測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，包括：電機(jī)，其根據(jù)管道機(jī)器人的運動狀態(tài)產(chǎn)生霍爾脈沖信號；電機(jī)驅(qū)動器，接收霍爾脈沖信號并傳送；傳感器，采集電機(jī)運轉(zhuǎn)的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號；控制器，其與電機(jī)驅(qū)動器連接并接收霍爾脈沖信號，控制器與傳感器連接并接收加速度和角速度數(shù)據(jù)信號，控制器包括判斷模塊和計算模塊，判斷模塊根據(jù)霍爾脈沖信號產(chǎn)生判斷信號，計算模塊根據(jù)所述判斷信號及加速度和角速度數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)器人運行距離，本發(fā)明采用無纜的方式，避免了繩纜拖拽帶來的不便，也減少了機(jī)器人的行進(jìn)阻力，將加速度傳感器和陀螺儀傳感器與機(jī)器電機(jī)結(jié)合，使得計算的距離更加準(zhǔn)確，本發(fā)明操作簡單，且數(shù)據(jù)誤差小。
【專利說明】
測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]普通測距分為有纜和無纜，有纜方式通過機(jī)器人拖著一根繩纜根據(jù)繩纜的伸縮長度確定其距離，該方法附加裝置太多，且拖拽的伸縮給機(jī)器人行進(jìn)帶來了一定的阻力;普通無纜方式采用加速度傳感器實現(xiàn)測距，其適用于在平整的地面上應(yīng)用，但是在管道內(nèi)雜物較多，地面不平整，且由于傳感器自身的噪聲干擾，使得機(jī)器人單一通過傳感器測得的數(shù)據(jù)誤差過大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服以上不足，提供一種測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，本發(fā)明采用設(shè)計一種基于加速度傳感器、陀螺儀傳感器和霍爾脈沖計數(shù)的測量機(jī)器人在管道內(nèi)行進(jìn)距離，管道內(nèi)情況復(fù)雜，內(nèi)部雜物或者破損較多，使得機(jī)器人在行進(jìn)時不能保持在一個平面上，如果僅依靠加速度傳感器得到的行進(jìn)距離值得誤差很大，而且由于傳感器自身的噪聲干擾，即使機(jī)器人靜止，加速度仍有數(shù)值，從而造成誤差積累，為此本發(fā)明設(shè)計出在六軸傳感器基礎(chǔ)上結(jié)合電機(jī)霍爾脈沖計數(shù)判斷機(jī)器人運動狀態(tài)的方法，成本低，操作簡單，且數(shù)據(jù)誤差小。
[0004]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
一種測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，包括:
電機(jī)，其根據(jù)管道機(jī)器人的運動狀態(tài)產(chǎn)生霍爾脈沖信號；
電機(jī)驅(qū)動器，其與所述電機(jī)連接，接收所述霍爾脈沖信號并傳送；
傳感器，其為六軸傳感器，其與所述電機(jī)連接，采集電機(jī)運轉(zhuǎn)的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號；
控制器，其與所述電機(jī)驅(qū)動器連接并接收所述霍爾脈沖信號，所述控制器與所述傳感器連接并接收所述加速度和角速度數(shù)據(jù)信號，所述控制器包括判斷模塊和計算模塊，所述判斷模塊根據(jù)霍爾脈沖信號產(chǎn)生判斷信號并傳送至所述計算模塊，所述計算模塊根據(jù)所述判斷信號及所述加速度和角速度數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)器人運行距離。
[0005]優(yōu)選的是，在所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)中，所述六軸傳感器包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器。
[0006]優(yōu)選的是，在所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)中，所述計算模塊包括濾波計算單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和積分計算單元。
[0007]優(yōu)選的是，在所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)中，所述濾波計算單元為Kalman濾波計算單元。
[0008]優(yōu)選的是，在所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)中，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元為四元數(shù)轉(zhuǎn)化單元。
[0009]優(yōu)選的是，在所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)中，所述濾波計算單元對所述傳感器采集的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行濾波估計算得到加速度濾波數(shù)值，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元將加速度濾波數(shù)值轉(zhuǎn)換成加速度坐標(biāo)分量值，所述積分計算單元根據(jù)所述加速度坐標(biāo)分量值和判斷單元的判斷信號計算出機(jī)器人的行進(jìn)距離。
[0010]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用加速度傳感器、陀螺儀傳感器和霍爾脈沖計數(shù)測量機(jī)器人在管道內(nèi)行進(jìn)距離，采用無纜的方式，避免了繩纜拖拽帶來的不便，也減少了機(jī)器人的行進(jìn)阻力，將加速度傳感器和陀螺儀傳感器與機(jī)器電機(jī)結(jié)合，使得計算的距離更加準(zhǔn)確，本發(fā)明操作簡單，且數(shù)據(jù)誤差小。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的模塊連接示意圖；
