一种工业巡检机器人的控制系统的制作方法

1.本发明属于机器人的技术领域，具体涉及一种工业巡检机器人的控制系统。


背景技术：

2.在工业上，有很多地方都需要定期巡检，如运输轨道，需要查看是否有障碍物，轨道是否完好，能否正常运输等；每到夏天，森林火灾频发，造成人员、财务的损失，森林的防护需要巡检；现有的大部分巡检还是靠人员走动，不仅人力成本高，而且伴有一定的危险性，巡检机器人就显得极为重要。
3.工业巡检机器人是一种能够适应恶劣的工作环境进行巡检的机器人，它可以改变原有的人员长距离跋涉，走动巡检的工作模式，可自发进行巡检，然后将所巡视的环境情况形成文件传输给操作员，方便有效，巡视速度快，大大降低了巡检工作的成本，改善了巡检人员的工作环境，提高了劳动生产率，具有极大的社会、经济意义，但目前此类机器人的设计还没有一个比较成熟可靠的方案；巡检机器人作为一个要自发适应工作环境，完成巡视工作，上传数据的机器人，工作系统尤为复杂，众多的传感器意味着对于处理器有更高的要求，而现在还没有一种较为成熟、可靠的方案。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种工业巡检机器人的控制系统，解决现有的巡检机器人控制系统复杂且不够成熟、可靠的问题。
5.为了解决上述问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种工业巡检机器人的控制系统，包括电源模块、上位机、主控制模块、信号处理模块、传感器模块、驱动模块、运动组件，警报模块；所述电源模块为主控制模块、信号处理模块、传感器模块、驱动模块供电；所述上位机与主控制模块连接；所述主控制模块与信号处理模块连接；所述信号处理模块与驱动模块、传感器模块、警报模块连接；所述驱动器模块与传感器模块、运动组件连接；所述驱动模块包括驱动器1、驱动器2、驱动器3；所述运动组件包括电机1、电机2、电机3。
6.优选地，所述主控制模块主要用来处理上位机发送的控制指令，监测环境参数、机器人的状态，发送控制信号实时调整机器人的运动；所述电源模块打开后，信号处理模块开始处理传感器模块传来的传感器信号，然后将当前环境数据、机器人的状态数据打包发送至主控制模块；所述主控制模块将数据保存，并将数据上传至上位机进行显示；所述上位机可随时发送控制指令至主控制模块；所述主控制模块结合当前环境数据、机器人的状态数据和上位机的控制指令，向信号处理模块发送控制信号；所述信号处理模块将控制信号发送至驱动模块；所述驱动模块根据控制信号发送驱动信号至运动组件，控制机器人的运动。
7.优选地，所述传感器模块包括测距传感器、温湿度传感器、编码器、霍尔传感器。
8.优选地，所述测距传感器包括超声波传感器、红外测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器至少一种，用于；所述霍尔传感器包括接近开关、触碰开关至少一种，用于检测机器人是否到达位点。
9.优选地，所述电机1、电机2、电机3分别与驱动器1、驱动器2、驱动器3连接。
10.优选地，所述编码器包括编码器1、编码器2、编码器3；所述编码器1、编码器2、编码器3分别安装在电机1、电机2、电机3上；所述编码器1、编码器2、编码器3还与驱动器1、驱动器2、驱动器3连接。
11.优选地，所述电机1、电机2、电机3上安装有抱闸，用于机器人在户外打滑、上坡下滑时制动。
12.优选地，所述警报模块包括继电器、报警灯；所述继电器与信号处理模块连接，报警灯与继电器连接，由信号处理模块控制继电器的通断来控制灯报警灯的闪烁频率和颜色，指示发生何种故障。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的工业巡检机器人的控制系统，为了提高运算速率，保证机器人的可靠性、稳定性、实时性，将主控制模块和信号处理模块分开，将传感器模块、驱动模块、报警模块都与信号处理模块连接，让信号处理模块来处理所有的数据，形成有效数据后打包上传，将主控制模块解放处理，主控制模块上的处理器只需接收指令和反馈数据，并进行判断，然后发出控制信号，提高了系统的运算速率，保证了系统中反馈环节的实时性，更好的控制机器人运行。
附图说明
14.图1为实施例一所述的巡检机器人控制系统的连接关系图。
15.图2为实施例一所述的巡检机器人控制系统的控制流程图。
16.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图 ,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
17.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
