[发明专利]井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统及方法

权利要求书

1.一种井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，包括：

核心控制器、上位机、传感器模块、电位器、蛇形臂姿态控制模块、绳索驱动模块、蛇形臂运动模块；

所述核心控制器分别与所述上位机、传感器模块、蛇形臂姿态控制模块以及绳索驱动模块相连接，所述电位器与所述蛇形臂姿态控制模块相连接，所述蛇形臂运动模块与所述绳索驱动模块相连接；

所述核心控制器用于接收所述传感器模块传递过来的环境信息，接收所述蛇形臂姿态控制模块传递过来的所述各关节角度对应的电压值，针对所述电压值通过计算，得到关节偏转角度，并且进一步转换为驱动信号，将所述驱动信号传递给所述绳索驱动模块；

所述上位机通过以太网通讯与所述核心控制器相连接，通过组态软件控制并显示冗余监测机器人的各变量变化情况以及显示传感器模块采集的信息；

所述传感器模块用于采集井巷环境信息并将所述环境信息传递给所述上位机模块以及所述核心控制器模块；

所述电位器用于获取蛇形臂各关节角度的变化量；

所述蛇形臂姿态控制模块用于控制所述蛇形臂各关节角度，并将电位器测得的各关节角度对应的电压值传递给核心控制器；

所述绳索驱动模块用于根据所述核心控制器传递过来的驱动信号，驱动所述蛇形臂运动模块；

所述蛇形臂运动模块用于接受所述绳索驱动模块的驱动，使冗余监测机器人达到预定位姿。

2.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

所述针对所述电压值通过计算，得到关节偏转角度，采用第一关节偏转角度求解公式或者采用第二关节偏转角度求解公式，所述第一关节偏转角度求解公式，采用电位器输出电压乘以360度除以电位器两端总电压；所述第二关节偏转角度求解公式，采用电位器输出电压乘以360度除以控制细分数与电位器两端总电压的乘积，所述电位器输出电压即为所述蛇形臂姿态控制模块传递过来的所述各关节角度对应的电压值。

3.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

所述蛇形臂姿态控制模块为模块化关节串联组成，其关节数与蛇形臂运动模块的关节数相对应，能够手动改变其姿态，从而改变电位器输出电压。

4.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

所述绳索驱动模块由支撑台、电机、电机驱动器、丝杠、滑台、联轴器、绳索组成，所述核心控制器通过串口通讯控制所述电机驱动器，从而控制电机转动，带动丝杠上的滑台运动，进而拉动绳索往复运动。

5.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

所述蛇形臂运动模块采用模块化关节串联而成，其关节数与蛇形臂姿态控制模块相对应，模块化关节间采用万向节连接，其布线圆盘上有一圈通孔，用以固定所述绳索驱动模块的绳索。

6.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

当所述蛇形臂运动模块单次运动角度大于第一阈值，且其速度大于第二阈值时，采用加速，匀速，减速的运动模式。

7.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

所述核心控制器采用PLC控制器进行控制，其内部集成模拟量采集模块、Modbus 485通讯接口和以太网通讯接口。

8.如权利要求1所述的井巷非结构化空间冗余监测机器人姿态控制系统，其特征在于，

所述传感器模块根据实际需求进行选择，至少选择如下设备的一种或者几种：摄像头、温度传感器、湿度传感器、声传感器、气体浓度传感器。