CN106239505A - 一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法 - Google Patents

一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，包括如下步骤：当展臂机构运动、并检测到用以驱动所述展臂机构的驱动器的反馈计数不呈线性变化时，并且检测到所述展臂机构的展臂传感器无限位信号产生时，则控制输电线路巡检机器人停止运行；和/或，当所述输电线路巡检机器人运行时，机器人传感器的输出信号不变化，则通过驱动电流控制所述输电线路巡检机器人的运行状态；和/或，当所述输电线路巡检机器人向控制基站发送指令后，未收到反馈信息时，则重启路由器。上述输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，能够快速准确的进行自主故障诊断，进行故障修复工作，为线路巡检机器人正常运行提供保障。

Description

一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法
技术领域
本发明涉及输电线路巡检机器人技术领域，特别涉及一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，市场对于具有故障诊断与复位功能的输电线路巡检机器人的需求日益增大。
众所周知，机器人的自主故障诊断与复位是机器人在无人监控状态下自主运行的保障。尤其对于输电线路巡检机器人来说，故障产生的原因往往是多方面的，而且较容易出现级联反应，如当某一类型的故障产生后，会导致其他类型故障的接连产生，如果不及时诊断和处理，将导致机器人无法继续运行，甚至影响机器人的安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，该方法可以解决故障诊断不及时、造成输电线路巡检机器人无法正常运行的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，包括如下步骤：
当展臂机构运动、并检测到用以驱动所述展臂机构的驱动器的反馈计数不呈线性变化时，并且检测到所述展臂机构的展臂传感器无限位信号产生时，则控制输电线路巡检机器人停止运行；
和/或，当所述输电线路巡检机器人运行时，机器人传感器的输出信号不变化，则通过驱动电流控制所述输电线路巡检机器人的运行状态；
和/或，当所述输电线路巡检机器人向控制基站发送指令后，未收到反馈信息时，则重启路由器。
相对于上述背景技术，本发明提供的输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，可以首先按照输电线路巡检器人自身能检测的故障分为机械故障、电气故障和软件故障；其中电气故障中又分为传感器故障、板卡故障、通信设备故障和驱动单元故障。然后根据不同的故障类别分别进行故障诊断与修复。机械故障主要指机械传动部件之间的约束导致机构不能运动，其故障诊断及复位方法为：当驱动单元驱动展臂机构运动时，检测到驱动器反馈计数变化不呈线性，且传感器限位信号没有产生，这是表明机器人展臂机构被锁死，当出现这种情况依靠电机难以拖动。机器人检测到该故障后，通知控制系统停止运行，并等待人工修复。传感器故障表现为当有信号产生时，输出信号不变化，如机构运动到限位位置时，限位传感器不产生信号。但这种故障往往可以采用替换的方案，各个机构的单位运动都有行程的限制，还有驱动电流的限制，可采用多重保护机制来抑制故障的影响。通信设备故障表现为通信交互失败，路由器是核心通信设备，机器人可通过与控制基站进行交互，主动发送交互指令，如果没有收到反馈信息，机器人将重启路由器，一般可自恢复故障。采用上述故障诊断与复位方法，能够快速准确的进行自主故障诊断，进行故障修复工作，为线路巡检机器人正常运行提供保障。
优选地，还包括如下步骤：
当所述输电线路巡检机器人与所述控制基站定时交互、并且所述输电线路巡检机器人未收到反馈指令时，则控制所述输电线路巡检机器人停止运行。
优选地，还包括如下步骤：
当所述输电线路巡检机器人的控制系统向所述驱动器发送指令后，所述驱动器未能进行反馈，则控制所述输电线路巡检机器人停止运行。
优选地，还包括如下步骤：
当所述输电线路巡检机器人的操作系统的应用层与系统层定时交互、且响应超时时，重新启动所述操作系统。
