本發(fā)明涉及一種換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

換流站是在高壓直流輸電系統(tǒng)中，為了完成直流電與交流電的轉(zhuǎn)換，并達(dá)到電力系統(tǒng)對(duì)于安全穩(wěn)定及電能質(zhì)量而建立的站點(diǎn)。換流閥是直流輸電工程的核心設(shè)備，通過依次將三相交流電壓連接到直流端得到期望的直流電壓并實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的控制，其價(jià)值約占換流站成套設(shè)備總價(jià)的22～25％。換流閥大廳是放置換流閥的封閉建筑，其內(nèi)壁累積的灰塵若不及時(shí)清理會(huì)擴(kuò)散到空氣中，從而對(duì)換流閥的正常運(yùn)行和使用壽命產(chǎn)生很大影響。目前，壁面的清潔工作由人工完成，需購買專業(yè)升降機(jī)器，效率低、危險(xiǎn)性高且浪費(fèi)了大量的人力和物力，為保證換流閥大廳內(nèi)部清潔，提高換流閥運(yùn)行穩(wěn)定性，研制自動(dòng)化清潔機(jī)器人勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有壁面的清潔工作由人工完成，需購買專業(yè)升降機(jī)器，效率低、危險(xiǎn)性高且浪費(fèi)了大量的人力和物力的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠保證換流閥大廳內(nèi)部清潔、提高換流閥運(yùn)行穩(wěn)定性的換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征在于：包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊、至少一個(gè)被控對(duì)象步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)推桿、清潔模塊、導(dǎo)向模塊、避障模塊、電腦PC端、單片機(jī)芯片以及CAN總線，所述的單片機(jī)芯片分別與驅(qū)動(dòng)模塊、清潔模塊、導(dǎo)向模塊、避障模塊、電腦PC端連接；其中，

所述的電腦PC端，與CAN總線連接，所述的電腦PC端從所述的CAN總線中接收所有的總線消息，以完成對(duì)所述的驅(qū)動(dòng)模塊、清潔模塊、導(dǎo)向模塊、避障模塊的初始化和工作狀態(tài)的監(jiān)控；

所述的驅(qū)動(dòng)模塊，與CAN總線連接，所述的驅(qū)動(dòng)模塊從所述的CAN總線中獲取導(dǎo)航信息，并且通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在攀爬行進(jìn)和原路返程時(shí)步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止；

所述的清潔模塊，與CAN總線連接，所述的清潔模塊從所述的CAN總線中獲取開始清潔信息，進(jìn)而通過控制電動(dòng)推桿的伸縮實(shí)現(xiàn)清潔刷的上升和下降，清潔刷下降的距離由電動(dòng)推桿的行程決定；

所述的導(dǎo)向模塊，與CAN總線連接，所述的導(dǎo)向模塊對(duì)兩個(gè)測(cè)距傳感器實(shí)施控制，當(dāng)測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的機(jī)器人至左右兩側(cè)壁面凸起邊緣的距離大小在設(shè)定距離范圍內(nèi)(測(cè)距傳感器分別安裝在左前輪固定板左側(cè)和右前輪固定板右側(cè)，分別檢測(cè)機(jī)器人至左右兩側(cè)壁面凸起邊緣的距離)，機(jī)器人正常攀爬行進(jìn)或原路返程；當(dāng)測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的距離大小超出設(shè)定距離時(shí)，反饋信號(hào)通過CAN總線傳輸至單片機(jī)芯片，單片機(jī)芯片根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)速度以達(dá)到糾偏的效果；

所述的避障模塊，與CAN總線連接，所述的避障模塊對(duì)廣角攝像頭實(shí)施控制，通過輸入程序?qū)崿F(xiàn)廣角攝像頭的環(huán)境識(shí)別、環(huán)境重建和重新規(guī)劃路線三種功能，在廣角攝像頭識(shí)別前方遇障時(shí)，反饋信號(hào)通過CAN總線傳輸至單片機(jī)芯片，單片機(jī)芯片根據(jù)障礙反饋信息對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出指令，令其停車或反轉(zhuǎn)，以達(dá)到避障效果。

