一种管道作业机器人自动控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于管道作业机器人领域，具体的说是一种管道作业机器人自动控制装置，包括：数据收集模块，用于按照预设需求通过传感器对姿态数据、温度、湿度、水深、声呐数据、视频数据进行收集；控制模块，根据收集的姿态数据、温度、湿度、水深、声呐数据、视频数据集中处理综合分析实现自动化控制。该管道作业机器人自动控制装置及方法，通过管道机器人的控制模块收集各个传感器采集的数据，对收集数据进行综合分析，并对机器人进行自动化控制，从而降低人工工作强度，管道机器人具备一定的自动化控制能力，上报给操作人员的数据更加准确，可靠性得到提高，降低故障率。降低故障率。降低故障率。

【技术实现步骤摘要】
一种管道作业机器人自动控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及管道作业机器人领域，具体是一种管道作业机器人自动控制装置及方法。

技术介绍

[0002]管道作业机器人带的传感器包括了：摄像头、声纳、姿态传感器、温度传感器、湿度传感器、水深传感器等。
[0003]目前，这些传感器都是独立工作的，它们之间没有联系，传感器把数据采集后只是向操作人员展示，数据的分析完全靠人来做，没有根据传感器数据对机器人做自动化控制。
[0004]因此，针对上述问题提出一种管道作业机器人自动控制装置及方法。

