一种水冷壁爬壁机器人控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水冷壁爬壁机器人控制系统，包括：控制模块、与所述控制模块信号连接的建图与避障模块与驱动模块及与所述控制模块信号连接的功能模块；所述控制模块包括主控制模块、与所述主控制模块信号连接的远程控制模块与下位机及与所述远程控制模块信号连接的备用控制器，所述备用控制器与主控制模块信号连接；所述功能模块包括清扫模块、打磨模块、测厚模块、焊接模块及OR检测模块。根据本发明专利技术，结实时控制机器人在壁面爬行以及滚刷清扫、壁面打磨、壁面喷涂、水冷壁管测厚功能，实时查看视频观测炉内情况，使炉膛检修工作更加简便安全智能化且可回溯查看。全智能化且可回溯查看。全智能化且可回溯查看。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷壁爬壁机器人控制系统


[0001]本专利技术涉及火力发电厂在役检查及维修的
，特别涉及一种水冷壁爬壁机器人控制系统。

技术介绍

[0002]壁机器人作为一种特种机器人开始在各行各业大放异彩。国内，哈尔滨工业大学机器人研究所是最早研究爬壁机器人的科研机构，代表性产品有多功能履带式罐壁喷涂检测磁吸附爬壁机器人，美国、加拿大、印度等国则已经开发了专门应用于火电站锅炉清洗、检查的人工智能机器人并投入应用，但大多数都沿着管线行走无法跨越水冷壁管，检测效率较低。
[0003]水冷壁爬壁机器人是用于火电站锅炉在役检查和维修工作的特种机器人，大部分依靠永磁装置吸附在水冷壁上作业，吸附装置承载力较大的机器人可以搭载更多设备，但灵活性很低，难以控制，吸附力较小的机器人能够在壁面灵活爬行但负载能力不足功能十分单一。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种水冷壁爬壁机器人控制系统，实时控制机器人在壁面爬行以及滚刷清扫、壁面打磨、壁面喷涂、水冷壁管测厚等功能，实时查看视频以观测炉内情况，使炉膛检修工作更加简便安全智能化且可回溯查看。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种水冷壁爬壁机器人控制系统，包括：控制模块、与所述控制模块信号连接的建图与避障模块与驱动模块及与所述控制模块信号连接的功能模块；
[0005]所述控制模块包括主控制模块、与所述主控制模块信号连接的远程控制模块与下位机及与所述远程控制模块信号连接的备用控制器，所述备用控制器与主控制模块信号连接；
[0006]所述功能模块包括清扫模块、打磨模块、测厚模块、焊接模块及OR检测模块；
[0007]所述远程控制模块包括云台相机、与所述云台相机信号连接的接收机及自带触摸屏的遥控器。
[0008]优选的，所述主控制模块、云台相机及接收机均安装于机器人上，所述功能模块可拆卸安装于机器人上。
[0009]优选的，所述远程控制模块通过遥控器发出针对功能模块的指令，且远程控制模块通过接收机接收信息转发至主控制模块。
[0010]优选的，所述主控制模块用于解析接收机发送的数据，主控制模块依据不同指令对相应的功能模块发出信号。
[0011]优选的，反馈数据经由主控制模块网络通信回传至下位机，下位机若判断主控制器宕机则立即启动备用控制器令爬壁机器人返回地面进行问题排查。
[0012]优选的，所述接收机安装于爬壁机器人上接收通道值并通过SBUS通信与主控制模块连接，同时接收机连接云台相机，将视频流远程传输到遥控器上进行显示，通过遥控器触摸屏调整镜头进行拍摄录像，所述云台相机用于保存图片和视频文件。
[0013]优选的，所述主控制模块安装有CAN通信参数、串口通信参数、IO口参数、网络通信参数、SBUS通信参数，所述驱动模块通过CAN总线连接主控制模块，所述建图与避障模块通过串口连接主控制模块，所述功能模块通过IO口连接主控制模块，且所述主控制模块取接收机转发的信息进行解析，根据通道值判断当前动作的功能模块，发出控制指令。
[0014]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
[0015](1)控制系统实现了通过手持式遥控器实时控制机器人在壁面爬行以及滚刷清扫、壁面打磨、壁面喷涂、水冷壁管测厚等功能，并在遥控器的触摸屏上实时查看视频以观测炉内情况，调整镜头进行全方位观测，炉内数据通过网线传输到下位机进行保存和分析，使炉膛检修工作更加简便安全智能化且可回溯查看。
