【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及，具體涉及上位機和下位機的通訊方式、爬行器和絞盤之間電纜保持恒張力的控制方法、爬行器保持直線行駛的控制方法。
技術介紹
目前，大多數的管道檢測機器人屬于有纜機器人，靠電纜線來提供動力和能源，以及與上位機進行通信。管道檢測機器人在前進時，可以由機器人本體來拉動電纜跟隨機器人向前行走，但是在后退時，電纜收線就成了一個問題。如果機器人后退的速度大于絞盤回收電纜的速度，就會導致電纜線在管道中的纏繞，影響機器人在管道中的行走及其任務的執行。相反如果機器人后退的速度小于絞盤回收電纜的速度，造成電纜張力過大，機器人滑行，嚴重時有可能拉斷電纜。為實現絞盤和機器人爬行器的同步收線，采用自動收放線的絞盤控制方法，保持絞盤與爬行器之間電纜張力恒定，是非常有必要的。管道檢測機器人的運動主要依賴于管內壁的環境條件，在管道的直徑較大時，機器人會側傾，甚至撞擊管道內壁，易“擱淺”。當管道的內表面不平整時，按一般的控制方法，機器人運動困難。因此有必要對管道檢測機器人增加智能自動糾偏算法，提高機器人對環境的自適應能力和運動的自主性。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種管道檢測機器人上位機和下位機的通訊方式、爬行器和絞盤之間電纜保持恒張力的控制方法、爬行器保持直線行駛的控制方法。本專利技術的目的通過以下技術方案來實現管道檢測機器人的控制方法，其特點是整個系統的控制采用一主三從的通訊模式，作為上位機的主控箱控制單元通過RS485串行通訊接口與作為下位機的絞盤控制單元、爬行器控制單元、攝像頭控制單元進行通信；主控箱控制單元協調三個下位模塊，絞盤控制單元、爬行器控制單元、攝像頭控...
【技術保護點】
管道檢測機器人的控制系統，所述管道檢測機器人包括主控箱控制單元（1）、絞盤控制單元（2）、爬行器控制單元（3），攝像頭控制單元（4），其特征在于包括：作為上位機的主控箱控制單元，用于通過與作為下位機的絞盤控制單元、爬行器控制單元、攝像頭控制單元進行通信，從而收發相關的信息和/或指令；所述絞盤控制單元，用于控制絞盤電機的速度，從而保持絞盤和爬行器之間的電纜的恒定張力；所述爬行器控制單元，用于實時檢測爬行器運行時的位姿變化，并對位姿的偏離進行糾偏；所述攝像頭控制單元，用于實時把檢測到的管道內情況以視頻方式傳輸給外部視頻播放設備，并可以對攝像頭進行調焦控制。
【技術特征摘要】
1.管道檢測機器人的控制系統，所述管道檢測機器人包括主控箱控制單元(I)、絞盤控制單元(2)、爬行器控制單元(3)，攝像頭控制單元(4)， 其特征在于包括 作為上位機的主控箱控制單元，用于通過與作為下位機的絞盤控制單元、爬行器控制單元、攝像頭控制單元進行通信，從而收發相關的信息和/或指令； 所述絞盤控制單元，用于控制絞盤電機的速度，從而保持絞盤和爬行器之間的電纜的恒定張力； 所述爬行器控制單元，用于實時檢測爬行器運行時的位姿變化，并對位姿的偏離進行糾偏； 所述攝像頭控制單元，用于實時把檢測到的管道內情況以視頻方式傳輸給外部視頻播放設備，并可以對攝像頭進行調焦控制。2.根據權利要求1的控制系統，其特征在于 所述絞盤控制單元通過控制絞盤電機驅動器電流的大小從而調節絞盤電機的速度，并通過實時監測絞盤電機驅動器反饋電流值和調整預設電流值而保持絞盤和爬行器之間的電纜保持恒張力； 所述爬行器控制單元通過安裝在爬行器上的電子羅盤，實時監測爬行器運行時的位姿變化，并當位姿變化超過一定數值時采用糾偏算法進行糾偏，從而使爬行器保持直線行駛并防止發生側傾。