無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP通過無線裝置進(jìn)行通訊連接。通過上述方式，本發(fā)明自主研發(fā)了基于ARM+FPGA+DSP的全新三核控制模式，控制器以ARM為處理器核心，由FPGA實現(xiàn)四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)的伺服控制，DSP實現(xiàn)圖像采集數(shù)字信號的實時處理并與ARM通訊，把ARM從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來，實現(xiàn)四軸三相永磁同步電機(jī)的實時位置采集，并響應(yīng)DSP中斷，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲實時信號。
【專利說明】
無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及大型管道機(jī)器人的領(lǐng)域，尤其涉及一種無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣管道的輸送介質(zhì)屬于易燃、易爆物質(zhì)，介質(zhì)中含有的硫化氫、二氧化碳、游離水、粉塵等雜質(zhì)，使敷設(shè)的管道處于內(nèi)外腐蝕條件，甚至有的時候內(nèi)部會產(chǎn)生阻塞情況發(fā)生。再加上環(huán)境、地質(zhì)、氣象和水文災(zāi)害、管材及設(shè)計缺陷、操作失誤乃至人為破壞等因素，管道的安全受到眾多因素的威脅。
[0003]1989年6月4日，前蘇聯(lián)的一條輸氣管道發(fā)生泄漏，兩列對開火車在距離泄漏點I公里外的鐵路線上通過時，火車磨擦產(chǎn)生火花引起了泄漏的天然氣體爆炸，造成600多人死亡，數(shù)百公頃森林燒毀;2000年8月，美國新墨西哥州東南部一條720mm 口徑的輸氣管道發(fā)生天然氣爆炸，引起連天大火并至少造成10人死亡，在30多公里以外的地方都可以看見巨型火球沖上天空，爆炸后地面留下一道長25m、深6m的大坑;我國的石油天然氣管道亦曾多次發(fā)生事故，管道發(fā)生爆破、泄漏、停輸?shù)仁鹿什粌H造成巨大財產(chǎn)損失，而且也危害到生態(tài)環(huán)境。
[0004]管道機(jī)器人是一種可以沿著管道內(nèi)部或者是外部自動行走，攜帶一種或多種傳感器和操作機(jī)械，在操作人員的控制下或者是計算機(jī)自動控制下完成一系列管道作業(yè)的機(jī)電一體化系統(tǒng)。管道機(jī)器人的研究開始于上個世紀(jì)四十年代，到了 70年代由于微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，國外管道機(jī)器人技術(shù)于90年代初得到了迅猛發(fā)展，研制了許多實驗樣機(jī)，并取得了大量的研究成果。
[0005]用管道機(jī)器人巡檢天然氣管道，不僅可以提高管道檢測的效率，而且對于改善勞動條件，減輕勞動強(qiáng)度，提高作業(yè)效率，降低作業(yè)成本，保障人身安全都有著十分重要的意義。但是國內(nèi)還沒有采用管道機(jī)器人巡檢天然氣管道，天然氣管道爆炸時有發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。
[0006]—個實用的天然氣管道機(jī)器人必須具備以下幾個部分:
1)圖像采集系統(tǒng):圖像采集系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的問題，并可以為工作人員提供管道受損和阻塞情況，為更換管道或者是清理管道提供可靠依據(jù)；
2)損傷采集系統(tǒng):損傷采集系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)管道系統(tǒng)外壁出現(xiàn)的異常情況，避免了管道而長期破損導(dǎo)致抗壓能力減弱，最終導(dǎo)致天然氣大量泄露而產(chǎn)生爆炸事故發(fā)生；
3)濕度探測和阻塞物探測:如果濕度過大，天然氣管道的輸送介質(zhì)易于形成管道腐蝕，同時部分物質(zhì)會堆積起來產(chǎn)生阻塞情況；
4)電機(jī):執(zhí)行電機(jī)是管道機(jī)器人的動力實施部件，它實時轉(zhuǎn)化電源的能量，根據(jù)管道機(jī)器人微處理器的指令來執(zhí)行機(jī)器人在天然氣管道內(nèi)的相關(guān)行走動作；
5)算法:算法是天然氣管道機(jī)器人的靈魂，由于天然氣管道是一個封閉的管道，內(nèi)部情況非常復(fù)雜，天然氣管道機(jī)器人必須采用一定的智能算法才能準(zhǔn)確的從管道內(nèi)一點到達(dá)另外一點，形成點對點的巡檢，并實時存儲采集圖像、管道水汽信息、管道阻塞信息、管道受損情況和受損位置信息；
6)微處理器:微處理器是天然氣管道機(jī)器人的核心部分，是天然氣管道機(jī)器人的大腦；管道內(nèi)所有的信息，包括管道內(nèi)的濕度、阻塞情況、管道損傷信息以及損傷位置信息、電機(jī)狀態(tài)信息、電池狀態(tài)信息等都需要經(jīng)過微處理器處理并做出相應(yīng)的判斷；
7)無線裝置:為了能夠及時發(fā)現(xiàn)和處理問題，全自動管道機(jī)器人必須采用無線裝置，實時傳輸巡檢的圖像采集和損傷采集結(jié)果，并能通過總站二次確定問題所在。
[0007]國內(nèi)對管道機(jī)器人的研究只是剛剛起步，均是采用單核控制器，均處于實驗室樣機(jī)設(shè)計階段，離大規(guī)模使用具有一定的距離，主要面臨以下問題:
(1)受控制技術(shù)影響，所有的管道機(jī)器人均采用單核控制器，控制器的計算能力較弱，管道機(jī)器人無法快速處理實時環(huán)境，且機(jī)器人行走速度較低，巡查管道速度較慢，且穩(wěn)定性較差；
(2)對于采用電機(jī)驅(qū)動的管道機(jī)器人所攜帶的能源均采用可充電蓄電池，這些蓄電池均是通過簡單的串聯(lián)和并聯(lián)后形成高壓大電流能源系統(tǒng)，均沒有保護(hù)電路，壽命較短，正常工作時經(jīng)常出現(xiàn)異常甚至干擾到管道機(jī)器人的工作；
(3)對于采用步進(jìn)電機(jī)或者是直流電機(jī)驅(qū)動的管道機(jī)器人來說，受電機(jī)自身效率的影響，能源利用率較低，導(dǎo)致機(jī)器人在管道內(nèi)移動距離較短；
(4)對于采用步進(jìn)電機(jī)或者是直流電機(jī)驅(qū)動的管道機(jī)器人來說，受電機(jī)功率密度的影響，由于所采用的電機(jī)體積均較大，最終導(dǎo)致機(jī)器人的體積較大，重量較重，嚴(yán)重影響了管道機(jī)器人的使用范圍；
(5)無論是基于矢量控制或者是基于轉(zhuǎn)子磁場定向控制算法永磁同步電機(jī)的伺服控制，除了要進(jìn)行多次的坐標(biāo)變換與反變換外，還要進(jìn)行電流及速度的閉環(huán)控制，因而實現(xiàn)比較復(fù)雜且實時性要求較高;采用DSP技術(shù)或者是ARM技術(shù)并以軟件方式來實現(xiàn)，系統(tǒng)開發(fā)周期比較長，而且該算法占用的處理器時間比較多，影響了 DSP或者是ARM的處理功能;采用專用運動控制芯片雖然可以減少處理器處理時間，但是其內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)只能滿足單一的要求，無法滿足管道機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用；
(6)管道機(jī)器人運動狀態(tài)自我調(diào)整能力較差，受控制方式影響，機(jī)器人在管道內(nèi)的姿態(tài)參數(shù)識別較差，機(jī)器人無法識別自我平面與管道主平面的夾角，機(jī)器人無法實時根據(jù)外圍環(huán)境調(diào)整自己的PID參數(shù)，導(dǎo)致機(jī)器人行走時出現(xiàn)傾斜，甚至有時會翻車，導(dǎo)致任務(wù)失?。?br> (7)對于有阻塞的天然氣管道，普通的輪式機(jī)器人與地面接觸面積較少，越障能力較弱，有的時候甚至無法越過障礙物，最終無法巡檢完成任務(wù)；
(8)目前大部分管道機(jī)器人，對管道中的環(huán)境識別較差，均是通過分析存儲的采集圖像來分析管道情況，實時情況辨別較差；
(9)對于只采用兩動力輪的驅(qū)動方式來說，機(jī)器人的動力調(diào)整能力較差，為了滿足復(fù)雜狀態(tài)下的加速，使得單個驅(qū)動電機(jī)的功率較大，不僅占用的空間較大，而且有時候在一些相對需求能量較低的狀態(tài)下造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象出現(xiàn)，無法滿足系統(tǒng)多樣性工況下動力需求要求，使得系統(tǒng)動態(tài)性能降低；
