本發(fā)明涉及一種除銹爬壁機器人電氣控制系統(tǒng)，屬于機器人技術領域。

背景技術：

控制系統(tǒng)是船舶壁面除銹爬壁機器人的重要組成部分，其負責完成對除銹爬壁機器人的行走和轉(zhuǎn)向功能的控制，使機器人能夠按照預定的軌跡去工作，因此對除銹爬壁機器人控制系統(tǒng)提出如下基本要求控制系統(tǒng)方便、可靠性高、操作靈活，便于操作人員使用，通過功能按鍵可以設定機器人的多極移動速度，并可實時調(diào)整運動方向和運動速度，實現(xiàn)機器人在船體表面上的全方位移動，由于船舶除銹現(xiàn)場環(huán)境惡劣，除銹爬壁機器人的工作環(huán)境制約了其控制方式。

本系統(tǒng)采用簡單實用、可靠性高的有線遙控，其控制距離需大于30米，控制系統(tǒng)能實現(xiàn)除銹爬壁機器人的簡單作業(yè)，保證機器人在爬行過程中的除銹質(zhì)量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術問題，進而提供一種除銹爬壁機器人電氣控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)方便、可靠性高、操作靈活，便于操作人員使用。

本發(fā)明的技術方案：

一種除銹爬壁機器人電氣控制系統(tǒng)，包括：下位機控制電路板、直流電源、左伺服驅(qū)動器、左減速器、左伺服電機、機器人本體、右減速器、右伺服電機、右伺服驅(qū)動器、左伺服驅(qū)動器接口模塊、一號編碼器、二號編碼器、右伺服驅(qū)動器接口模塊和上位機控制器，

所述下位機控制電路板與上位機控制器相連，下位機控制電路板和上位機控制器通過RS485相互通訊；

所述下位機控制電路板與直流電源相連；

所述下位機控制電路板分別與左伺服驅(qū)動器接口模塊和右伺服驅(qū)動器接口模塊相連；

所述左伺服驅(qū)動器接口模塊與左伺服驅(qū)動器相連；

所述左伺服驅(qū)動器與左伺服電機相連，左伺服驅(qū)動器與左伺服電機之間安裝有一號編碼器；

所述左伺服電機與左減速器相連；

所述右伺服驅(qū)動器接口模塊與右伺服驅(qū)動器相連；

所述右伺服驅(qū)動器與右伺服電機相連，右伺服驅(qū)動器與右伺服電機之間安裝有二號編碼器；

所述右伺服電機與右減速器相連；

所述左減速器和右減速器均安裝在機器人本體上。

對本發(fā)明的進一步限定，所述編碼器與編碼器的型號為E6B2-CWZ6C。

對本發(fā)明的進一步限定，所述左伺服驅(qū)動器接口模塊和右伺服驅(qū)動器接口模塊為8155H擴展1/0接口模塊。

對本發(fā)明的進一步限定，所述下位機電路板包括：AT89C51單片機、8155FO口擴展電路、D/A轉(zhuǎn)換與運算放大單元、數(shù)字量輸入輸出接口電路、電源轉(zhuǎn)換電路以及與上位機進行通訊的RS一485標準接口電路。

對本發(fā)明的進一步限定，其特征在于，所述左伺服電機和右伺服電機均為SGAMH一04AAA21型交流伺服電機，與之相匹配的伺服驅(qū)動器型號為SGDM一04AD。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明控制系統(tǒng)方便、可靠性高、操作靈活。

2、本發(fā)明通過功能按鍵可以設定機器人的多極移動速度，并可實時調(diào)整運動方向和運動速度，實現(xiàn)機器人在船體表面上的全方位移動。

3、本發(fā)明采用簡單實用、可靠性高的有線遙控，其控制距離需大于30米。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)控制接線示意圖；

圖3是AT89C51單片機與8155H的接口電路原理示意圖；

圖4是Max 485的通訊接口電路；

圖5是上下位機控制系統(tǒng)通訊接口電路連接原理圖；

圖6是4*4行列式非編碼鍵盤結構。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

一種除銹爬壁機器人電氣控制系統(tǒng)，包括：下位機控制電路板1、直流電源2、左伺服驅(qū)動器3、左減速器5、左伺服電機4、機器人本體6、右減速器7、右伺服電機8、右伺服驅(qū)動器9、左伺服驅(qū)動器接口模塊10、一號編碼器13、二號編碼器14、右伺服驅(qū)動器接口模塊11和上位機控制器12，其特征在于，