[0016](2)操作简便，各功能控制方式集成化统一化，控制系统具有很好的鲁棒性，设计了备用控制功能，进一步提升系统鲁棒性，使控制系统更加安全可靠，解决主控制器宕机无法回收机器人问题。
[0017](3)实现了炉膛信息回传，通过实时数据分析使机器人具备自主避险能力，降低事故风险，信息保存和回溯功能则为后续分析提供数据支持。
[0018](4)设计了目前不常见的测厚模块、焊接模块和DR检测模块，且各个功能模块均可拆卸替换，接口统一，控制系统耦合性低，各个功能模块互不影响
附图说明
[0019]图1为根据本专利技术的水冷壁爬壁机器人控制系统的三结构框图；
[0020]图2为根据本专利技术的水冷壁爬壁机器人控制系统的方案流程图；
[0021]图3为根据本专利技术的水冷壁爬壁机器人控制系统的下位机软件流程图；
[0022]图4为根据本专利技术的水冷壁爬壁机器人控制系统的打磨模块的结构图；
[0023]图5为根据本专利技术的水冷壁爬壁机器人控制系统的测厚模块的结构图；
[0024]图6为根据本专利技术的水冷壁爬壁机器人控制系统的DR检测模块的结构图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]参照图1
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6，一种水冷壁爬壁机器人控制系统，包括：控制模块、与所述控制模块信号连接的建图与避障模块与驱动模块及与所述控制模块信号连接的功能模块；所述控制模块包括主控制模块、与所述主控制模块信号连接的远程控制模块与下位机及与所述远程控制模块信号连接的备用控制器，所述备用控制器与主控制模块信号连接；所述功能模块包括清扫模块、打磨模块、测厚模块、焊接模块及OR检测模块；所述远程控制模块包括云台相机、与所述云台相机信号连接的接收机及自带触摸屏的遥控器。
[0027]其中驱动模块包括四组磁性轮、直流电机和驱动器，通过CAN总线将四个驱动器与主控制器连接，使用的控制指令为CAN数据帧，机器人状态包括静止、上行、后退、左转和右转五种，在静止命令下四组磁性轮均不转动，遥控器推杆具备自动回中特性，设置推杆回中为静止状态。推杆有左右两个，根据习惯设置做推杆负责控制前后，右推杆负责控制左右，前进/后退根据左手推杆通道值计算所需速度然后保持四轮速度一致，推杆对应通道值数据变换范围是[282,1722]，电机最大转速1800rpm，前进/后退速度不宜过快，经实验将速度限制在[
‑
1080,1080]即可，由此设计左推杆通道值c与转速v的映射关系为：
[0028][0029]左转右转利用差分速度的方法来实现，右手推杆通道值设为w，变换范围与c一致，由于本专利技术使用的机器人体型较大，同侧轮速度保持一致有利于机器人爬行，左侧速度设为leftv，右侧速度设为rightv，计算速度如式2。
[0030][0031]转弯时最大转速为1080+(1722
‑
1002)＝1800rpm，即电机最大转速。
[0032]进一步的，所述主控制模块、云台相机及接收机均安装于机器人上，所述功能模块可拆卸安装于机器人上，方便对不对功能需求时对不同的功能模块进行更换，方便快捷，而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水冷壁爬壁机器人控制系统，其特征在于，包括：控制模块、与所述控制模块信号连接的建图与避障模块与驱动模块及与所述控制模块信号连接的功能模块；所述控制模块包括主控制模块、与所述主控制模块信号连接的远程控制模块与下位机及与所述远程控制模块信号连接的备用控制器，所述备用控制器与主控制模块信号连接；所述功能模块包括清扫模块、打磨模块、测厚模块、焊接模块及OR检测模块；所述远程控制模块包括云台相机、与所述云台相机信号连接的接收机及自带触摸屏的遥控器。2.如权利要求1所述的一种水冷壁爬壁机器人控制系统，其特征在于，所述主控制模块、云台相机及接收机均安装于机器人上，所述功能模块可拆卸安装于机器人上。3.如权利要求2所述的一种水冷壁爬壁机器人控制系统，其特征在于，所述远程控制模块通过遥控器发出针对功能模块的指令，且远程控制模块通过接收机接收信息转发至主控制模块。4.如权利要求3所述的一种水冷壁爬壁机器人控制系统，其特征在于，所述主控制模块用于解析接收机发送的数据，主控制模块依...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈润杰，肖林俊浩，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：