。

对应的，梯式控制组件221还包括：第二倾覆检测装置220。第二倾覆检测装置220设置在梯式框架组件222的重心，第二倾覆检测装置220用于检测梯式攀爬机器人200整体的倾斜角度，以便于控制梯式攀爬机器人200的攀爬。

本发明还提供一种多智能体攀爬机器人系统的控制方法，该控制方法包括如下步骤：

步骤S1：以一个固定点建立绝对坐标系和以梯式攀爬机器人上的某点建立相对坐标系，确定梯式攀爬机器人的绝对坐标和每个爬梯机器人的相对坐标。

步骤S2：确定目标位置，在绝对坐标系下，根据扫描数据，计算梯式攀爬机器人的最佳路线及位移，同时计算梯式攀爬机器人与爬梯机器人的相对最佳路线及位移。

步骤S3：移动梯式攀爬机器人到与爬梯机器人最佳配合位置，爬梯机器人开始在梯式攀爬机器人上攀爬，当爬梯机器人到达梯式攀爬机器人的相对坐标阈值上限时，爬梯机器人停止运动并吸附幕墙；相对目标位置，计算梯式攀爬机器人位移并进行移动；当梯式攀爬机器人移动到达爬梯机器人相对坐标阈值下限时，梯式攀爬机器人停止移动；控制爬梯机器人在梯式攀爬机器人上攀爬，梯式攀爬机器人与爬梯机器人交替移动，到达目标位置。

具体地，如图1至图3所示，该多智能体攀爬机器人系统在工作过程中，以一个固定点建立绝对坐标系和以梯式攀爬机器人200上的某点建立相对坐标系，确定梯式攀爬机器人200的绝对坐标和每个爬梯机器人100的相对坐标。确定目标位置，在绝对坐标系下，根据扫描数据，计算梯式攀爬机器人200的最佳路线及位移，同时计算梯式攀爬机器人200与爬梯机器人100的相对最佳路线及位移。移动梯式攀爬机器人200到与爬梯机器人100最佳配合位置，爬梯机器人100开始在梯式攀爬机器人200上攀爬。

当爬梯机器人100到达梯式攀爬机器人200的相对坐标阈值上限时，同步控制各爬梯机器人停止运动并吸附幕墙，并控制梯式攀爬机器人200朝目标位置移动，即各爬梯机器人100脱离梯式攀爬机器人200，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件在幕墙上移动，各爬梯机器人100通过相应的吸附支撑组件固定在幕墙上不动。相对目标位置，计算梯式攀爬机器人200位移并进行移动；当梯式攀爬机器人200移动到达爬梯机器人100相对坐标阈值下限时，梯式攀爬机器人200停止移动；控制爬梯机器人100在梯式攀爬机器人200上攀爬，控制梯式攀爬机器人200吸附幕墙，并同步控制各爬梯机器人100在梯式攀爬机器人200上朝目标位置移动，即各爬梯机器人100通过抓握组件攀爬，梯式攀爬机器人200通过吸附攀爬组件吸附在幕墙上固定不动。梯式攀爬机器人200与爬梯机器人100交替移动，即可到达目标位置。

本发明实施例提供的多智能体攀爬机器人系统的控制方法，利用爬梯机器人和梯式攀爬机器人互相配合交替移动，在爬梯框架通过抓握组件攀爬时，抓握组件与支撑点连接，吸附支撑组件脱开幕墙；梯式框架组件通过吸附攀爬组件吸附墙面；在梯式框架组件通过吸附攀爬组件攀爬时，抓握组件脱开，在单一系统中设置了爬梯机器人和梯式攀爬机器人，提高了系统的负载能力。爬梯机器人与梯式攀爬机器人可以分开，独立进行作业，多个爬梯机器人也可以同时进行作业，满足不同的需要，梯式攀爬机器人可以按需为不同爬梯机器人提供支撑点，不仅使整个系统更加灵活方便地按需进行作业，而且满足不同的需要，扩大了使用范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。