多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，包括控制主机、多台涂覆机器人及机器人控制系统，所述控制主机包括便携控制器和无线通讯主机；所述涂覆机器人及机器人控制系统包括无线通讯从机、机器人控制器以及相应配套传感器、执行器；操作员现场操作便携控制器及多机器人控制程序，并通过无线通讯主机向多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器发出运行控制信号，多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器通过无线通讯从机接收控制信号后，运行多台机器人控制程序，从而实现多台涂覆机器人的协调控制。

Control system of multi robot cable insulation coating operation system

The invention relates to a multi-robot cable insulation coating operation system control system, which comprises a control host, a plurality of coating robots and a robot control system. The control host comprises a portable controller and a wireless communication host, and the coating robot and the robot control system include a wireless communication slave and a robot control. Operators operate portable controllers and multi-robot control programs on the spot, and send control signals to the robot controllers of multiple coated robots and robot control systems through wireless communication mainframe, and control robots of multiple coated robots and robot control systems. After receiving the control signal from the slave through wireless communication, the controller runs multiple robot control programs, thus realizing the coordinated control of multiple coating robots.

【技术实现步骤摘要】
多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统
本专利技术涉及一种用于高空电缆绝缘材料涂覆的作业机器人，尤其是一种多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统。
技术介绍
目前，高空电缆绝缘材料涂覆急需要采用多机器人电缆绝缘涂覆作业，而电缆绝缘材料涂覆作业机器人必须要解决机器人作业控制问题，并设计出用于电缆绝缘材料涂覆作业机器人的控制系统。另外，由于电杆之间有多条平行导线，需要设计多机器人协同工作，所以该系统设计为多机器人协同工作，以提升整体涂覆效率。系统配备远距离通讯系统及手持控制设备。
技术实现思路
本专利技术是要提供一种多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，控制多机器人协同工作，以提升整体涂覆效率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，包括控制主机、多台涂覆机器人及机器人控制系统，所述控制主机包括便携控制器和无线通讯主机；所述涂覆机器人及机器人控制系统包括无线通讯从机、机器人控制器以及相应配套传感器、执行器；操作员现场操作便携控制器及多机器人控制程序，并通过无线通讯主机向多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器发出运行控制信号，多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器通过无线通讯从机接收控制信号后，运行多台机器人控制程序，从而实现多台涂覆机器人的协调控制。所述便携控制器为手机、平板电脑、笔记本电脑中的一种。所述无线通信主机将便携控制器的短距离通信数据帧调制成长距离的控制信号，控制信号通讯长度为300米；每个时钟周期，无线通信主机轮向无线通讯从机发送数据帧命令，数据帧内有地址标识，无线通讯从机通过匹配该地址标识响应无线通信主机的命令，并返回相应消息。所述无线通讯从机具有唯一通信地址，可以匹配无线通信主机广播信息中的地址，当地址一致时，所接收的广播命令将会传递给机器人控制器，由机器人控制器对该命令进行解析，完成无线通信主机对具体机器人的工作控制。所述涂覆机器人及机器人控制系统中的执行器包括行走机构和给料机构，机器人控制器分别通过行走电机驱动器、给料电机驱动器连接行走机构的行走电机和给料机构的给料电机，分别控制涂覆机器人在电缆上前后调速行走以及挤压胶罐活塞，供给三路绝缘胶到绝缘材料成型模具涂覆；所述机器人控制器还通过备用驱动器连接行走机构的行走电机，用于在行走电机驱动器故障时进行电机正反转控制，将涂覆机器人在紧急状况下撤离工作现场，从而使涂覆机器人安全停靠到电杆附近进行检修；所述行走电机驱动器与备用驱动器之间通过控制继电器实现切换。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，控制多台机器人协同工作，能提升整体涂覆效率。并且能实现多涂覆机器人的自动控制，提升多机器人操作的简易性，提高机器作业的可靠性，以及避免高空故障停机。附图说明图1为电缆绝缘材料涂覆作业机器人结构立体示意图；图2为电缆绝缘材料涂覆作业机器人结构剖视图；图3为本专利技术的多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统控制框图；图4为本专利技术的涂覆机器人机载控制系统图；图5为控制主机控制程序框架。