悬轨式机器人巡检控制方法及系统与流程

本发明涉及智能交通技术领域，尤其涉及悬轨式机器人巡检控制方法及系统。

背景技术：

随着科技的发展和现代化智能设备的逐步普及，特别是在一些特殊场合，例如，高压电厂、核电厂、高速铁路等，由于，这些特殊场合存在着强度较大的电压、电磁和干扰等，如果由工作人员直接对现场的设备进行日夜操作和监控的话，那么，这样，不仅会耗费大量的人力资源，而且，工作人员也会在现场环境中受到很强的辐射和干扰等，工作人员的人身健康也会受到很大的威胁。

而现代化智能设备一般都是电气设备，即可通过电气开关等对电气设备进行操控，通常还配备有专门的状态指示灯用以时时显示电气设备的运行状态。为了避免工作人员直接前往现场进行操作等，机柜越来越多的出现在人们的视野中。机柜的设置主要是用于装载控制现代化智能设备的电气开关和状态指示灯，常见，机柜放置在远离现场工作环境的后方机房里，特别是当现场环境中的设备较多时，为了便于管理，在机房里同时设置多组机柜，每组机柜中装载有现场一台设备的电气开关和状态指示灯，以实现统一管理。

因此，为了加强对机柜的监督力度，设置了相关的监控设备对机柜的运行情况进行实时监视，以保证其正常运行。但是，目前的监控设备多是直接固定在机柜周围的某个具体位置上，当机柜出现故障时，直接对机柜进行整体监视，或者是，当机柜较大时，可通过在水平方向或垂直方向上的有限范围内微调监控设备的方向和位置来实现对机柜的进一步监视。但是，现有的监控设备运动控制过程简单，导致通过监控设备的运动不能准确稳定的追踪机柜的问题所在。

综上，关于监控设备不能灵活运动导致机柜无法得到有效监视的问题，目前尚无有效的解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了悬轨式机器人巡检控制方法及系统，通过设置可编程多轴运动控制器和编码器组等，有效提升了监控设备运行的平稳性。

第一方面，本发明实施例提供了悬轨式机器人巡检控制方法，包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号；

可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动；

编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，且，将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器；

当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器的第一轴发送转向控制信号；

第一轴将转向控制信号发送给第一电机，其中，第一电机为步进电机；

第一电机根据转向控制信号调整监控设备的前轮的运动方向；

第一编码器采集前轮的运动方向，并将运动方向发送给速度控制器。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动还包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器的第二轴发送第一运动速度控制信号；

第二轴将第一运动速度控制信号发送给第二电机，其中，第二电机为直流伺服电机；

第二电机根据第一运动速度控制信号调整监控设备的第一后轮的第一运动速度；

第二编码器采集第一后轮的第一运动速度，并将第一运动速度发送给速度控制器。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动还包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器的第三轴发送第二运动速度控制信号；

第三轴将第二运动速度控制信号发送给第三电机，其中，第三电机为直流伺服电机；

第三电机根据第二运动速度控制信号调整监控设备的第二后轮的第二运动速度；

第三编码器采集第二后轮的第二运动速度，并将第二运动速度发送给速度控制器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，速度控制器与可编程多轴运动控制器通过pc总线相连。

第二方面，本发明实施例提供了悬轨式机器人巡检控制系统，包括：

发送模块，用于速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号；

控制模块，用于可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动；

采集模块，用于编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，且，将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器；

