CN109760071A - 一种用于管道爬行机器人检测的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于管道爬行机器人检测的控制系统及控制方法。所述管道爬行机器人包括机身和与机身相连的多个的滑轮，所述控制系统包括接近开关、光电传感器、PLC和至少两个的感应件；所述PLC设于机身上，所述接近开关和光电传感器分别与PLC电连接；所述光电传感器设于机身朝向前进方向的一端；至少两个的感应件分别设于滑轮的侧面且绕滑轮的中心轴线依次设置，所述接近开关设于机身上，所述感应件的运动轨迹与接近开关的感应范围相交。上述控制系统可以对管道爬行机器人的行走速度，行走距离、爬行中遇到的障碍物进行检测。

Description

一种用于管道爬行机器人检测的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及机器人控制装置，特别涉及一种用于管道爬行机器人检测的控制系统及控制方法。

背景技术

管道爬行机器人指的是为了清洁管道在管道内放置的具有清洁功能的爬行装置。管道爬行机器人的行走速度，行走距离、障碍物检测是非常重要的几个参数。

1、行走速度的检测：管道爬行机器人在清洁管道时，行走速度如果太慢，将影响清洁效率，并增加干冰的使用量，使清洁成本上升，生产效率降低；如果行走速度太快，将无法把管道清洁干净，所以必须调整到一个合适的速度，使效率和清洁达到一个最好的水平。

2、行走距离的检测：管道爬行机器人在管道里面行走时，从外面是无法看到机器人具体位置的，所以必须要知道机器人行走了多少距离，来判断机器人的具体位置。

3、障碍物的检测：管道里的粉尘和焦油长时间的日积月累，有可能会被粉尘大面积覆盖或者整个管道全部堵住，机器人在管道里行走时有可能会撞到这些障碍物，造成故障，为了避免这个事故的发生，就要对障碍物进行检测，当碰到这些障碍物时，要求机器人停止爬行并输出报警信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可对管道爬行机器人的行走速度，行走距离、爬行中遇到的障碍物进行检测的用于管道爬行机器人检测的控制系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种用于管道爬行机器人检测的控制系统，所述管道爬行机器人包括机身和与机身相连的多个的滑轮，所述控制系统包括接近开关、光电传感器、PLC和至少两个的感应件；

所述PLC设于机身上，所述接近开关和光电传感器分别与PLC电连接；

所述光电传感器设于机身朝向前进方向的一端；

至少两个的感应件分别设于滑轮的侧面且绕滑轮的中心轴线依次设置，所述接近开关设于机身上，所述感应件的运动轨迹与接近开关的感应范围相交。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：

根据上述用于管道爬行机器人检测的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、光电传感器检测管道爬行机器人前方是否有障碍物，若有障碍物，则发送信号至PLC，PLC控制驱动滑轮转动的电机停止转动，若没有障碍物，则执步骤S2；

S2、接近开关检测是否有感应件触发接近开关，若有感应件触发接近开关，则将触发接近开关的感应件的数量和相邻两个感应件触发接近开关的时间间隔分别发送至PLC，执行步骤S3；若没有感应件进入自身的感应范围，则继续执行步骤S2；

S3、PLC根据触发接近开关的感应件的数量和滑轮的半径，计算出行走距离；PLC根据相邻两个感应件触发接近开关的时间间隔，计算出行走速度。

本发明的有益效果在于：

(1)接近开关与感应件配合，可以计算出行走距离和行走速度，感应件随滑轮的转动而呈圆形的运动轨迹，接近开关每感应到一个感应件进入自身的感应区域，都输出一个信号给PLC，PLC根据接收到开关信号的数量，可以算出滑轮转的圈数，再结合滑轮的直径，就可以计算出行走距离；根据每接收一个开关信号所用的时间，可以计算出行走速度。最终行走距离和行走速度的数据在触摸屏上显示并时时更新。

(2)光电传感器设于机器人的前端，当机器人在管道行走发现障碍物时，光电传感器就会反射信号到接收器，接收器输出一个信号给PLC，PLC控制继电器断电，使行走电机停止前进，相应报警指示灯闪烁报警。

附图说明

图1为本发明实施例的用于管道爬行机器人检测的控制系统的结构示意图；

图2为图1中A处的放大结构示意图；

图3为本发明实施例的用于管道爬行机器人检测的控制系统的PLC连接的电气原理图；

图4为本发明实施例的用于管道爬行机器人检测的控制系统的内部电机的电气原理图；

标号说明：

10、机身；11、连接臂；

20、滑轮；

30、接近开关；

40、光电传感器；

50、感应件。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本发明最关键的构思在于：在爬行机器人上分别设置了接近开关和光电传感器，从而对爬行机器人的行走速度、行走距离和遇到的障碍物进行检测。