(10)由于加速度計通過積分和二次積分得到機(jī)器人的速度和偏角，由于多次的積分使得管道機(jī)器人在密閉管道中的位置有時候會出現(xiàn)一定錯誤。
[0008]永磁同步電動機(jī)的定子與普通電勵磁同步電動機(jī)具有相同的定子結(jié)構(gòu)，只是轉(zhuǎn)子上以釹鐵硼稀土永磁材料作為磁極取代了同步機(jī)的勵磁磁極和勵磁繞組，使電動機(jī)的結(jié)構(gòu)較為簡單，且省去了容易出故障的集電環(huán)和電刷，實現(xiàn)了無刷化，提高了電動機(jī)運行的可靠性。因為不需勵磁電流，因此可以省去勵磁繞組的銅耗，極大提高了電機(jī)的效率;稀土永磁材料的使用使得電機(jī)功率密度較高，所以電機(jī)的體積可以做得更小，適合體積要求比較高的場合。永磁同步電動機(jī)除了有明顯的節(jié)能效果外，還具有轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確、噪聲低的特性，稀土永磁同步電機(jī)基于轉(zhuǎn)子磁場定向或者是基于矢量控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高動態(tài)性能、大范圍的調(diào)速或定位控制，這些特性使得稀土永磁同步電機(jī)特別適合使用于管道機(jī)器人這些要求比較特殊的機(jī)器人控制系統(tǒng)中。
[0009]履帶式移動機(jī)構(gòu)是輪式移動機(jī)構(gòu)的拓展，履帶本身起著給車輪連續(xù)鋪路的作用。相對于輪式機(jī)構(gòu)，履帶式移動機(jī)構(gòu)有著諸多優(yōu)點，如:支承面積大，接地比壓?。粷L動阻力小，通過性能較好;越野機(jī)動性好;履帶支承面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力;變位履帶式移動機(jī)構(gòu)通過改變履帶的位置或履帶的機(jī)構(gòu)形式以達(dá)到適應(yīng)不同環(huán)境的要求，兩履帶的夾角可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的作業(yè)管徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，自主研發(fā)了基于ARM+ FPGA+DSP的全新三核控制模式，控制器以ARM為處理器核心，由FPGA實現(xiàn)四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)的伺服控制，DSP實現(xiàn)圖像采集數(shù)字信號的實時處理并與ARM通訊，把ARM從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來，實現(xiàn)四軸三相永磁同步電機(jī)的實時位置采集，并響應(yīng)DSP中斷，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲實時信號。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供了一種無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括電池、控制器、永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、直流電機(jī)A、直流電機(jī)B、永磁同步電機(jī)Z、永磁同步電機(jī)R、基于CCD圖像采集單元、圖像存儲單元、濕度采集單元、基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元、無線裝置以及管道機(jī)器人，所述的電池單獨提供電流驅(qū)動所述的控制器，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP通過無線裝置進(jìn)行通訊連接，所述的基于CCD圖像采集單元和圖像存儲單元均與DSP和FPGA通訊連接，所述的濕度采集單元和基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元均與ARM和FPGA通訊連接，所述的ARM和FPGA分別發(fā)出第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號，由所述的第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號分別控制所述的永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的信號合成之后再控制管道機(jī)器人的運動，所述的DSP和FPGA分別發(fā)出第三控制信號和第四控制信號，由所述的第三控制信號和第四控制信號分別控制所述的直流電機(jī)A、直流電機(jī)B的信號合成之后與基于CCD圖像采集單元通訊連接。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的電池采用鋰離子電池。
[0013]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的第一控制信號、第二控制信號均、第五控制信號和第六控制信號為PWM波控制信號。
[0014]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的ARM采用STM32F746;所述的FPGA采用QUICKL0GIC;所述的 DSP 采用 TMS320F2812。
[0015]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的管道機(jī)器人包括機(jī)器人殼體、激光位移傳感器、磁導(dǎo)航傳感器、左岔口傳感器、右岔口傳感器、三軸陀螺儀以及同步帶，所述的激光位移傳感器分別安裝在機(jī)器人殼體的前端，所述的磁導(dǎo)航傳感器設(shè)置在機(jī)器人殼體上并位于激光位移傳感器的下方，所述的左岔口傳感器和右岔口傳感器分別位于磁導(dǎo)航傳感器下方的左右兩端，所述的同步帶分別設(shè)置在機(jī)器人殼體的左右兩側(cè)邊并分別與永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R連接，所述的三軸陀螺儀設(shè)置在機(jī)器人殼體上并位于永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y之間，所述的直流電機(jī)A、直流電機(jī)B和無線裝置均設(shè)置在機(jī)器人殼體上。
[0016]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的激光位移傳感器包括前方激光位移傳感器、左激光位移傳感器和右激光位移傳感器，所述的前方激光位移傳感器設(shè)置在機(jī)器人殼體正前方的中間位置，所述的左激光位移傳感器和右激光位移傳感器分別斜向設(shè)置在機(jī)器人殼體正前方的左右兩端。
[0017]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的同步帶采用四軸八輪驅(qū)動模式，是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形履帶和相應(yīng)的帶輪所組成。
[0018]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)還設(shè)置有上位機(jī)程序、基于ARM主運動控制程序、基于DSP從運動控制程序、基于霍爾效應(yīng)管道損傷探測以及無線傳輸，所述的上位機(jī)程序還包括管道讀取、位置定位和電源信息，所述的基于ARM主運動控制程序還包括基于FPGA四軸永磁同步電機(jī)伺服控制、數(shù)據(jù)存儲和I/O控制，所述的基于DSP從運動控制程序還包括基于FPGA兩軸直流電機(jī)伺服控制和基于DSP圖像采集，所述的基于霍爾效應(yīng)管道損傷探測無線傳輸和分別與基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元和無線裝置通訊連接。
