[發明專利]一種管道檢修機器人控制系統

有效

• 申請號: 201610140462.2
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105666481B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 肖雅;劉心文;吳貴新;徐輝
• 申請（專利權）人: 福建省汽車工業集團云度新能源汽車股份有限公司
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/16;B25J18/00;B62D57/024
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙)35219
• 代理人: 黃以琳,林祥翔

1.一種管道檢修機器人控制系統，其特征在于，所述機器人包括設備承載梁、前夾持機構、后夾持機構和夾持開合機構，前夾持機構通過前翻轉關節鉸接于設備承載梁的一端，后夾持機構通過后翻轉關節鉸接于設備承載梁的另一端，所述前夾持機構或后夾持機構上設置有軸向驅動機構，設備承載梁上設置有周向驅動機構，所述夾持開合機構通過蝸輪傳動結構和鋼絲繩驅動前夾持機構和后夾持機構的各關節；

所述控制系統包括夾持力控制單元、整機運動狀態控制單元、驅動舵機控制單元、無線傳輸單元、組網單元和跌落控制單元；

所述夾持力控制單元包括安裝于夾持開合機構的蝸桿軸上的力傳感器，夾持力控制單元用于通過所述力傳感器檢測前夾持機構和后夾持機構的驅動鋼絲繩的繞緊程度，并與預設的最大夾持力以及預先標定的標準力值比較，判斷機器人夾持機構的夾持力是否足夠，以及對夾持開合機構輸出進行調整，使前夾持機構和后夾持機構的夾持力在設定范圍內；

所述整機運動狀態控制單元包括9軸姿態傳感器，整機運動狀態控制單元用于輸出驅動控制信號，使機器人完成翻轉、軸向運行、周向運行、螺旋運行，以及通過所述9軸姿態傳感器采集機器人的運動狀態信息，并與機器人當前運動狀態對應的標準狀態信息比較，判斷機器人當前運動是否正常，當機器人運動異常時，控制機器人進行運動自適應調整；整機運動狀態控制單元控制機器人進行軸向運動時的運動自適應調整包括：

整機運動狀態控制單元獲取機器人的當前運動速度，并根據9軸姿態傳感器采集的信息判斷機器人的當前空間姿態；

通過夾持力控制單元獲取前夾持機構與后夾持機構的當前夾持力度；

對比機器人的當前運動速度與預設的機器人軸向標準運動速度，以及對比當前夾持力度與預設的軸向運動的標準夾持力度；

若當前運動速度低于軸向標準運動速度，且當前夾持力度與標準夾持力度在預設的誤差范圍內，則增大前夾持機構與后夾持機構的夾持力度；

若當前運動速度高于軸向標準運動速度，且當前夾持力度與標準夾持力度在預設的誤差范圍內，則減小前夾持機構與后夾持機構的夾持力度；

跌落控制單元包括電磁吸盤、重力傳感器和緩沖氣囊，跌落控制單元通過重力傳感器檢測機器人是否發生跌落，并在發生跌落時控制電磁吸盤上電以及控制向緩沖氣囊充氣。

2.根據權利要求1所述的管道檢修機器人控制系統，其特征在于，整機運動狀態控制單元通過所述9軸姿態傳感器采集到的運動狀態信息包括：軸向運動速度、周向運動速度、螺旋運動速度與方向、翻轉方位和翻轉速度。

3.根據權利要求1所述的管道檢修機器人控制系統，其特征在于，整機運動狀態控制單元控制機器人進行翻轉時的運動自適應調整包括：

增大前夾持機構或后夾持機構的夾持力度；

整機運動狀態控制單元采集機器人的當前翻轉速度和軸向運動速度；

比較當前翻轉速度與預設的標準翻轉速度；

若當前翻轉速度大于標準翻轉速度或軸向運動速度不為零，則再次增大前夾持機構或后夾持機構的夾持力度。

4.根據權利要求1所述的管道檢修機器人控制系統，其特征在于，

所述組網單元包括TCP/IP硬件通訊協議棧，用于兩臺以上機器人之間，以及機器人與上位機之間通訊，實現作業區域分配與協調；

所述無線傳輸單元包括RS232串行通訊總線和RS485串行通訊總線，所述RS232串行通訊總線用于機器人與上位機之間信號傳輸，RS485串行通訊總線用于機器人主控單元與各驅動舵機之間信號傳輸。

5.根據權利要求1所述的管道檢修機器人控制系統，其特征在于，所述設備承載梁為長度可變式伸縮梁，所述整機運動狀態控制單元還包括雷達測距機構；

整機運動狀態控制單元在控制機器人翻轉時，先通過所述雷達測距機構檢測障礙物距離與方位或待翻躍的兩個管道的距離與方位；

整機運動狀態控制單元根據所述障礙物距離或兩個管道的距離調整長度可變式伸縮梁的長度，以及根據障礙物方位或兩個管道的方位確定機器人的翻轉角度。