圖2為本發(fā)明的工作流程示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0013]結(jié)合圖1和圖2，本發(fā)明提供一種測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，包括:電機(jī)，其根據(jù)管道機(jī)器人的運動狀態(tài)產(chǎn)生霍爾脈沖信號；電機(jī)驅(qū)動器，其與電機(jī)連接，接收霍爾脈沖信號并傳送;傳感器，其為六軸傳感器，其與電機(jī)連接，采集電機(jī)運轉(zhuǎn)的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號;控制器，其與電機(jī)驅(qū)動器連接并接收霍爾脈沖信號，控制器與傳感器連接并接收加速度和角速度數(shù)據(jù)信號控制器包括判斷模塊和計算模塊，判斷模塊根據(jù)霍爾脈沖信號產(chǎn)生判斷信號并傳送至計算模塊，計算模塊根據(jù)判斷信號及加速度和角速度數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)器人運行距離。其中，六軸傳感器包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器，計算模塊包括濾波計算單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和積分計算單元。濾波計算單元為Kalman濾波計算單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元為四元數(shù)轉(zhuǎn)化單元，濾波計算單元對所述傳感器采集的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行濾波估計算得到加速度濾波數(shù)值，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元將加速度濾波數(shù)值轉(zhuǎn)換成加速度坐標(biāo)分量值，積分計算單元根據(jù)加速度坐標(biāo)分量值和判斷單元的判斷信號計算出機(jī)器人的行進(jìn)距離。
[0014]使用本發(fā)明進(jìn)行測量時，機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動器實時將每個采樣周期內(nèi)的霍爾反饋的脈沖數(shù)，控制器根據(jù)周期內(nèi)的脈沖數(shù)來確定機(jī)器人當(dāng)前的運動狀態(tài):加速、減速、靜止或者當(dāng)前的勻速速度。機(jī)器人依靠電機(jī)驅(qū)動行進(jìn)，所以霍爾編碼器反饋的脈沖信號決定了機(jī)器人當(dāng)前的運動狀態(tài)。傳感器采集加速度和角速度原始數(shù)據(jù)，控制器并對加速度和角速度分別進(jìn)行Kalman濾波估算，并根據(jù)濾波后得到的值進(jìn)行四元數(shù)計算，得到加速度值在地理坐標(biāo)系上的分量，控制器內(nèi)的計算模塊根據(jù)每個計算周期內(nèi)的控制器判斷模塊判斷的機(jī)器人運動狀態(tài)對加速度進(jìn)行處理，如果機(jī)器人為靜止則不對加速度進(jìn)行積分計算，當(dāng)前周期的位移量為O，反之對加速度進(jìn)行積分計算，得到機(jī)器人在每個方向上的位移，從而得到機(jī)器人在管道內(nèi)的行進(jìn)距離。
[0015]盡管本發(fā)明實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項】
1.一種測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電機(jī)，其根據(jù)管道機(jī)器人的運動狀態(tài)產(chǎn)生霍爾脈沖信號； 電機(jī)驅(qū)動器，其與所述電機(jī)連接，接收所述霍爾脈沖信號并傳送； 傳感器，其為六軸傳感器，其與所述電機(jī)連接，采集電機(jī)運轉(zhuǎn)的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號； 控制器，其與所述電機(jī)驅(qū)動器連接并接收所述霍爾脈沖信號，所述控制器與所述傳感器連接并接收所述加速度和角速度數(shù)據(jù)信號，所述控制器包括判斷模塊和計算模塊，所述判斷模塊根據(jù)霍爾脈沖信號產(chǎn)生判斷信號并傳送至所述計算模塊，所述計算模塊根據(jù)所述判斷信號及所述加速度和角速度數(shù)據(jù)信號計算出機(jī)器人運行距離。2.如權(quán)利要求1所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，其特征在于，所述六軸傳感器包括三軸加速度傳感器和三軸陀螺儀傳感器。3.如權(quán)利要求1所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，其特征在于，所述計算模塊包括濾波計算單元，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元和積分計算單元。4.如權(quán)利要求3所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波計算單元為Kalman濾波計算單元。5.如權(quán)利要求3所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元為四元數(shù)轉(zhuǎn)化單元。6.如權(quán)利要求3所述的測量管道機(jī)器人行進(jìn)距離系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波計算單元對所述傳感器采集的加速度和角速度數(shù)據(jù)信號進(jìn)行濾波估計算得到加速度濾波數(shù)值，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元將加速度濾波數(shù)值轉(zhuǎn)換成加速度坐標(biāo)分量值，所述積分計算單元根據(jù)所述加速度坐標(biāo)分量值和判斷單元的判斷信號計算出機(jī)器人的行進(jìn)距離。
【文檔編號】B25J9/16GK106041925SQ201610366561
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】吳國慶, 楊龍, 劉輝, 孔祥勇, 朱曉芳
【申請人】北京玄通海納科技發(fā)展有限公司