CN109683623B - 利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统及方法，该管道爬行器的运动控制系统包括设置在主体结构上微机电姿态传感器、两个伺服驱动器、两个伺服电机和嵌入式控制器；其中，两个伺服电机分别设置在对应的螺旋滚筒中，伺服电机带动螺旋滚筒转动，实现管道爬行器主体结构的运行。嵌入式控制器实时从微机电传感器读取姿态数据，结合上位控制信号电缆所设置的工作模式，通过双电机伺服驱动器同时控制双侧螺旋推进器伺服电机按照规则输出扭矩和转速，从而控制管道爬行器平稳移动，防止因左右推进器与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。与现有手动操作技术相比，该技术有自动化程度高、响应迅速、精度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统及方法。
背景技术
市政管道环境非常恶劣，长期使用后容易发生腐蚀、疲劳破坏或者使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等，特别是水类管道，还容易堵塞等事故。因此管道的管内探测、清淤是一项十分重要的实用工程，目前管内探测、清污大多还采用人工进行操作，受管道尺寸、环境恶劣等因素限制，导致工作强度大、工作效率低，基于该问题，目前出现了管道机器人。由于管道中环境复杂，有垃圾、淤泥等，导致管道机器人推进过程中，在不同的管道面接触状态下，由于左右推进器与管道表面的滑动摩擦力不同而产生的侧翻。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统及方法，解决现有管道机器人决螺旋式推进装置在不同的管道面接触状态下，由于左右推进器与管道表面的滑动摩擦力不同而产生的侧翻的技术问题。
本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：
一种利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统，管道爬行器包括上位机和主体结构，其中主体结构为双螺旋滚筒结构，该管道爬行器的运动控制系统包括设置在主体结构上微机电姿态传感器(1)、两个伺服驱动器(2)、两个伺服电机(3)和嵌入式控制器(4)；其中，两个伺服电机(3)分别设置在对应的螺旋滚筒中，伺服电机带动螺旋滚筒转动，实现管道爬行器主体结构的运行；微机电姿态传感器(1)和两个伺服驱动器(2)均与嵌入式控制器(4)电连接，每个伺服驱动器(2)与对应的一个伺服电机(3)电连接，对其进行控制；上位机通过信号电缆与嵌入式控制器(4)电连接，进行通信讯。
嵌入式微控制器，是指以为控制器为核心控制单元的，嵌入到对象体系中的专用计算机系统，广义上可以指任何一个专用的、包括可编程计算机的设备。
微机电传感器，是利用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器，相较于传统传感器有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。伺服驱动是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统，一般使用低转动惯量电机作为动力来源，是现代运动控制的重要组成部分，被广泛应用于工业机器人及数控加工中心等自动化设备中。
基于上述控制系统对管道爬行器运行的控制方法，微机电姿态传感器(1)实时检测爬行器的姿态，并将采集数传送给嵌入式控制器(4)，嵌入式控制器(4)结合上位机中所设置的爬行器工作模式信息，通过两个伺服驱动器(2)分别控制对应的伺服电机(3)，调整伺服电机(3)输出扭矩和转速，控制管道爬行器平稳移动。
进一步改进，所述的爬行器包括低速前进、低速后退、高速前进和高速后退四种工作模式，每种工作模式对应的速度在上位机中设定。
进一步改进，所述爬行器运行时，嵌入式微控制器(4)结合微机电姿态传感器(1)实时检测的爬行器姿态信息，按照如下规则通过伺服驱动器(2)对对应的伺服电机(3)进行闭环转速与扭矩控制，从而防止车身侧翻；管道爬行器主体结构水平放置在管道中，初始姿态角度为0度，管道爬行器主体结构开始向前行走：
1)、管道爬行器主体结构在低速前行阶段：
1.1)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以60％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
1.2)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以25％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
1.3)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
1.4)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
1.5)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
1.6)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
1.7)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预。
2)、管道爬行器主体结构在低速后退阶段：
2.1)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
2.2)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
2.3)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
2.4)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
2.5)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以60％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
2.6)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以25％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
2.7)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
3)、管道爬行器主体结构在高速前行阶段：
3.1)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以60％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
3.2)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以25％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
3.3)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
3.4)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
3.5)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以80％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
3.6)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以80％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
3.7)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
4)、管道爬行器主体结构在高速后退阶段：
4.1)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
4.2)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
4.3)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
4.4)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°～10°时，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以100％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
4.5)、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°～30°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以60％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以80％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
4.6)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°～60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，调整左侧伺服电机以25％额定扭矩、75％额定转速进行旋转，右侧伺服电机以80％额定扭矩、25％额定转速进行旋转，从而控制管道爬行器主体结构平稳移动，防止因左、右螺旋滚筒与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。
4.7)、当嵌入式控制器(4)通过微机电姿态传感器(1)检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器(4)发送控制信号给对应的伺服驱动器(2)，使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预。
进一步改进，所述嵌入式微控制器(4)与上位机的通讯速率小于0.5Mbps。
进一步改进，所述低速前进工作模式中，伺服电机的转速为0～1000r/min；高速前进工作模式中，伺服电机的转速为1000～3000r/min；低速后退进工作模式中，伺服电机的转速为0～-1000r/min；高速后退工作模式中，伺服电机的转速为-1000～-3000r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
