一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法，属于智能机器人领域，包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括主控板、PC机，软件部分包括系统状态监控层、硬件接口层、控制算法层、数据中心层和主控层，硬件接口层用于与接入的硬件设备进行数据交互；控制算法层用于对交互数据进行处理分析，提供SLAM导航功能；数据中心层用于对所有数据信息及日志文件进行存储和分析；主控层用于对各层间的数据交互、运行时间以及所述硬件部分进行调度和资源分配；系统状态监控层用于监测水下攀爬机器人的外部环境、状态和故障，并自主诊断和修复，提升兼容性的同时，使水下攀爬机器人具备故障诊断与恢复的能力，解决了故障后不能自主诊断、修复的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法
本专利技术涉及智能机器人
，特别是涉及一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法。
技术介绍
攀爬机器人在当代人类社会生产活动扮演者重要的角色，可用于大型设施表面检测、表面清理、表面涂覆等作业，还可用于帮助完成重大设施的故障诊断、故障预警、状态维护等，是代替人类在危险、复杂、狭窄等环境中完成一定作业任务的重要工具。攀爬机器人从吸附原理上分为生物粘附式、手爪式、电磁吸附式，从移动机构上可分为足式、轮式，从工作环境上可分为陆地攀爬机器人、水下攀爬机器人，其中，水下攀爬机器人多用于水下救援、水下设施检修以及水下探索等。但现有的水下攀爬机器人大多存在以下问题：(1)不具有故障诊断与恢复能力，当机器人在水下作业时遇到故障不能进行自主诊断和修复，经常“有去无回”；(2)硬件兼容性差，不利于自定义添加硬件设备，严重阻碍了控制系统的通用性。针对上述问题，本文提出了一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种水下攀爬机器人控制系统及故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下攀爬机器人控制系统，其特征在于，包括：硬件部分和软件部分，/n所述硬件部分包括主控板、PC机，所述主控板为具有多种接口形式的集成开发板，所述主控板和所述PC机采用局域网无线连接；/n所述软件部分包括系统状态监控层、硬件接口层、控制算法层、数据中心层和主控层；/n所述数据中心层分别与所述系统状态监控层、所述硬件接口层、所述控制算法层和所述主控层互联；/n所述系统状态监控层用于对所述水下攀爬机器人运行时的外部环境、运行状态和故障情况进行实时监测，将监测数据传输至所述数据中心层，并在所述水下攀爬机器人发生故障后，对故障进行自主诊断和修复；/n所述硬件接口层用于与接入所述控制系统的硬件设备...

【技术特征摘要】
1.一种水下攀爬机器人控制系统，其特征在于，包括：硬件部分和软件部分，
所述硬件部分包括主控板、PC机，所述主控板为具有多种接口形式的集成开发板，所述主控板和所述PC机采用局域网无线连接；
所述软件部分包括系统状态监控层、硬件接口层、控制算法层、数据中心层和主控层；
所述数据中心层分别与所述系统状态监控层、所述硬件接口层、所述控制算法层和所述主控层互联；
所述系统状态监控层用于对所述水下攀爬机器人运行时的外部环境、运行状态和故障情况进行实时监测，将监测数据传输至所述数据中心层，并在所述水下攀爬机器人发生故障后，对故障进行自主诊断和修复；
所述硬件接口层用于与接入所述控制系统的硬件设备进行数据交互，并将交互数据传输至所述数据中心层；
所述控制算法层用于对所述交互数据进行处理分析，为所述水下攀爬机器人运行时提供SLAM导航功能；
所述数据中心层用于对所述水下攀爬机器人运行时产生的所有数据信息及日志文件进行存储和分析；
所述主控层用于对其他各层间的数据交互、运行时间以及所述硬件部分进行调度和资源分配，为各层间的数据交互指定通信协议。


2.根据权利要求1所述的水下攀爬机器人控制系统，其特征在于，所述硬件接口层包括硬件设备驱动模块、信息采集设备接口模块、驱动器设备接口模块、通信设备接口模块、输入设备接口模块；
所述硬件设备驱动模块用于驱动所述PC机和外接设备进行数据交互；所述外接设备通过所述主控板上的接口接入所述控制系统，所述外接设备包括多种监测所述水下攀爬机器人的实时数据的传感器；
所述驱动器设备接口模块用于驱动所述主控板与电机驱动器进行数据交互；
所述信息采集设备接口模块用于采集交互数据，对所述交互数据进行优化处理，将所述交互数据划分为状态信息和参数信息，并将所述状态信息和所述参数信息通过所述数据中心层的数据管理模块传输至所述系统状态监控层；
所述通信设备接口模块用于为所述PC机与所述水下攀爬机器人建立无线通讯；
所述输入设备接口模块用于接收不同类别的输入设备发出的控制信号，经所述PC机处理后，通过所述通信设备接口模块将处理后的控制信号传送给所述主控板，实现对所述水下攀爬机器人运动的控制；所述不同类别的输入设备通过操控手柄、键盘、语音、系统预置指令或手势的方式进行控制。


3.根据权利要求1所述的水下攀爬机器人控制系统，其特征在于，所述系统状态监控层包括状态监测模块、故障监测模块和数据传输模块；
所述数据传输模块用于接收所述硬件接口层的信息采集设备接口模块传输的状态信息和参数信息，并建立数据传输通道，通过所述硬件接口层的通信设备接口模块进行上传以及下载数据，包括所述状态信息、所述参数信息和所述水下攀爬机器人的控制指令信息，同时管理所述状态监测模块与所述故障监测模块的数据传输；
所述状态监测模块用于实时监测所述状态信息和所述参数信息，并将所述状态信息和所述参数信息实时显示在所述PC机的QT界面上；
所述故障监测模块用于根据所述状态信息，判断所述水下攀爬机器人在水下攀爬过程中是否发生故障，并在发生故障后进行故障诊断和自主修复。


4.根据权利要求3所述的水下攀爬机器人控制系统，其特征在于，所述故障监测模块根据所述状态信息，判断所述水下攀爬机器人在水下攀爬过程中是否发生故障，并在发生故障后进行故障诊断和自主修复，具体包括：
所述故障监测模块通过所述数据中心层的日志模块读取存储的日志文件；
从所述日志文件的索引文件中，确定一个最近的稳定点并记录所述稳定点的地址；
确定所述日志文件中，与所述地址相对应的一条最近的稳定点记录；
根据所述稳定点记录，读取所述水下攀爬机器人此时的所述参数信息，所述参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁旭，贾智琪，苏婷婷，梁骥宇，袁俊杰，何广平，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11