[0019]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述的天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括光電編碼器，所述的光電編碼器分別安裝在永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、直流電機(jī)A、直流電機(jī)B、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R上。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，為了提高能源的利用率和減少機(jī)器人體積，本系統(tǒng)用效率和功率密度均較高的永磁同步電機(jī)替代了步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)等電機(jī);為了提高系統(tǒng)加速要求，系統(tǒng)加入了兩個功率較小的永磁同步電機(jī)起到助力作用，增加系統(tǒng)動力特性;為了提高運算速度，保證自動管道機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明在基于ARM的控制器中引入FPGA和數(shù)字信號處理器DSP，形成基于ARM+ FPGA+DSP的全新三核控制器，此控制器充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，把控制系統(tǒng)中工作量最大的四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)伺服系統(tǒng)交給FPGA完成、電池監(jiān)控、路徑讀取、偏差處理等交給ARM處理，充分發(fā)揮ARM數(shù)據(jù)處理速度相對較快的特點，而圖像數(shù)據(jù)采集和存儲等功能交給DSP完成，這樣就實現(xiàn)了ARM、FPGA與DSP的分工，同時三者之間也可以進(jìn)行通訊，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明帶有無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)一較佳實施例的原理圖；
圖2是管道機(jī)器人二維結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖1的程序圖；
圖4是管道機(jī)器人巡檢原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023I如圖1所示，本發(fā)明實施例包括:
一種無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，包括電池、控制器、永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、直流電機(jī)A、直流電機(jī)B、永磁同步電機(jī)Z、永磁同步電機(jī)R、基于CCD圖像采集單元、圖像存儲單元、濕度采集單元、基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元、無線裝置以及管道機(jī)器人，所述的電池單獨提供電流驅(qū)動所述的控制器，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP通過無線裝置進(jìn)行通訊連接，所述的基于CCD圖像采集單元和圖像存儲單元均與DSP和FPGA通訊連接，所述的濕度采集單元和基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元均與ARM和FPGA通訊連接，所述的ARM和FPGA分別發(fā)出第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號，由所述的第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號分別控制所述的永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的信號合成之后再控制管道機(jī)器人的運動，所述的DSP和FPGA分別發(fā)出第三控制信號和第四控制信號，由所述的第三控制信號和第四控制信號分別控制所述的直流電機(jī)A、直流電機(jī)B的信號合成之后與基于CCD圖像采集單元通訊連接。其中，所述的電池采用鋰離子電池;所述的第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號均為PWM波控制信號。
[0024]上述中，所述的ARM采用STM32F746;所述的FPGA采用QUICKL0GIC;所述的DSP采用TMS320F2812。
[0025]STMicroelectronics所生產(chǎn)的全新STM32F7 MCU系列產(chǎn)品，是全球第一個量產(chǎn)且擁有32位元ARM Cortex-M7處理器的微控制器。Cortex_M7是Cortex-M系列產(chǎn)品中最新推出且效能最高的處理器核心，全新STM32F7 MCU是ST的STM32 M⑶系列產(chǎn)品中效能最高的一項產(chǎn)品，結(jié)合了 CorteX-M7核心與高階外圍裝置，可提升應(yīng)用程序效能、新增新功能、延長電池壽命、確保安全以及盡可能減少使用外部元件以節(jié)省成本與空間等無可比擬的優(yōu)點。
[0026]STM32F7系列產(chǎn)品包括STM32F745及STM32F746，這兩項產(chǎn)品都配備擁有浮點運算單位及DSP擴(kuò)充功能的Cortex-M7核心，運算速度最高216MHz ATM32F7 MCU系列產(chǎn)品將ARMCortex-M7效能超越早期核心(譬如Cortex-M4)的優(yōu)勢運用到極致，效能達(dá)到將近DSP兩倍。
[0027]FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊10B(Input Output Block)和內(nèi)部連線(Interconnect)三個部分。FPGA的基本特點主要有:采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片;FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片;FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳;FPGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一;FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CM0S、TTL電平兼容。上述特點使得用戶可以根據(jù)自己的設(shè)計需要，通過特定的布局布線工具對FPGA內(nèi)部進(jìn)行重新組合連接，在最短的時間內(nèi)設(shè)計出自己的專用集成電路，這樣就減小成本、縮短開發(fā)周期。由于FPGA采用軟件化的設(shè)計思想實現(xiàn)硬件電路的設(shè)計，這樣就使得基于FPGA設(shè)計的系統(tǒng)具有良好的可復(fù)用和修改性。這種全新的設(shè)計思想已經(jīng)逐漸應(yīng)用在高性能的交流驅(qū)動控制上，并快速發(fā)展。上述特點使得FPGA特別適合伺服運動控制中，特別是對于本發(fā)明采用的四軸八輪天然氣管道巡檢伺服控制結(jié)構(gòu)，可以大大減少STM32F7控制器的伺服程序編寫。
[0028]TMS320F2812是基于代碼兼容的C28x內(nèi)核的新型高性能32位定點數(shù)字信號處理器，C28x內(nèi)核的指令執(zhí)行周期達(dá)到了6.67ns，最高運行頻率可以達(dá)到150MHz，F(xiàn)2812集成有許多外設(shè)，提供了整套的片上系統(tǒng)，其片上外設(shè)主要包括2X8路12位ADC(最快80ns轉(zhuǎn)換時間)，2路SCI，I路SPI，I路McBSP，I路eCAN接口等，并帶有兩個事件管理模塊(EVA、EVB)。另夕卜，該器件還有3個獨立的32位CPU定時器，以及多達(dá)56個獨立編程的GP1引腳。F2812采用統(tǒng)一編址方式，芯片內(nèi)部有18K的SARAM，包括M0、M1、L0、L1、H0共5個存儲塊，各存儲塊保持獨立，可以在同一機(jī)器周期對不同的RAM塊進(jìn)行訪問，從而減少流水線時延。而且F2812內(nèi)部有128K字的FLASH，地址空間3D8000h?3F7FFFh，適用于低功耗、高性能的控制系統(tǒng)。此外F2812提供了外部存儲器擴(kuò)展接口(XINTF)，方便進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，其尋址空間可以達(dá)到1MB;上述特點使得F2812在具備數(shù)字信號處理器卓越的數(shù)據(jù)處理能力的同時，又具有適于控制的片內(nèi)外設(shè)及接口，可廣泛應(yīng)用于各種高性能的系統(tǒng)控制中，上述特點使得TMS320F2812特別適合巡檢機(jī)器人的圖形采集、圖像存儲和位置信息存儲。
