CN115963749B - 一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法 - Google Patents
一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115963749B CN115963749B CN202211601480.8A CN202211601480A CN115963749B CN 115963749 B CN115963749 B CN 115963749B CN 202211601480 A CN202211601480 A CN 202211601480A CN 115963749 B CN115963749 B CN 115963749B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- driver
- control unit
- sliding table
- remote control
- wireless remote
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 15
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法，包括MCU主控单元，MCU主控单元分别与驱动器一，驱动器二，驱动器三，陀螺仪，激光测距单元，光电限位开关和无线遥控手柄连接，驱动器一与管道补口机器人的左轮电机连接，所述左轮电机与左轮连接，驱动器二与管道补口机器人的右轮电机连接，所述右轮电机与右轮连接，驱动器三与管道补口机器人的滑台电机连接，滑台电机与滑台连接，陀螺仪通过RS485与MCU主控单元通讯，实时反馈车体的航向角度，无线遥控手柄通过433无线模块与MCU主控单元进行双向通讯，无线遥控手柄上设有急停开关，本发明结合现场实际工程应用，实现半自动化，保障了施工质量和施工效率，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及机器人控制系统技术领域，尤其涉及一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法。
背景技术
随着国内外油气管道建设的不断增加，管道补口施工实现自动化对提高施工效率、保障施工质量、提高经济效益具有不可替代的作用。目前，国内外对管线补口自动化设备的研发刚处于起步阶段，自动化程度底，施工质量和施工效率还有待提高。因此，急需开发一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法以解决上述技术问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法，结合现场实际工程应用，实现半自动化，保障了施工质量和施工效率，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。
为了实现上述目的，本发明提供的一种管道补口机器人作业实时控制系统，所述管道补口机器人包括机器人本体，所述机器人本体采用三轮结构，包括左轮、右轮两个主动轮和一个万向从动轮，通过左轮和右轮的转动实现机器人的前进、后退、左转、右转的运动动作，所述机器人本体通过滑台与前端执行机构连接，通过滑台的直线往复运动带动前端执行机构完成作业，所述作业实时控制系统包括MCU主控单元，所述MCU主控单元分别与驱动器一，驱动器二，驱动器三，陀螺仪，激光测距单元，光电限位开关和无线遥控手柄连接，所述驱动器一与管道补口机器人的左轮电机连接，所述左轮电机与左轮连接，所述MCU主控单元与驱动器一通过CAN接口连接，对驱动器进行控制，同时驱动器反馈自身的电流、电压、圈数及自身的状态给MCU主控单元，所述驱动器二与管道补口机器人的右轮电机连接，所述右轮电机与右轮连接，所述驱动器三与管道补口机器人的滑台电机连接，所述滑台电机与滑台连接，所述MCU主控单元控制驱动器二和驱动器三的控制方式和反馈信息与驱动器一相同，所述陀螺仪用于检测车体的航向，通过RS485与MCU主控单元通讯，实时反馈车体的航向角度，所述无线遥控手柄通过433无线模块与MCU主控单元进行双向通讯，无线遥控手柄将动作指令发送给MCU主控单元，MCU主控单元经过解析执行对应的动作程序，同时MCU主控单元将设备当前状态反馈给无线遥控手柄，使用者通过无线遥控手柄的显示屏直观监控机器人状态，所述激光测距单元设置于滑台的滑块上，与前端执行机构相连，负责监控前端执行机构距离作业面的距离，所述MCU主控单元设置于机器人本体内部，负责采集激光测距单元反馈的距离信息，经内部分析计算后提供给机器人本体和前端执行机构下一步执行策略。
优选地，所述无线遥控手柄上设有急停开关，当现场发生无法预知的情况，操作者可按下急停按钮，使得机器人整体断电。
优选地，所述前端执行机构为喷砂头或打磨头。
优选地，所述光电限位开关为滑台两端的限位开关。
优选地，所述左轮电机含编码器，所述右轮电机含编码器，所述滑台电机含编码器。
一种管道补口机器人作业实时控制方法，包括如下步骤：
S1：滑台电机按照位置模式进行运动，设定作业宽度为d1，丝杠螺距为p1，电机转动圈数N＝d1/p1，设定激光测距单元的采样频率为k；
