CN104325455A - 一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统及其方法，其中，该系统包括光栅尺、轨道系统、机器人本体、中央控制器、伺服电机、伺服驱动器、光栅位置读取模块以及通讯模块；中央控制器分别与通讯模块、伺服驱动器和光栅位置读取模块相连；机器人本体固定在轨道系统上；所述轨道系统两端分别与光栅尺两端连接；光栅尺与光栅位置读取模块相连；控制方法包括在伺服电机的转动带动固定在轨道系统上的机器人本体做直线运动，中央控制器读取光栅位置读取模块反馈的位置信息并与目标位置比较，通过PID位置控制算法，将输出量发送给伺服驱动器；当机器人到达目标位置时，伺服驱动器控制伺服电机停止运动即刻完成机器人精确位置控制。

Description

一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统及其方法。 

背景技术

近些年，随着智能电网的不断建设，阀厅轨道机器人逐渐开始部分替代人工来完成换流站阀厅的巡检工作。轨道机器人可以全天候对阀厅内部诸如温度，湿度，烟雾以及环境等诸多因素设施监控且监控数据可实时远程传输到后台。阀厅轨道机器人一般具备监控范围大，可扩展性强等诸多优势，可极大减轻现有人工巡检的劳动强度和危险性。 

然而，由于阀厅是高压交直流变换的核心场所，内部电磁环境复杂，现有的阀厅室内轨道机器人运动控制受到阀厅内部强电磁场的干扰后容易出现控制信号不稳定，后台控制失灵等问题。由于阀厅特殊的运行模式，其内部设备要在阀厅停电检修期间才能进行，阀厅设备稳定性不足会制约阀厅机器人的大面积推广。现有的轨道机器人定位方法多数采用编码脉冲累计的方法，但这种开环式定位方法存在累计误差，而且累计误差会随着机器人运动距离的增加而增加，最终影响轨道机器人的重复监控精度。 

发明内容

本发明提供一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统及其方法，其中该系统采用光栅尺对机器人位置进行精确定位，机器人例行巡检作业过程当中，通过读取光栅尺数值来获取绝对位置坐标。 

一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统，包括光栅尺、轨道系统、机器人本体、中央控制器、伺服电机、伺服驱动器、光栅位置读取模块以及通讯模块； 

所述中央控制器分别与通讯模块、伺服驱动器和光栅位置读取模块相连； 

所述机器人本体固定在轨道系统上； 

所述轨道系统两端分别与光栅尺两端连接；所述光栅尺与光栅位置读取模块相连； 

所述光栅位置读取模块固定在机器人本体上，光栅位置读取模块读取光栅尺的绝对位置并将读取到的绝对位置反馈到中央控制器； 

所述伺服驱动器与伺服电机连接，伺服电机固定在轨道系统上。 

所述中央控制器采用可编程逻辑控制器PLC。 

一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统的控制方法，包括： 

首先，中央控制器与通讯模块、伺服驱动器和光栅位置读取模块连接，伺服驱动器与伺服电机连接，伺服电机固定在轨道系统上；通讯模块接收后台发送的控制命令，并将控制命令发送给中央控制器，中央控制器通过对命令的解析，发送运动控制命令到伺服驱动器，伺服驱动器完成对伺服电机的速度、位置以及力矩闭环控制； 

然后，在伺服电机的转动带动固定在轨道系统上的机器人本体做直线运动的同时，中央控制器读取光栅位置读取模块反馈的位置信息并与目标位置比较，通过经典PID位置控制算法，将输出量发送给伺服驱动器； 