[0029]為了能夠準(zhǔn)確采集管道內(nèi)部損傷信息，本控制器為CCD圖像采集系統(tǒng)加入了基于直流電機(jī)A和直流電機(jī)B的定位伺服系統(tǒng)，當(dāng)DSP通過存儲圖像比較發(fā)現(xiàn)疑似區(qū)域后，由主站通過無線控制直流電機(jī)A調(diào)整CCD圖像采集系統(tǒng)升降的高度，然后由直流電機(jī)B調(diào)整CCD圖像采集系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的角度，使得CCD的中心對準(zhǔn)疑似物體的中心，然后由主站實時分析疑似區(qū)域，及時發(fā)現(xiàn)和處理這一區(qū)域，DSP實時存儲該區(qū)域采集到的圖像和位置信息，為管道機(jī)器人巡檢管道結(jié)果分析提供判斷依據(jù)。
[0030]為了能夠精確導(dǎo)引管道機(jī)器人進(jìn)行自動檢測，本發(fā)明采用兩套傳感器導(dǎo)航模式(一套磁導(dǎo)航傳感器導(dǎo)航，一套激光位移傳感器導(dǎo)航)，本發(fā)明的管道機(jī)器人二維結(jié)構(gòu)如圖2所示:所述的管道機(jī)器人包括機(jī)器人殼體K、激光位移傳感器、磁導(dǎo)航傳感器ME1、左岔口傳感器ME2、右岔口傳感器ME3、三軸陀螺儀Gl以及同步帶T，所述的激光位移傳感器分別安裝在機(jī)器人殼體K的前端，所述的磁導(dǎo)航傳感器MEl設(shè)置在機(jī)器人殼體K上并位于激光位移傳感器的下方，所述的左岔口傳感器ME2和右岔口傳感器ME3分別位于磁導(dǎo)航傳感器MEl下方的左右兩端，所述的同步帶T分別設(shè)置在機(jī)器人殼體K的左右兩側(cè)邊并分別與永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R連接，所述的三軸陀螺儀Gl設(shè)置在機(jī)器人殼體K上并位于永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y之間，所述的直流電機(jī)A、直流電機(jī)B和無線裝置I均設(shè)置在機(jī)器人殼體K上。其中，所述的激光位移傳感器包括前方前方激光位移傳感器LSF、左激光位移傳感器LSL和右激光位移傳感器LSR，所述的前方前方激光位移傳感器LSF設(shè)置在機(jī)器人殼體K正前方的中間位置，所述的左激光位移傳感器LSL和右激光位移傳感器LSR分別斜向設(shè)置在機(jī)器人殼體K正前方的左右兩端。
[0031]磁導(dǎo)航傳感器MEl時刻檢測管道中的磁條，并依此傳感器為第一導(dǎo)航判據(jù)，當(dāng)磁條不存在或?qū)Ш狡x距離較大時，左激光位移傳感器LSL和右激光位移傳感器LSR共同作用判斷前進(jìn)方向與左右管壁的距離，并作為管道機(jī)器人直線運動提供導(dǎo)航依據(jù)，前方前方激光位移傳感器LSF為管道機(jī)器人前進(jìn)障礙物的判別提供依據(jù)以及停車做判據(jù)。左岔口磁傳感器ME2和右岔口傳感器ME3分別檢測地面岔口標(biāo)志，然后分別作為交叉管道左轉(zhuǎn)或者是右轉(zhuǎn)的判據(jù)，并在此位置可以對天然氣管道機(jī)器人進(jìn)行精確補(bǔ)償，這對于管道機(jī)器人巡檢管道計算位置至關(guān)重要。
[0032]為了提高天然氣管道機(jī)器人在密閉管道行走過程中導(dǎo)航的穩(wěn)定性，實現(xiàn)姿態(tài)的自動調(diào)整以及自主導(dǎo)航能力，并減少加速計長期積分帶來的誤差，本發(fā)明在天然氣管道機(jī)器人伺服硬件系統(tǒng)中用三軸陀螺儀Gl代替了加速度計Al。在管道機(jī)器人行走管道期間全程開啟三軸陀螺儀Gl，三軸陀螺儀Gl用來測量管道機(jī)器人三個前進(jìn)方向的角速度，控制器根據(jù)測得的角速度通過積分得到其傾斜角度。當(dāng)管道機(jī)器人的姿態(tài)發(fā)生變化超過設(shè)定閥值時，在一個新的采樣周期控制器就立即對其位置補(bǔ)償，避免管道機(jī)器人在行走過程中因為傾斜過大而翻到現(xiàn)象的發(fā)生，提高了其快速行走導(dǎo)航時的穩(wěn)定性;如果對三軸陀螺儀Gl進(jìn)行積分，且把它變換到導(dǎo)航坐標(biāo)系中，管道機(jī)器人在密閉管道中可以不依賴于任何外部信息就能夠得到其在導(dǎo)航坐標(biāo)系中的速度、偏航角和位置等信息，所產(chǎn)生的導(dǎo)航信息連續(xù)性好而且噪聲非常低，極大增強(qiáng)了管道機(jī)器人的自主慣性導(dǎo)航能力。當(dāng)管道機(jī)器人讀到交叉管道入口時，機(jī)器人要實現(xiàn)左轉(zhuǎn)90或者是右轉(zhuǎn)90的動作，在這種情況下，三軸陀螺儀可以準(zhǔn)確計算出機(jī)器人旋轉(zhuǎn)的角度，保證了其轉(zhuǎn)彎的準(zhǔn)確性。
[0033]同步帶T傳動是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形履帶和相應(yīng)的帶輪所組成。運動時，帶齒與帶輪的齒槽相嚙合傳遞運動和動力，是一種嚙合傳動，因而具有齒輪傳動、鏈傳動和平帶傳動的各種優(yōu)點。同步帶K傳動具有準(zhǔn)確的傳動比，無滑差，可獲得恒定的速比，可精密傳動，傳動平穩(wěn)，能吸震，噪音小，傳動效率高，不需潤滑，無污染，特別適合在不允許有污染和工作環(huán)境較為惡劣的場合下正常工作，結(jié)構(gòu)緊湊特別適用多軸傳動，因此本發(fā)明采用同步帶技術(shù)形成四軸八輪驅(qū)動模式。
[0034]本發(fā)明為了解決國內(nèi)管道機(jī)器人存在的問題，研發(fā)了一種由四臺稀土永磁同步電機(jī)差速驅(qū)動的八輪無線傳輸履帶式三核高速天然氣管道機(jī)器人，四臺稀土永磁同步電機(jī)的伺服控制算法由FPGA完成，增加系統(tǒng)計算的快速性，其中的兩個功率較大的稀土永磁同步電機(jī)通過同步帶分別與左右四輪機(jī)械鏈接，另外的兩個功率較小的稀土永磁同步電機(jī)只有機(jī)器人加速時才開啟起到動力調(diào)整的功能，左右側(cè)的多個輪分別通過履帶機(jī)械鏈接，基于兩軸直流電機(jī)的伺服系統(tǒng)為CCD圖像采集系統(tǒng)提供定位功能，天然氣管道機(jī)器人依靠其攜帶傳感器進(jìn)行巡檢大型天然氣管道。
[0035]本發(fā)明在吸收國外先進(jìn)控制思想的前提下，自主研發(fā)了基于ARM+FPGA+DSP的全新三核控制模式。本次設(shè)計的控制器原理圖如圖1:控制器以ARM為處理器核心，由FPGA實現(xiàn)四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)的伺服控制，DSP實現(xiàn)圖像采集數(shù)字信號的實時處理并與ARM通訊，把ARM從復(fù)雜的工作當(dāng)中解脫出來，實現(xiàn)四軸三相永磁同步電機(jī)的實時位置采集，并響應(yīng)DSP中斷，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和存儲實時信號。
[0036]如圖3所示，所述的天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)還設(shè)置有上位機(jī)程序、基于ARM主運動控制程序、基于DSP從運動控制程序、基于霍爾效應(yīng)管道損傷探測以及無線傳輸，所述的上位機(jī)程序還包括管道讀取、位置定位和電源信息，所述的基于ARM主運動控制程序還包括基于FPGA四軸永磁同步電機(jī)伺服控制、數(shù)據(jù)存儲和I/O控制，所述的基于DSP從運動控制程序還包括基于FPGA兩軸直流電機(jī)伺服控制和基于DSP圖像采集，所述的基于霍爾效應(yīng)管道損傷探測無線傳輸和分別與基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元和無線裝置通訊連接。
[0037]為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案，為了提高能源的利用率和減少機(jī)器人體積，本系統(tǒng)用效率和功率密度均較高的永磁同步電機(jī)替代了步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)等電機(jī)；為了提高系統(tǒng)加速要求，系統(tǒng)加入了兩個功率較小的永磁同步電機(jī)起到助力作用，增加系統(tǒng)動力特性;為了提高運算速度，保證自動管道機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明在基于ARM的控制器中引入FPGA和數(shù)字信號處理器DSP，形成基于ARM+ FPGA+DSP的全新三核控制器，此控制器充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，把控制系統(tǒng)中工作量最大的四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)伺服系統(tǒng)交給FPGA完成、電池監(jiān)控、路徑讀取、偏差處理等交給ARM處理，充分發(fā)揮ARM數(shù)據(jù)處理速度相對較快的特點，而圖像數(shù)據(jù)采集和存儲等功能交給DSP完成，這樣就實現(xiàn)了 ARM、FPGA與DSP的分工，同時三者之間也可以進(jìn)行通訊，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
