[发明专利]海底管道检测机器人仿真系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种仿真技术领域的系统，特别是一种海底管道检测机器人仿真系统。

背景技术

在海洋油气资源开发中，海底高压管线是实现油气集输必不可少的重要设备。而海底管道因介质腐蚀、疲劳、外力损伤等因素的影响会产生缺陷。缺陷积累到一定程度就会发生油气泄漏，不仅影响油田的正常生产，还会造成海洋环境污染。定期进行管道缺陷检测是确保管道安全高效运行的必要手段。

海底管道检测机器人是我国独立研发的一种海底管道检测装备，该装备主要由电动爬行器，电池监控及里程计单元，智能控制器，超声与漏磁检测单元，超低频定位单元等部分构成，各部分功能相对独立，采用CAN总线实现通信。

系统的基本工作方式有两种：在线检测和定位检测。在线检测是不停产的普查方式，机器人采用压差驱动方式，在输油管中随着原油的流动前进，沿途对管线进行测量并记录数据。定位检测是停产复查和定位，由爬行器驱动机器人行进到严重缺陷处，反复几次复查，确认缺陷等级后，发射超低频电磁波，召唤工程船对缺陷管道进行维修更换。因为该技术比较复杂，在调试和测试过程中对运行中可能出现的各种情况进行长时间、反复的模拟是非常必要的，可以发现各种设计缺陷，防止因此造成巨大损失。而实验管道很难对各种复杂情况进行模拟，比如阻力变化、坡度变化、压力变化、传感器失效等，尤其是各种情况的组合，而且真实系统在实际运行中要模拟各种故障情况也很困难。因此，开发一个仿真系统用于管道检测机器人的调试、测试和训练等用途是非常必要的。

经对现有技术的文献检索发现，清华大学申请的中国发明专利(申请号200510011107.7)：一种整车控制器仿真测试系统，它包括实时监控系统，待测整车控制器，可配置的信号处理装置和工控机模拟平台以及数据采集卡、CAN网络等。该仿真测试系统除待测整车控制器为实际车用控制器以外，所有的测试环境均为仿真测试平台模拟真实环境得到，并从控制器角度上看与整车真实环境完全一致，实现了低成本、便捷、快速地对整车控制器进行各种测试，提高了整车控制器得开发效率。但由于仿真的对象与本发明完全不同，两套仿真系统的结构、原理、功能也是完全不同的。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种海底管道检测机器人仿真系统，使其能方便的模拟实际海底管道检测机器人运行情况，真实反映系统运行功能和性能，以供研制过程中进行调试，以及工程机完成后进行功能测试的，也可用于人员培训等方面。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：爬行器仿真模块、电池监控及里程计仿真模块、检测仿真模块和定位仿真模块，上述各仿真模块分别对应于海底管道检测机器人的电动爬行器、电池监控及里程计单元、超声与漏磁检测单元和超低频定位单元，实现对这四个单元功能和性能的仿真，并与机器人智能控制器相结合构成完整的仿真系统。机器人系统中的单元采用CAN总线连接，在使用中可以用仿真模块取代相应的机器人单元开展调试、测试工作。

所述的爬行器仿真模块、电池监控及里程计仿真模块、检测仿真模块和定位仿真模块都是接受来自机器人智能控制器的指令，进行仿真计算，并按照仿真计算处理的结果向机器人智能控制器发送反馈信息，机器人智能控制器接受所有其他机器人单元发送的信息，并向其他单元或对应的仿真模块发送控制指令。系统各模块之间采用CAN总线连接和通信，且CAN总线接口及其通信协议和实际的海底管道检测机器人相同，这样使得任何一个被调试/测试的海底管道检测机器人单元在替代相应仿真单元接入到整个仿真系统时，获得与真实系统完全一致的网络环境，各仿真模块之间也是以完全真实的物理通信线路实现通信功能。

所述的爬行器仿真模块，实现对机器人电动爬行器单元的功能和性能的仿真，能正确响应智能控制器发来的各项指令，包括：自检，启动，以指定速度向前爬行、向后爬行，停止爬行，支撑轮张紧、放松等；能模拟各种故障状态，包括：无应答，自检失败，启动失败，不能前进，不能后退，无法停止，支撑轮无法张紧，支撑轮不能放松，爬行电机过载，支撑轮张紧电机过载等。