最后，当机器人到达目标位置时，伺服驱动器控制伺服电机停止运动即刻完成机器人精确位置控制。 

本发明的有益效果： 

(1)由于光栅尺是利用光学原理工作的测量反馈装置，在阀厅内部强电磁干扰的环境当中可以稳定工作且定位精度极高； 

(2)中央控制器是控制系统运行的核心，采用可编程逻辑控制器PLC，抗干扰能力强，运行稳定； 

(3)系统采用了绝对位置法对机器人进行定位，可消除累计误差，重复性好； 

(4)相比传统脉冲计数法，中央控制器运算量小，可提高机器人运行速度。 

附图说明

图1是本发明的整体结构框图； 

图2为光栅尺，轨道系统，机器人本体，伺服电机和光栅位置读取模块五者位置对应关系示意图。 

其中，1代表机器人本体，2代表光栅位置读取模块，3代表光栅尺，4代表通讯模块，5代表中央控制器，6代表伺服驱动器，7代表伺服电机，8代表轨道系统。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。 

一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统，包括光栅尺3、轨道系统8、机器人本体1、中央控制器5、伺服电机7、伺服驱动器6、光栅位置读取模块2以及通讯模块4； 

所述中央控制器5分别与通讯模块4、伺服驱动器6和光栅位置读取模块2相连； 

所述机器人本体1固定在轨道系统8上； 

所述轨道系统8两端分别与光栅尺3两端连接；所述光栅尺3与光栅位置读取模块2相连； 

所述光栅位置读取模块2固定在机器人本体1上，光栅位置读取模块2读取光栅尺3的绝对位置并将读取到的绝对位置反馈到中央控制器5； 

所述伺服驱动器6与伺服电机7连接，伺服电机7固定在轨道系统8上。 

所述中央控制器5采用可编程逻辑控制器PLC，所述PLC优选欧姆龙公司CP1L-EM30DT-D。 

一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统的控制方法，包括： 

首先，中央控制器5与通讯模块4、伺服驱动器6和光栅位置读取模块2相连；伺服驱动器6与伺服电机7连接，伺服电机7固定在轨道系统8上；通讯模块4接收后台发送的控制命令，并将控制命令发送给中央控制器5，中央控制器5通过对命令的解析，发送运动控制命令到伺服驱动器6，伺服驱动器6完成对伺服电机7的速度、位置以及力矩闭环控制； 

然后，在伺服电机7的转动带动固定在轨道系统上的机器人本体1做直线运动的同时，中央控制器5读取光栅位置读取模块2反馈的位置信息并与目标位置比较，通过经典PID位置控制算法，将输出量发送给伺服驱动器6； 

最后，当机器人到达目标位置时，伺服驱动器6控制伺服电机7停止运动即刻完成机器人精确位置控制。 

Claims (3)

1.一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统，其特征在于，包括光栅尺、轨道系统、机器人本体、中央控制器、伺服电机、伺服驱动器、光栅位置读取模块以及通讯模块；

所述中央控制器分别与通讯模块、伺服驱动器和光栅位置读取模块相连；

所述机器人本体固定在轨道系统上；

所述轨道系统两端分别与光栅尺两端连接；所述光栅尺与光栅位置读取模块相连；

所述光栅位置读取模块固定在机器人本体上，光栅位置读取模块读取光栅尺的绝对位置并将读取到的绝对位置反馈到中央控制器；

所述伺服驱动器与伺服电机连接，伺服电机固定在轨道系统上。

2.如权利要求1所述的一种用于阀厅室内轨道机器人的运动控制系统，其特征在于，所述中央控制器采用可编程逻辑控制器PLC。

3.一种权利要求1-2任一所述的用于阀厅室内轨道机器人的运动的控制方法，其特征在于，包括：

首先，中央控制器与通讯模块、伺服驱动器和光栅位置读取模块连接，伺服驱动器与伺服电机连接，伺服电机固定在轨道系统上；通讯模块接收后台发送的控制命令，并将控制命令发送给中央控制器，中央控制器通过对命令的解析，发送运动控制命令到伺服驱动器，伺服驱动器完成对伺服电机的速度、位置以及力矩闭环控制；

然后，在伺服电机的转动带动固定在轨道系统上的机器人本体做直线运动的同时，中央控制器读取光栅位置读取模块反馈的位置信息并与目标位置比较，通过经典PID位置控制算法，将输出量发送给伺服驱动器；

最后，当机器人到达目标位置时，伺服驱动器控制伺服电机停止运动即刻完成机器人精确位置控制。