[0038]如圖4所示，對于本文設(shè)計的ARM+ FPGA+DSP三核控制器，在電源打開狀態(tài)下，ARM先對管道機(jī)器人電池SOC(荷電狀態(tài))進(jìn)行判斷，如果電池能源較低，控制器會發(fā)出報警信號；如果電池能源較高，先由主站通過無線裝置把巡檢天然氣管道長度和半徑等信息輸入給ARM，然后自動引導(dǎo)管道機(jī)器人到管道檢測口，機(jī)器人先進(jìn)入自鎖狀態(tài)，等待入口閥門Fl打開，當(dāng)前方激光位移傳感器LSF確定閥門打開后，管道機(jī)器人進(jìn)入待檢緩沖區(qū)域，然后入口閥門Fl關(guān)閉，入口閥門F2打開，管道機(jī)器人進(jìn)入管道檢測區(qū)域;管道機(jī)器人攜帶的圖像采集系統(tǒng)、濕度采集系統(tǒng)和管道損傷探測裝置、無線裝置均開啟，管道機(jī)器人按照設(shè)定速度沿著巡檢路線快速巡檢，ARM把磁導(dǎo)航傳感器MEl參數(shù)輸入到FPGA，F(xiàn)PGA把這些導(dǎo)航傳感器MEl參數(shù)轉(zhuǎn)化為管道機(jī)器人在指定巡檢軌跡下永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的PWM波，實現(xiàn)四臺永磁同步電機(jī)的實時伺服控制;DSP通過FPGA實現(xiàn)兩軸直流伺服定位系統(tǒng)使CCD實時有效采集管道信息并存儲，如果DSP對巡檢某一個位置有疑問，將通過無線向主站發(fā)出中斷請求并與ARM通訊，并通過無線裝置傳輸疑似區(qū)域圖像，由無線控制ARM發(fā)出停車指令使管道機(jī)器人停車，然后主站通過無線裝置實現(xiàn)CCD 二次圖像采集和損傷探測，并由DSP實時記錄和存儲。如果機(jī)器人完成左轉(zhuǎn)或者是右轉(zhuǎn)巡檢輔助管道再次返回主管道時，ARM將通過FPGA開通助力永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)電機(jī)R，按照磁導(dǎo)航傳感器MEI參數(shù)和速度要求FPGA 二次調(diào)整管道機(jī)器人永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的PWM輸出，實現(xiàn)四臺永磁同步電機(jī)的實時伺服控制，為了減少能源消耗，在返回主通道前DSP將關(guān)閉C⑶的信息采集。
[0039]參照圖1，圖2，圖3和圖4，其具體的功能實現(xiàn)如下:
I)管道機(jī)器人電源打開后，ARM會對電池SOC進(jìn)行判斷，如果電池SOC較低時，ARM將禁止FPGA工作，兩臺永磁同步電機(jī)PffM波被封鎖，同時報警傳感器將工作并發(fā)出報警信號，ARM通過無線裝置向總站發(fā)出更換電源中斷請求;如果電池SOC正常，管道機(jī)器人進(jìn)入待工作狀態(tài)，等待工作命令；
2)總站通過無線裝置把天氣然管道長度、半徑和管道地形圖、上次檢錄信息傳輸給ARM，然后無線裝置引導(dǎo)管道機(jī)器人到管道檢測的開始端，為了精確導(dǎo)航管道機(jī)器人在封閉管道中的行走，ARM首先開啟管道機(jī)器人基于三軸陀螺儀Gl的慣性導(dǎo)航模式；
3)管道機(jī)器人ARM開始通過磁導(dǎo)航傳感器MEl讀取地面導(dǎo)航磁條，磁導(dǎo)航傳感器MEl的反饋值與實際設(shè)定中心值比較，ARM把此偏差輸入給FPGA，F(xiàn)PGA把這個偏差參數(shù)轉(zhuǎn)化為管道機(jī)器人在指定巡檢軌跡下永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z、永磁同步電機(jī)R要運行的距離、速度和加速度指令值，F(xiàn)PGA再結(jié)合電機(jī)的電流反饋、光電編碼器反饋和三軸陀螺儀Gl的反饋，經(jīng)內(nèi)部伺服控制算法得到四臺永磁同步電機(jī)控制的PffM波控制信號，使管道機(jī)器人沿著導(dǎo)航磁條快速前進(jìn)，根據(jù)外圍環(huán)境FPGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、H)、PID控制和非線性PID控制;在管道機(jī)器人前進(jìn)過程中前方激光位移傳感器LSF將工作，ARM實時檢測管道機(jī)器人與前方入口閥門Fl的距離D，在可靠停車范圍內(nèi)ARM通過FPGA讓管道機(jī)器人自動停車，然后原地自鎖；
4)當(dāng)前方激光位移傳感器LSF檢測到入口閥門Fl打開時，管道機(jī)器人將開啟自動巡航模式，控制器ARM將實時記錄管道機(jī)器人沿著磁條運動的距離，當(dāng)確定管道機(jī)器人完全進(jìn)入待檢區(qū)域后，入口閥門Fl將再次關(guān)閉，天然氣泄露裝置檢測到入口閥門Fl完全關(guān)閉后，入口閥門F2將打開，此時前方激光位移傳感器LSF將二次判斷前方入口閥門F2的狀態(tài)，確定前方入口閥門F2打開無誤后，管道機(jī)器人開始進(jìn)入巡檢區(qū)域開始檢測天然氣管道內(nèi)部實際情況；
5)管道機(jī)器人進(jìn)入管道檢測區(qū)域后，主站通過無線控制裝置開通基于DSP控制的CCD圖像采集系統(tǒng)，DSP同時啟動兩軸直流伺服定位系統(tǒng);ARM先根據(jù)磁導(dǎo)航傳感器MEl的反饋，讀取管道機(jī)器人實際的位置信息和三軸陀螺儀Gl的數(shù)值，然后與設(shè)定位置相比較，確定管道機(jī)器人偏離中心距離和傾斜的角度，ARM此偏差信號輸入給FPGA，F(xiàn)PGA把這個偏差參數(shù)轉(zhuǎn)化為管道機(jī)器人在指定巡檢軌跡下永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y要運行的距離、速度和加速度指令值，F(xiàn)PGA再結(jié)合電機(jī)的電流反饋、光電編碼器反饋和三軸陀螺儀Gl的反饋，經(jīng)內(nèi)部伺服控制算法得到兩臺永磁同步電機(jī)控制的PWM波控制信號，并通過驅(qū)動電路實時調(diào)整管道機(jī)器人姿態(tài)，使管道機(jī)器人穩(wěn)定運行在磁條中心附近，如果總站通過反饋的采集圖像發(fā)現(xiàn)管道機(jī)器人較大幅度偏離了導(dǎo)航軌道，將通過無線控制裝置優(yōu)先校正管道機(jī)器人的姿態(tài)，同時根據(jù)外圍環(huán)境，F(xiàn)PGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、H)、PID控制和非線性PID控制;ARM并實時記錄機(jī)器人已經(jīng)運行的直線距離，距離修正傳感器S時刻檢測地面修正標(biāo)志，一旦讀取到修正裝置，ARM記錄的位置距離信息要以修正標(biāo)志的位置信息為準(zhǔn)，消除機(jī)器人在行走時的所造成的位置誤差；
6)如果管道機(jī)器人在正常運動過程中受到外界干擾或者是遇到磁條斷裂，磁導(dǎo)航傳感器MEl無法讀取到地面磁條信息，ARM將通過無線控制裝置與總站通訊，左激光位移傳感器LSL和右激光位移傳感器LSR將開啟工作，二者將測得的距離輸入給ARM控制器，控制器然后與設(shè)定值相比較得到偏離中心的位置，ARM將此偏差信號輸入給FPGA，F(xiàn)PGA把這個偏差參數(shù)轉(zhuǎn)化為管道機(jī)器人在指定巡檢軌跡下永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y要運行的距離、速度和加速度指令值，F(xiàn)PGA再結(jié)合電機(jī)的電流反饋、光電編碼器反饋和三軸陀螺儀Gl的反饋，經(jīng)內(nèi)部伺服控制算法得到兩臺永磁同步電機(jī)控制的PWM波控制信號，并通過驅(qū)動電路實時調(diào)整管道機(jī)器人姿態(tài)，使管道機(jī)器人穩(wěn)定運行在管道平面中心附近，根據(jù)外圍環(huán)境FPGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制；ARM實時記錄機(jī)器人已經(jīng)運行的直線距離，距離修正傳感器S時刻檢測地面修正標(biāo)志，一旦讀取到修正裝置，ARM記錄位置距離信息要以修正標(biāo)志的位置信息為準(zhǔn)，如果管道機(jī)器人在行走過程中誤讀了地面修正標(biāo)志，主站將通過無線傳輸裝置與ARM通訊，并自動修改管道機(jī)器人的位置信息，消除管道機(jī)器人行走時的位置誤差；