S2：MCU主控单元发送滑台电机启动指令后开始进行传感器数据采集，直至单次作业结束，滑台电机反馈停止信号，激光测距单元采样结束，传感器采集的数据时间矩阵用二维数组{T，H}表征；
S3：分析T、H关系会产生明显特征点，提取特征参数{t1，t2，t3，t4}，通过比较单次作业特征参数与目标特征参数的偏差，指导下一次作业的滑台电机控制，通过设定阈值，特征作业参数与目标特征参数超过该阈值时，系统报警，需要进行人为干预；
S4：当目标作业条件确定后，通过预设目标特征参数数据库，用户选择不同的作业环境后，系统自动搜索目标特征参数，进行目标纠偏。
优选地，所述位置模式为电机执行的圈数或脉冲数。
本发明提供的一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法，具有如下有益效果。
1.本发明结合现场实际工程应用，实现半自动化，保障了施工质量和施工效率，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。
2.本发明控制系统结构简单，操作人员经过一定培训可快速掌握使用方法。充分考虑户外作业施工条件，使用有限的传感器加控制逻辑，保障作业质量，提高作业效率，整机系统易于维护。
附图说明
图1为管道补口机器人的结构示意图；
图2为本发明提供的一种管道补口机器人作业实时控制系统的结构框图。
图中：
1.机器人本体2.滑台3.左轮4.万向从动轮5.右轮6.前端执行机构。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。
如图1所示，为管道补口机器人的结构示意图。所述管道补口机器人包括机器人本体1，所述机器人本体1采用三轮结构，包括左轮3、右轮5两个主动轮和一个万向从动轮4，通过左轮3和右轮5的转动实现机器人的前进、后退、左转、右转的运动动作，所述机器人本体1通过滑台2与前端执行机构6连接，通过滑台2的直线往复运动带动前端执行机构6完成作业。
如图2所示，为本发明提供的一种管道补口机器人作业实时控制系统的结构框图。所述作业实时控制系统包括MCU主控单元，所述MCU主控单元分别与驱动器一，驱动器二，驱动器三，陀螺仪，激光测距单元，光电限位开关和无线遥控手柄连接，所述驱动器一与管道补口机器人的左轮电机连接，所述左轮电机与左轮3连接，所述MCU主控单元与驱动器一通过CAN接口连接，对驱动器进行控制，同时驱动器反馈自身的电流、电压、圈数及自身的状态给MCU主控单元，所述驱动器二与管道补口机器人的右轮电机连接，所述右轮电机与右轮5连接，所述驱动器三与管道补口机器人的滑台电机连接，所述滑台电机与滑台2连接，所述MCU主控单元控制驱动器二和驱动器三的控制方式和反馈信息与驱动器一相同，所述陀螺仪用于检测车体的航向，通过RS485与MCU主控单元通讯，实时反馈车体的航向角度，所述无线遥控手柄通过433无线模块与MCU主控单元进行双向通讯，无线遥控手柄将动作指令发送给MCU主控单元，MCU主控单元经过解析执行对应的动作程序，同时MCU主控单元将设备当前状态反馈给无线遥控手柄，使用者通过无线遥控手柄的显示屏直观监控机器人状态，所述无线遥控手柄上设有急停开关，当现场发生无法预知的情况，操作者可按下急停按钮，使得机器人整体断电，所述激光测距单元设置于滑台2的滑块上，与前端执行机构6相连，负责监控前端执行机构6距离作业面的距离，所述MCU主控单元设置于机器人本体1内部，负责采集激光测距单元反馈的距离信息，经内部分析计算后提供给机器人本体1和前端执行机构6下一步执行策略。优选地，所述前端执行机构6为喷砂头或打磨头。所述光电限位开关为滑台2两端的限位开关。所述左轮电机含编码器，所述右轮电机含编码器，所述滑台电机含编码器。
本发明提供的一种管道补口机器人作业实时控制方法，包括如下步骤：
S1：滑台电机按照位置模式进行运动，所述位置模式为电机执行的圈数或脉冲数，设定作业宽度为d1，丝杠螺距为p1，电机转动圈数N＝d1/p1，设定激光测距单元的采样频率为k；
S2：MCU主控单元发送滑台电机启动指令后开始进行传感器数据采集，直至单次作业结束，滑台电机反馈停止信号，激光测距单元采样结束，传感器采集的数据时间矩阵用二维数组{T，H}表征；
S3：分析T、H关系会产生明显特征点，提取特征参数{t1，t2，t3，t4}，通过比较单次作业特征参数与目标特征参数的偏差，指导下一次作业的滑台电机控制，通过设定阈值，特征作业参数与目标特征参数超过该阈值时，系统报警，需要进行人为干预；
S4：当目标作业条件确定后，通过预设目标特征参数数据库，用户选择不同的作业环境后，系统自动搜索目标特征参数，进行目标纠偏。
本发明结合现场实际工程应用，实现半自动化，保障了施工质量和施工效率，具有广阔的应用前景，有利于推广应用。本发明控制系统结构简单，操作人员经过一定培训可快速掌握使用方法。充分考虑户外作业施工条件，使用有限的传感器加控制逻辑，保障作业质量，提高作业效率，整机系统易于维护。