嵌入式控制器实时从微机电传感器读取姿态数据，结合上位控制信号电缆所设置的工作模式，通过双电机伺服驱动器同时控制双侧螺旋推进器伺服电机按照规则输出扭矩和转速，从而控制管道爬行器平稳移动，防止因左右推进器与管道表面的滑动摩擦力不同而发生侧翻。与现有手动操作技术相比，该技术有自动化程度高、响应迅速、精度高等优点。
附图说明
图1为本发明所述利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统的框图。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统，管道爬行器包括上位机和主体结构，其中主体结构为双螺旋滚筒结构，该管道爬行器的运动控制系统包括设置在主体结构上微机电姿态传感器1、两个伺服驱动器2、两个伺服电机3和嵌入式控制器4；其中，两个伺服电机3分别设置在对应的螺旋滚筒中，伺服电机带动螺旋滚筒转动，实现管道爬行器主体结构的运行；微机电姿态传感器1和两个伺服驱动器2均与嵌入式控制器4电连接，每个伺服驱动器2与对应的一个伺服电机3电连接，对其进行控制；上位机通过信号电缆与嵌入式控制器4电连接，进行通信讯。
基于上述控制系统对管道爬行器运行的控制方法，嵌入式控制器4与上位机以小于0.5Mbps的通讯速率交换控制信号，在上位机中设置爬行器的运行速度参数。微机电姿态传感器1实时检测爬行器的姿态，并将采集数传送给嵌入式控制器4，所设置的爬行器工作模式信息，按照如下表1所述规则通过伺服驱动器2对对应的伺服电机3进行闭环转速与扭矩控制，从而防止车身侧翻。
表1根据微机电姿态传感器检测到爬行器的倾斜角度调整伺服电机的转速和扭矩表：
在本实施例中，所述低速前进工作模式中，伺服电机的转速为0～1000r/min；高速前进工作模式中，伺服电机的转速为1000～3000r/min；低速后退进工作模式中，伺服电机的转速为0～-1000r/min；高速后退工作模式中，伺服电机的转速为-1000～-3000r/min，负号表示伺服电机反向转动。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。
Claims (3)
1.一种利用姿态传感器校正管道爬行器运行的控制系统，其特征在于，
管道爬行器包括上位机和主体结构，其中主体结构为双螺旋滚筒结构，该管道爬行器的运动控制系统包括设置在主体结构上微机电姿态传感器（1）、两个伺服驱动器（2）、两个伺服电机（3）和嵌入式控制器（4）；其中，两个伺服电机（3）分别设置在对应的螺旋滚筒中，伺服电机带动螺旋滚筒转动，实现管道爬行器主体结构的运行；微机电姿态传感器（1）和两个伺服驱动器（2）均与嵌入式控制器（4）电连接，每个伺服驱动器（2）与对应的一个伺服电机（3）电连接，对其进行控制；上位机通过信号电缆与嵌入式控制器（4）电连接，进行通讯；
所述爬行器运行时，嵌入式微控制器（4）结合微机电姿态传感器（1）实时检测的爬行器姿态信息，按照如下规则通过伺服驱动器（2）对对应的伺服电机（3）进行闭环转速与扭矩控制，从而防止车身侧翻；管道爬行器主体结构水平放置在管道中，初始姿态角度为0度，管道爬行器主体结构开始向前行走：
1）、管道爬行器主体结构在低速前行阶段：
1.1）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以60%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
1.2）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以25%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
1.3）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
1.4）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
1.5）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
1.6）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
1.7）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
2）、管道爬行器主体结构在低速后退阶段：
2.1）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
2.2）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
2.3）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
2.4）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
2.5）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以60%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
2.6）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以25%额定扭矩、25%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、25%额定转速进行旋转；
2.7）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
3）、管道爬行器主体结构在高速前行阶段：
3.1）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以60%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
3.2）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以25%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
3.3）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
3.4）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
3.5）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以80%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
3.6）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以80%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
3.7）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
4）、管道爬行器主体结构在高速后退阶段：
4.1）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以60%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
4.2）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以25%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
4.3）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度大于60°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
4.4）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向左侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°，或者爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为0°~10°时，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以100%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
4.5）、当管道爬行器主体结构发生倾斜，嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为10°~30°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以60%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以80%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
4.6）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度为30°~60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），调整左侧伺服电机以25%额定扭矩、75%额定转速进行旋转，右侧伺服电机以80%额定扭矩、75%额定转速进行旋转；
4.7）、当嵌入式控制器（4）通过微机电姿态传感器（1）检测到爬行器主体结构向右侧倾斜，且倾斜角度大于60°，嵌入式控制器（4）发送控制信号给对应的伺服驱动器（2），使左、右侧的伺服电机均停止转动，等待人工干预；
所述嵌入式微控制器（4）与上位机的通讯速率小于0.5Mbps；
所述低速前行工作模式中，伺服电机的转速为0~1000r/min；高速前行工作模式中，伺服电机的转速为1000~3000r/min；低速后退进工作模式中，伺服电机的转速为0~-1000r/min；高速后退工作模式中，伺服电机的转速为-1000~-3000r/min。
2.基于权利要求1中控制系统对管道爬行器运行的控制方法，其特征在于，微机电姿态传感器（1）实时检测爬行器的姿态，并将采集数传送给嵌入式控制器（4），嵌入式控制器（4）结合上位机中所设置的爬行器工作模式信息，通过两个伺服驱动器（2）分别控制对应的伺服电机（3），调整伺服电机（3）输出扭矩和转速，控制管道爬行器平稳移动。
3.基于权利要求2中控制系统对管道爬行器运行的控制方法，其特征在于，所述的爬行器包括低速前行、低速后退、高速前行和高速后退四种工作模式，每种工作模式对应的速度在上位机中设定。
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