[發明專利]換流閥大廳內壁清潔機器人的控制系統

在審

• 申請號: 201611024875.0
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106625725A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 曾晰;潘燁;計時鳴;張書豹;蘇林杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J13/08
• 分類號: B25J13/08;B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

技術領域

本發明涉及一種換流閥大廳內壁清潔機器人的控制系統。

背景技術

換流站是在高壓直流輸電系統中，為了完成直流電與交流電的轉換，并達到電力系統對于安全穩定及電能質量而建立的站點。換流閥是直流輸電工程的核心設備，通過依次將三相交流電壓連接到直流端得到期望的直流電壓并實現對功率的控制，其價值約占換流站成套設備總價的22～25％。換流閥大廳是放置換流閥的封閉建筑，其內壁累積的灰塵若不及時清理會擴散到空氣中，從而對換流閥的正常運行和使用壽命產生很大影響。目前，壁面的清潔工作由人工完成，需購買專業升降機器，效率低、危險性高且浪費了大量的人力和物力，為保證換流閥大廳內部清潔，提高換流閥運行穩定性，研制自動化清潔機器人勢在必行。

發明內容

為了克服現有壁面的清潔工作由人工完成，需購買專業升降機器，效率低、危險性高且浪費了大量的人力和物力的缺陷，本發明提供一種能夠保證換流閥大廳內部清潔、提高換流閥運行穩定性的換流閥大廳內壁清潔機器人的控制系統。

本發明采用的技術方案是：

換流閥大廳內壁清潔機器人的控制系統，其特征在于：包括至少一個驅動模塊、至少一個被控對象步進電機、電動推桿、清潔模塊、導向模塊、避障模塊、電腦PC端、單片機芯片以及CAN總線，所述的單片機芯片分別與驅動模塊、清潔模塊、導向模塊、避障模塊、電腦PC端連接；其中，

所述的電腦PC端，與CAN總線連接，所述的電腦PC端從所述的CAN總線中接收所有的總線消息，以完成對所述的驅動模塊、清潔模塊、導向模塊、避障模塊的初始化和工作狀態的監控；

所述的驅動模塊，與CAN總線連接，所述的驅動模塊從所述的CAN總線中獲取導航信息，并且通過步進電機驅動器實現機器人在攀爬行進和原路返程時步進電機的正轉、反轉和停止；

所述的清潔模塊，與CAN總線連接，所述的清潔模塊從所述的CAN總線中獲取開始清潔信息，進而通過控制電動推桿的伸縮實現清潔刷的上升和下降，清潔刷下降的距離由電動推桿的行程決定；

所述的導向模塊，與CAN總線連接，所述的導向模塊對兩個測距傳感器實施控制，當測距傳感器實時測得的機器人至左右兩側壁面凸起邊緣的距離大小在設定距離范圍內(測距傳感器分別安裝在左前輪固定板左側和右前輪固定板右側，分別檢測機器人至左右兩側壁面凸起邊緣的距離)，機器人正常攀爬行進或原路返程；當測距傳感器實時測得的距離大小超出設定距離時，反饋信號通過CAN總線傳輸至單片機芯片，單片機芯片根據反饋信號調節兩個步進電機速度以達到糾偏的效果；

所述的避障模塊，與CAN總線連接，所述的避障模塊對廣角攝像頭實施控制，通過輸入程序實現廣角攝像頭的環境識別、環境重建和重新規劃路線三種功能，在廣角攝像頭識別前方遇障時，反饋信號通過CAN總線傳輸至單片機芯片，單片機芯片根據障礙反饋信息對步進電機發出指令，令其停車或反轉，以達到避障效果。

所述的驅動模塊、步進電機、電動推桿分別包括兩個，即左端步進電機控制器和右端步進電機控制器，左端步進電機和右端步進電機，左端電動推桿和右端電動推桿。

所述的清潔刷為U型清潔刷。

所述的電腦PC端可實時監控控制系統運行情況，所述的單片機芯片為控制中樞，通過燒入程序控制各個被控對象；所述的CAN總線為控制器局域網絡，其以節點形式實現控制系統與被控對象的數據通訊。

本發明控制系統對機器人實施控制時，基本流程框架為：(1)機器人位于壁面底部初始狀態，廣角攝像機開啟，機器人進入識別障礙狀態；(2)測距傳感器得電，機器人進入實時測距狀態；(3)電動推桿得電，推桿伸出，“U”型清潔刷垂直下降；(4)電動推桿行程到達，電動推桿失電；(5)步進電機通電，機器人行進；(6)機器人遇障或至頂，步進電機先停止后反轉；(7)機器人返程至初始位置，步進電機失電；(8)電動推桿得電，推桿回縮，“U”型清潔刷垂直上升；(9)電動推桿行程到達，電動推桿失電；(10)測距傳感器失電，機器人關閉實時測距狀態；(11)廣角攝像機失電，機器人關閉識別障礙狀態；(12)返回初始狀態。除上述流程外，機器人還要實時處理各個反饋信號，并對各個被控對象重新發送指令，以達到最佳控制效果。

本發明的技術構思為：采用CAN總線形式，對機器人的控制系統進行設計，電腦PC端用于實時監控控制系統運行情況，單片機芯片作為控制中樞，對機器人各個被控對象實施控制。以模塊化形式對控制系統的被控對象進行劃分，使控制系統設計簡單化、明了化。