专利名称：110kV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机器人控制技术，特别涉及一种110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统。
背景技术：
目前，随着防覆冰涂料的广泛应用以及输电线路防覆冰材料喷涂机器人的研发成功，机器人的控制系统对机器人实现比较可靠的控制显得尤为重要。控制系统首先必须保证机器人有效可靠地完成涂料的喷涂任务。其次，机器人在实际110KV输电线路上，由于电磁干扰的影响，可能出现控制失灵的情况，这就需要较为完善的应急保护措施。由于输电线路存在角度较大的弧垂，随着机器人内部的涂料容量的变化、电池容量的变化，机器人在线路上行走的速度会出现不一致的情况，影响喷涂效果。由于机器人的控制一般较为复杂，在实际使用过程中需要专业人员操作，影响了机器人的推广。
发明内容本实用新型的目的是配合现有输电线路防覆冰材料喷涂机器人新颖的机械结构， 提供一种110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统，使机器人有效地完成在输电线路上喷涂防覆冰材料。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该系统包括上位机系统、下位机控制系统以及应急控制系统；下位机控制系统的控制芯片分别与速度传感器、液位传感器、监控摄像头、主电机及滑台电机连接；下位机控制系统上还设置与控制芯片连接的数据传输模块及图像传输模块；应急控制系统由无线遥控器及应急保护接收系统组成；应急保护接收系统与主电机及滑台电机连接；上位机系统由可操作系统与信息反馈系统组成；可操作系统包括操作键及控制芯片，信息反馈系统包括液晶屏、数据传输模块及图像传输模块。所述上位机系统采用ATMEGA16控制芯片。所述下位机控制系统采用ATMEGA64控制芯片。所述上位机系统或下位机控制系统上的数据传输模块为无线数据传输模块，图像传输模块为无线图像传输模块。本实用新型的有益效果是机器人在输电线路上喷涂防覆冰材料效果理想，在涂料均勻度、耗时方面都优于人工涂刷的方式。控制机器人的手盒操作方法简单，操作人员通过可视界面了解机器人的各种状态以及输电线路上涂料的喷涂效果对机器人进行控制。该控制系统对机器人的保护比较完善，能保证机器人安全可靠的在实际线路中运行。
图1为本实用新型的结构示意图；图2是上位机的控制流程图；图3是下位机的控制流程图；图4是下位机的涂料喷涂任务的控制流程图；图5是控制系统的保护示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。如图1所示，下位机控制系统的控制芯片分别与速度传感器、液位传感器、监控摄像头、主电机及滑台电机连接；下位机控制系统上还设置与控制芯片连接的数据传输模块及图像传输模块；应急控制系统由无线遥控器及应急保护接收系统组成；应急保护接收系统与主电机及滑台电机连接；上位机系统由可操作系统与信息反馈系统组成；可操作系统包括操作键及控制芯片，信息反馈系统包括液晶屏、数据传输模块及图像传输模块。图2给出了上位机的控制流程图。上位机控制系统由ATMEGA16作为控制芯片，还包括按键、指示灯、IXD液晶显示屏、无线数据传输模块、无线图像传输模块、液晶显示器以及电池。通过按键可实现机器人的控制以及翻查LCD显示机器人的各种信息。指示灯显示各种警报信息和各个保护的动作情况。图3给出了下位机的控制流程图。下位机控制盒中由ATMEGA64/U8作为控制芯片，还包括电机驱动电路、无线数据传输模块、无线图像传输模块、采样电路、驱动电路、电源模块以及电源等。采样程序位于主程序中，而采样的信息在定时器2中断程序中通过串口发送程序发送给上位机；电流保护、电量保护以及涂料保护等保护在主程序中通过采样量运算判断是否启动。通信失灵保护位于定时器1中断程序中，当一定时间里检测不到上位机定时发送的匹配信号时，下位机主芯片重启。下位机接收数据在接收中断程序中完成， 接收到的数据在主程序中运算。主程序将需要反馈给上位机的信息通过串口发送程序发送给上位机。图4给出了下位机的涂料喷涂任务的控制流程图。在正常情况下，下位机一直控制机器人执行喷涂涂料的任务，喷涂任务的顺序由上位机控制。喷涂任务结束时，按相反的顺序执行即可。图5给出了控制系统的保护示意图。通信失灵保护由上位机和下位机共同完成。 