[發(fā)明專利]一種輸電線巡檢機(jī)器人的全自動耦合控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810461975.2
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108663958B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小棟;郭健;沈海鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04;G05D1/02;H02P5/00;H02P5/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

一種輸電線巡檢機(jī)器人的全自動耦合控制系統(tǒng)，包括重心調(diào)整控制模塊、軌跡跟蹤控制模塊、全自動控制模塊、遙控功能模塊、故障檢測模塊、電機(jī)控制模塊、外設(shè)控制模塊和滑行控制模塊；重心調(diào)整控制模塊、軌跡跟蹤控制模塊、全自動控制模塊、遙控功能模塊、故障檢測模塊、電機(jī)控制模塊、外設(shè)控制模塊和滑行控制模塊均與中央處理器CPU連接；由中央處理器CPU對各個(gè)模塊傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和邏輯處理，并將控制指令發(fā)送給各個(gè)模塊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓電線巡線檢測機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種輸電線巡檢機(jī)器人的全自動耦合控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，攜帶檢測設(shè)備的巡檢機(jī)器人逐漸的應(yīng)用于各種高危、惡劣的工作環(huán)境中，如應(yīng)用于高壓輸電線路的巡檢機(jī)器人，應(yīng)用于變電站檢測的巡檢的機(jī)器人及應(yīng)用于隧道檢測的巡檢機(jī)器人等等，在這些人工巡檢勞動強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性高的工作崗位，都陸續(xù)出現(xiàn)了代替人工巡檢的巡檢機(jī)器人，隨著控制技術(shù)及人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了更加智能的巡檢機(jī)器人，這些機(jī)器人能夠進(jìn)行簡單的自我決策及實(shí)現(xiàn)巡檢的自動化，在無特殊的情況下的可以安全、可靠的實(shí)現(xiàn)自動化巡檢，智能巡檢機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)頂層的決策，進(jìn)而控制頂層的氣缸、液壓和電機(jī)等動力原件的運(yùn)動，達(dá)到所需要的運(yùn)動。

將巡檢機(jī)器人應(yīng)用于高壓線特別是超高壓輸電線路的巡檢作業(yè)，不僅可以減輕工人的勞動強(qiáng)度，降低巡檢作業(yè)費(fèi)用，并且可以提高巡檢作業(yè)質(zhì)量和效率，是一種可替代原有巡檢方法的切實(shí)可行的方案，因此高壓輸電線路巡檢機(jī)器人具有強(qiáng)烈的市場需求和廣闊的發(fā)展前景。因此多功能、多模態(tài)高壓線路巡檢機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究及其系統(tǒng)開發(fā)研制成為電網(wǎng)發(fā)展的迫切需要。

基于仿生學(xué)原理建立爬滑復(fù)合模態(tài)巡檢機(jī)器人模型如圖1所示，使巡檢機(jī)器人能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜多樣的工作環(huán)境，充分解決新疆地區(qū)天氣惡劣，地勢險(xiǎn)峻，高壓輸電線路長度長等問題導(dǎo)致的人工巡檢困難的現(xiàn)狀；通過對復(fù)合模態(tài)高壓巡線機(jī)器人的研制，解決惡劣環(huán)境下機(jī)器人運(yùn)行的穩(wěn)定性問題，將會把高壓巡檢機(jī)器人的巡檢方式推向復(fù)雜環(huán)境下的多功能巡檢，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智能巡檢。

現(xiàn)有的控制系統(tǒng)和控制方法如：PID控制、模糊PID控制、自適應(yīng)PID控制、多層人造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其控制方法、自適應(yīng)混合學(xué)習(xí)映射控制等等，但都是針對單個(gè)電機(jī)的精密控制，而爬滑復(fù)合模態(tài)巡檢機(jī)器人由于本身具體結(jié)構(gòu)的原因，電機(jī)之間具有很強(qiáng)的耦合性，僅僅通過獨(dú)立性的電機(jī)控制很難達(dá)到穩(wěn)定的控制結(jié)果，面對復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，對控制參數(shù)的調(diào)節(jié)也無法達(dá)到預(yù)定的效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種輸電線巡檢機(jī)器人的全自動耦合控制系統(tǒng)，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種輸電線巡檢機(jī)器人的全自動耦合控制系統(tǒng)，包括重心調(diào)整控制模塊、軌跡跟蹤控制模塊、全自動控制模塊、遙控功能模塊、故障檢測模塊、電機(jī)控制模塊、外設(shè)控制模塊和滑行控制模塊；重心調(diào)整控制模塊、軌跡跟蹤控制模塊、全自動控制模塊、遙控功能模塊、故障檢測模塊、電機(jī)控制模塊、外設(shè)控制模塊和滑行控制模塊均與中央處理器CPU連接；由中央處理器CPU對各個(gè)模塊傳遞的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和邏輯處理，并將控制指令發(fā)送給各個(gè)模塊。

進(jìn)一步的，重心調(diào)整控制模塊包括視覺和紅外檢測設(shè)備、工控機(jī)、時(shí)鐘樹、陀螺儀、IIC、CAN總線模塊和電機(jī)；陀螺儀通過IIC連接中央處理器CPU，若干電機(jī)通過CAN總線模塊連接中央處理器CPU；視覺和紅外檢測設(shè)備通過工控機(jī)連接中央處理器CPU；時(shí)鐘樹為外設(shè)配置時(shí)鐘，陀螺儀檢測機(jī)器人姿態(tài)，將姿態(tài)數(shù)據(jù)通過IIC傳遞給CPU，CPU通過CAN總線模塊發(fā)送的控制指令，根據(jù)指令進(jìn)行運(yùn)動；電機(jī)本身的數(shù)據(jù)通過CAN總線模塊反饋給CPU；重心調(diào)整控制模塊的控制邏輯步驟如下：

步驟1：配置時(shí)鐘樹，時(shí)鐘器每隔4ms產(chǎn)生中斷，定時(shí)器flag置1；

步驟2：flag置1時(shí)，中央處理器CPU讀取陀螺儀通過IIC發(fā)回巡檢機(jī)器人整體姿態(tài)的數(shù)據(jù)，并對視覺和紅外檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，作為輔助判斷數(shù)據(jù)；