[发明专利]一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法

说明书

本发明涉及一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法，属于智能机器人领域，包括硬件部分和软件部分，硬件部分包括主控板、PC机，软件部分包括系统状态监控层、硬件接口层、控制算法层、数据中心层和主控层，硬件接口层用于与接入的硬件设备进行数据交互；控制算法层用于对交互数据进行处理分析，提供SLAM导航功能；数据中心层用于对所有数据信息及日志文件进行存储和分析；主控层用于对各层间的数据交互、运行时间以及所述硬件部分进行调度和资源分配；系统状态监控层用于监测水下攀爬机器人的外部环境、状态和故障，并自主诊断和修复，提升兼容性的同时，使水下攀爬机器人具备故障诊断与恢复的能力，解决了故障后不能自主诊断、修复的问题。

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，特别是涉及一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法。

背景技术

攀爬机器人在当代人类社会生产活动扮演者重要的角色，可用于大型设施表面检测、表面清理、表面涂覆等作业，还可用于帮助完成重大设施的故障诊断、故障预警、状态维护等，是代替人类在危险、复杂、狭窄等环境中完成一定作业任务的重要工具。

攀爬机器人从吸附原理上分为生物粘附式、手爪式、电磁吸附式，从移动机构上可分为足式、轮式，从工作环境上可分为陆地攀爬机器人、水下攀爬机器人，其中，水下攀爬机器人多用于水下救援、水下设施检修以及水下探索等。

但现有的水下攀爬机器人大多存在以下问题：(1)不具有故障诊断与恢复能力，当机器人在水下作业时遇到故障不能进行自主诊断和修复，经常“有去无回”；(2)硬件兼容性差，不利于自定义添加硬件设备，严重阻碍了控制系统的通用性。

针对上述问题，本文提出了一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种水下攀爬机器人控制系统及故障恢复方法，用于提高水下攀爬机器人的系统兼容性和通用性，并使攀爬机器人具备故障诊断与恢复的能力，提升水下攀爬机器人对严酷的水下环境的适应能力，解决现有技术中水下攀爬机器人硬件兼容性差、不具备故障诊断和自主修复能力的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种水下攀爬机器人控制系统，包括：硬件部分和软件部分，

所述硬件部分包括主控板、PC机，所述主控板为具有多种接口形式的集成开发板，所述主控板和所述PC机采用局域网无线连接；

所述软件部分包括系统状态监控层、硬件接口层、控制算法层、数据中心层和主控层；

所述数据中心层分别与所述系统状态监控层、所述硬件接口层、所述控制算法层和所述主控层互联；

所述系统状态监控层用于对所述水下攀爬机器人运行时的外部环境、运行状态和故障情况进行实时监测，将监测数据传输至所述数据中心层，并在所述水下攀爬机器人发生故障后，对故障进行自主诊断和修复；

所述硬件接口层用于与接入所述控制系统的硬件设备进行数据交互，并将交互数据传输至所述数据中心层；

所述控制算法层用于对所述交互数据进行处理分析，为所述水下攀爬机器人运行时提供SLAM导航功能；

所述数据中心层用于对所述水下攀爬机器人运行时产生的所有数据信息及日志文件进行存储和分析；

所述主控层用于对其他各层间的数据交互、运行时间以及所述硬件部分进行调度和资源分配，为各层间的数据交互指定通信协议。

可选的，所述硬件接口层包括硬件设备驱动模块、信息采集设备接口模块、驱动器设备接口模块、通信设备接口模块、输入设备接口模块；

所述硬件设备驱动模块用于驱动所述PC机和外接设备进行数据交互；所述外接设备通过所述主控板上的接口接入所述控制系统，所述外接设备包括多种监测所述水下攀爬机器人的实时数据的传感器；