优选地，所述当所述输电线路巡检机器人的操作系统的应用层与系统层定时交互、且响应超时时，重新启动所述操作系统的步骤具体为：
所述应用层内初始化watchdog；
向所述应用层内定时发送握手消息，并向所述系统层内发送监听消息；
判断是否在预设时间内收到所述监听消息；
如果没有在所述预设时间内收到所述监听消息，则向所述应用层发送监听故障信号，并重新启动所述操作系统。
优选地，所述判断是否在预设时间内收到所述监听消息的步骤还包括：
如果在所述预设时间内收到所述监听消息，则计数器清零。
优选地，所述操作系统具体为WinCE6.0。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的输电线路巡检机器人的展臂机构运动至第一极限位置的示意图；
图2为图1中1展臂机构运动至第二极限位置的示意图；
图3为本发明实施例所提供的输电线路巡检机器人在诊断机械故障时的流程图；
图4为本发明实施例所提供的输电线路巡检机器人针对软件故障的诊断与恢复的流程图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，该方法能够快速准确的进行自主故障诊断，进行故障修复工作，为线路巡检机器人正常运行提供保障。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的输电线路巡检机器人的展臂机构运动至第一极限位置的示意图；图2为图1中1展臂机构运动至第二极限位置的示意图；图3为本发明实施例所提供的输电线路巡检机器人在诊断机械故障时的流程图；图4为本发明实施例所提供的输电线路巡检机器人针对软件故障的诊断与恢复的流程图。
本发明提供的输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，包括如下步骤：
当展臂机构运动、并检测到用以驱动所述展臂机构的驱动器的反馈计数不呈线性变化时，并且检测到所述展臂机构的展臂传感器无限位信号产生时，则控制输电线路巡检机器人停止运行；
和/或，当所述输电线路巡检机器人运行时，机器人传感器的输出信号不变化，则通过驱动电流控制所述输电线路巡检机器人的运行状态；
和/或，当所述输电线路巡检机器人向控制基站发送指令后，未收到反馈信息时，则重启路由器。
输电线路巡检器人自身能检测的故障分为机械故障、电气故障和软件故障，电气故障中又分为传感器故障、板卡故障、通信设备故障和驱动单元故障。
按故障处理方法不同，机器人故障又可分为可自恢复故障、可替换故障和需修复故障。可自恢复故障主要指机器人能自动诊断出故障，并自动恢复以排除故障，它可诊断出软件故障，通信设备故障。可替换故障是指机器人检测出该故障后，可以采用替换的方案来避免故障产生的影响，如传感器故障，传感器主要用于限位控制，它可通过计数控制而替换。需修复故障指故障发生后，机器人无法继续运行，如机械故障产生后往往限制了机器人关节动作执行，机器人一般无法自动修复，需要进行人工修复；需修复故障还包括板卡故障、驱动单元故障等。
机械故障主要指机械传动部件之间的约束导致机构不能运动，其故障诊断及复位方法为：当驱动单元驱动展臂机构运动时，检测到驱动器反馈计数变化不呈线性，且传感器限位信号没有产生，这是表明机器人展臂机构被锁死，当出现这种情况依靠电机难以拖动。机器人检测到该故障后，通知控制系统停止运行，并等待人工修复。这种现象往往发生在过杆塔障碍物的过程中，但对线路和机器人不会产生安全影响。它产生的原因主要是机构运动过程中出现电气故障或软件故障。如说明书附图1和2所示，第一展臂1与第二展臂2分别朝向两个极限位置运动时，若检测到驱动器反馈计数变化不呈线性，且传感器限位信号没有产生，即表明展臂机构被锁死，等待人工修复。图3示出了在诊断机械故障时的流程图。S1开始，S2发送运动指令给驱动单元，S3检测驱动单元返回，S31用于判断计数是否线性增加，S32同时判断传感器是否有信号，若均为否，则S4确定产生故障信号，S5结束。
传感器故障表现为当有信号产生时，输出信号不变化，如机构运动到限位位置时，限位传感器不产生信号。但这种故障往往可以采用替换的方案，各个机构的单位运动都有行程的限制，还有驱动电流的限制，可采用多重保护机制来抑制故障的影响。
