【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及,具体涉及上位机和下位机的通讯方式、爬行器和绞盘之间电缆保持恒张力的控制方法、爬行器保持直线行驶的控制方法。
技术介绍
目前,大多数的管道检测机器人属于有缆机器人,靠电缆线来提供动力和能源,以及与上位机进行通信。管道检测机器人在前进时,可以由机器人本体来拉动电缆跟随机器人向前行走,但是在后退时,电缆收线就成了一个问题。如果机器人后退的速度大于绞盘回收电缆的速度,就会导致电缆线在管道中的缠绕,影响机器人在管道中的行走及其任务的执行。相反如果机器人后退的速度小于绞盘回收电缆的速度,造成电缆张力过大,机器人滑行,严重时有可能拉断电缆。为实现绞盘和机器人爬行器的同步收线,采用自动收放线的绞盘控制方法,保持绞盘与爬行器之间电缆张力恒定,是非常有必要的。管道检测机器人的运动主要依赖于管内壁的环境条件,在管道的直径较大时,机器人会侧倾,甚至撞击管道内壁,易“搁浅”。当管道的内表面不平整时,按一般的控制方法,机器人运动困难。因此有必要对管道检测机器人增加智能自动纠偏算法,提高机器人对环境的自适应能力和运动的自主性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种管道检测机器人上位机和下位机的通讯方式、爬行器和绞盘之间电缆保持恒张力的控制方法、爬行器保持直线行驶的控制方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现管道检测机器人的控制方法,其特点是整个系统的控制采用一主三从的通讯模式,作为上位机的主控箱控制单元通过RS485串行通讯接口与作为下位机的绞盘控制单元、爬行器控制单元、摄像头控制单元进行通信;主控箱控制单元协调三个下位模块,绞盘控制单元、爬行器控制单元、摄像头控 ...
【技术保护点】
管道检测机器人的控制系统,所述管道检测机器人包括主控箱控制单元(1)、绞盘控制单元(2)、爬行器控制单元(3),摄像头控制单元(4),其特征在于包括:作为上位机的主控箱控制单元,用于通过与作为下位机的绞盘控制单元、爬行器控制单元、摄像头控制单元进行通信,从而收发相关的信息和/或指令;所述绞盘控制单元,用于控制绞盘电机的速度,从而保持绞盘和爬行器之间的电缆的恒定张力;所述爬行器控制单元,用于实时检测爬行器运行时的位姿变化,并对位姿的偏离进行纠偏;所述摄像头控制单元,用于实时把检测到的管道内情况以视频方式传输给外部视频播放设备,并可以对摄像头进行调焦控制。
【技术特征摘要】
1.管道检测机器人的控制系统,所述管道检测机器人包括主控箱控制单元(I)、绞盘控制单元(2)、爬行器控制单元(3),摄像头控制单元(4), 其特征在于包括 作为上位机的主控箱控制单元,用于通过与作为下位机的绞盘控制单元、爬行器控制单元、摄像头控制单元进行通信,从而收发相关的信息和/或指令; 所述绞盘控制单元,用于控制绞盘电机的速度,从而保持绞盘和爬行器之间的电缆的恒定张力; 所述爬行器控制单元,用于实时检测爬行器运行时的位姿变化,并对位姿的偏离进行纠偏; 所述摄像头控制单元,用于实时把检测到的管道内情况以视频方式传输给外部视频播放设备,并可以对摄像头进行调焦控制。2.根据权利要求1的控制系统,其特征在于 所述绞盘控制单元通过控制绞盘电机驱动器电流的大小从而调节绞盘电机的速度,并通过实时监测绞盘电机驱动器反馈电流值和调整预设电流值而保持绞盘和爬行器之间的电缆保持恒张力; 所述爬行器控制单元通过安装在爬行器上的电子罗盘,实时监测爬行器运行时的位姿变化,并当位姿变化超过一定数值时采用纠偏算法进行纠偏,从而使爬行器保持直线行驶并防止发生侧倾。3.根据权利要求1的控制系统,其特征在于所述爬行器控制单元用于执行以下操作 根据主控箱控制单元的命令,确定左、右轮速度(步骤S207), 利用所述电子罗盘实时检测爬行器的倾斜角状态(步骤S211),并按照三种情况进行判定(步骤S213) 一当倾斜角处于正常范围内,保持原左、右轮速度行驶(步骤S215); 一当左侧高于右侧时,调整左轮速度,使左轮速度大于右轮速度,直至倾斜角处于正常范围内,恢复原左轮速度(步骤S217),从而防止爬行器发生左倾,; 一当右侧高于左侧时,调整右轮速度,使右轮速度大于左轮速度,直至倾斜角处于正常范围内,恢复原右轮速度(步骤S219),从而防止爬行器发生右倾。4.根据权利要求1的控制系统,其特征在于所述摄像头控制单元用于执行以下操作 根据主控箱控制单元的命令,所述摄像头控制单元对摄像头进行调焦控制。根据主控箱控制单元的命令,所述摄像头控制单元通过控制轴向旋转电机和俯仰旋转电机进而带动摄像头进行轴向旋转和俯仰旋转,实现多方位观测管道内情况, 且其中 作为上位机的主控箱单元发送命令信号后,相应下位机绞盘控制单元、爬行器控制单元、摄像头控制单元执行命令并发送“回应信号”,当主控箱单元接收到“回应信号”后,认为该下位机已执行完当前命令,一次通信顺利结束,再等待进行下一次通信,当没有正确接收“回应信号”时,主控箱再发一次当前的命令,然后判断是否收到“回应信号”,直至第三次发送命令,若仍未收到“回应信号”,重发三次失败后,放弃通信,并启动通信报警任务。5.根据权利要求2的控制系统,其特征在于所述绞盘控制单元包括按钮扫描模块,并用于执行以下操作当下位机绞盘初始化之后,离合器闭合(步骤S301),防止意外放线;通过所述按钮扫描模块判断绞盘是处于自动还是手动状态(步骤S303),当判定绞盘处于自动收线状态时,接收主控箱控制单元的命令并进行解析(步骤 S309),并判定是前进还是后退命令(步骤S311);如判定收到的命令为前进指令,使离合器脱开,从而爬行器以主控箱设定的速度前进(步骤S313),同时拖拽卷线盘放线;若判定收到的命令是后退指令,则控制绞盘电机以初始设定电流对应的速度通过减速机构带动卷线盘收线(步骤S315),同时定时查询绞盘电机驱动器的反馈电流值(步骤S317);当所述反馈电流值小于初始设定电流值,使绞盘电机带动卷线盘继续收线;当反馈电流值大于初始设定电流值时,给上位机主控箱反馈信号,从而使主控箱控制单元收到信号后给爬行器发送倒退的指令,绞盘电机则以电位器设定电流值对应速度通过减速机构带动卷线盘收线,同时爬行器以主控箱设定的速度后退(步骤S319);在爬行器的所述后退过程中,定时查询绞盘电机驱动器的反馈电流值(步骤S321);当该反馈电流值与电位器设定电流值之差在一定范围之内时,保持绞盘电机速度不变(步骤 S323 );当反馈电流值与电位器设定电流值之差大于一定值时(步骤S325 ),使绞盘电机减速运行(步骤S327),直至差值稳定在正常范围之内;当反馈电流值与电位器设定电流值之差小于一定值时(步骤S329),使绞盘电机加速运行(步骤S331 ),直至差值稳定在正常范围之内。6.管道检测机...
【专利技术属性】
技术研发人员:李天剑,刘相权,王会香,陈晓,高宏,
申请(专利权)人:北京信息科技大学,
类型:发明
国别省市:
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