所述的驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)推桿分別包括兩個(gè)，即左端步進(jìn)電機(jī)控制器和右端步進(jìn)電機(jī)控制器，左端步進(jìn)電機(jī)和右端步進(jìn)電機(jī)，左端電動(dòng)推桿和右端電動(dòng)推桿。

所述的清潔刷為U型清潔刷。

所述的電腦PC端可實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)運(yùn)行情況，所述的單片機(jī)芯片為控制中樞，通過燒入程序控制各個(gè)被控對(duì)象；所述的CAN總線為控制器局域網(wǎng)絡(luò)，其以節(jié)點(diǎn)形式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與被控對(duì)象的數(shù)據(jù)通訊。

本發(fā)明控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人實(shí)施控制時(shí)，基本流程框架為：(1)機(jī)器人位于壁面底部初始狀態(tài)，廣角攝像機(jī)開啟，機(jī)器人進(jìn)入識(shí)別障礙狀態(tài)；(2)測(cè)距傳感器得電，機(jī)器人進(jìn)入實(shí)時(shí)測(cè)距狀態(tài)；(3)電動(dòng)推桿得電，推桿伸出，“U”型清潔刷垂直下降；(4)電動(dòng)推桿行程到達(dá)，電動(dòng)推桿失電；(5)步進(jìn)電機(jī)通電，機(jī)器人行進(jìn)；(6)機(jī)器人遇障或至頂，步進(jìn)電機(jī)先停止后反轉(zhuǎn)；(7)機(jī)器人返程至初始位置，步進(jìn)電機(jī)失電；(8)電動(dòng)推桿得電，推桿回縮，“U”型清潔刷垂直上升；(9)電動(dòng)推桿行程到達(dá)，電動(dòng)推桿失電；(10)測(cè)距傳感器失電，機(jī)器人關(guān)閉實(shí)時(shí)測(cè)距狀態(tài)；(11)廣角攝像機(jī)失電，機(jī)器人關(guān)閉識(shí)別障礙狀態(tài)；(12)返回初始狀態(tài)。除上述流程外，機(jī)器人還要實(shí)時(shí)處理各個(gè)反饋信號(hào)，并對(duì)各個(gè)被控對(duì)象重新發(fā)送指令，以達(dá)到最佳控制效果。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：采用CAN總線形式，對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，電腦PC端用于實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)運(yùn)行情況，單片機(jī)芯片作為控制中樞，對(duì)機(jī)器人各個(gè)被控對(duì)象實(shí)施控制。以模塊化形式對(duì)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象進(jìn)行劃分，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化、明了化。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

首先，針對(duì)換流閥大廳內(nèi)壁清潔的技術(shù)難題，提出了一種內(nèi)壁清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)方案，使其集攀爬吸附、直線行駛、障礙識(shí)別和有效清潔等功能于一體，滿足基本使用要求；

其次，采用CAN總線形式，對(duì)機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，電腦PC端實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)運(yùn)行情況，單片機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)被控對(duì)象的實(shí)時(shí)控制；

最后，以模塊化形式對(duì)控制系統(tǒng)的被控對(duì)象進(jìn)行劃分，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化、規(guī)范化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明控制系統(tǒng)框架圖。

圖2是本發(fā)明控制系統(tǒng)模塊圖。

圖3是本發(fā)明控制任務(wù)流程圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至圖3，換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊1、至少一個(gè)被控對(duì)象步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)推桿201、202、清潔模塊2、導(dǎo)向模塊3、避障模塊4、電腦PC端10、單片機(jī)芯片8以及CAN總線9，所述的單片機(jī)芯片8分別與驅(qū)動(dòng)模塊1、清潔模塊2、導(dǎo)向模塊3、避障模塊4、電腦PC端10連接；其中，

所述的電腦PC端10，與CAN總線9連接，所述的電腦PC端10從所述的CAN總線9中接收所有的總線消息，以完成對(duì)所述的驅(qū)動(dòng)模塊1、清潔模塊2、導(dǎo)向模塊3、避障模塊4的初始化和工作狀態(tài)的監(jiān)控；

所述的驅(qū)動(dòng)模塊1，與CAN總線9連接，所述的驅(qū)動(dòng)模塊1從所述的CAN總線9中獲取導(dǎo)航信息，并且通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在攀爬行進(jìn)和原路返程時(shí)步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止；