处理板卡故障会使系统崩溃，该故障检测方法采用与基站定时交互，如果控制基站在规定的时间内没有信息反馈，可诊断出该故障，但不能自恢复。该故障产生后导致机器人无法控制，但此时机器人也会处于停滞状态，不会继续动作，等待救援。其他板卡可以通过数据监测来进行诊断，如串口通信失败、IO读取错误等方法来诊断，这些故障也属于需修复故障，故障产生后，机器人不能继续工作，需人工修复。
通信设备故障表现为通信交互失败，路由器是核心通信设备，机器人可通过与控制基站进行交互，主动发送交互指令，如果没有收到反馈信息，机器人将重启路由器，一般可自恢复故障。
驱动单元主要包括驱动器、编码器和电机，故障检测方法主要是通过读取驱动器状态信息，如果控制系统给驱动器发送指令，反馈失败可诊断出该单元出现故障，该故障的出现会导致机器人关节无法运动，导致规划动作无法完成，机器人将停止运行，通知控制中心，等待救援。
软件故障主要指应用程序的故障，机器人操作系统采用的是嵌入式WinCE6.0，操作系统采用的最小化功能定制，运行稳定。软件故障往往出现应用程序上，原因也有多种，如内存操作失败、文件读写失败、硬件地址操作失败、CPU温度过高、线路短路等等，当软件故障产生后，系统将响应变慢，无法响应控制指令，严重时系统出现崩溃。软件故障的检测主要采用Watchdog的功能，通过应用程序激活和设置Watchdog，它的实现原理是应用层和系统层定时进行交互，若响应超时，则认为软件产生故障。软件故障一般是一种可自恢复故障，只需将操作系统重新启动即可实现自恢复，当Watchdog检测到软件故障，立即重启操作系统，以便恢复系统。
说明书附图4为输电线路巡检机器人针对软件故障的诊断与恢复的流程图。步骤S10开始，并在应用层内进行S20初始化Watchdog，向应用层内定时发送握手消息S30，并向系统层内发送监听消息S50，判断是否在预设时间内收到监听消息S60；如果没有在所述预设时间内收到所述监听消息，发送故障信息S80，并将故障信息与应用层的监听故障信号S40连通，并重新启动所述操作系统S90，若在所述预设时间内收到所述监听消息，则计数器清零息S70。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种输电线路巡检机器人故障诊断与复位方法，其特征在于，包括如下步骤：
当展臂机构运动，检测到用以驱动所述展臂机构的驱动器的反馈计数不呈线性变化、且检测到所述展臂机构的展臂传感器无限位信号产生时，则控制输电线路巡检机器人停止运行；
和/或，当所述输电线路巡检机器人运行时，机器人传感器的输出信号不变化，则通过驱动电流控制所述输电线路巡检机器人的运行状态；
和/或，当所述输电线路巡检机器人向控制基站发送指令后，未收到反馈信息时，则重启路由器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
当所述输电线路巡检机器人与所述控制基站定时交互、并且所述输电线路巡检机器人未收到反馈指令时，则控制所述输电线路巡检机器人停止运行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
当所述输电线路巡检机器人的控制系统向所述驱动器发送指令后，所述驱动器未能进行反馈，则控制所述输电线路巡检机器人停止运行。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
当所述输电线路巡检机器人的操作系统的应用层与系统层定时交互、且响应超时时，重新启动所述操作系统。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述输电线路巡检机器人的操作系统的应用层与系统层定时交互、且响应超时时，重新启动所述操作系统的步骤具体为：
所述应用层内初始化watchdog；
向所述应用层内定时发送握手消息，并向所述系统层内发送监听消息；
判断是否在预设时间内收到所述监听消息；
如果没有在所述预设时间内收到所述监听消息，则向所述应用层发送监听故障信号，并重新启动所述操作系统。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述判断是否在预设时间内收到所述监听消息的步骤还包括：
如果在所述预设时间内收到所述监听消息，则计数器清零。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述操作系统具体为WinCE6.0。
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