[发明专利]一种掘进机用机器人的电气控制系统

权利要求书

1.一种掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，包括主控制系统、运动控制系统、用于控制机器人动作的操作单元及用于检测机器人各个自由度的状态参数的传感器组；所述运动控制系统包括机器人各个自由度的关节驱动机构；

所述主控制系统包括用于采集传感器组中各个传感器数据的输入单元、用于将控制指令输出到关节驱动机构的输出单元以及通信单元；所述输入单元和输出单元通过通信单元连接各个传感器以采集各个自由度的状态参数，还通过通信单元连接各个关节驱动机构以实现各个关节动作的控制。

2.根据权利要求1所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述通信单元包括CAN通信网络，所述输入单元、输出单元、各个关节驱动机构及各个传感器均连接至CAN通信网络，并通过CAN通信网络进行数据交换。

3.根据权利要求2所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述CAN通信网络包括若干个通信端依次级联的轴运动控制卡，各个轴运动控制卡与机器人的各个自由度一一对应，每个轴运动控制卡控制连接对应自由度的关节驱动机构，每个自由度对应的传感器与该自由度对应的轴运动控制卡连接，以实现轴运动控制卡对对应的传感器的采样。

4.根据权利要求3所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述轴运动控制卡采集对应自由度的状态参数，并与该自由度对应的关节驱动机构的命令信号作对比，以实现该自由度的关节驱动机构的闭环控制。

5.根据权利要求4所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述传感器包括对应关节驱动机构的液压压力传感器和对应自由度的动作检测单元，所述状态参数包括对应自由度的关节驱动机构的液压压力和对应自由度的动作量。

6.根据权利要求5所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述关节驱动机构包括调整对应液压压力大小的比例阀；所述轴运动控制卡连接对应关节驱动机构的比例阀，通过调节比例阀的开度，控制对应自由度的动作量，并在对应自由度的动作量达到目标值后停止该自由度的关节的动作。

7.根据权利要求6所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述轴运动控制卡采集对应自由度的关节驱动机构的液压压力，并在压力达到设定值后停止该自由度的关节的动作。

8.根据权利要求1所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，还包括机器人监控系统和视觉识别系统；

所述机器人监控系统包括若干个监控单元和监控照明光源；监控单元包括用于获得机器人末端位置及前方视野的前向监控摄像头和用于获得机器人后向视野的后向监控摄像头；所述监控照明光源用于照亮机器人四周；

所述视觉识别系统包括视觉识别单元、视觉照明光源、喷水装置和喷气装置；所述视觉识别单元安装在机器人末端，用于通过工业相机采集图像并对采集到的图像执行图像识别，所述视觉照明光源设置在机器人末端，用于在工业相机采集图像时进行补光；所述喷水装置和喷气装置朝向所述工业相机镜头设置，用于喷射水流以除掉镜头上的污泥以及喷射气流以去掉镜头上的水珠。

9.根据权利要求8所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，所述操作单元包括设置在掘进机主控室内的人机交互系统，以及设置在机器人控制柜处的本地控制系统；

所述人机交互系统与主控制系统相连并显示传感器信息和监控单元采集的实时画面，并根据交互对机器人进行控制；

所述本地控制系统包括控制按钮组件和指示灯组件，所述控制按钮组件用于实现机器人的本地操作控制；所述指示灯组件用于指示机器人电源的工作状态及各个关节驱动机构的工作状态。

10.根据权利要求9所述的掘进机用机器人的电气控制系统，其特征在于，还包括保护系统，所述保护系统包括断路器和急停开关；在检测到电流超过设置阈值或漏电后，通过所述断路器断开电源以实现保护；所述急停开关用于在被按下时，控制运动控制系统停止工作，各个自由度不再动作。