本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种管道补口机器人作业实时控制系统，所述管道补口机器人包括机器人本体，所述机器人本体采用三轮结构，包括左轮、右轮两个主动轮和一个万向从动轮，通过左轮和右轮的转动实现机器人的前进、后退、左转、右转的运动动作，所述机器人本体通过滑台与前端执行机构连接，通过滑台的直线往复运动带动前端执行机构完成作业，其特征在于，所述作业实时控制系统包括MCU主控单元，所述MCU主控单元分别与驱动器一，驱动器二，驱动器三，陀螺仪，激光测距单元，光电限位开关和无线遥控手柄连接，所述驱动器一与管道补口机器人的左轮电机连接，所述左轮电机与左轮连接，所述MCU主控单元与驱动器一通过CAN接口连接，对驱动器进行控制，同时驱动器反馈自身的电流、电压、圈数及自身的状态给MCU主控单元，所述驱动器二与管道补口机器人的右轮电机连接，所述右轮电机与右轮连接，所述驱动器三与管道补口机器人的滑台电机连接，所述滑台电机与滑台连接，所述MCU主控单元控制驱动器二和驱动器三的控制方式和反馈信息与驱动器一相同，所述陀螺仪用于检测车体的航向，通过RS485与MCU主控单元通讯，实时反馈车体的航向角度，所述无线遥控手柄通过433无线模块与MCU主控单元进行双向通讯，无线遥控手柄将动作指令发送给MCU主控单元，MCU主控单元经过解析执行对应的动作程序，同时MCU主控单元将设备当前状态反馈给无线遥控手柄，使用者通过无线遥控手柄的显示屏直观监控机器人状态，所述激光测距单元设置于滑台的滑块上，与前端执行机构相连，负责监控前端执行机构距离作业面的距离，所述MCU主控单元设置于机器人本体内部，负责采集激光测距单元反馈的距离信息，经内部分析计算后提供给机器人本体和前端执行机构下一步执行策略；其控制方法包括如下步骤：
S1：滑台电机按照位置模式进行运动，设定作业宽度为d1，丝杠螺距为p1，电机转动圈数N=d1/p1，设定激光测距单元的采样频率为k；
S2：MCU主控单元发送滑台电机启动指令后开始进行传感器数据采集，直至单次作业结束，滑台电机反馈停止信号，激光测距单元采样结束，传感器采集的数据时间矩阵用二维数组{T，H}表征；
S3：分析T、H关系会产生明显特征点，提取特征参数{t1，t2，t3，t4 }，通过比较单次作业特征参数与目标特征参数的偏差，指导下一次作业的滑台电机控制，通过设定阈值，特征作业参数与目标特征参数超过该阈值时，系统报警，需要进行人为干预；
S4：当目标作业条件确定后，通过预设目标特征参数数据库，用户选择不同的作业环境后，系统自动搜索目标特征参数，进行目标纠偏。
2.根据权利要求1所述的一种管道补口机器人作业实时控制系统，其特征在于，所述无线遥控手柄上设有急停开关，当现场发生无法预知的情况，操作者可按下急停按钮，使得机器人整体断电。
3.根据权利要求2所述的一种管道补口机器人作业实时控制系统，其特征在于，所述前端执行机构为喷砂头或打磨头。
4.根据权利要求3所述的一种管道补口机器人作业实时控制系统，其特征在于，所述光电限位开关为滑台两端的限位开关。
5.根据权利要求4所述的一种管道补口机器人作业实时控制系统，其特征在于，所述左轮电机含编码器，所述右轮电机含编码器，所述滑台电机含编码器。
6.根据权利要求5所述的一种管道补口机器人作业实时控制系统，其特征在于，所述位置模式为电机执行的圈数或脉冲数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211601480.8A CN115963749B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211601480.8A CN115963749B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115963749A CN115963749A (zh) | 2023-04-14 |
| CN115963749B true CN115963749B (zh) | 2024-05-28 |
Family
ID=87361143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211601480.8A Active CN115963749B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115963749B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000002315A (ko) * | 1998-06-18 | 2000-01-15 | 배길성 | 로봇청소기 및 그 구동제어방법 |
| JP2001289638A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-19 | Sumitomo Densetsu Corp | 自走式作業装置 |
| CN103019262A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-04-03 | 北京信息科技大学 | 管道检测机器人的控制系统和方法 |
| CN106735782A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 柳州振业焊接机电设备制造有限公司 | 一种小型移动焊接机器人 |
| CN207189680U (zh) * | 2017-08-04 | 2018-04-06 | 北京和利时电机技术有限公司 | 服务机器人移动驱动控制系统 |
| CN108621116A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-09 | 中科产业控股（深圳）有限公司 | 一种物品取放智能机器人 |