调整模块，用于当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，控制模块包括：

第一转向发送单元，用于速度控制器向可编程多轴运动控制器的第一轴发送转向控制信号；

第一转向控制单元，用于第一轴将转向控制信号发送给第一电机，其中，第一电机为步进电机；

第一转向调整单元，用于第一电机根据转向控制信号调整监控设备的前轮的运动方向；

第一转向采集单元，用于第一编码器采集前轮的运动方向，并将运动方向发送给速度控制器。

结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，控制模块还包括：

第一速度采集单元，用于速度控制器向可编程多轴运动控制器的第二轴发送第一运动速度控制信号；

第一速度控制单元，用于第二轴将第一运动速度控制信号发送给第二电机，其中，第二电机为直流伺服电机；

第一速度调整单元，用于第二电机根据第一运动速度控制信号调整监控设备的第一后轮的第一运动速度；

第一速度采集单元，用于第二编码器采集第一后轮的第一运动速度，并将第一运动速度发送给速度控制器。

结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，控制模块还包括：

第二速度发送单元，用于速度控制器向可编程多轴运动控制器的第三轴发送第二运动速度控制信号；

第二速度控制单元，用于第三轴将第二运动速度控制信号发送给第三电机，其中，第三电机为直流伺服电机；

第二速度调整单元，用于第三电机根据第二运动速度控制信号调整监控设备的第二后轮的第二运动速度；

第二速度采集单元，用于第三编码器采集第二后轮的第二运动速度，并将第二运动速度发送给速度控制器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中，悬轨式机器人巡检控制系统还包括：

连接模块，用于速度控制器与可编程多轴运动控制器通过pc总线相连。

本发明实施例提供的悬轨式机器人巡检控制方法及系统，其中，该悬轨式机器人巡检控制方法包括：首先，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号，之后，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动，同时，由编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，并且，编码器组将采集到的运动方向和运动速度均反馈给速度控制器，这样，当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器能够向可编程多轴运动控制器及时发送调整信号，通过上述方法，实现了对监控设备运动方向和运动速度的有效调节，从而保障了监控设备的平稳运行。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的悬轨式机器人巡检控制方法的流程图；

图2示出了本发明实施例所提供的悬轨式机器人巡检控制系统的连接图；

图3示出了本发明实施例所提供的悬轨式机器人巡检控制系统的结构框架图；

图4示出了本发明实施例所提供的悬轨式机器人巡检控制系统的结构连接图。

图标：1-发送模块；2-控制模块；3-采集模块；4-调整模块；21-第一转向发送单元；22-第一转向控制单元；23-第一转向调整单元；24-第一转向采集单元；25-第一转向采集单元；26-第一速度控制单元；27-第一速度调整单元；28-第一速度采集单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，为了加强对机柜的监督力度，设置了相关的监控设备对机柜的运行情况进行实时监视，以保证其正常运行。但是，目前的监控设备多是直接固定在机柜周围的某个具体位置上，当机柜出现故障时，直接对机柜进行整体监视，或者是，当机柜较大时，可通过在水平方向或垂直方向上的有限范围内微调监控设备的方向和位置来实现对机柜的进一步监视。但是，现有的监控设备运动控制过程简单，导致通过监控设备的运动不能准确稳定的追踪机柜的问题所在。

基于此，本发明实施例提供了悬轨式机器人巡检控制方法及系统，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1，本实施例提出的悬轨式机器人巡检控制方法具体包括以下步骤：

步骤s101：速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号。

首先，在本申请中使用的可编程多轴运动控制器(programmablemulti-axescontroller，简称pmac)内部使用数字信号处理芯片，因而，其处理速度快、分辨率高、带宽大。pmac主要采用伺服控制，这里，伺服控制主要包括速度、加速度前馈控制等，其伺服周期单轴可达60微秒，二轴联动可达110微秒。与同类产品相比，pmac的集成性更高，它允许同一控制软件在三种不同种类的总线上运行，并且，每个轴可以分别配置成不同的伺服类型和多种反馈类型，便于与各种设备兼容。

在本申请中，由速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号，以驱动监控设备的动力机构，例如，电机等。

步骤s102：可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动。

为了便于监控设备沿垂直、水平以及沿悬轨进行运动，在本申请中设置有电机组，在电机组中包括三个电机，分别是一个步进电机和两个伺服电机。

步骤s103：编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，且，将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器。

