[发明专利]一种管外行走机器人的控制系统及工作方法

权利要求书

1.一种管外行走机器人的控制系统，其特征在于，它是由安装在管外行走机器人机身上的前端摄像头、后端摄像头、无线收发器、嵌入式主控机和由工作人员遥控操作的手持式无线监控终端组成；其中

所述的前端摄像头是一种带云台的摄像头，可以任意调控其拍摄方向，位于管外行走机器人的前端，用于拍摄现场的图像；后端摄像头也是一种带云台的摄像头，可以任意调控其拍摄方向，位于管外行走机器人的后端，用于拍摄现场的图像；

所述的无线收发器由wifi模块、电源模块和天线连接组成；无线收发器用于接受来自手持式无线监控终端发射来的控制指令，也可以用于向手持式无线监控终端发射前端摄像头和后端摄像头拍摄到的图像；

所述的嵌入式主控机由CPU、数据存储模块、电源管理模块、网络控制模块、USB控制模块、串口控制模块、电机驱动模块连接组成；前述的前端摄像头和后端摄像头通过USB接口与嵌入式主控机连接，前端摄像头和后端摄像头的云台都通过串口与嵌入式主控机连接；管外行走机器人的抬头舵机通过串口与嵌入式主控机连接；管外行走机器人的左前行走舵机、右前行走舵机、左后行走舵机、右后行走舵机通过串口与嵌入式主控机连接；管外行走机器人的前后直线电机由嵌入式主控机的电机驱动电路驱动；无线收发器也通过USB接口与嵌入式主控机连接；嵌入式主控机用于实时监听无线收发器接收到的来自手持式无线监控终端发送来的控制指令，并根据监听到的控制指令控制管外行走机器人的抬头舵机、所有行走舵机、前后直线电机动作，并采集前端摄像头和后端摄像头拍摄到的图像，压缩编码后输出到无线收发器并发送给手持式无线监控终端；

所述的手持式无线监控终端由触摸屏、无线收发器和嵌入式监控机连接组成；其中：

所述的触摸屏同时起到键盘和显示器的作用，用来显示监控图像和发出控制指令；

所述的无线收发器由wifi模块、电源模块和天线连接组成，可以用于接受来自管外行走机器人拍摄的现场图像，也可以用于向管外行走机器人发射控制指令；它通过USB接口与嵌入式监控机连接；

所述的嵌入式监控机是手持式无线监控终端的主控制器，由CPU、电源管理模块、数据存储模块、显示屏控制模块和USB控制模块连接组成，可以将触摸屏发出的控制指令输出到无线收发器并发送给管外行走机器人，也可以将无线收发器接受到的由管外行走机器人拍摄到的现场图像解码后显示在触摸屏上。

2.如权利要求1所述的控制系统的工作方法，其特征在于，

第一步：手持式无线监控终端和管外行走机器人采取全双工通信方式，手持式无线监控终端通过触摸屏监视管外行走机器人前后两个摄像头拍摄到的现场图像和发出控制指令给嵌入式监控机，控制指令包括“前端前进”、“前端进退停止”、“前端后1退”、“后端前进”、“后端进退停止”、“后端后退”、“整体前进”、“整体进退停止”、“整体后退”、“前端夹紧”、“前端松紧停止”、“前端松开”、“后端夹紧”、“后端松紧停止”、“后端松开”、“左旋转”、“旋转停止”、“右旋转”、“抬头”、“抬低头停止”、“低头”、“前端摄像头左旋转”、“前端摄像头旋转停止”、“前端摄像头右旋转”、“前端摄像头抬头”、“前端摄像头抬低头停止”、“前端摄像头低头”、“后端摄像头左旋转”、“后端摄像头旋转停止”、“后端摄像头右旋转”、“后端摄像头抬头”、“后端摄像头抬低头停止”、“后端摄像头低头”；手持式无线监控终端的触摸屏发出控制指令并输出给嵌入式监控机，嵌入式监控机将控制指令通过无线收发器发射给管外行走机器人；

第二步：管外行走机器人的嵌入式主控机实时监听无线收发器接收到的来自手持式无线监控终端发送来的控制指令；当监听到的控制指令是“前端前进”、“前端进退停止”或“前端后退”时，左前行走舵机和右前行走舵机同时向前转动、同时停止转动或者同时向后转动；当监听到的控制指令是“后端前进”、“后端进退停止”或“后端后退”时，左后行走舵机和右后行走舵机同时向前转动、同时停止转动或同时向后转动；当监听到的控制指令是“整体前进”、“整体进退停止”或“整体后退”时，左前行走舵机、右前行走舵机、左后行走舵机和右后行走舵机同时向前转动、同时停止或同时向后转动；当监听到的控制指令是“前端夹紧”、“前端松紧停止”或“前端松开”时，前端直线电机驱使前端的机械结构夹紧管道、前端直线电机停止转动或者前端直线电机驱使机械结构松开管道；当监听到的控制指令是“后端夹紧”、“后端松紧停止”或“后端松开”时，后端直线电机驱使后端的机械结构夹紧管道、后端直线电机停止转动或者后端直线电机驱使机械结构松开管道；当监听到的控制指令是“左旋转”时，左前行走舵机向前转动，右前行走舵机向后转动，左后行走舵机向后转动，右后行走舵机向前转动，此时在舵机的驱使下管外行走机器人将围绕管道向左旋转；当监听到的控制指令是“旋转停止”时，四个舵机同时停止；当监听到的控制指令是“右旋转”时，左前行走舵机向后转动，右前行走舵机向前转动，左后行走舵机向前转动，右后行走舵机向后转动，此时在舵机的驱使下管外行走机器人将围绕管道向右旋转；当监听到的控制指令是“抬头”时，抬头舵机驱使管外行走机器人的前后两端的夹角由180度向夹角变小方向运动；当监听到的控制指令是“抬低头停止”时，抬头舵机停止转动；当监听到的控制指令是“低头”时，抬头舵机驱使管外行走机器人的前后两端的夹角由小变大；当监听到的控制指令是“前端摄像头左旋转”时，前端摄像头的云台控制摄像头向左旋转；同样的，当监听到的控制指令是控制摄像头运动的控制指令时，前端摄像头或后端摄像头的云台控制前端摄像头或后端摄像头左右旋转或抬低头以便调整拍摄角度；

第三步：管外行走机器人的嵌入式主控机实时采集管外行走机器人携带的前端摄像头和后端摄像头拍摄的图像并将两组图像压缩编码后通过无线收发器发送给手持式无线监控终端；

第四步：手持式无线监控终端的无线收发器接收到管外行走机器人发送来的两组经过压缩编码的图像数据后，传输给嵌入式监控机进行解码，嵌入式监控机将解码后的由前端摄像头和后端摄像头拍摄的两组图像显示在触摸屏上；

第五步：通过观察手持式无线监控终端的触摸屏上的两组现场图像可以根据实际情况合理编排控制指令的发出顺序可以控制管外行走机器人完成攀爬直管、弯管、L形管、T形管和十字形管多种管型或围绕管道左右旋转多种任务。