一种腿履复合型智能起重机器人及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种腿履复合型智能起重机器人及其控制系统，包括机器人本体、设置在机器人本体上的数据采集设备、主控制器、电控液压比例阀和发动机控制单元，数据采集设备用于采集机器人的运行状态数据以及环境数据；主控制器根据接收到的所述数据采集设备发送的数据，控制电控液压比例阀的开度，电控液压比例阀与机器人本体的执行元件连接，控制执行元件的速度和方向；发动机控制单元通过CAN总线与主控制器连接，检测发动机的油门位置、温度、油压和液位数据并传输至主控制器，接收主控制器发送的控制命令，实现对发动机油门的控制。

A kind of intelligent crane robot with legs and its control system

The utility model discloses a leg-track compound intelligent crane robot and its control system, which includes a robot body, a data acquisition device installed on the robot body, a main controller, an electronically controlled hydraulic proportional valve and an engine control unit. The data acquisition device is used to collect the running state data and environment of the robot. Data; The main controller controls the opening of the hydraulic proportional valve according to the data received from the data acquisition device, connects the hydraulic proportional valve with the actuator of the robot body, controls the speed and direction of the actuator; The engine control unit connects with the main controller through the CAN bus to detect the engine. The data of throttle position, temperature, oil pressure and liquid level are transmitted to the main controller, which receives the control commands sent by the main controller to control the engine throttle.

【技术实现步骤摘要】
一种腿履复合型智能起重机器人及其控制系统
本技术涉及机器人控制领域，具体涉及一种腿履复合型智能起重机器人及其控制系统。
技术介绍
随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高，起重机的设计也向定制化、智能化、大型化和微型化两极发展等方面快速发展。腿履复合式智能起重机器人又称微型智能折叠吊车，属于起重机智能化、微型化的产物。因其具有蜘蛛型支腿，行走和运输状态支腿收紧、结构紧凑、机动性好，作业状态支腿伸开跨度较大、稳定性高而受到行业关注。随着微电子技术、计算机技术、智能仪表技术及传感器技术的迅速发展，现今起重机用户己越来越不满足于起重机仅仅拥有载荷、力矩限制功能，他们希望获得更多关于起重机状态的准确信息，包括起升高度、风速、起升角度、工作幅度甚至钢丝绳状况、油温、振动情况等信息；并希望起重机具有较强的自动控制功能及自诊断能力，以降低操作和维护的劳动负担并保证起重机的安全。因此，开发一种新型腿履复合型智能起重机器人的控制系统，最大限度的扩展控制距离，提高控制系统的可靠性和安全性，减轻操作人员的工作负担，为现场工作带来便利，对社会经济发展具有重要作用。