[发明专利]一种综采工作面巡检机器人控制系统

权利要求书

1.一种综采工作面巡检机器人控制系统，其特征在于，包括：上位机、下位机、多传感器监测子系统、运动控制子系统和充电控制子系统；

所述上位机与所述下位机通信连接，所述下位机分别与所述多传感器监测子系统、所述运动控制子系统和所述充电控制子系统通信连接；

所述上位机用于输入运动控制信号，并根据所述运动控制信号生成控制指令，将所述控制指令发送到所述下位机；

所述下位机用于将所述控制指令发送到所述运动控制子系统；

所述多传感器监测子系统用于定位所述巡检机器人的位置，识别RFID标签；

所述多传感器监测子系统包括设备状态监测传感器，所述设备状态监测传感器用于采集巡检机器人运行的轨道图片；

所述运动控制子系统用于根据所述轨道图片和串级PID控制方法控制所述巡检机器人在轨道上运行，还用于根据所述控制指令控制所述巡检机器人在轨道上运行；

所述充电控制子系统用于当所述巡检机器人剩余电量低于设定阈值时，根据所述巡检机器人的位置和对RFID标签的识别，将所述巡检机器人与充电装置进行对接，所述充电装置两侧的轨道上设置有RFID标签；

所述上位机包括监控界面，所述监控界面用于设置所述巡检机器人的运行速度；

所述下位机用于根据设定时间控制所述多传感器监测子系统采集巡检机器人运行的轨道图片，并将所述轨道图片发送到所述上位机；

设定时间的计算公式为t2＝t-t1-t3，t2表示设定时间，t表示轨道长度为l运动速度为x时的运动时间，t1表示数据传输和数据处理的总时间，t3表示速度变化时间，x2表示变化后的速度，a表示加速度；

所述上位机用于对所述轨道图片进行图像增强，获得图像增强后的所述轨道图片；采用基于像素候选统计的轨道消失线确定方法对图像增强后的所述轨道图片进行分割，确定ROI区域；采用Sobel边缘检测算法，检测所述ROI区域中的轨道线边缘；根据所述轨道图片采集的时间戳和所述时间戳对应的所述巡检机器人的姿态参数，基于图像透视变换坐标转换原理将检测到轨道线边缘的所述轨道图片转换为仰视角度下的轨道图像；采用DBSCAN聚类方法结合Hough变换，对仰视角度下的轨道图像的像素点进行聚类，获得轨道信息图片；采用NURBS曲线拟合所述轨道信息图片中的轨道，获得轨道模型，通过所述轨道模型判断轨道是否弯曲或者俯仰，并将判断结果发送到所述下位机；

所述下位机用于当轨道弯曲或者俯仰时，通过串级PID控制方法调节所述巡检机器人的运行速度；

所述上位机用于将所述轨道图片由RGB空间转换到HSV空间，将增加了修正函数的双边滤波作为多尺度算法中的中心函数，保持色调分量不变，通过Retinex算法对转换到HSV空间的所述轨道图片的亮度分量进行增强并对饱和度分量进行校正，将校正后的所述轨道图片由HSV空间转换到RGB空间，获得图像增强后的所述轨道图片。

2.根据权利要求1所述的综采工作面巡检机器人控制系统，其特征在于，所述多传感器监测子系统包括电量传感器和RFID读写器，所述电量传感器用于实时检测所述巡检机器人的剩余电量并将所述剩余电量发送到所述下位机；

所述下位机用于当所述电量低于设定阈值时，控制所述巡检机器人前往所述充电装置；

所述RFID读写器用于读取所述充电装置上的RFID电子标签；

所述充电控制子系统用于当所述RFID读写器读取到所述RFID电子标签后，通过所述设备状态监测传感器将所述巡检机器人与充电装置进行对接。

3.根据权利要求2所述的综采工作面巡检机器人控制系统，其特征在于，所述设备状态监测传感器用于采集所述充电装置的充电座的中心线在成像区域的投影；当所述成像区域的投影与所述设备状态监测传感器的成像区域中心线重合时，所述下位机用于判定所述巡检机器人的充电插头与所述充电座对准；当所述成像区域的投影与所述设备状态监测传感器的成像区域中心线不重合时，所述下位机用于将所述成像区域的投影与所述设备状态监测传感器的成像区域中心线的距离发送到所述运动控制子系统；所述运动控制子系统用于根据所述成像区域的投影与所述设备状态监测传感器的成像区域中心线的距离调整所述巡检机器人的位置。