编码器能够将信号或数据转换为可用以通讯、传输和存储的信号。通常，按照读出方式，编码器分为接触式和非接触式两种。在使用时，编码器是将旋转位移转换成数字脉冲信号的旋转式传感器，与其他设备相比，采用编码器作为传感器，测量更加精确。在本申请中，为了与电机一一对应，编码器组包含三个编码器，分别用于在pmac的一个轴上测量监控设备的运动方向和运动速度，并且，在编码器组采集到监控设备的运动方向和运动速度后，还能将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器。

步骤s104：当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

这样，当速度控制器判定运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器生成调整信号，具体包括方向调整信号和速度调整信号，并向可编程多轴运动控制器发送调整信号，以及时调整监控设备的运动方向和运动速度，从而避免了监控设备的运动发生偏移，保障了其运行的稳定性。

为了对监控设备的运动方向进行实时控制，这里，要说明可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动具体包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器的第一轴发送转向控制信号，这里，转向控制信号与运动方向一一对应。

第一轴通过传动将转向控制信号发送给第一电机，其中，第一电机为步进电机，步进电机旋转的角度正比于脉冲数，由于步进电机每步的精度在百分之三到百分之五之间，而且，不会将一步的误差积累到下一步，因此，运动控制的精度高。另外，电机的响应仅由数字输入脉冲确定，因而可以采用开环控制，使得电机的结构比较简单。

之后，第一电机根据转向控制信号调整监控设备的前轮的运动方向，即由前轮的运动方向来调控监控设备的的前进方向。

并且，当第一编码器采集前轮的运动方向后，还将运动方向发送给速度控制器，这样，速度控制器能够实时比对当前的运动方向与预先设定的标准运动方向是否一致，当不一致时，由速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

同时，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动还包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器的第二轴发送第一运动速度控制信号，这里，第一运动速度控制信号与水平/垂直运动速度一一对应。

这样，第二轴将第一运动速度控制信号发送给第二电机，其中，第二电机为直流伺服电机，直流伺服电机的工作原理是接收到一个脉冲，就会旋转相对应的角度，从而实现位移，即通过脉冲的控制能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。直流伺服电机包括直流有刷伺服电机和直流无刷伺服电机，其中，直流有刷伺服电机的成本高、结构复杂、启动转矩大、调速范围宽，但是，因为要定期更换碳刷等导致维护不方便，也会产生电磁干扰。直流无刷伺服电机的体积小、重量轻、响应快、速度高、使用寿命长、力矩稳定，但是，电机功率有限。

这样，第二电机根据第一运动速度控制信号来调整监控设备的第一后轮的第一运动速度，以驱动第一后轮沿着水平/垂直方向进行运动。

与此同时，第二编码器负责采集第一后轮的第一运动速度，并将上述第一运动速度发送给速度控制器，以比对该第一运动速度与预先设定的标准运动速度是否一致，当不一致时，由速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

同理，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动还包括：

速度控制器向可编程多轴运动控制器的第三轴发送第二运动速度控制信号，这里，第二运动速度控制信号与垂直/水平运动速度一一对应。

这样，第三轴将第二运动速度控制信号发送给第三电机，其中，第三电机为直流伺服电机，直流伺服电机的工作原理是接收到一个脉冲，就会旋转相对应的角度，从而实现位移，即通过脉冲的控制能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位。直流伺服电机包括直流有刷伺服电机和直流无刷伺服电机，其中，直流有刷伺服电机的成本高、结构复杂、启动转矩大、调速范围宽，但是，因为要定期更换碳刷等导致维护不方便，也会产生电磁干扰。直流无刷伺服电机的体积小、重量轻、响应快、速度高、使用寿命长、力矩稳定，但是，电机功率有限。

在调整监控设备第一后轮的运动速度的同时，第三电机还根据第二运动速度控制信号调整监控设备的第二后轮的第二运动速度，即如果第一后轮控制的是监控设备水平方向的运动速度时，第二后轮控制的是监控设备垂直方向的运动速度；第一后轮控制的是监控设备垂直方向的运动速度时，第二后轮控制的是监控设备水平方向的运动速度。