18.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，具体例子，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的概念、系统、装置、电路以及方法的详细说明。
19.下面通过具体的实施例子并结合附图对本专利做进一步的详细描述。
具体实施例
20.在此解释下面实施例中出现的名词，位点：在户外运行过程中，不可避免的会出现如轮子打滑、轨迹结冰，轨迹偏移等情况导致机器人的定为不准的情况，就需要位点来进行精确定为，位点是在巡检线路中布置的定位点，可以通过位点来得知机器人的具体位置，在
出现测量误差时进行位置修正。
21.在巡检机器人的控制系统中，由于机器人工作在户外，环境因素对其有较大的影响，控制系统需要实时的环境参数，如温湿度，同时还要求能精确控制机器人到达指定位置，还要知道机器人的巡视线路，当前运行距离，当遇到人员走动时，需要避开人员，这些参数都需要传感器来进行实时监测，多个传感器的数据需要进行处理，控制和信号处理在同一个模块上，会大大降低模块的速度，导致控制指令不能及时被执行，所以本方案将主控制模块和信号处理模块分开，信号处理模块处理所有的传感器信号，主控制模块负责发送控制指令。
22.如图1所示，本实施例的一种工业巡检机器人的系统，包括电源模块、上位机、主控制模块、信号处理模块、传感器模块、驱动模块、运动组件，警报模块；所述电源模块为主控制模块、信号处理模块、传感器模块、驱动模块供电；所述上位机与主控制模块连接；所述主控制模块与信号处理模块连接；所述信号处理模块与驱动模块、传感器模块、警报模块连接；所述驱动器模块与传感器模块、运动组件连接；所述驱动模块包括驱动器1、驱动器2、驱动器3；所述运动组件包括电机1、电机2、电机3。
23.如图2所示，主控制模块主要用来处理上位机发送的控制指令，监测环境参数、机器人的状态，发送控制信号实时调整机器人的运动，电源模块打开后，信号处理模块开始处理传感器模块传来的传感器信号，然后将当前环境数据、机器人的状态数据打包发送至主控制模块，主控制模块将数据保存，并将数据上传至上位机进行显示；所述上位机可随时发送控制指令至主控制模块，主控制模块结合当前环境数据、机器人的状态数据和上位机的控制指令，向信号处理模块发送控制信号，信号处理模块将控制信号发送至驱动模块，驱动模块根据控制信号发送驱动信号至运动组件，控制机器人的运动。
24.优选地，所述主控制模块主要用来处理上位机发送的控制指令，具体表现为当上位机发送控制指令到主控制模块时，控制模块会结合当前的环境参数，机器人的状态信息等判断指令是否可以执行，若可以，主控制模块会向信号处理模块发出控制信号，执行上位机的指令，若不能执行，则会忽略；如上位机当前下发的控制指令为向前运动10米，但是主控制模块通过判断测距传感器信号发现前方5米处有障碍物，不能向前运动，则该条控制指令被忽略。
25.优选地，主控制模块监测环境参数、机器人的状态信息，发送控制信号实时调整机器人的运动状态具体表现为，在机器人运行过程中，主控制模块会实时监测系统的运行情况，如当主控制模块判断到机器人前方有障碍时，会发出控制信号让机器人停止运行，同时传感器的数据也会上传至上位机，此时如果操作者发现出现障碍的情况，通过上位机发送控制指令让机器人后退，主控制模块接收到控制指令后判断指令是可以执行的，就会发出控制信号执行后退指令。
26.优选地，所述传感器模块包括测距传感器、温湿度传感器、编码器、霍尔传感器。
27.优选地，所述测距传感器包括超声波传感器、红外测距传感器、激光测距传感器、雷达测距传感器至少一种，用于检测在机器人运行路径上是否有障碍；霍尔传感器包括接近开关、触碰开关至少一种，用于检测机器人是否到达位点，进行距离误差修正。
28.霍尔传感器来修正误差具体表现为：如巡检机器人的运行路径上的位点为100米一个，当前数据显示机器人已经运行了200.5米，但霍尔传感器显示此时机器人在第二个位
点上，由此可知，机器人当前机器人的运行距离是200米，也就是说由于环境因素，测量数据由0.5米的误差，此时就可以根据霍尔传感器，将位置进行修正。
29.优选地，电机1、电机2、电机3分别与驱动器1、驱动器2、驱动器3连接。
30.优选地，编码器包括编码器1、编码器2、编码器3；所述编码器1、编码器2、编码器3分别安装在电机1、电机2、电机3上；同时所述编码器1、编码器2、编码器3还与驱动器1、驱动器2、驱动器3连接；编码器作为电机运行的闭环反馈元件，同时，编码器也记录电机运行的距离。
31.优选地，电机1、电机2、电机3上安装有抱闸，用于机器人在户外打滑、上坡下滑时制动。
32.优选地，警报模块包括继电器、报警灯；所述继电器与信号处理模块连接，报警灯与继电器连接，由信号处理模块控制继电器的通断来控制灯报警灯的闪烁频率和颜色，指示发生何种故障，方便工作人员进行排故维修。