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，2所示，电缆绝缘材料涂覆作业机器人，机器人行走机构100与绝缘材料成型模具200简称模头位于工作电缆50上方；绝缘材料绝缘胶密封于标准胶罐中53；绝缘材料供给系统上料机构51与胶罐53以及控制部分52位于电缆下方，整机总长约1米，电缆下方机器高度小于390mm，高度紧凑的设计形式有利于高空作业躲避电缆旁的高空障碍，如树枝、房屋、线缆等。机器人行走机构100装有行走轮，可在电缆50上移动，从而带动尾部的绝缘材料成形模具200简称模头向前移动，上料机构通过管路向模头注入三股绝缘胶，模头将绝缘胶均匀刮制，最终实现电缆的绝缘材料涂覆作业。为实现多涂覆机器人的自动控制，提升多机器人操作的简易性，提高机器作业的可靠性，以及避免高空故障停机，需要对该系统的控制方案进行特殊设计。一、总体控制方案：如图3所示，整体控制系统分为控制主机和多台涂覆机器人两部分，控制主机包括便携控制器与无线通讯主机（收发器）。涂覆机器人控制系统包括无线通讯从机，机器人控制器以及相应配套传感器、执行器。控制主机主要用于操作员对多台机器人进行现场操作，其中便携控制器可以为手机、平板电脑、笔记本电脑等，其上运行多机器人控制程序，从而实现多台机器人的协调控制。无线通信主机帮助便携控制器远距离与涂覆机器人通信，其可将便携控制器的短距离通信（USB/蓝牙/串口）数据帧调制成长距离的控制信号（射频信号），本系统的设计通讯长度为300米。每个时钟周期，主机轮询向丛机发送数据帧命令，数据帧内有地址标识，从机通过匹配该地址标识响应主机的命令，并返回相应消息。在涂覆机器人端，电气控制部分包括无线通讯从机（收发器）与机器人控制器两部分，其中无线通讯从机具有唯一通信地址，可以匹配主机广播信息中的地址，当地址一致时，所接收的广播命令将会传递给机器人控制器，由机器人控制器对该命令进行解析，完成主机对具体机器人的工作控制。二、涂覆机器人电气控制方案：如图4所示，涂覆机器人的主要执行器包括行走机构与给料机构，分别用于机器人在电缆上前后调速行走以及挤压胶罐活塞，供给三路绝缘胶到模头涂覆，所以控制系统主要对两独立调速电机进行控制，分别为图4中的行走与给料电机。行走电机负责驱动行走机构在电缆上行走，其通过驱动器进行调速控制，为防止机器人在高空工作时驱动器失效，本系统采用两套驱动器连接控制电机，其中主驱动器用于机器人在正常状态下对电机调速控制，其接受系统控制器的PWM1/DIR1信号控制电机的速度与转向；而备用电机则在主驱动器故障时进行电机正反转控制，用于将机器人在紧急状况下（主驱动器失效）的工作现场撤离，从而能使机器人安全停靠到电杆附近进行检修，控制信号为PWM3/DIR3。主驱动器与备用驱动器的切换是通过系统控制器控制继电器来实现的。给料电机的工作调速是由给料电机驱动器控制的，驱动器接受系统控制器的PWM2/DIR2信号来完成电机的调速与方向控制。当电机正转时，通过滚珠丝杠向上移动，挤压胶罐活塞，完成绝缘胶的挤出。锂电池通过DC/DC电源转换器向无线通讯从机与系统控制器供电，并经继电器的常闭与常开节点给3台电机驱动器供电。无限通讯从机可以接收长距离的射频信号，并通过比对地址，将匹配的射频消息转换为串口信号输入到系统控制器，从而响应主控制器的命令请求。三、多机器人通讯协议方案：该系统使用主从多机轮询同步通讯方式，如图3所示，操作者的便携控制器连接无线通讯主机，该主机可以轮询向多个从机远距离发送控制指令与接收从机信息。从机根据遥控器指令进行相应动作，并反馈工作状态信息。系统通讯协议包含两层，底层为数据链路层，顶层为数据应用层。数据链路层（底层）：本系统数据链路层的主要功能是建立相邻两通讯节点的通讯连接，实现帧同步广播、传输差错检测、从机地址比对、帧长度控制等功能，其接收上层的应用数据，将其封装成帧结构进行传输，具体帧结构如表1所示。表1帧同步标志帧长度从机地址应用消息报文帧校验帧同步标志(可选)从机接收到数据帧后，首先根据帧同步标志，获取完整数据帧，然后通过对比本机地址与数据帧的从机地址是否一致，如果相同则进行应用信息报文解析本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，包括控制主机、多台涂覆机器人及机器人控制系统，其特征在于：所述控制主机包括便携控制器和无线通讯主机；所述涂覆机器人及机器人控制系统包括无线通讯从机、机器人控制器以及相应配套传感器、执行器；操作员现场操作便携控制器及多机器人控制程序，并通过无线通讯主机向多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器发出运行控制信号，多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器通过无线通讯从机接收控制信号后，运行多台机器人控制程序，从而实现多台涂覆机器人的协调控制。

【技术特征摘要】
1.一种多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，包括控制主机、多台涂覆机器人及机器人控制系统，其特征在于：所述控制主机包括便携控制器和无线通讯主机；所述涂覆机器人及机器人控制系统包括无线通讯从机、机器人控制器以及相应配套传感器、执行器；操作员现场操作便携控制器及多机器人控制程序，并通过无线通讯主机向多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器发出运行控制信号，多台涂覆机器人及机器人控制系统的机器人控制器通过无线通讯从机接收控制信号后，运行多台机器人控制程序，从而实现多台涂覆机器人的协调控制。2.根据权利要求1所述的多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，其特征在于：所述便携控制器为手机、平板电脑、笔记本电脑中的一种。3.根据权利要求1所述的多机器人电缆绝缘涂覆作业系统控制系统，其特征在于：所述无线通信主机将便携控制器的短距离通信数据帧调制成长距离的控制信号，控制信号通讯长度为300米；每个时钟周期，无线通信主机轮向无线通讯从机发送数据帧命令，数据帧内有地址标识，无线通讯从机通过匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，赵伟亮，曹宋阳，吴岳鹏，尹钟，陶杰，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31