[發明專利]一種輕型軌道機器人四驅運動控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201611081839.8
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106737563B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 崔偉;張明廣;楊震威
• 申請（專利權）人: 山東康威通信技術股份有限公司
• 主分類號: B25J5/02
• 分類號: B25J5/02;B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種輕型軌道機器人四驅運動控制系統及其方法，包括：中央控制單元與動力能量管理單元、運動驅動單元和外圍傳感輔助單元分別通信；中央控制單元控制運動驅動單元和動力能量管理單元，同時接收外圍傳感輔助單元的反饋信息，實時調整運動驅動單元的控制參數，實現系統安全平穩運行；中央控制單元根據動力能量管理單元的電量控制與反饋，合理調整運動驅動單元的負載平衡。本發明有益效果：實現電力隧道內輕型軌道機器人四個獨立步進伺服電機的驅動，以最佳能效比，實現四輪運轉同步，解決單驅在軌運動重心不穩，驅動力不足、坡道驅動輪打滑，增加減速機后運動噪音大等問題。

技術領域

本發明涉及電力隧道機器人監控技術領域，尤其涉及一種輕型軌道機器人四驅優化控制系統及其方法。

背景技術

隨著電纜在城市電網的廣泛應用，電力隧道成為電纜敷設的主要通道之一。

電力電纜隧道一般空間比較狹小，而且地面不平，內部施工地面容易出現障礙物，不利于地面機器人應用。懸掛機器人比較適合隧道空間應用，但是國內的電力隧道質量等等不一，需要充分考慮軌道重量及巡檢機器人行走的震動沖擊對電力隧道造成的潛在威脅進行評估。目前國內電力電纜隧道經常存在縱橫交錯的情況，單一或環形軌道巡檢機器人無法適應地形相對復雜的電纜隧道，而通常這些復雜的電纜隧道都是需要特別關注的。

目前已經存在的電力隧道在軌巡檢機器人，為單驅巡檢機器人，能夠實現電力隧道內的設備巡檢，但是這種單驅吊軌電力巡檢機器人通常帶載能力不強，如果要增強帶載能力必然要增加機械強度增加機械復雜度，而且容易出現重心不穩，驅動力不均衡，易出現驅動輪打滑動力丟失；常規伺服電機轉速很高需要配備合適的減速機提升帶載扭矩，通常減速機效率較低一般不超過80％，而且系統通常不具備電機剎車能量回收功能。而在狹小的隧道內吊軌上根本無法使用常規的汽車差速器4驅方式。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，本發明提供一種輕型軌道機器人四驅運動控制系統及其方法，該系統及方法采用四路獨立步進伺服電機驅動在軌4個小輪，不僅解決了驅動力不均衡，中心不穩，驅動力不足、機械結構復雜等問題，而且解決常規隧道巡檢機器人能效利用率低等問題，極大提升了在軌機器人的巡航距離。使巡檢機器人能夠適應各種(坡度小于35°)復雜隧道吊軌路況。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種輕型軌道機器人四驅運動控制系統，包括：中央控制單元、動力能量管理單元、運動驅動單元以及外圍傳感輔助單元；所述中央控制單元與動力能量管理單元、運動驅動單元和外圍傳感輔助單元分別通信；

所述中央控制單元控制運動驅動單元和動力能量管理單元，同時接收外圍傳感輔助單元的反饋信息，實時調整運動驅動單元的控制參數，實現系統安全平穩運行；中央控制單元根據動力能量管理單元的電量控制與反饋，合理調整運動驅動單元的負載平衡；

所述運動驅動單元包括驅動管理器以及與驅動管理器分別連接的步進伺服電機、制動控制部件以及機械驅動輪；所述驅動管理器接收中央控制單元的控制指令，同時參照實時軌道位置反饋信息，對步進伺服電機進行統一驅動管理，對彎道坡道進行軟件差速補償或扭矩補償。

進一步地，所述步進伺服電機直接通過連軸器與機械驅動輪連接，完全通過驅動管理器進行調速；

驅動管理器接收到中央控制單元的制動指令后，根據當前機器人運行速度與質量及剎車緊急程度，分析所需要的制動力矩F1，如果電機再生電量產生的制動力矩F2>F1，則不需要機械驅動輪的機械制動器，否則需要啟動機械驅動輪的機械制動器進行輔助剎車。

進一步地，所述中央控制單元包括：CPU中央處理器以及與CPU中央處理器分別連接的網絡通信模塊、總線控制器、信號處理模塊和故障防護模塊。

進一步地，所述動力能量管理單元包括電源管理模塊、電池模組、受控制動能量回收模塊以及法拉電容快速能量吸收模組；