所述下位機控制電路板1與上位機控制器12相連，下位機控制電路板1和上位機控制器12通過RS485相互通訊；

所述下位機控制電路板1與直流電源2相連；

所述下位機控制電路板1分別與左伺服驅(qū)動器接口模塊10和右伺服驅(qū)動器接口模塊11相連；

所述左伺服驅(qū)動器接口模塊10與左伺服驅(qū)動器3相連；

所述左伺服驅(qū)動器3與左伺服電機4相連，左伺服驅(qū)動器3與左伺服電機4之間安裝有一號編碼器13；

所述左伺服電機4與左減速器5相連；

所述右伺服驅(qū)動器接口模塊11與右伺服驅(qū)動器9相連；

所述右伺服驅(qū)動器9與右伺服電機8相連，右伺服驅(qū)動器9與右伺服電機8之間安裝有二號編碼器14；

所述右伺服電機8與右減速器7相連；

所述左減速器5和右減速器7均安裝在機器人本體6上。

爬壁機器人的控制系統(tǒng)采用上下位機二級分布式控制方式，以保證即使在無操作人員參與的情況下，下位機也可以按照上位機通過串口預先給定的指令和參數(shù)實現(xiàn)自主作業(yè)，從而使船舶壁面除銹，爬壁機器人具有高效除銹、自動化水平高和減少操作人員操作強度的性能操作人員也以通過觀測船體表面的實際銹蝕狀況，根據(jù)除銹爬壁機器人的實際作業(yè)情況，隨時切換到人工操作狀態(tài)，以提高機器人的實時性、實用性和高效性。

在本控制系統(tǒng)中，上位機控制器12和下位機都是基于單片機而設計的。

上位機控制器12是以AT89C51單片機系統(tǒng)為核心的控制系統(tǒng)，主要由AT89C51單片機、矩陣鍵盤以及標準的RS一485接口構成，其作用是通過各功能按鍵向下位機發(fā)送指令，以實現(xiàn)對爬壁機器人伺服電機的遠程控制。

控制器內(nèi)部裝有伺服電機4與右伺服電機8驅(qū)動器、直流電源2、和下位機控制電路板1。

下位機控制電路板1是爬壁機器人控制系統(tǒng)的核心部分，其主要功能是實現(xiàn)對左伺服電機4與右伺服電機8的運動控制以及與上位機控制器12之間進行通訊，以完成對機器人作業(yè)的控制，整個下位機控制硬件主要由右伺服驅(qū)動器9與左伺服驅(qū)動器3和下位單片機控制電路板構成。

下位單片機控制電路板主要輸出模擬量電壓信號來控制右伺服驅(qū)動器9與左伺服驅(qū)動器3，進而控制左伺服電機4與右伺服電機8的運轉(zhuǎn)，從而達到控制除銹爬壁機器人行走與轉(zhuǎn)向的目的，同時它又擔負著和上位機控制器之間的通訊任務，將上位機傳送過來的控制指令處理后，再將相應的電壓信號傳遞給伺服驅(qū)動器，從而實現(xiàn)遙控操作的功能。整個下位機電路板由AT89C51單片機、8155FO口擴展電路、D/A轉(zhuǎn)換與運算放大單元、數(shù)字量輸入輸出接口電路、電源轉(zhuǎn)換電路以及與上位機進行通訊的RS一485標準接口電路構成。

下位機控制電路板1也是以AT89C51單片機系統(tǒng)為核心，主要由AT89C51單片機、8155擴展I/0接口電路、轉(zhuǎn)換與運算放大電路、數(shù)字量輸入輸出接口電路、電源轉(zhuǎn)換電路以及與上位機控制器12進行通訊的RS一485標準接口構成，其作用是根據(jù)上位機控制器12傳送的初始化參數(shù)和動作指令進行動作，控制右伺服驅(qū)動器9與左伺服驅(qū)動器3，驅(qū)動左伺服電機4與右伺服電機8運動，從而控制除銹爬壁機器人的行走和轉(zhuǎn)向。

鍵盤是由若干的按鍵組成的開關矩陣，它是最簡單的單片機輸入設備，通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)和命令，可實現(xiàn)簡單的人機對話。

除銹爬壁機器人在船體表面上的行走和轉(zhuǎn)向是通過右伺服驅(qū)動器9與左伺服驅(qū)動器3的驅(qū)動來實現(xiàn)的。當左伺服電機4與右伺服電機8的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向相同時，爬壁除銹機器人在船體表面上實現(xiàn)直線行走。電機正轉(zhuǎn)時，機器人前進；電機反轉(zhuǎn)時，機器人后退。當左伺服電機4與右伺服電機8的轉(zhuǎn)向相反時，除銹爬壁機器人在船體表面上實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。