3.根據權利要求1的控制系統，其特征在于所述爬行器控制單元用于執行以下操作 根據主控箱控制單元的命令，確定左、右輪速度(步驟S207)， 利用所述電子羅盤實時檢測爬行器的傾斜角狀態(步驟S211)，并按照三種情況進行判定(步驟S213) 一當傾斜角處于正常范圍內，保持原左、右輪速度行駛(步驟S215)； 一當左側高于右側時，調整左輪速度，使左輪速度大于右輪速度，直至傾斜角處于正常范圍內，恢復原左輪速度(步驟S217)，從而防止爬行器發生左傾，； 一當右側高于左側時，調整右輪速度，使右輪速度大于左輪速度，直至傾斜角處于正常范圍內，恢復原右輪速度(步驟S219)，從而防止爬行器發生右傾。4.根據權利要求1的控制系統，其特征在于所述攝像頭控制單元用于執行以下操作 根據主控箱控制單元的命令，所述攝像頭控制單元對攝像頭進行調焦控制。根據主控箱控制單元的命令，所述攝像頭控制單元通過控制軸向旋轉電機和俯仰旋轉電機進而帶動攝像頭進行軸向旋轉和俯仰旋轉，實現多方位觀測管道內情況， 且其中 作為上位機的主控箱單元發送命令信號后，相應下位機絞盤控制單元、爬行器控制單元、攝像頭控制單元執行命令并發送“回應信號”，當主控箱單元接收到“回應信號”后，認為該下位機已執行完當前命令，一次通信順利結束，再等待進行下一次通信，當沒有正確接收“回應信號”時，主控箱再發一次當前的命令，然后判斷是否收到“回應信號”，直至第三次發送命令，若仍未收到“回應信號”，重發三次失敗后，放棄通信，并啟動通信報警任務。5.根據權利要求2的控制系統，其特征在于所述絞盤控制單元包括按鈕掃描模塊，并用于執行以下操作當下位機絞盤初始化之后，離合器閉合(步驟S301)，防止意外放線；通過所述按鈕掃描模塊判斷絞盤是處于自動還是手動狀態(步驟S303)，當判定絞盤處于自動收線狀態時，接收主控箱控制單元的命令并進行解析(步驟 S309)，并判定是前進還是后退命令(步驟S311);如判定收到的命令為前進指令，使離合器脫開，從而爬行器以主控箱設定的速度前進(步驟S313)，同時拖拽卷線盤放線；若判定收到的命令是后退指令，則控制絞盤電機以初始設定電流對應的速度通過減速機構帶動卷線盤收線(步驟S315)，同時定時查詢絞盤電機驅動器的反饋電流值(步驟S317);當所述反饋電流值小于初始設定電流值，使絞盤電機帶動卷線盤繼續收線；當反饋電流值大于初始設定電流值時，給上位機主控箱反饋信號，從而使主控箱控制單元收到信號后給爬行器發送倒退的指令，絞盤電機則以電位器設定電流值對應速度通過減速機構帶動卷線盤收線，同時爬行器以主控箱設定的速度后退(步驟S319)；在爬行器的所述后退過程中，定時查詢絞盤電機驅動器的反饋電流值(步驟S321);當該反饋電流值與電位器設定電流值之差在一定范圍之內時，保持絞盤電機速度不變(步驟 S323 );當反饋電流值與電位器設定電流值之差大于一定值時(步驟S325 )，使絞盤電機減速運行(步驟S327)，直至差值穩定在正常范圍之內；當反饋電流值與電位器設定電流值之差小于一定值時(步驟S329)，使絞盤電機加速運行(步驟S331 )，直至差值穩定在正常范圍之內。6.管道檢測機...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李天劍，劉相權，王會香，陳曉，高宏，
申請(專利權)人：北京信息科技大學，
類型：發明
國別省市：
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