电池电量不足预报警与欠压保护、下位机失灵保护、涂料剩余量不足保护和电压电流保护由下位机保护，而保护的动作状态在上位机上显示。当下位机失灵时，机器人可由无线遥控器控制控制下位机电路的继电器1从而关闭下位机系统的电源，控制继电器2将主电机和滑台电机从下位机供电系统中断开，并接入到应急保护系统的电路中；控制继电器3和4， 可控制主电机和滑台电机，使得机器人能够返回到出发点，利于回收修复。由于应急保护系统采用可靠的元器件，从而保证保护系统的可靠性，能更好的保护机器人。[0027]控制系统实现的功能为1、本控制系统完成机器人在输电线路上的喷涂工作步骤如下①控制机器人上的线上夹紧电机，根据夹紧导线时测量的电机堵转电流，判断夹紧力以及夹紧与否；②调节连接喷笔的舵机，将原本收起的喷笔调至正对导线的位置； ③开启涂料箱搅拌电机；④开启逆变器以及220V交流气泵；⑤开启汲取涂料泵；⑥开启机器人的主动电机带动机器人在线路上行走。2、控制系统的应急保护系统包括控制通信失灵下位机自动重启保护、电池电量不足预报警与欠压保护、下位机失灵保护、涂料剩余量不足保护和电压电流保护。通信失灵下位机自动重启保护当下位机检测到与上位机通信失灵时，下位机自
动重启；当下位机检测到电池电量不足以长时间维持逆变器和高压气泵工作时，下位机向上位机发出是否继续执行喷涂任务的请求，当电池电压继续下降至一定阀值，下位机强行关闭逆变器、交流气泵、涂料泵，并收起喷笔；下位机失灵保护上位机检测不到下位机时，采用无线遥控器直接控制机器人的主动电机，让机器人回到杆塔；电压电流保护当机器人电机由于反向电动势造成电池电压过高时，下位机内部有过电压吸收电路，保证电池电压不致过高而损坏电路；当检测到过流时，关闭相应的过流设备；当主电路过流时，安装在主电路上的保险丝熔断。涂料剩余量不足保护下位机实时监测涂料箱内部液位传感器的信息，并将涂料剩余量、报警信号反馈给上位机；当剩余量低于阀值时，关闭逆变器、气泵以及涂料泵。3、机器人的速度控制。下位机通过测速模块实时监测机器人主动轮的速度，对实际速度与上位机给定速度的误差进行PID运算，从而实现对主动轮速度的闭环控制。
权利要求1.一种用于110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统，其特征在于，该系统包括上位机系统、下位机控制系统以及应急控制系统；下位机控制系统的控制芯片分别与速度传感器、液位传感器、监控摄像头、主电机及滑台电机连接；下位机控制系统上还设置与控制芯片连接的数据传输模块及图像传输模块；应急控制系统由无线遥控器及应急保护接收系统组成；应急保护接收系统与主电机及滑台电机连接；上位机系统由可操作系统与信息反馈系统组成；可操作系统包括操作键及控制芯片， 信息反馈系统包括液晶屏、数据传输模块及图像传输模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统，其特征在于，所述上位机系统采用ATMEGA16控制芯片。
3.根据权利要求1所述的一种用于110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统，其特征在于，所述下位机控制系统采用ATMEGA64控制芯片。
4.根据权利要求1所述的一种用于110KV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统，其特征在于，所述上位机系统或下位机控制系统上的数据传输模块为无线数据传输模块，图像传输模块为无线图像传输模块。
专利摘要本实用新型涉及机器人控制技术，特别涉及一种110kV输电线路防覆冰材料喷涂机器人的控制系统。该系统包括上位机系统、下位机控制系统以及应急控制系统；下位机控制系统的控制芯片分别与速度传感器、液位传感器、监控摄像头、主电机及滑台电机连接；下位机控制系统上还设置与控制芯片连接的数据传输模块及图像传输模块；应急控制系统由无线遥控器及应急保护接收系统组成；应急保护接收系统与主电机及滑台电机连接；上位机系统由可操作系统与信息反馈系统组成；可操作系统包括操作键及控制芯片，信息反馈系统包括液晶屏、数据传输模块及图像传输模块。本新型通过简便的结构实现了机器人在输电线路上安全可靠的完成防覆冰材料的喷涂工作。
文档编号G05B19/048GK202141918SQ20112025574
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者李俊霖, 李卫国, 李熙, 贾鹏飞 申请人:华北电力大学