[发明专利]一种爬杆机器人控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种爬杆机器人控制系统，属于工业机器人技术领域，包括上位机，上位机内置开发控制软件，上位机分别与单片机、图片传感器、超声波测距传感器、压力传感器通过串口交互通讯模块以通讯连接，基体运动控制模块包括蠕动运动控制模块和翻越运动控制模块，基体包括平行依次设置均转动的第二关节、第一关节、第三关节，第一关节转动为蠕动运动模式，第二关节、第三关节转动为翻越运动模式，超声波测距传感器用于爬杆机器人前部与管道凸起的距离，根据超声波测距传感器传回的数据决定下一步的运动模式；夹持机构控制模块夹持机构的夹持开闭；两个夹持机构分别与第二关节、第三关节相连。该爬杆机器人具有翻越和蠕动运动模式，具有避障功能。

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种用于管道维护的一种爬杆机器人控制系统及其控制方法。

背景技术

高空作业在人们的生活中出现的越来越普遍，高空作业具有较高的复杂性和危险性，工作人员往往需要架设吊绳或者工程车到达预定高度的位置，前期准备工作繁琐，作业环境存在高危性和不确定性，且过程成本高昂，效率较低。考虑到高空作业的危险性，用于代替工作人员进行作业的爬杆机器人的应用需求越来越迫切。输油管道、输气管道、自来水管道等各种管道的维护作业越来越普遍，其中大多数管道中都含有高温、高压、有毒物质，爬杆机器人逐渐成功代替人工进行检修做业。目前爬杆机器人的研究相对比较成熟，已有的爬杆机器人可分为滚动式爬杆机器人、夹持式爬杆机器人、仿生式爬杆机器人、吸附式爬杆机器人。

现有的爬杆机器人当遇到管道有接口或一些其它障碍物时，无法自动或者遥控其越过障碍，实现爬壁的连续性从而不具有工业应用的前景，不具备避障功能。控制系统的结构简单、功能单一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种爬杆机器人控制系统及其控制方法，具有两种运动运动模式，分别翻越运动模式和蠕动运动模式，在爬壁过程如果遇到障碍，能够通过选择不同的运动模式来来调节机器人攀爬的动作，实现避障功能，具有较好的通过性和实用性。

本发明采用的技术方案如下：一种爬杆机器人控制系统，包括上位机、串口交互通讯模块、单片机、图像传感器、超声波测距传感器、压力传感器、基体运动控制模块和夹持机构控制模块，上位机内置开发控制软件，上位机分别与单片机、图片传感器、超声波测距传感器、压力传感器通过串口交互通讯模块以通讯连接，基体运动控制模块包括蠕动运动控制模块和翻越运动控制模块，基体包括平行依次设置均转动的第二关节、第一关节、第三关节，第一关节位于第二关节、第三关节之间，第一关节转动为蠕动运动模式，第二关节、第三关节转动为翻越运动模式，超声波测距传感器用于爬杆机器人前部与管道凸起的距离，根据超声波测距传感器传回的数据决定下一步的运动模式；蠕动运动控制模块用于蠕动运动模式，翻越运动控制模块用于控制翻越运动模式；夹持机构控制模块夹持机构的夹持开闭；两个夹持机构分别与第二关节、第三关节相连。

进一步的，第一关节、第二关节为中间连接臂的两端，第三关节为第一臂的一端，第一臂与中间连接臂转动连接构成第一关节，两个夹持机构分别为第一夹持机构、第二夹持机构，第一夹持机构的一端分别与中间连接臂的另一端转动连接构成第三关节，第二夹持机构的一端与第一臂的另一端转动连接构成第二关节，压力传感器设置在第一夹持机构、第二夹持机构的内部；两个第一夹持机构和第二夹持机构的外侧均安装超声波测距传感器。

进一步的，第一夹持机构、第二夹持机构的夹持面均设置永磁体。

进一步的，第一关节、第二关节之间的最大距离为L1，第二关节、第三关节之间的最大距离为L2，L1与L2之和为L3，当超声波测距传感器检测到管道凸起为距离在预设距离范围S1之内，爬杆机器人下一步执行如蠕动运动模式，否则执行翻越运动模式；翻越运动模式下，爬杆机器人的步距约为L3。

进一步的，预设距离范围S优选为四分之三L3与四分之五L3之间。