技术实现思路

[0005]为了弥补现有技术的不足，解决目前，这些传感器都是独立工作的，它们之间没有联系，传感器把数据采集后只是向操作人员展示，数据的分析完全靠人来做，没有根据传感器数据对机器人做自动化控制的问题，本专利技术提出一种管道作业机器人自动控制装置及方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种管道作业机器人自动控制装置，包括：数据收集模块，用于按照预设需求通过传感器对姿态数据、温度、湿度、水深、声呐数据、视频数据进行收集；控制模块，根据收集的姿态数据、温度、湿度、水深、声呐数据、视频数据集中处理综合分析实现自动化控制。
[0007]优选的包括：姿态传感器，用于获得管道机器人的偏航角、仰俯角、侧滚角，通过侧滚角用于纠正声纳数据，管道机器人的声纳头不停向四周发射声波，通过声波的返回获得周围淤泥的分布情况，但管道机器人不一定处于平放状态，有可能侧滚了一定角度，但声纳头是感知不到机器发生侧滚的，这导致返回的淤泥分布数据产生倾斜而造成不准确，姿态传感器可以获得机器人的偏航角、仰俯角、侧滚角三个参数。其中侧滚角可以用于纠正声纳数据；温度传感器，用于测量机器内部的工作温度，管道机器人内部的温度传感器用于测量机器内部的工作温度，从而保证机器内部温度能够维持在合适范围内，有利于提高机器使用耐久性；湿度传感器，用于检测是否发生漏水，正常的湿度小于80g/m3，当超过80g/m3警戒值时，机器人内部有发生漏水的可能性，这时控制模块控制电源强制关电，保护机体；水深传感器通过压强来判断所在的水下深度，摄像头、声呐对水深传感器数据的纠正，道机器人的水深传感器通过压强来判断它所在的水下深度，操作人员由它可以知道当前机器人在水里的深度，但深度传感器是根据探测到的压强利用清水的密度反推出水深
的，在浑浊的水里，甚至管道机器人的水深传感器被没入淤泥里时，深度传感器得到的数据就不准确，这就需要结合声呐、摄像头的数据对它进行纠正，通过声呐可以探测到水面和淤泥表面的位置，当水深传感器根据探测到的压强给出清水状态下深度时，首先要通过深度传感器相对声呐的安装位置判断深度传感器是位于水中还是位于底部的淤泥中，根据声呐返回的淤泥区域位置确定水深传感器没在淤泥中的深度，得到H
淤泥
，当位于淤泥与水面之间水体部分，则H
淤泥
=0。淤泥的密度可通过实测得到ρ
淤泥
，再通过摄像头获得水体的浑浊度。水体的浑浊度不同相应的的密度也不同。因为管道机器人的灯光亮度是固定的，所以根据视频画面的亮度可以获得水的浑浊度进而测量出它的密度；根据摄像头视频自动控制行走方向；姿态数据对摄像头视频纠正；姿态与声呐数据结合检测机器人管壁行走。
[0008]优选的，所述姿态传感器获得的侧滚角用于纠正声纳数据；当声纳扫描点的坐标是（x,y），当前的侧滚角是θ，则纠正公式如下，其中坐标（x
’
,y
’
）是纠正后的坐标：x
’
=sqrt(x*x+y*y)*cos(atan(y/x)
‑
θ)y
’
=sqrt(x*x+y*y)*sin(atan(y/x)
‑
θ)其中sqrt是开平方函数，atan是反正切函数。
[0009]优选的，所述工作温度范围为20
‑
65
°
，机器人的正常内部工作温度是20
‑
65
°
，当温度超过65
°
时，说明机器人的由于长时间作业导致内部温度过高，这时需要休眠一段时间，否则容易出现部件烧坏的情况，当控制模块收到超过警戒温度的数据上报时，发送报警信号，然后关闭各个电机，使机器人进入休眠状态，直到温度回复正常后继续作业。
[0010]优选的，所述湿度范围小于80g/m3，正常的湿度小于80g/m3，当超过80g/m3警戒值时，机器人内部有发生漏水的可能性，这时控制模块控制电源强制关电，保护机体。
[0011]优选的，当所述湿度传感器或温度传感器检测值超出限定值时，控制模块关闭电机或控制电源强制断电。
[0012]优选的，所述摄像头获得水体的浑浊度，根据视频画面的亮度获得水的浑浊度进而测量出水体的密度；亮度的计算公式是：Y=0.299R+0.587G+0.114B；其中R、G、B分别代表红、绿、蓝三个颜色分量的值。
[0013]优选的，当所述水深传感器探测得到的深度是H
’
，深度对应的是清水密度ρ，根据视频亮度得到的浊水的密度是ρ
浊
，根据实测淤泥得到密度ρ
淤泥
；深度传感器位于水体上表面以下的距离为H
淤泥+
H水；深度传感器位于水体液面以下的深度H=H
淤泥+
H水=H
淤泥+（
ρ*H
’‑
ρ
淤泥*
H
淤泥）/
ρ
浊
。
[0014]优选的，通过所述控制模块识别黑色区域在视频位置，摄像头采集的视频画面中，位于管道正前方的区域因为没有光线反射，因而呈现黑色圆状；前方管壁区域因为发射位置较远，呈现灰色圆环状；作业机周围区域因反射位置较近，呈明亮色，因此，通过识别黑色区域在屏幕中的位置可以驱动作业机朝管道中心的方向前进，达到自动行驶的目的。
[0015]优选的，当所述侧滚角是α,仰俯角是β，则纠正前坐标(x,y)与纠正后坐标(x
’
,y
’
)的关系是：x
’
=m/2+sqrt((x
‑
m/2)*(x
‑
m/2)+(y
‑
(β*n)/γ
‑
n/2)*(y
‑
(β*n)/γ
‑
n/2))*cos
(atan((y
‑
(β*n)/γ
‑
n/2)/(x
‑
m/2))
‑
α)y
’
=n/2+sqrt((x
‑
m/2)*(x
‑
m/2)+(y
‑
(β*n)/γ
‑
n/2)*(y
‑
(β*n)/γ
‑
n/2))*sin(ata本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于，包括：数据收集模块，用于按照预设需求通过传感器对姿态数据、温度、湿度、水深、声呐数据、视频数据进行收集；控制模块，根据收集的姿态数据、温度、湿度、水深、声呐数据、视频数据集中处理综合分析实现自动化控制。2.根据权利要求1所述的一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于：包括：姿态传感器，用于获得管道机器人的偏航角、仰俯角、侧滚角，通过侧滚角用于纠正声纳数据；温度传感器，用于测量机器内部的工作温度；湿度传感器，用于检测是否发生漏水；水深传感器通过压强来判断所在的水下深度，摄像头、声呐对水深传感器数据的纠正；根据摄像头视频自动控制行走方向；姿态数据对摄像头视频纠正；姿态与声呐数据结合检测机器人管壁行走。3.根据权利要求2所述的一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于：所述姿态传感器获得的侧滚角用于纠正声纳数据；当声纳扫描点的坐标是（x,y），当前的侧滚角是θ，则纠正公式如下，其中坐标（x
’
,y
’
）是纠正后的坐标：x
’
=sqrt(x*x+y*y)*cos(atan(y/x)
‑
θ)y
’
=sqrt(x*x+y*y)*sin(atan(y/x)
‑
θ)其中sqrt是开平方函数，atan是反正切函数。4.根据权利要求2所述的一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于：所述工作温度范围为20
‑
65
°
，湿度范围小于80g/m3。5.根据权利要求4所述的一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于：当所述湿度传感器或温度传感器检测值超出限定值时，控制模块关闭电机或控制电源强制断电。6.根据权利要求2所述的一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于：所述摄像头获得水体的浑浊度，根据视频画面的亮度获得水的浑浊度进而测量出水体的密度；亮度的计算公式是：Y=0.299R+0.587G+0.114B；其中R、G、B分别代表红、绿、蓝三个颜色分量的值。7.根据权利要求6所述的一种管道作业机器人自动控制装置，其特征在于：当所述水深传感器探测得到的深度是H
’
，深度对应的是清水密度ρ，根据视频亮度得到的浊水的密度是ρ
浊
，根据实测淤泥得到密度ρ
淤泥
；深度传感器位于水体上表面以下的距离为H
淤泥+
H水；深度传感器位于水体液面以下的深度H=H
淤泥+
H水=H

【专利技术属性】
技术研发人员：侯鹏，徐岷，许一峰，
申请(专利权)人：深圳潜水侠创新动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：