请参照图1-4，一种用于管道爬行机器人检测的控制系统，所述管道爬行机器人包括机身10和与机身相连的多个的滑轮20，所述控制系统包括接近开关30、光电传感器40、PLC和至少两个的感应件50；

所述PLC设于机身10上，所述接近开关30和光电传感器40分别与PLC电连接；

所述光电传感器40设于机身10朝向前进方向的一端；

至少两个的感应件50分别设于滑轮20的侧面且绕滑轮20的中心轴线依次设置，所述接近开关30设于机身10上，所述感应件50的运动轨迹与接近开关30的感应范围相交。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案为：

根据上述用于管道爬行机器人检测的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、光电传感器检测管道爬行机器人前方是否有障碍物，若有障碍物，则发送信号至PLC，PLC控制驱动滑轮转动的电机停止转动，若没有障碍物，则执步骤S2；

S2、接近开关检测是否有感应件触发接近开关，若有感应件触发接近开关，则将触发接近开关的感应件的数量和相邻两个感应件触发接近开关的时间间隔分别发送至PLC，执行步骤S3；若没有感应件进入自身的感应范围，则继续执行步骤S2；

S3、PLC根据触发接近开关的感应件的数量和滑轮的半径，计算出行走距离；PLC根据相邻两个感应件触发接近开关的时间间隔，计算出行走速度。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：

(1)接近开关与感应件配合，可以计算出行走距离和行走速度，感应件随滑轮的转动而呈圆形的运动轨迹，接近开关每感应到一个感应件进入自身的感应区域，都输出一个信号给PLC，PLC根据接收到开关信号的数量，可以算出滑轮转的圈数，再结合滑轮的直径，就可以计算出行走距离；根据每接收一个开关信号所用的时间，可以计算出行走速度。最终行走距离和行走速度的数据在触摸屏上显示并时时更新。

(2)当机器人在管道行走发现障碍物时，光电传感器就会反射信号到接收器，接收器输出一个信号给PLC，PLC控制继电器断电，使行走电机停止前进，相应报警指示灯闪烁报警。

进一步的，所述光电传感器40为漫反射光电传感器。

由上述描述可知，漫反射光电传感器是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电传感器就产生了开关信号。

进一步的，所述机身10还包括连接臂11，所述连接臂11的一端与机身10相连，所述连接臂11的另一端分别设有两个滑轮20，所述连接臂11的另一端上的两个滑轮20对称设置，对称设置的所述两个滑轮20上的至少两个感应件50分别一一对应设置；

所述接近开关30设于连接臂11的另一端且位于两个滑轮20之间。

由上述描述可知，每个连接臂11的另一端上的两个滑轮20都有一个接近开关30单独对应设置，使得采集到的数据更加准确。

进一步的，所述接近开关30设有两个感应端，两个感应端沿滑轮20径向设置且分别位于接近开关30的两侧，两个的感应端与接近开关30两侧的两个滑轮20上的感应件50的运动轨迹分别一一对应设置。

由上述描述可知，感应端20正对各自同侧的滑轮20上的感应件50的运动轨迹，使得测量更加精准。

进一步的，所述感应件50的数目为12个。

进一步的，所述接近开关30为电容式接近开关。

进一步的，所述感应件50为金属凸起。

请参照图1-4，本发明的实施例一为：

一种用于管道爬行机器人检测的控制系统，所述管道爬行机器人包括机身10、连接臂11和与多个的滑轮20，所述控制系统包括接近开关30、光电传感器40、PLC和12个感应件50；

所述机身10的外部设有控制盒，所述PLC设置于控制盒内；

所述连接臂11的一端与机身10相连，所述连接臂11的另一端分别设有两个滑轮20，所述连接臂11的另一端上的两个滑轮20对称设置，每个滑轮20的两个侧面上分别设有12个感应件50，感应件50绕滑轮20的中心轴线依次设置，当管道爬行机器人向前移动时，每个滑轮20上的感应件50都以圆为运动轨迹绕滑轮20的中心轴线转动；

所述光电传感器40设于机身10朝向前进方向的一端，用于检测前方的障碍物，所述光电传感器40为漫反射光电传感器；

所述接近开关30设于连接臂11的另一端且位于两个滑轮20之间，所述接近开关30为柱状结构且与沿轴向的两个端部分别为感应端，所述接近开关30与两个的滑轮20的中心轴线平行设置，每个感应端与各自一侧的滑轮20上的感应件50的运动轨迹分别一一对应设置，具体而言，感应端沿接近开关30的轴向的投影落在滑轮20上的感应件50的运动轨迹上，因此当每个感应件50由远及近经过接近开关30的感应端时，都会触发一次接近开关30。

