[發明專利]一種爬壁機器人的控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201911157441.1
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN111301546A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 程韜波;曹立超;蔣曉明;張浩;劉曉光;周偉
• 申請（專利權）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B25J11/00
• 代理公司: 廣州容大專利代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種爬壁機器人的控制系統，其特征在于，所述爬壁機器人包括左前磁輪(1)、右前磁輪(2)、左后磁輪(3)、右后磁輪(4)和機身，所述左前磁輪(1)、右前磁輪(2)、左后磁輪(3)和右后磁輪(4)內分別嵌有能夠吸附在鋼鐵壁面上的永磁體，所述左前磁輪(1)、右前磁輪(2)、左后磁輪(3)和右后磁輪(4)分別通過驅動電機(6)與機身相連接，所述控制系統包括初始化模塊、通訊模塊、參數輸入模塊、狀態顯示模塊、機器人運動控制模塊和報警及急停模塊，所述初始化模塊與通訊模塊電連接，所述通訊模塊與機器人運動控制模塊電連接，所述參數輸入模塊與機器人運動控制模塊電連接，所述狀態顯示模塊與機器人運動控制模塊電連接，所述報警及急停模塊與機器人運動控制模塊電連接。

2.根據權利要求1所述的一種爬壁機器人的控制系統，其特征在于，所述初始化模塊用于對系統進行初始化操作，該初始化操作包括速度值、差速值、加速度值和時間參數的初始值設置。

3.根據權利要求1所述的一種爬壁機器人的控制系統，其特征在于，所述通訊模塊用于控制盒與下位控制器之間的通訊及相關通訊參數的獲取，包括各個軸狀態機的讀取及總線狀態的讀取，所述通訊模塊根據不同的通訊狀態進行不同的處理。

4.根據權利要求1所述的一種爬壁機器人的控制系統，其特征在于，參數輸入模塊用于作業時相關參數的輸入，所述參數包括速度值、差速值、加速度值、加速時間和減速時間。

5.根據權利要求1所述的一種爬壁機器人的控制系統，其特征在于，所述狀態顯示模塊用于系統實時狀態的顯示，包括各軸狀態機值、驅動器實時電流、溫度、轉速、總線狀態和電機使能狀態及運動模式的顯示。

6.一種基于權利要求1-5任一項所述控制系統的爬壁機器人的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

(1)、爬壁機器人的控制系統對驅動電機(6)保存的位置值進行回零，按照輸入的默認參數值對控制器進行參數的初始化操作；

(2)、若總線狀態正常，則進行伺服電機的使能操作，使能操作后若各軸的軸狀態機正常，則各軸電機進入準備運行狀態，否則根據相應的錯誤提示進行故障的排除；

(3)、爬壁機器人的控制系統根據不同指令進行相應的動作，各種相應的動作定義為一種工作狀態。

7.根據權利要求6所述的一種爬壁機器人的控制方法，其特征在于，所述工作狀態包括如下情形：

狀態A：如果所述爬壁機器人的控制系統接收到用戶的控制指令是機器人開始直線行走或者停止直線行走，則控制系統運行機器人運動控制模塊的直行功能塊；

狀態B：如果所述爬壁機器人的控制系統接收到用戶的控制指令是機器人開始轉彎行走或者停止轉彎行走，則系統運行機器人運動控制模塊的轉彎功能塊，根據用戶輸入的運行速度值和兩側車輪的差速值，爬壁機器人的控制系統進行判斷往左側轉彎或者是往右側轉彎，判斷的準則是：若左側車輪速度值小于右側車輪速度值，則爬壁機器人往左側轉彎，若右側車輪速度值小于左側車輪速度值，則爬壁機器人往右側轉彎；

狀態C：如果所述爬壁機器人的控制系統接收到用戶的控制指令是從當前行走狀態切換到其他行走狀態，系統根據爬壁機器人當前運行的大方向往前或者是往后進行判斷，若當前運行的大方向與用戶所給運行方向一致的時候，爬壁機器人的控制系統的運動控制模塊進行兩側車輪的在線速度調整，否則，先停止機器人運行后再進行用戶控制指令的操作；

狀態D：如果所述爬壁機器人的控制系統檢測到總線狀態或者某個軸的軸狀態機發生異常時，控制系統自動開啟保護功能，機器人處于保護狀態，處于運行中的機器人自動進行緊急停止，處于停止狀態下的機器人不能啟動，保護功能開啟后，控制系統將錯誤信息反饋到用戶界面，供用戶參考；

狀態E：如果所述爬壁機器人的控制系統接收到用戶的控制指令是進行緊急停止，則運行緊急停止功能模塊，停止機器人運行。

8.根據權利要求7所述的一種爬壁機器人的控制方法，其特征在于，狀態A中的直行功能塊包含定速巡航和定距離運動，直線行走可以分為往前直線行走和往后直線行走。