新型腿履复合型智能起重机器人的控制系统的使用，具有相当的社会、经济意义和广阔的应用前景。目前针对此类智能机器人控制系统的研究还没有比较成熟、可靠的方案。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种腿履复合型智能起重机器人及其控制系统，采用数据采集设备对机器人本体负载重量、工作环境的风速、与障碍物距离、倾斜角度和车轮转速等数据进行采集，通过主控制器控制机器人本体在危险状况下自动规避，在工作中防倾翻，风速过高时自动停止工作，并能自适应负载；在机器人本体工作过程中，配以报警器的声音提示和显示器的文字提示，保证整个系统安全平稳的运行。本技术所采用的技术方案是：一种腿履复合型智能起重机器人的控制系统，包括机器人本体、设置在机器人本体上的数据采集设备、主控制器、电控液压比例阀和发动机控制单元，所述数据采集设备用于采集机器人的运行状态数据以及环境数据，并将采集的数据发送至主控制器；主控制器根据接收到的所述数据采集设备发送的数据，控制电控液压比例阀的开度，所述电控液压比例阀与机器人本体的执行元件连接，用于控制执行元件的速度和方向；所述发动机控制单元通过CAN总线与主控制器连接，用于检测发动机的油门位置、温度、油压和液位数据并传输至主控制器，接收主控制器发送的控制命令，实现对发动机油门的控制。进一步的，还包括遥控器，所述遥控器包括遥控器本体、第一无线收发器和第二无线收发器，所述第一无线收发器安装在遥控器本体上，用于向主控制器发送用户控制命令和接收主控制器上传的机器人主体的运行状态数据以及报警信息；所述第二无线收发器安装在机器人本体上，通过CAN总线与主控制器通信连接，用于接收第一无线收发器发送的用户控制命令并传输至主控制器，以及接收主控制器发送的数据并传输至遥控器本体。进一步的，所述遥控器本体上设置有操作手柄、开关和显示屏，所述操作手柄、开关和显示屏与设置在遥控器本体内的控制器连接。进一步的，所述数据采集设备包括称重传感器、风速传感器、接近传感器、转速传感器、拉线测距传感器和倾角传感器，所述称重传感器安装在机器人本体的伸缩臂上，用于测量机器人本体吊起货物的重量；所述风速传感器安装在机器人本体的伸缩臂上，用于监测机器人本体工作环境的风速；所述接近传感器安装在机器人本体的前部，用于监测机器人本体与障碍物之间距离；所述转速传感器安装在机器人本体车轮的轮毂上，用于采集机器人本体的车轮转速；所述拉线测距传感器安装在机器人本体的回转马达与伸缩臂之间，用于测量伸缩臂的实际长度；所述倾角传感器安装在机器人本体的车体底盘上，用于测量机器人本体的倾斜角度。进一步的，还包括设置在机器人本体上的输入输出设备，所述输入输出设备包括开关、按钮、指示灯和照明灯，所述开关、按钮、指示灯和照明灯分别与主控制器连接，所述开关用于给机器人本体上电，所述按钮用于输入控制信号，所述指示灯用于报警指示，所述照明灯用于光线不良时采光。进一步的，所述机器人本体的执行元件包括左前支腿液压缸、左后支腿液压缸、右前支腿液压缸、右后支腿液压缸、主臂回转液压缸、变幅液压缸、伸缩臂液压缸、左行走马达、右行走马达和起升马达。进一步的，所述发动机控制单元包括控制器、以及与控制器连接的检测发动机油门位置的油门位置传感器、检测发动机油温的温度传感器、检测发动机油压信号的压力传感器、检测发动机油面的液位传感器和发动机油面液位过高语音报警的报警器。进一步的，所述发动机控制单元连接有发动机油门调节电机和空调系统，发动机油门调节电机、空调系统分别与发动机控制单元的控制器连接。进一步的，还包括设置在机器人本体上的显示器，所述显示器通过CAN总线与主控制器连接，用于显示机器人主体的运行状态数据以及环境数据、发动机的监控数据以及报警信息，一种腿履复合型智能起重机器人，包括上述的腿履复合型智能起重机器人的控制系统。与现有技术相比，本技术的有益效果是：(1)本技术采用数据采集设备对机器人本体负载重量、工作环境的风速、与障碍物距离、倾斜角度和车轮转速等数据进行采集，通过主控制器控制机器人本体在危险状况下自动规避，在工作中防倾翻，风速过高时自动停止工作，并能自适应负载；在机器人本体工作过程中，配以报警器的声音提示和显示器的文字提示，保证整个系统安全平稳的运行；(2)本技术通过遥控器与主控制器无线通讯，实现对机器人本体的两种控制模式，遥控器具有操作手柄、开关和显示屏，可以下达各个执行元件的控制指令，并且可以显示机器人本体的状态数据信息和报警信息；通过主控制器对电控液压比例阀和发动机控制，控制机器人作业；主控制器还完成对发动机的油门控制和温度、油压、液位检测等，实现油门的自动控制、液位的自动报警等，从而实现发动机输出功率的自动调节。