7)在管道機(jī)器人運動過程中，圖像采集中的CCD時刻開啟，DSP并實時存儲CCD采集到的圖像，DSP把采集的圖像與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)管道信息進(jìn)行比對，如果二者比對結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，為了防止誤操作，DSP立即通過無線裝置向主站發(fā)出中斷請求，并與ARM通訊，ARM立即響應(yīng)DSP中斷，并通過FPGA讓管道機(jī)器人停車，DSP通過FPGA內(nèi)部三閉環(huán)直流伺服控制程序調(diào)整直流電機(jī)A和直流電機(jī)B的輸出定位CCD位置，使CCD圖像采集中心對準(zhǔn)疑似圖像中心，CCD 二次采集管道信息并通過無線傳輸裝置實時傳輸，主站實時分析該疑似區(qū)域，DSP 二次存儲該圖像，疑似處理完畢后無線控制重新開啟管道機(jī)器人，使其沿著管道導(dǎo)航標(biāo)志繼續(xù)前行；
8)在管道機(jī)器人運動過程中，濕度采集系統(tǒng)中的濕度傳感器時刻開啟，ARM實時存儲濕度傳感器采集到的濕度信息，并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)管道濕度信息進(jìn)行比對，如果二者比對結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，為了防止誤操作，ARM立即通過無線裝置向主站發(fā)出中斷請求，并通過FPGA內(nèi)部伺服控制程序主動調(diào)整兩臺永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PWM波控制信號，降低管道機(jī)器人的速度使其慢速通過有疑問的區(qū)域，根據(jù)外圍環(huán)境FPGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制；同時ARM立即向DSP發(fā)出中斷請求，DSP立即響應(yīng)ARM中斷，通過FPGA內(nèi)部三閉環(huán)直流伺服控制程序調(diào)整直流電機(jī)A和直流電機(jī)B的輸出使其定位CCD位置，使CCD圖像采集中心對準(zhǔn)疑似水圖像中心，并加大CCD管道采集信息中液態(tài)水的比對，DSP存儲該區(qū)域的水汽疑似圖像和實際位置信息，并通過無線傳輸裝置實時傳輸，主站實時分析該疑似區(qū)域，確認(rèn)無誤后，DSP 二次存儲該圖像和位置信息，主站通過無線裝置重啟ARM，控制管道機(jī)器人繼續(xù)前行，當(dāng)通過疑似區(qū)域后，ARM與FPGA通訊，并通過FPGA內(nèi)部伺服控制程序主動調(diào)整兩臺永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PffM波控制信號，恢復(fù)管道機(jī)器人的速度使其正常巡檢管道；
9)在管道機(jī)器人運動過程中，前方激光位移傳感器LSF時刻開啟，ARM實時處理前方位置信息，當(dāng)在管道運行前方有異常物時，前方激光位移傳感器LSF探測值將出現(xiàn)異常，ARM與FPGA通訊，并通過FPGA內(nèi)部伺服控制程序主動調(diào)整兩臺永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PffM波控制信號，降低管道機(jī)器人的速度使其慢速駛向障礙物，根據(jù)外圍環(huán)境FPGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制；同時ARM立即向總站和DSP發(fā)出中斷請求，DSP立即響應(yīng)ARM中斷，并通過FPGA內(nèi)部三閉環(huán)直流伺服控制程序調(diào)整直流電機(jī)A和直流電機(jī)B的輸出使其定位CCD位置，使CCD圖像采集中心對準(zhǔn)疑似阻塞物圖像中心，CCD 二次采集管道信息并通過無線傳輸裝置實時傳輸，主站實時分析該疑似區(qū)域，DSP存儲該區(qū)域的堵塞疑似圖像和實際位置信息，由于本次設(shè)計的管道機(jī)器人是多輪履帶式結(jié)構(gòu)，所以ARM控制管道機(jī)器人可以通過越過障礙物并可繼續(xù)前行，當(dāng)通過疑似區(qū)域后，ARM與FPGA通訊，并通過FPGA內(nèi)部伺服控制程序主動調(diào)整兩臺永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PWM波，恢復(fù)管道機(jī)器人的速度使其正常巡檢管道； 10)在管道機(jī)器人運動過程中，基于霍爾效應(yīng)的管道探傷傳感器將工作，當(dāng)管道運行前方探測值出現(xiàn)異常，ARM與FPGA通訊，并通過FPGA內(nèi)部伺服控制程序主動調(diào)整兩臺永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PWM波控制信號，降低管道機(jī)器人的速度使其慢速駛向管道損傷疑似區(qū)域，根據(jù)外圍環(huán)境FPGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、ro、PID控制和非線性PID控制；同時ARM立即向總站和DSP發(fā)出中斷請求，DSP立即響應(yīng)ARM中斷，并通過FPGA內(nèi)部三閉環(huán)直流伺服控制程序調(diào)整直流電機(jī)A和直流電機(jī)B的輸出定位CCD位置，使CCD圖像采集中心對準(zhǔn)疑似損傷管道部位，CCD 二次采集管道信息并通過無線傳輸裝置實時傳輸，主站實時分析該疑似區(qū)域，DSP存儲發(fā)現(xiàn)疑似管道損傷圖像，如未發(fā)現(xiàn)管道損傷圖像，DSP將記錄疑似損傷實際位置信息，并標(biāo)記外部損傷，當(dāng)通過疑似區(qū)域后，ARM與FPGA通訊，并通過FPGA內(nèi)部伺服控制程序主動調(diào)整兩臺永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PWM波，恢復(fù)管道機(jī)器人的速度使其正常巡檢管道；
11)在管道機(jī)器人運動過程中，ARM會時刻儲存所經(jīng)過的管道所處的位置或者是經(jīng)過的參考點，F(xiàn)PGA把這個位置參數(shù)轉(zhuǎn)化為管道機(jī)器人在指定巡檢軌跡下永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y要運行的距離、速度和加速度指令值，F(xiàn)PGA再結(jié)合電機(jī)的電流反饋、光電編碼器反饋和三軸陀螺儀Gl的反饋，經(jīng)內(nèi)部伺服控制算法得到兩臺永磁同步電機(jī)控制的PffM波，使管道機(jī)器人按照設(shè)定速度快速前行，同時根據(jù)外圍環(huán)境，F(xiàn)PGA實時調(diào)整內(nèi)部伺服控制程序的PID參數(shù)，使系統(tǒng)輕松實現(xiàn)分段P、H)、PID控制和非線性PID控制；
12)在運動過程中如果管道機(jī)器人發(fā)現(xiàn)距離求解出現(xiàn)死循環(huán)將向ARM發(fā)出中斷請求，ARM會對中斷做第一時間響應(yīng)并原地自鎖，然后向總站發(fā)出中斷請求;總站通過無線裝置重新復(fù)位ARM，傳輸新的位置等信息，ARM與FPGA通訊，F(xiàn)PGA根據(jù)管道磁條導(dǎo)航標(biāo)志反饋和左激光位移傳感器LSL和右激光位移傳感器LSR的反饋，實時調(diào)整永磁同步X電機(jī)和永磁同步電機(jī)Y的速度，管道機(jī)器人從新的位置開始巡檢；
13)管道機(jī)器人進(jìn)入檢測區(qū)域后，如果機(jī)器人在主管道巡檢過程中，左岔口傳感器ME2讀到地面轉(zhuǎn)彎標(biāo)志，ARM首先根據(jù)地面裝置修正管道機(jī)器人在管道中的位置信息，消除管道機(jī)器人行走誤差;FPGA按照系統(tǒng)速度和加速度要求，然后結(jié)合電機(jī)電流、光電編碼器和三軸陀螺儀Gl的反饋，實時調(diào)整管道機(jī)器人永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PffM控制信號，使管道機(jī)器人在距離R內(nèi)停車，然后FPGA結(jié)合三軸陀螺儀Gl的反饋使管道機(jī)器人原地旋轉(zhuǎn)左90度，管道機(jī)器人進(jìn)入左岔道進(jìn)行巡航;在左岔道探測過程中，前方激光位移傳感器LSF時刻開啟并檢測疑似堵塞物并檢測與前方終點的距離;ARM根據(jù)前方激光位移傳感器LSF的反饋實時記錄前進(jìn)距離，并在距離岔道終點前有效范圍內(nèi)通過FPGA使管道機(jī)器人有效停車，管道機(jī)器人在三軸陀螺儀Gl控制下原地旋轉(zhuǎn)180度準(zhǔn)備返回主通道；由于左岔道已經(jīng)巡檢完畢，為了使管道機(jī)器人快速返回到主管道中，ARM通過FPGA開啟助力永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R，使系統(tǒng)進(jìn)入加速返回狀態(tài);在整個返回過程中，F(xiàn)PGA按照系統(tǒng)速度和加速度要求，結(jié)合電機(jī)電流、光電編碼器和三軸陀螺儀Gl的反饋，實時調(diào)整管道機(jī)器人永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的PWM控制信號，使管道機(jī)器人能夠加速沿著地面磁條回到主管道，為了節(jié)省能源，在返程過程，主站將通過DSP關(guān)閉CCD圖像采集系統(tǒng)直至到達(dá)主通道；
