[发明专利]一种输电线巡检机器人的全自动耦合控制系统

说明书

一种输电线巡检机器人的全自动耦合控制系统，包括重心调整控制模块、轨迹跟踪控制模块、全自动控制模块、遥控功能模块、故障检测模块、电机控制模块、外设控制模块和滑行控制模块；重心调整控制模块、轨迹跟踪控制模块、全自动控制模块、遥控功能模块、故障检测模块、电机控制模块、外设控制模块和滑行控制模块均与中央处理器CPU连接；由中央处理器CPU对各个模块传递的数据进行运算和逻辑处理，并将控制指令发送给各个模块。

技术领域

本发明涉及高压电线巡线检测机器人领域，特别涉及一种输电线巡检机器人的全自动耦合控制系统。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，携带检测设备的巡检机器人逐渐的应用于各种高危、恶劣的工作环境中，如应用于高压输电线路的巡检机器人，应用于变电站检测的巡检的机器人及应用于隧道检测的巡检机器人等等，在这些人工巡检劳动强度大，危险性高的工作岗位，都陆续出现了代替人工巡检的巡检机器人，随着控制技术及人工智能等技术的不断发展，出现了更加智能的巡检机器人，这些机器人能够进行简单的自我决策及实现巡检的自动化，在无特殊的情况下的可以安全、可靠的实现自动化巡检，智能巡检机器人能实现顶层的决策，进而控制顶层的气缸、液压和电机等动力原件的运动，达到所需要的运动。

将巡检机器人应用于高压线特别是超高压输电线路的巡检作业，不仅可以减轻工人的劳动强度，降低巡检作业费用，并且可以提高巡检作业质量和效率，是一种可替代原有巡检方法的切实可行的方案，因此高压输电线路巡检机器人具有强烈的市场需求和广阔的发展前景。因此多功能、多模态高压线路巡检机器人关键技术的研究及其系统开发研制成为电网发展的迫切需要。

基于仿生学原理建立爬滑复合模态巡检机器人模型如图1所示，使巡检机器人能够更好地适应复杂多样的工作环境，充分解决新疆地区天气恶劣，地势险峻，高压输电线路长度长等问题导致的人工巡检困难的现状；通过对复合模态高压巡线机器人的研制，解决恶劣环境下机器人运行的稳定性问题，将会把高压巡检机器人的巡检方式推向复杂环境下的多功能巡检，实现真正意义上的智能巡检。

现有的控制系统和控制方法如：PID控制、模糊PID控制、自适应PID控制、多层人造神经网络及其控制方法、自适应混合学习映射控制等等，但都是针对单个电机的精密控制，而爬滑复合模态巡检机器人由于本身具体结构的原因，电机之间具有很强的耦合性，仅仅通过独立性的电机控制很难达到稳定的控制结果，面对复杂的运行环境，对控制参数的调节也无法达到预定的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线巡检机器人的全自动耦合控制系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种输电线巡检机器人的全自动耦合控制系统，包括重心调整控制模块、轨迹跟踪控制模块、全自动控制模块、遥控功能模块、故障检测模块、电机控制模块、外设控制模块和滑行控制模块；重心调整控制模块、轨迹跟踪控制模块、全自动控制模块、遥控功能模块、故障检测模块、电机控制模块、外设控制模块和滑行控制模块均与中央处理器CPU连接；由中央处理器CPU对各个模块传递的数据进行运算和逻辑处理，并将控制指令发送给各个模块。

进一步的，重心调整控制模块包括视觉和红外检测设备、工控机、时钟树、陀螺仪、IIC、CAN总线模块和电机；陀螺仪通过IIC连接中央处理器CPU，若干电机通过CAN总线模块连接中央处理器CPU；视觉和红外检测设备通过工控机连接中央处理器CPU；时钟树为外设配置时钟，陀螺仪检测机器人姿态，将姿态数据通过IIC传递给CPU，CPU通过CAN总线模块发送的控制指令，根据指令进行运动；电机本身的数据通过CAN总线模块反馈给CPU；重心调整控制模块的控制逻辑步骤如下：

步骤1：配置时钟树，时钟器每隔4ms产生中断，定时器flag置1；

步骤2：flag置1时，中央处理器CPU读取陀螺仪通过IIC发回巡检机器人整体姿态的数据，并对视觉和红外检测设备的数据进行处理，作为辅助判断数据；