附图说明图1是本技术的腿履复合式智能起重机器人机械部分右视图；图2是本技术的腿履复合式智能起重机器人机械部分后视图；图3是本技术的腿履复合型智能起重机器人的控制系统结构框图；其中，1、右后支腿液压缸；2、起升马达；3、变幅液压缸；4、右前支腿液压缸；5、伸缩臂液压缸；6、右行走马达；7、主臂回转液压缸。具体实施方式下面结合附图对本技术进一步说明。本申请的一种典型的实施方式中，如图1-2所示，提出了一种腿履复合型智能起重机器人，该腿履复合型智能起重机器人由橡胶履带底盘、机架、四个支腿、液压回转机构、伸缩臂变幅机构、起升机构、液压伸缩吊臂、动力、液压传动及控制系统、包装件、安全防护装置等组成。需要控制的部分包括履带行走机构、四个支腿、液压回转机构、伸缩臂变幅机构、起升机构和液压伸缩吊臂。橡胶履带底盘用来承载吊车和实现吊车行走；机架用来安装底盘其它部件、发动机、吊机和支腿；四个支腿为蜘蛛型，分布在机架四角，行走和运输状态折叠收起，放置于机架两侧，吊重作业时伸开，“四腿八挓”，并可根据作业空间调节支腿跨度，极大的增加作业稳定性；液压回转机构安装于机架一端，可实现吊机部分平稳回转和制动；伸缩臂变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种腿履复合型智能起重机器人的控制系统，其特征是，包括机器人本体、设置在机器人本体上的数据采集设备、主控制器、电控液压比例阀和发动机控制单元，所述数据采集设备用于采集机器人的运行状态数据以及环境数据，并将采集的数据发送至主控制器；主控制器根据接收到的所述数据采集设备发送的数据，控制电控液压比例阀的开度，所述电控液压比例阀与机器人本体的执行元件连接，用于控制执行元件的速度和方向；所述发动机控制单元通过CAN总线与主控制器连接，用于检测发动机的油门位置、温度、油压和液位数据并传输至主控制器，接收主控制器发送的控制命令，实现对发动机油门的控制。

【技术特征摘要】
1.一种腿履复合型智能起重机器人的控制系统，其特征是，包括机器人本体、设置在机器人本体上的数据采集设备、主控制器、电控液压比例阀和发动机控制单元，所述数据采集设备用于采集机器人的运行状态数据以及环境数据，并将采集的数据发送至主控制器；主控制器根据接收到的所述数据采集设备发送的数据，控制电控液压比例阀的开度，所述电控液压比例阀与机器人本体的执行元件连接，用于控制执行元件的速度和方向；所述发动机控制单元通过CAN总线与主控制器连接，用于检测发动机的油门位置、温度、油压和液位数据并传输至主控制器，接收主控制器发送的控制命令，实现对发动机油门的控制。2.根据权利要求1所述的腿履复合型智能起重机器人的控制系统，其特征是，还包括遥控器，所述遥控器包括遥控器本体、第一无线收发器和第二无线收发器，所述第一无线收发器安装在遥控器本体上，用于向主控制器发送用户控制命令和接收主控制器上传的机器人主体的运行状态数据以及报警信息；所述第二无线收发器安装在机器人本体上，通过CAN总线与主控制器通信连接，用于接收第一无线收发器发送的用户控制命令并传输至主控制器，以及接收主控制器发送的数据并传输至遥控器本体。3.根据权利要求2所述的腿履复合型智能起重机器人的控制系统，其特征是，所述遥控器本体上设置有操作手柄、开关和显示屏，所述操作手柄、开关和显示屏与设置在遥控器本体内的控制器连接。4.根据权利要求1所述的腿履复合型智能起重机器人的控制系统，其特征是，所述数据采集设备包括称重传感器、风速传感器、接近传感器、转速传感器、拉线测距传感器和倾角传感器，所述称重传感器安装在机器人本体的伸缩臂上，用于测量机器人本体吊起货物的重量；所述风速传感器安装在机器人本体的伸缩臂上，用于监测机器人本体工作环境的风速；所述接近传感器安装在机器人本体的前部，用于监测机器人本体与障碍物之间距离；所述转速传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚丽，闫九祥，赵永国，肖永飞，
申请(专利权)人：山东省科学院自动化研究所，
类型：新型
国别省市：山东,37