接近开关30是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当接近开关30的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动PLC装置提供控制指令。接近开关30是种开关型传感器(即无触点开关)，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。在本具体实施例中，使用电容式接近开关，感应件为金属凸起；

所述接近开关30和光电传感器40分别与PLC电连接，所述PLC控制滑轮20的管道爬行机器人的行进。

上述用于管道爬行机器人检测的控制系统的控制方法，包括以下步骤：

S1、光电传感器40检测管道爬行机器人前方是否有障碍物，若有障碍物，则发送信号至PLC，PLC控制驱动滑轮20转动的电机停止转动，若没有障碍物，则执步骤S2；

S2、接近开关30检测是否有感应件50触发接近开关30，若有感应件50触发接近开关30，则将触发接近开关30的感应件50的数量和相邻两个感应件50触发接近开关30的时间间隔分别发送至PLC，执行步骤S3；若没有感应件50进入自身的感应范围，则继续执行步骤S2；

S3、PLC根据触发接近开关30的感应件50的数量和滑轮20的半径，计算出行走距离；PLC根据相邻两个感应件50触发接近开关30的时间间隔，计算出行走速度。

在步骤S2中，接近开关30发送触发接近开关30的感应件50的数量至PLC的方式为：

接近开关30每检测到一个感应件50进入自身的感应范围，都产生一个开关信号，发送至PLC，PLC内部的计数器进行累加计数；

在步骤S2中，接近开关30发送相邻两个感应件50触发接近开关30的时间间隔的方式为：

接近开关30每检测到一个感应件50进入自身的感应范围，都产生一个开关信号，发送至PLC，PLC记录接收开关信号的时间间隔。

综上所述，本发明提供一种可对管道爬行机器人的行走速度，行走距离、爬行中遇到的障碍物进行检测的用于管道爬行机器人检测的控制系统。其中，接近开关与感应件配合，可以计算出行走距离和行走速度，感应件随滑轮的转动而呈圆形的运动轨迹，接近开关每感应到一个感应件进入自身的感应区域，都输出一个信号给PLC，PLC根据接收到开关信号的数量，可以算出滑轮转的圈数再结合滑轮的直径，就可以计算出行走距离；根据每接收一个开关信号所用的时间，可以计算出行走速度，光电传感器设于机器人的前端，当机器人在管道行走发现障碍物时，光电传感器就会反射信号到接收器，接收器输出一个信号给PLC，PLC控制继电器断电，使行走电机停止前进，相应报警指示灯闪烁报警。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于管道爬行机器人检测的控制系统，所述管道爬行机器人包括机身和与机身相连的多个的滑轮，其特征在于，还包括接近开关、光电传感器、PLC和至少两个的感应件；

所述PLC设于机身上，所述接近开关和光电传感器分别与PLC电连接；

所述光电传感器设于机身朝向前进方向的一端；

至少两个的感应件分别设于滑轮的侧面且绕滑轮的中心轴线依次设置，所述接近开关设于机身上，所述感应件的运动轨迹与接近开关的感应范围相交。

2.根据权利要求1所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统，其特征在于，所述光电传感器为漫反射光电传感器。

3.根据权利要求1所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统，其特征在于，所述机身还包括连接臂，所述连接臂的一端与机身相连，所述连接臂的另一端分别设有两个滑轮，所述连接臂的另一端上的两个滑轮对称设置，对称设置的所述两个滑轮上的至少两个感应件分别一一对应设置；

所述接近开关设于连接臂的另一端且位于两个滑轮之间。

4.根据权利要求3所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统，其特征在于，所述接近开关设有两个感应端，两个感应端沿滑轮径向设置且分别位于接近开关的两侧，两个的感应端与接近开关两侧的两个滑轮上的感应件的运动轨迹分别一一对应设置。

5.根据权利要求1所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统，其特征在于，所述感应件的数目为12个。

6.根据权利要求1所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统，其特征在于，所述接近开关为电容式接近开关。

7.根据权利要求1所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统，其特征在于，所述感应件为金属凸起。

8.根据权利要求1所述的用于管道爬行机器人检测的控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、光电传感器检测管道爬行机器人前方是否有障碍物，若有障碍物，则发送信号至PLC，PLC控制驱动滑轮转动的电机停止转动，若没有障碍物，则执步骤S2；

S2、接近开关检测是否有感应件触发接近开关，若有感应件触发接近开关，则将触发接近开关的感应件的数量和相邻两个感应件触发接近开关的时间间隔分别发送至PLC，执行步骤S3；若没有感应件进入自身的感应范围，则继续执行步骤S2；

S3、PLC根据触发接近开关的感应件的数量和滑轮的半径，计算出行走距离；PLC根据相邻两个感应件触发接近开关的时间间隔，计算出行走速度。