[發(fā)明專(zhuān)利]一種輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)及控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910081181.8
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109591906B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯守銀;譚榮斌;趙慧如;高煥兵;趙洪華;湯承龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B62D57/024
• 分類(lèi)號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

1.一種輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

視覺(jué)識(shí)別模塊，安裝于機(jī)器人機(jī)身，用于監(jiān)測(cè)機(jī)器人周?chē)h(huán)境；

驅(qū)動(dòng)控制模塊，安裝于機(jī)器人機(jī)身機(jī)械臂，機(jī)械臂包括外展機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)，夾持機(jī)構(gòu)與外展機(jī)構(gòu)連接，驅(qū)動(dòng)控制器模塊用于控制機(jī)器人外展機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)的動(dòng)作；

升降控制模塊，安裝于機(jī)器人機(jī)身上下相鄰兩機(jī)械臂之間，用于通過(guò)升降機(jī)構(gòu)控制機(jī)器人的升降動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的攀爬動(dòng)作；

主控器，視覺(jué)識(shí)別模塊、夾持機(jī)構(gòu)控制模塊和升降控制模塊分別通過(guò)通訊模塊與主控器連接；

所述驅(qū)動(dòng)控制模塊還包括設(shè)于所述外展機(jī)構(gòu)與基座底板之間的調(diào)整電動(dòng)推桿，以使外展機(jī)構(gòu)的外展桿件相對(duì)于安裝板能實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，夾持機(jī)構(gòu)與角鋼平行貼合；實(shí)現(xiàn)夾持機(jī)構(gòu)對(duì)桿塔的對(duì)中夾持；夾持運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括第一夾持驅(qū)動(dòng)部件和第二夾持驅(qū)動(dòng)部件，這兩個(gè)夾持驅(qū)動(dòng)部件上下設(shè)置，且第一夾持驅(qū)動(dòng)部件和第二夾持驅(qū)動(dòng)部件均包括夾持驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源；夾持機(jī)構(gòu)包括夾持桿件，夾持桿件內(nèi)側(cè)通過(guò)夾持擋板設(shè)置第二絲杠，第二絲杠與夾持驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源連接；所述外展機(jī)構(gòu)包括外展桿件，外展桿件內(nèi)側(cè)通過(guò)外展擋板設(shè)置第一絲杠，第一絲杠與外展驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源連接；夾持桿件套于第一絲杠，且?jiàn)A持桿件端部通過(guò)外展滑塊安裝在外展桿件的外展導(dǎo)軌，夾板套設(shè)于第二絲杠，夾板端部通過(guò)夾持滑塊安裝在設(shè)于夾持桿件的夾持導(dǎo)軌；

所述機(jī)器人機(jī)身包括上下設(shè)置的安裝板，每一安裝板兩側(cè)分別設(shè)置外展機(jī)構(gòu)，安裝板設(shè)于基座底板，升降機(jī)構(gòu)的兩端分別與上部基座底板和下部基座底板連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于檢測(cè)機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)的感知模塊，感知模塊與所述的主控器連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺(jué)識(shí)別模塊包括設(shè)于安裝于所述機(jī)器人的無(wú)線收發(fā)器、第一攝像頭和第二攝像頭，兩個(gè)攝像頭分別用于獲取機(jī)器人上方和下方的環(huán)境信息，且第一攝像頭和第二攝像頭均通過(guò)無(wú)線收發(fā)器與上位機(jī)連接，上位機(jī)與所述的主控器連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制模塊包括多軸運(yùn)動(dòng)控制器、與多軸運(yùn)動(dòng)控制器分別單獨(dú)連接的外展運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和夾持運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元；

外展運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括第一外展驅(qū)動(dòng)部件和第二外展驅(qū)動(dòng)部件，這兩個(gè)外展驅(qū)動(dòng)部件上下設(shè)置，且第一外展驅(qū)動(dòng)部件和第二外展驅(qū)動(dòng)部件均包括外展驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述升降控制模塊包括與所述升降機(jī)構(gòu)連接的升降驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括安裝于機(jī)器人機(jī)身的頂出控制模塊，頂出控制模塊包括頂出驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源以控制頂出機(jī)構(gòu)伸出與桿塔接觸；

所述頂出機(jī)構(gòu)包括穿過(guò)所述安裝板的頂出絲杠，頂出絲杠一端設(shè)置用于與桿塔接觸的頂頭，另一端設(shè)置所述的頂出驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述感知模塊包括設(shè)于所述夾持機(jī)構(gòu)的力傳感器、設(shè)于所述外展機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)外展機(jī)構(gòu)與水平面夾角的傾角傳感器；

所述感知模塊還包括設(shè)于所述機(jī)器人機(jī)身的測(cè)距傳感器，用于測(cè)量上下兩機(jī)械臂的距離；

所述感知模塊還包括安裝于夾持機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)和外展機(jī)構(gòu)的限位開(kāi)關(guān)、光電編碼器。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括機(jī)械爪控制模塊，機(jī)械爪控制模塊設(shè)于機(jī)械爪，機(jī)械爪安裝于機(jī)器人機(jī)身，機(jī)械爪控制模塊與主控器連接，以控制機(jī)械爪的打開(kāi)或閉合；

所述機(jī)械爪包括設(shè)于所述機(jī)器人機(jī)身或外展機(jī)構(gòu)的支座，支座與多臂機(jī)構(gòu)連接，多臂機(jī)構(gòu)端部設(shè)置機(jī)械爪；

所述多臂機(jī)構(gòu)包括第一臂和第二臂，第一臂與支座通過(guò)第一電機(jī)連接，第二臂與第一臂之間設(shè)置第二電機(jī)，第二臂端部通過(guò)第三電機(jī)設(shè)置所述的機(jī)械爪。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的輸電桿塔攀爬機(jī)器人控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括：

1）視覺(jué)識(shí)別模塊拍攝機(jī)器人周?chē)h(huán)境，并傳送信息至主控器，若無(wú)障礙物，則開(kāi)始攀爬；

2）通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人上部機(jī)械臂的夾持機(jī)構(gòu)向兩側(cè)張開(kāi)，控制機(jī)器人上部機(jī)械臂的外展機(jī)構(gòu)向桿塔外側(cè)移動(dòng)，使得機(jī)器人上部機(jī)械臂相對(duì)于桿塔松開(kāi)；

3）通過(guò)升降控制模塊動(dòng)作，控制機(jī)器人上部機(jī)械臂抬升，到達(dá)設(shè)定位置后停止動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人上部機(jī)械臂的外展機(jī)構(gòu)向桿塔方向移動(dòng)，控制上部機(jī)械臂的夾持機(jī)構(gòu)夾持桿塔側(cè)部；

4）通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人下部機(jī)械臂的夾持機(jī)構(gòu)向兩側(cè)張開(kāi)，控制機(jī)器人下部機(jī)械臂的外展機(jī)構(gòu)向桿塔外側(cè)移動(dòng)，使得機(jī)器人下部機(jī)械臂相對(duì)于桿塔松開(kāi)；

5）通過(guò)升降控制模塊動(dòng)作，控制機(jī)器人下部機(jī)械臂抬升，到達(dá)設(shè)定位置后停止動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)控制模塊控制機(jī)器人下部機(jī)械臂的外展機(jī)構(gòu)向桿塔方向移動(dòng)，控制下部機(jī)械臂的夾持機(jī)構(gòu)夾持桿塔側(cè)部；

6）重復(fù)步驟1）-步驟5）。