所述的清潔模塊2，與CAN總線9連接，所述的清潔模塊2從所述的CAN總線中獲取開始清潔信息，進(jìn)而通過控制電動(dòng)推桿的伸縮實(shí)現(xiàn)清潔刷204的上升和下降，清潔刷下降的距離由電動(dòng)推桿的行程決定；

所述的導(dǎo)向模塊3，與CAN總線9連接，所述的導(dǎo)向模塊3對(duì)兩個(gè)測(cè)距傳感器301實(shí)施控制，當(dāng)測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的機(jī)器人至左右兩側(cè)壁面凸起邊緣的距離大小在設(shè)定距離范圍內(nèi)(測(cè)距傳感器分別安裝在左前輪固定板左側(cè)和右前輪固定板右側(cè)，分別檢測(cè)機(jī)器人至左右兩側(cè)壁面凸起邊緣的距離)，機(jī)器人正常攀爬行進(jìn)或原路返程；當(dāng)測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)得的距離大小超出設(shè)定距離時(shí)，反饋信號(hào)通過CAN總線傳輸至單片機(jī)芯片，單片機(jī)芯片根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)速度以達(dá)到糾偏的效果；

所述的避障模塊4，與CAN總線9連接，所述的避障模塊4對(duì)廣角攝像頭401實(shí)施控制，通過輸入程序?qū)崿F(xiàn)廣角攝像頭的環(huán)境識(shí)別、環(huán)境重建和重新規(guī)劃路線三種功能，在廣角攝像頭識(shí)別前方遇障時(shí)，反饋信號(hào)通過CAN總線傳輸至單片機(jī)芯片，單片機(jī)芯片根據(jù)障礙反饋信息對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出指令，令其停車或反轉(zhuǎn)，以達(dá)到避障效果。

所述的驅(qū)動(dòng)模塊、步進(jìn)電機(jī)、電動(dòng)推桿分別包括兩個(gè)，即左端步進(jìn)電機(jī)控制器103和右端步進(jìn)電機(jī)控制器104，左端步進(jìn)電機(jī)101和右端步進(jìn)電機(jī)102，左端電動(dòng)推桿201和右端電動(dòng)推桿202。

所述的清潔刷204為U型清潔刷。

所述的電腦PC端10可實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)運(yùn)行情況，所述的單片機(jī)芯片為控制中樞，通過燒入程序控制各個(gè)被控對(duì)象；所述的CAN總線為控制器局域網(wǎng)絡(luò)，其以節(jié)點(diǎn)形式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與被控對(duì)象的數(shù)據(jù)通訊。

參照?qǐng)D3，控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)器人實(shí)施控制時(shí)，基本流程框架為：(1)機(jī)器人位于壁面底部初始狀態(tài)，廣角攝像頭401開啟，機(jī)器人進(jìn)入識(shí)別障礙狀態(tài)；(2)測(cè)距傳感器301得電，機(jī)器人進(jìn)入實(shí)時(shí)測(cè)距狀態(tài)；(3)電動(dòng)推桿(201和202)得電，推桿伸出，“U”型清潔刷204垂直下降；(4)電動(dòng)推桿(201和202)行程到達(dá)，電動(dòng)推桿失電；(5)步進(jìn)電機(jī)(101和102)通電，機(jī)器人行進(jìn)；(6)機(jī)器人遇障或至頂，步進(jìn)電機(jī)(101和102)先停止后反轉(zhuǎn)；(7)機(jī)器人返程至初始位置，步進(jìn)電機(jī)(101和102)失電；(8)電動(dòng)推桿(201和202)得電，推桿回縮，“U”型清潔刷204垂直上升；(9)電動(dòng)推桿(201和202)行程到達(dá)，電動(dòng)推桿失電；(10)測(cè)距傳感器301失電，機(jī)器人關(guān)閉實(shí)時(shí)測(cè)距狀態(tài)；(11)廣角攝像機(jī)401失電，機(jī)器人關(guān)閉識(shí)別障礙狀態(tài)；(12)返回初始狀態(tài)。除上述流程外，機(jī)器人還要實(shí)時(shí)處理各個(gè)反饋信號(hào)，并對(duì)各個(gè)被控對(duì)象重新發(fā)送指令，以達(dá)到最佳控制效果。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。