这样，第三编码器采集第二后轮的第二运动速度，并将第二运动速度发送给速度控制器，以比对该第二运动速度与预先设定的标准运动速度是否一致，当不一致时，由速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

此外，需要说明的是速度控制器与可编程多轴运动控制器通过pc总线相连。

总线是计算机各功能部件之间传送信息的公共通信线路，通常，总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线，其中，数据总线用来传输数据，地址总线用来传输数据地址，控制总线用来传输控制信号。通过总线将中央处理器、内存、输入设备和输出设备之间的数据进行传输，pc总线常用于笔记本电脑和其它便携式设备之间，从而方便其进行连接。

综上所述，本实施例提供的悬轨式机器人巡检控制方法包括：首先，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号，之后，可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动，这样，编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，并且，将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器，从而实现当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号，这样，监控设备在调整信号的控制下及时改变运动方向和运动速度，进而保证了监控设备运行平稳，方向准确。

实施例2

参见图2、图3和图4，本实施例提供了悬轨式机器人巡检控制系统包括：依次相连的发送模块1、控制模块2、采集模块3和调整模块4，工作时，通过发送模块1速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号，通过控制模块2可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动，通过采集模块3编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，并且，将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器，通过调整模块4当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

在上述控制模块2中包括：依次相连的第一转向发送单元21、第一转向控制单元22、第一转向调整单元23和第一转向采集单元24，工作时，通过第一转向发送单元21速度控制器向可编程多轴运动控制器的第一轴发送转向控制信号，通过第一转向控制单元22第一轴将转向控制信号发送给第一电机，其中，第一电机为步进电机，通过第一转向调整单元23第一电机根据转向控制信号调整监控设备的前轮的运动方向，通过第一转向采集单元24第一编码器采集前轮的运动方向，并将运动方向发送给速度控制器。

此外，控制模块2中还包括：依次相连的第一速度采集单元28、第一速度控制单元26、第一速度调整单元27和第一速度采集单元28，工作时，通过第一速度采集单元28速度控制器向可编程多轴运动控制器的第二轴发送第一运动速度控制信号，通过第一速度控制单元26第二轴将第一运动速度控制信号发送给第二电机，其中，第二电机为直流伺服电机，通过第一速度调整单元27第二电机根据第一运动速度控制信号调整监控设备的第一后轮的第一运动速度，通过第一速度采集单元28第二编码器采集第一后轮的第一运动速度，并将第一运动速度发送给速度控制器。

此外，控制模块2中还包括：依次相连的第二速度发送单元、第二速度控制单元、第二速度调整单元和第二速度采集单元，工作时，通过第二速度发送单元速度控制器向可编程多轴运动控制器的第三轴发送第二运动速度控制信号，通过第二速度控制单元第三轴将第二运动速度控制信号发送给第三电机，其中，第三电机为直流伺服电机，通过第二速度调整单元第三电机根据第二运动速度控制信号调整监控设备的第二后轮的第二运动速度，通过第二速度采集单元第三编码器采集第二后轮的第二运动速度，并将第二运动速度发送给速度控制器。

另外，该悬轨式机器人巡检控制系统中还包括：连接模块，用于速度控制器与可编程多轴运动控制器通过pc总线相连。

综上所述，本实施例提供的悬轨式机器人巡检控制系统包括：依次相连的发送模块1、控制模块2、采集模块3和调整模块4，工作时，通过发送模块1速度控制器向可编程多轴运动控制器发送控制信号，通过控制模块2可编程多轴运动控制器将控制信号发送给电机组，以控制监控设备进行运动，通过采集模块3编码器组采集监控设备的运动方向和运动速度，并且，将运动方向和运动速度均反馈给速度控制器，通过调整模块4当运动方向和运动速度与预先设定的标准运动方向和标准运动速度不一致时，速度控制器向可编程多轴运动控制器发送调整信号。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。