申请/专利权人：同济大学

申请日：2022-01-06

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN114296381B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.07.05#授权;2023.08.25#著录事项变更;2022.04.26#实质审查的生效;2022.04.08#公开

摘要：本发明公开了一种水冷壁爬壁机器人控制系统，包括：控制模块、与所述控制模块信号连接的建图与避障模块与驱动模块及与所述控制模块信号连接的功能模块；所述控制模块包括主控制模块、与所述主控制模块信号连接的远程控制模块与下位机及与所述远程控制模块信号连接的备用控制器，所述备用控制器与主控制模块信号连接；所述功能模块包括清扫模块、打磨模块、测厚模块、焊接模块及OR检测模块。根据本发明，结实时控制机器人在壁面爬行以及滚刷清扫、壁面打磨、壁面喷涂、水冷壁管测厚功能，实时查看视频观测炉内情况，使炉膛检修工作更加简便安全智能化且可回溯查看。

主权项：1.一种水冷壁爬壁机器人控制系统，其特征在于，包括：控制模块、与所述控制模块信号连接的建图与避障模块与驱动模块及与所述控制模块信号连接的功能模块；所述控制模块包括主控制模块、与所述主控制模块信号连接的远程控制模块与下位机及与所述远程控制模块信号连接的备用控制器，所述备用控制器与主控制模块信号连接；所述功能模块包括清扫模块、打磨模块、测厚模块、焊接模块及DR检测模块；所述远程控制模块包括云台相机、与所述云台相机信号连接的接收机及自带触摸屏的遥控器；所述主控制模块、云台相机及接收机均安装于机器人上，所述功能模块可拆卸安装于机器人上；所述远程控制模块通过遥控器发出针对功能模块的指令，且远程控制模块通过接收机接收信息转发至主控制模块；所述主控制模块用于解析接收机发送的数据，主控制模块依据不同指令对相应的功能模块发出信号；反馈数据经由主控制模块网络通信回传至下位机，下位机若判断主控制器宕机则立即启动备用控制器令爬壁机器人返回地面进行问题排查；所述备用控制器用于当机器人在爬行作业过程中出现问题，通过启用备用控制器来唤醒驱动器重新工作，在地面放置一份备用控制器和备用遥控器，备用控制器接入CAN总线，网线为八根四对双绞线，网络通信只需要根线即可，因此取其中一对双绞线作为CAN线，从而实现备用控制器与驱动器CAN通信；备用控制器只保留驱动功能，目的是尽快令爬壁机器人回到地面进行检查；驱动模块包括四组磁性轮、直流电机和驱动器，通过CAN总线将四个驱动器与主控制器连接，使用的控制指令为CAN数据帧，机器人状态包括静止、上行、后退、左转和右转五种，在静止命令下四组磁性轮均不转动，遥控器推杆具备自动回中特性，设置推杆回中为静止状态；推杆有左右两个，根据习惯设置做推杆负责控制前后，右推杆负责控制左右，前进后退根据左手推杆通道值计算所需速度然后保持四轮速度一致；焊接模块通过在驱动模块上安装有机械臂，在所述机械臂上安装焊枪与送丝设备，通过主控模块的IO口对送丝设备进行控制；DR检测模块通过在驱动模块上安装有DR检测设备、支架和对焦调解装置及激光雷达，所述DR检测设备通过工业X射线机和平板探测器组成，其中X射线机安装在爬壁机器人上，成像平板置于炉膛外，通过支架和对焦调解装置来调整DR检测设备的聚焦，所述支架和对焦调解装置包括丝杆，所述丝杆连接有步进电机，而且所述丝杆上安装有位置传感器，所述位置传感器用于工业X射线机超出范围移动;主控模块通过IO与步进电机驱动器连接来对支架和对焦调解装置升降进行控制，位置传感器使用的是NPN型，需要经过单路继电器转为高低电平输入主控制器IO口进行位置判断；建图与避障模块通过DR检测模块中的激光雷达获取炉膛内点云信息，经过上位机处理数据，通过串口与主控制器通信，若判断有障碍则主控制器做出停止命令并告知下位机，建图数据保存于上位机硬盘，后续可进行场景复现和分析；下位机与主控制器通过网线连接，负责数据接收和保存，同时用户可实时查看数据做出判断，为了降低功能模块的耦合性，下位机将测厚数据和机器人运行数据划分为两个软件分别进行保存和分析，且所述下位机首先创建客户端socket，然后与数据源socket建立连接，进行选择数据保存路径，接着进行判断监听连接是否有数据，当判断没有数据时进行判断监听连接是否有数据，当判断有数据时进行接收数据并保存，最后进行判断是否连接关闭，当判断关闭时下位机结束工作，当判断不关闭时继续进行判断监听连接是否有数据环节；所述接收机安装于爬壁机器人上接收通道值并通过SBUS通信与主控制模块连接，同时接收机连接云台相机，将视频流远程传输到遥控器上进行显示，通过遥控器触摸屏调整镜头进行拍摄录像，所述云台相机用于保存图片和视频文件；所述主控制模块安装有CAN通信参数、串口通信参数、IO口参数、网络通信参数、SBUS通信参数，所述驱动模块通过CAN总线连接主控制模块，所述建图与避障模块通过串口连接主控制模块，所述功能模块通过IO口连接主控制模块，且所述主控制模块取接收机转发的信息进行解析，根据通道值判断当前动作的功能模块，发出控制指令；所述清扫模块在驱动模块上安装有推拉杆及设置于所述推拉杆一侧的滚刷，通过主控模块的IO口控制滚刷的供电开关，所述推拉杆通过直流电机进行驱动，且推拉杆将滚刷放置于合适的位置，滚刷进行清扫的功能，推拉杆通过改变直流电机输入方向来控制推拉杆进行拉伸的动作；所述测厚模块通过在机械臂上安装超声波测厚探头，且位于超声波测厚探头上部设置有探测摄像头，通过调整机械臂的位置对超声波测厚探头的位置进行调整，而且机械臂末端暗转有旋转夹具，所述超声波测厚探头固定于所述旋转夹具上，超声波测厚需要在探头和壁面之间喷涂一层耦合剂，喷涂借助步进电机实现，通过主控模块IO口连接步进电机驱动器的脉冲输入和方向输入端进行控制，测厚结果经过网络传输到下位机进行保存和分析。

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权利要求：

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