14)管道機(jī)器人進(jìn)入檢測區(qū)域后，如果管道機(jī)器人在主管道巡檢過程中，右岔口傳感器ME3讀到地面轉(zhuǎn)彎標(biāo)志，ARM首先根據(jù)地面裝置修正管道機(jī)器人在管道中的位置信息，消除管道機(jī)器人行走誤差;FPGA按照系統(tǒng)速度和加速度要求，結(jié)合電機(jī)電流、光電編碼器和三軸陀螺儀Gl的反饋，實時調(diào)整管道機(jī)器人永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PffM控制信號，使管道機(jī)器人在距離R內(nèi)停車，然后FPGA結(jié)合三軸陀螺儀Gl的反饋使管道機(jī)器人原地旋轉(zhuǎn)右90度，管道機(jī)器人進(jìn)入右岔道進(jìn)行巡航;在右岔道探測過程中，前方激光位移傳感器LSF時刻開啟并檢測疑似堵塞物并檢測與前方終點的距離;ARM根據(jù)前方激光位移傳感器LSF的反饋實時記錄前進(jìn)距離，并在距離岔道終點前有效范圍內(nèi)通過FPGA使管道機(jī)器人有效停車，管道機(jī)器人在三軸陀螺儀Gl控制下原地旋轉(zhuǎn)180度準(zhǔn)備返回主通道；由于右岔道已經(jīng)巡檢完畢，為了使管道機(jī)器人快速返回到主管道中，ARM通過FPGA開啟助力永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R，使系統(tǒng)進(jìn)入加速返回狀態(tài);在整個返回過程中，F(xiàn)PGA按照系統(tǒng)速度和加速度要求，結(jié)合電機(jī)電流、光電編碼器和三軸陀螺儀Gl的反饋，實時調(diào)整管道機(jī)器人永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的PWM控制信號，使管道機(jī)器人能夠加速沿著地面磁條回到主管道，為了節(jié)省能源，在返程過程，主站將通過DSP關(guān)閉CCD圖像采集系統(tǒng)直至到達(dá)主通道；
15)裝在永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z、永磁同步電機(jī)R、直流電機(jī)A和直流電機(jī)B上的光電編碼器會輸出其位置信號A和位置信號B，光電編碼器的位置信號A脈沖和B脈沖邏輯狀態(tài)每變化一次，ARM(或DSP)內(nèi)的位置寄存器會根據(jù)電機(jī)的運行方向加I或者是減I;光電編碼器的位置信號A脈沖和B脈沖和Z脈沖同時為低電平時，就產(chǎn)生一個INDEX信號給ARM(或DSP)內(nèi)部寄存器，記錄永磁同步電機(jī)的絕對位置，然后換算成管道機(jī)器人在管道檢測系統(tǒng)中的具體位置；
16)管道機(jī)器人在運行過程ARM根據(jù)其內(nèi)部算法實時計算電池SOC，如果控制器發(fā)現(xiàn)電池能量較低時，ARM會與DSP通訊，并通過DSP關(guān)閉CCD圖像采集工作和圖像存儲工作，并通過FPGA內(nèi)部三閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)程序調(diào)整永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y的PWM輸出，管道機(jī)器人在無線控制下以較慢的速度駛向出口處，保證機(jī)器人能夠順利到出口處；
17)在管道機(jī)器人巡檢過程中，如果伺服控制器檢測到永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)脈動，由于本發(fā)明采用的永磁同步電機(jī)控制是基于矢量控制，因此FPGA會很容易補(bǔ)償此干擾，減少了電機(jī)轉(zhuǎn)矩對管道機(jī)器人運動過程的影響；
18)當(dāng)管道機(jī)器人駛向出口閥門的過程中，其攜帶的前方激光位移傳感器LSF會時刻檢測其與閥門之間的位移，當(dāng)確定出口閥門F3在打開狀態(tài)，管道機(jī)器人將開啟巡航模式，控制器ARM實時記錄管道機(jī)器人已經(jīng)沿著磁條運動的距離，當(dāng)確定管道機(jī)器人完全進(jìn)入出口待檢區(qū)域后，出口閥門F3將關(guān)閉，天然氣抽吸裝置將抽吸待檢區(qū)域的天然氣情況，當(dāng)天然氣泄露裝置未檢測到待檢區(qū)域有天然氣殘留時，出口閥門F4將打開，此時前方激光位移傳感器LSF將二次判斷前方出口閥門F4的狀態(tài)，確定前方出口閥門F4打開無誤后，管道機(jī)器人駛出檢測管道，回到檢測終點，等待下一個檢測命令。
[0040]本發(fā)明具有的有益效果是:
1、在管道機(jī)器人運動過程中，充分考慮了電池在這個系統(tǒng)中的作用，基于ARM+ FPGA+DSP雙核控制器時刻都在對其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和運算，既避免了由于大電流放電而引起的鋰離子電池過度老化現(xiàn)象的發(fā)生，又可以有效預(yù)測電池的能量，為管道機(jī)器人巡檢提供了有效保證；
2:由FPGA處理管道機(jī)器人四只永磁同步電機(jī)基于矢量控制的伺服控制以及兩軸直流電機(jī)的伺服控制，使得控制比較簡單，大大提高了運算速度，解決了控制算法占用ARM和DSP運行周期較長的問題，縮短了開發(fā)周期短，并且程序可移植能力強(qiáng)；
3:本發(fā)明基本實現(xiàn)全貼片元器件材料，實現(xiàn)了單板控制，不僅節(jié)省了控制板占用空間，而且有利于管道機(jī)器人體積和重量的減輕；
4:本發(fā)明的管道機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)采用永磁同步電機(jī)替代了傳統(tǒng)機(jī)器人系統(tǒng)中常用的步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、直流無刷電機(jī)，由于其體積較小，效率較高，使得管道機(jī)器人體積可以進(jìn)一步縮小，能源利用率大大提尚;
5:由于永磁同步電機(jī)采用矢量控制，使得調(diào)速范圍比較寬，調(diào)速比較平穩(wěn)，即使在低速階段電機(jī)的脈動轉(zhuǎn)矩也非常小，有利于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能；
6:由于本控制器采用DSP處理圖形采集和存儲的大量數(shù)據(jù)與算法，由FPGA處理四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)的伺服控制，把ARM從繁重的工作量中解脫出來，有效地防止了程序的“跑飛”，抗干擾能力大大增強(qiáng)；
7:在控制中，F(xiàn)PGA控制器可以根據(jù)機(jī)器人外圍運行情況適時調(diào)整四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)伺服內(nèi)部的PID參數(shù)，實現(xiàn)分段P、PD、PID控制和非線性PID控制，使系統(tǒng)滿足實時工況要求換；
8:管道機(jī)器人上配備有濕度采集系統(tǒng)，可以輕易地檢測出隧道里的濕度異常區(qū)域，可有效查出管道水滴的存在；
9:管道機(jī)器人上配備有圖像采集系統(tǒng)，可以輕易地檢測出管道內(nèi)部管道腐蝕等異常情況，并有效存儲其圖像；
10:基于無線圖像傳輸可以使總站工作人員準(zhǔn)確判斷疑似區(qū)域，同時無線遙控技術(shù)可以很好的解決管道機(jī)器人出現(xiàn)的突發(fā)狀況，比如求解死機(jī)、重啟管道機(jī)器人等；
11:基于DSP的圖像存儲功能使得管道機(jī)器人完成任務(wù)后方便工作人員讀取巡檢結(jié)果，可以輕易的從存儲結(jié)果中讀取管道受損信息和具體位置，然后及時維修；
12:管道機(jī)器人上配備有基于霍爾效應(yīng)的損傷探測采集系統(tǒng)，可以輕易地檢測出管道外部管道腐蝕和損傷等異常情況，有利于及早發(fā)現(xiàn)問題管道；