| JP2020015128A (ja) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | ファナック株式会社 | センシングシステム、作業システム、拡張現実画像の表示方法、拡張現実画像の記憶方法、およびプログラム |
-
2022
- 2022-12-13 CN CN202211601480.8A patent/CN115963749B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000002315A (ko) * | 1998-06-18 | 2000-01-15 | 배길성 | 로봇청소기 및 그 구동제어방법 |
| JP2001289638A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-19 | Sumitomo Densetsu Corp | 自走式作業装置 |
| CN103019262A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-04-03 | 北京信息科技大学 | 管道检测机器人的控制系统和方法 |
| CN106735782A (zh) * | 2016-12-20 | 2017-05-31 | 柳州振业焊接机电设备制造有限公司 | 一种小型移动焊接机器人 |
| CN207189680U (zh) * | 2017-08-04 | 2018-04-06 | 北京和利时电机技术有限公司 | 服务机器人移动驱动控制系统 |
| CN108621116A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-09 | 中科产业控股（深圳）有限公司 | 一种物品取放智能机器人 |
| JP2020015128A (ja) * | 2018-07-25 | 2020-01-30 | ファナック株式会社 | センシングシステム、作業システム、拡張現実画像の表示方法、拡張現実画像の記憶方法、およびプログラム |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 基于CAN总线的排爆机器人的控制系统;万文斌;孔凡波;;电气自动化;20100330(第02期);56-57+76 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115963749A (zh) | 2023-04-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107717994B (zh) | 基于主从空间映射的主从异构机器人通用控制方法及系统 | |
| CN106444754A (zh) | 一种轮式探测移动机器人控制系统及控制方法 | |
| CN103148057B (zh) | 一种对多关节液压机械臂进行控制的方法、设备和系统 | |
| CN204366962U (zh) | 六轴重载机器人控制系统 | |
| CN205485598U (zh) | 一种大型电机线圈绕线机控制系统 | |
| CN102059691A (zh) | 一种主从式喷塑机器人 | |
| CN111830975A (zh) | 混凝土鱼雷罐自动定位控制方法、控制系统及存储介质 | |
| CN115963749B (zh) | 一种管道补口机器人作业实时控制系统及方法 | |
| CN201006973Y (zh) | 双钢轮压路机智能洒水控制系统 | |
| CN204533962U (zh) | 可遥控卡管式液压管道机器人 | |
| CN102862094A (zh) | 数控系统控制的液压伺服系统 | |
| CN104889997A (zh) | 一种固态酿造翻曲高精度定位的机械手控制系统及方法 | |
| CN107662210A (zh) | 一种耐辐照动力机械手控制系统 | |
| CN104626161A (zh) | 一种适应工况的码垛机器人控制系统 | |
| CN211293747U (zh) | 井关插秧机pz60dt的自主作业控制系统 | |
| CN110432840B (zh) | 一种洗地机自动转向装置及其控制方法 | |
| CN208729539U (zh) | 移动式喷砂机器人控制系统 | |
| CN202013513U (zh) | 带视频监控的农机遥控装置 | |
| CN110862279A (zh) | 一种基于激光雷达导航的履带式无人驾驶有机肥翻抛机 | |
| CN202622813U (zh) | 一种全驱动复合吸附式爬行机器人的控制系统 | |
| CN208165095U (zh) | 高精度转向惯性导航机构 | |
| CN202624204U (zh) | 推土机行走速度预设控制系统 | |
| CN203973278U (zh) | 一种十字轴万向节全自动智能加工机械手 | |
| CN110181490A (zh) | 多轴同步操作器及其控制系统 | |
| CN213806676U (zh) | 一种智能砌墙机的控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |