【技术实现步骤摘要】
本技术属于管道机器人，特别涉及一种小管径管道机器人控制系统。
技术介绍
1、管道是工业、能源、军事装备、城市建筑等领域中使用广泛的物料运输手段，保障这些管道系统的安全性和有效性至关重要，但是随着使用年限的增加，管道不可避免的会出现老化、裂缝、腐蚀或者受到外来施工的破坏，如果不及时处理，一旦发生事故会带来巨大的经济损失。因此，定期对管道进行勘察和维护就显得非常必要，为提高管道的寿命，就必须对管道进行有限的检测维护，管道检测机器人为满足该需要而产生，因此，定期对管道进行勘察和维护。
2、虽然管道机器人已有多年的发展史，但普通按键或者拨杆的控制方式操作不便，没有力反馈机制，不能实时将管道机器人工作时受到的各种反作用力反馈给操作员，操作手感差。
3、管道机器人一旦进入管道，除了机器人前后端摄像头传回会的管道机器人前端或者后端图像信息，无法对管道机器人自身姿态情况进行详尽了解，尤其是管道机器人在管道内的姿态，这一点对管道机器人过弯管时十分重要，可以预防机器人卡在管道内。
4、管内通信一直是管道机器人领域的一大难题，尤其是小管径管道机器人。因为小管径管道机器人没有足够的空间内置电压转换电路、通信协议转换电路等，一般情况下管道机器人需要在尾部拖着多根电缆，包含供电线、视频线、控制信号线，线缆众多严重阻碍管道机器人在管内的运动。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种小管径管道机器人控制系统，利用螺旋轮式管道机器人力反馈控制系统，
2、为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
3、一种小管径管道机器人控制系统，包括管道机器人、用于控制管道机器人的管内机器人端以及管外控制操作端；所述管外控制操作端包括第一电力载波模块、工业pc和二自由度力反馈操作架，所述工业pc通过网口与所述第一电力载波模块进行通信，且所述工业pc与所述二自由度力反馈操作架之间通过电性连接，以此收集管道机器人端的图像信息、传感器信息和电流反馈值，并向所述管道机器人端发送控制信号；所述管内机器人端包括第二电力载波模块、控制器和管道机器人执行与传感系统，所述控制器通过网口与所述第二电力载波模块进行通信，并通过所述第二电力载波模块为所述管道机器人执行与传感系统进行供电；所述管内机器人端与所述管外控制操作端通过电力线连接，且所述管内机器人端通过网口和所述第一电力载波模块、第二电力载波模块收集所述管外控制操作端的控制信号，并将采集到的图像信息、传感器信息和电流反馈值发送给所述管外控制操作端。
4、作为上述技术方案的进一步改进，所述二自由度力反馈操作架包括显示屏、底层控制器、直流无刷电机、控制手柄以及机架，所述显示屏安装于所述机架的顶端，所述直流无刷电机设置有两个，且两个所述直流无刷电机分别与所述机架和所述控制手柄连接。
5、作为上述技术方案的进一步改进，所述控制手柄具有绕z轴和x轴转动的自由度，所述控制手柄上设置有用于控制所述管道机器人前进或后退的前进后退旋钮，且所述控制手柄的前端还设置了用于控制所述管道机器人前后电缸移动的第一按钮和第二按钮，以驱动控制所述管道机器人贴紧管道内壁作业。
6、作为上述技术方案的进一步改进，所述控制手柄与底层控制器之间设置有电位器和舵机，所述前进后退旋钮与所述电位器之间连接有滑片，所述滑片上套设有弹簧，所述弹簧的一端与所述前进后退旋钮连接，另一端与所述舵机固定连接。
7、作为上述技术方案的进一步改进，所述管道机器人执行与传感系统包括驱动电机、转向电机、电缸、摄像头和转角传感器，所述驱动电机、转向电机以及电缸均至少设置有两个，且所述电缸和所述转向电机内均设置有电流采集模块；所述转角传感器设置有多个，且所述转角传感器设置在管道机器人各个运动关节上，并采集管道机器人各个运动关节的转角信息。
8、作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动电机与所述转向电机均采用力反馈控制系统。
9、综上所述，本技术的有益效果为：
10、1.本技术的小管径管道机器人控制系统采用具有力反馈系统的二自由度力反馈操作架对机器人进行操作，使管道机器人各个驱动器都具备了力反馈功能，提升操作体感，操作更为直观方便，对管道机器人的状况多了一层触觉感知，配合力反馈功能操作更加精准，提高操作效率。
11、2.本技术的小管径管道机器人控制系统采用可视化操作界面，可以实时了解管道机器人在管道中的姿态；配合机器人摄像头的回传图像可以更直观地了解管道机器人工作状况。
12、3.本技术的小管径管道机器人控制系统采用电力载波通信技术，解决管道机器人因携带线缆过多阻碍自身运动的问题。
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1.一种小管径管道机器人控制系统，其特征在于，包括管道机器人、用于控制管道机器人的管内机器人端以及管外控制操作端；
2.根据权利要求1所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述二自由度力反馈操作架包括显示屏、底层控制器、直流无刷电机、控制手柄以及机架，所述显示屏安装于所述机架的顶端，所述直流无刷电机设置有两个，且两个所述直流无刷电机分别与所述机架和所述控制手柄连接。
3.根据权利要求2所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述控制手柄具有绕z轴和x轴转动的自由度，所述控制手柄上设置有用于控制所述管道机器人前进或后退的前进后退旋钮，且所述控制手柄的前端还设置了用于控制所述管道机器人前后电缸移动的第一按钮和第二按钮，以驱动控制所述管道机器人贴紧管道内壁作业。
4.根据权利要求3所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述控制手柄与底层控制器之间设置有电位器和舵机，所述前进后退旋钮与所述电位器之间连接有滑片，所述滑片上套设有弹簧，所述弹簧的一端与所述前进后退旋钮连接，另一端与所述舵机固定连接。
5.根据权利要求4所述的小管
6.根据权利要求5所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述电流采集模块的输出端与所述底层控制器相连接，以使所述电流采集模块采集所述转向电机的电流值，并通过所述底层控制器乘以一定比例控制所述舵机向压缩所述弹簧的方向旋转相应的角度，以形成力反馈控制系统。
7.根据权利要求6所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述驱动电机与所述转向电机均采用力反馈控制系统。
...【技术特征摘要】
1.一种小管径管道机器人控制系统，其特征在于，包括管道机器人、用于控制管道机器人的管内机器人端以及管外控制操作端；
2.根据权利要求1所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述二自由度力反馈操作架包括显示屏、底层控制器、直流无刷电机、控制手柄以及机架，所述显示屏安装于所述机架的顶端，所述直流无刷电机设置有两个，且两个所述直流无刷电机分别与所述机架和所述控制手柄连接。
3.根据权利要求2所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述控制手柄具有绕z轴和x轴转动的自由度，所述控制手柄上设置有用于控制所述管道机器人前进或后退的前进后退旋钮，且所述控制手柄的前端还设置了用于控制所述管道机器人前后电缸移动的第一按钮和第二按钮，以驱动控制所述管道机器人贴紧管道内壁作业。
4.根据权利要求3所述的小管径管道机器人控制系统，其特征在于，所述控制手柄与底层控制器之间设置有电位器和舵机，所述前进后退旋钮与所述电位器之间连...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐汉波，
申请(专利权)人：湖南华核智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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