13:三軸陀螺儀的加入可有效探測管道機(jī)器人偏離管道平面的傾斜角度，ARM控制器會時刻對此角度進(jìn)行監(jiān)測并通過FPGA相應(yīng)調(diào)整永磁同步電機(jī)的PffM波輸出，并時刻通訊主站，遇到緊急情況可以由總站接管控制，有效控制了管道機(jī)器人的姿態(tài)；
14:磁導(dǎo)航傳感器和激光位移傳感器的加入使得系統(tǒng)導(dǎo)航具有一定的冗余度，極大提高了管道機(jī)器人的穩(wěn)定性；
15:同步帶技術(shù)的加入使得六個輪都具有動力，同時履帶的加入有效增加了管道機(jī)器人在管道中接觸的面積，使機(jī)器人可以有效通過具有障礙阻塞物區(qū)域，提高了環(huán)境適應(yīng)性；16:基于直流電機(jī)A和直流電機(jī)B的兩軸CCD圖像采集定位系統(tǒng)可以使圖像采集更可靠，為主站進(jìn)行管道損傷和阻塞信息實時分析提供了可靠依據(jù)；
17:地面轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航標(biāo)志配合左右側(cè)激光位移傳感器使得系統(tǒng)可以輕松讀出管道信息，有利于管道機(jī)器人在復(fù)雜管道中的定位和位置誤差的消除；
18:三軸陀螺儀的加入可有效測量管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時的角度，為機(jī)器人在復(fù)雜管道中的轉(zhuǎn)彎導(dǎo)航提高了可靠依據(jù)；
19:兩臺助力永磁同步電機(jī)的加入使得系統(tǒng)的動力性能調(diào)整具有可選擇，使得機(jī)器人可以滿足不同工況下的動力要求，使得機(jī)器人的適應(yīng)能力加強(qiáng)；
20:三軸陀螺儀的加入可有效測量管道機(jī)器人在直線導(dǎo)航發(fā)生的速度和方向偏移，為機(jī)器人在復(fù)雜管道中的慣性導(dǎo)航提高了可靠依據(jù)。
[0041]綜上訴述，本發(fā)明的無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，為了提高能源的利用率和減少機(jī)器人體積，本系統(tǒng)用效率和功率密度均較高的永磁同步電機(jī)替代了步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)等電機(jī);為了提高系統(tǒng)加速要求，系統(tǒng)加入了兩個功率較小的永磁同步電機(jī)起到助力作用，增加系統(tǒng)動力特性;為了提高運算速度，保證自動管道機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，本發(fā)明在基于ARM的控制器中引入FPGA和數(shù)字信號處理器DSP，形成基于ARM+ FPGA+DSP的全新三核控制器，此控制器充分考慮電池在這個系統(tǒng)的作用，把控制系統(tǒng)中工作量最大的四軸永磁同步電機(jī)和兩軸直流電機(jī)伺服系統(tǒng)交給FPGA完成、電池監(jiān)控、路徑讀取、偏差處理等交給ARM處理，充分發(fā)揮ARM數(shù)據(jù)處理速度相對較快的特點，而圖像數(shù)據(jù)采集和存儲等功能交給DSP完成，這樣就實現(xiàn)了ARM、FPGA與DSP的分工，同時三者之間也可以進(jìn)行通訊，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和調(diào)用。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無線傳輸三核六軸履帶式高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，包括電池、控制器、永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、直流電機(jī)A、直流電機(jī)B、永磁同步電機(jī)Z、永磁同步電機(jī)R、基于CCD圖像采集單元、圖像存儲單元、濕度采集單元、基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元、無線裝置以及管道機(jī)器人，所述的電池單獨提供電流驅(qū)動所述的控制器，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP通過無線裝置進(jìn)行通訊連接，所述的基于CCD圖像采集單元和圖像存儲單元均與DSP和FPGA通訊連接，所述的濕度采集單元和基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元均與ARM和FPGA通訊連接，所述的ARM和FPGA分別發(fā)出第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號，由所述的第一控制信號、第二控制信號、第五控制信號和第六控制信號分別控制所述的永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R的信號合成之后再控制管道機(jī)器人的運動，所述的DSP和FPGA分別發(fā)出第三控制信號和第四控制信號，由所述的第三控制信號和第四控制信號分別控制所述的直流電機(jī)A、直流電機(jī)B的信號合成之后與基于CCD圖像采集單元通訊連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的電池采用鋰離子電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一控制信號、第二控制信號均、第五控制信號和第六控制信號為PWM波控制信號。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的ARM采用 STM32F746;所述的 FPGA 采用 QUICKLOGIC;所述的 DSP 采用 TMS320F2812。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的管道機(jī)器人包括機(jī)器人殼體、激光位移傳感器、磁導(dǎo)航傳感器、左岔口傳感器、右岔口傳感器、三軸陀螺儀以及同步帶，所述的激光位移傳感器分別安裝在機(jī)器人殼體的前端，所述的磁導(dǎo)航傳感器設(shè)置在機(jī)器人殼體上并位于激光位移傳感器的下方，所述的左岔口傳感器和右岔口傳感器分別位于磁導(dǎo)航傳感器下方的左右兩端，所述的同步帶分別設(shè)置在機(jī)器人殼體的左右兩側(cè)邊并分別與永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R連接，所述的三軸陀螺儀設(shè)置在機(jī)器人殼體上并位于永磁同步電機(jī)X和永磁同步電機(jī)Y之間，所述的直流電機(jī)A、直流電機(jī)B和無線裝置均設(shè)置在機(jī)器人殼體上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的激光位移傳感器包括前方激光位移傳感器、左激光位移傳感器和右激光位移傳感器，所述的前方激光位移傳感器設(shè)置在機(jī)器人殼體正前方的中間位置，所述的左激光位移傳感器和右激光位移傳感器分別斜向設(shè)置在機(jī)器人殼體正前方的左右兩端。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步帶采用四軸八輪驅(qū)動模式，是由一根內(nèi)周表面設(shè)有等間距齒的封閉環(huán)形履帶和相應(yīng)的帶輪所組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)還設(shè)置有上位機(jī)程序、基于ARM主運動控制程序、基于DSP從運動控制程序、基于霍爾效應(yīng)管道損傷探測以及無線傳輸，所述的上位機(jī)程序還包括管道讀取、位置定位和電源信息，所述的基于ARM主運動控制程序還包括基于FPGA四軸永磁同步電機(jī)伺服控制、數(shù)據(jù)存儲和I/O控制，所述的基于DSP從運動控制程序還包括基于FPGA兩軸直流電機(jī)伺服控制和基于DSP圖像采集，所述的基于霍爾效應(yīng)管道損傷探測無線傳輸和分別與基于霍爾效應(yīng)管道探傷采集單元和無線裝置通訊連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的天然氣管道機(jī)器人控制系統(tǒng)還包括光電編碼器，所述的光電編碼器分別安裝在永磁同步電機(jī)X、永磁同步電機(jī)Y、直流電機(jī)A、直流電機(jī)B、永磁同步電機(jī)Z和永磁同步電機(jī)R上。
【文檔編號】G05B19/042GK105911916SQ201610406272
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】張好明, 鮑庭瑞
【申請人】江蘇若博機(jī)器人科技有限公司