[发明专利]一种爬壁机器人防倾覆行进控制方法

说明书

本发明的目的在于公开一种爬壁机器人防倾覆行进控制方法，与现有技术相比，无需外部设备，仅利用自身传感器即可实现行进方向控制和倾覆检测，特别适用于核电站双层安全壳这种狭小空间、电磁屏蔽严重等作业环境；可以实现自动行进方向判定，无需人为设置机器人行进方向；行进方向控制和倾覆检测采用同一套传感器，结构简单，便于设计，同时降低了研制成本，实现本发明的目的。

技术领域

本发明涉及一种爬壁机器人行进控制方法，特别涉及一种基于圆柱形壳体爬壁检测机器人的爬壁机器人防倾覆行进控制方法。

背景技术

AP/CAP核电机组采用钢制安全壳结构，在假想的堆芯熔毁事故工况下，通过安全壳喷淋和空气对流带将安全壳内热量扩散至外界环境，防止安全壳超压损坏导致放射性物质释放到安全壳外。在机组调试阶段和机组在役运行期间，需要执行安全壳喷淋试验，测量安全壳表面水膜覆盖率，从而验证安全壳的冷却性能。

由于安全壳和空气导流板间距狭小，采用人工测量需要拆除空气导流板并搭设脚手架，工期长且测量精度精度较差，通过爬壁机器人采集安全壳喷淋图像采集和图像处理计算水膜覆盖率，可解决人工测量存在的弊端。考虑安全壳与屏蔽空气导流板之间复杂钢结构和较强的电磁屏蔽，对爬壁机器人控制和防倾覆可靠性有较高要求。

因此，特别需要一种爬壁机器人防倾覆行进控制方法，以解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种爬壁机器人防倾覆行进控制方法，针对现有技术的不足，用于核电站安全壳、液体储罐、气体储罐等表面作业时水平爬行或垂直爬行时的倾覆检测，对爬壁机器人的行进方向进行精确控制，防止机器人从壳体上坠落，危及设备及人员。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种爬壁机器人防倾覆行进控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：定义爬壁机器人固连坐标系，其中坐标系原点位于系统中心，爬壁机器人直行前进方向为+x方向，垂直于爬壁机器人底盘平面向上方向为+z方向，+y方向根据右手螺旋法确定；

步骤2：爬壁机器人应装配1个三轴倾角仪或3个单轴倾角仪，测量轴分别与爬壁机器人坐标系x轴、y轴和z轴平行，并依次根据测量轴的安装方向初始化测量轴方向标识d_x，d_y和d_z：

若x轴对应的测量轴指向机器人坐标轴+x方向，则令d_x＝0，反之则令d_x＝1；若y轴对应的测量轴指向机器人坐标轴+y方向，则令d_y＝0，反之则令d_y＝1；若z轴对应的测量轴指向机器人坐标轴+z方向，则令d_z＝0，反之则令d_z＝1；

步骤3：将爬壁机器人水平或垂直放置在检测壳体上，然后执行爬壁机器人初始化步骤；

步骤4：在人为放置爬壁机器人的基础上，利用测量数据对爬壁机器人的初始行进方向进行调整，在完成爬壁机器人的初始调向后，爬壁机器人静止T秒钟，其中T为倾角仪校准时间，读取爬壁机器人z轴方向倾角仪测量轴的经卡尔曼滤波后的倾角测量值θ_z0并记录；

步骤5：在爬壁机器人完成初始行进方向对准的基础上，启动爬壁机器人的行进，且在行进过程中保持行进方向，同时完成爬壁机器人的倾覆检测；

步骤6：若需调整爬壁机器人行进方向，则执行本步骤。

在本发明的一个实施例中，爬壁机器人初始化包括如下步骤：

(1)检测爬壁机器人x轴向对应倾角仪测量轴与重力方向夹角α，y轴向对应倾角仪测量轴与重力方向夹角β；

(2)分别判断α和β数值，确定机器人初始朝向；