[发明专利]一种三核八轴履带式高速天然气管道机器人控制系统

摘要

本发明公开三核八轴履带式高速天然气管道机器人控制系统，所述的控制器采用三核控制器，包括通过无线装置进行通讯连接的ARM、FPGA和DSP，由所述的ARM和FPGA分别发出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号和第八控制信号，分别控制所述的永磁同步电机X、永磁同步电机Y、永磁同步电机Z、永磁同步电机R、永磁同步电机U、永磁同步电机W、永磁同步电机J和永磁同步电机K的信号合成之后再控制管道机器人的运动。本发明把ARM从复杂的工作当中解脱出来，实现八轴三相永磁同步电机的实时位置采集，并响应DSP中断，实现数据通信和存储实时信号。

主权项

一种三核八轴履带式高速天然气管道机器人控制系统，其特征在于，包括电池、控制器、永磁同步电机X、永磁同步电机Y、永磁同步电机Z、永磁同步电机R、永磁同步电机U、永磁同步电机W、永磁同步电机J、永磁同步电机K、基于CCD图像采集单元、图像存储单元、湿度采集单元、基于霍尔效应管道探伤采集单元以及管道机器人，所述的电池单独提供电流驱动所述的控制器，所述的控制器采用三核控制器，包括ARM、FPGA和DSP，所述的ARM、FPGA和DSP通过无线装置进行通讯连接，所述的ARM和FPGA分别发出第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号和第八控制信号，由所述的第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号和第八控制信号分别控制所述的永磁同步电机X、永磁同步电机Y、永磁同步电机Z、永磁同步电机R、永磁同步电机U、永磁同步电机W、永磁同步电机J和永磁同步电机K的信号合成之后再控制管道机器人的运动，所述的基于CCD图像采集单元和图像存储单元均与DSP通讯连接，所述的湿度采集单元和基于霍尔效应管道探伤采集单元均与ARM和FPGA通讯连接，所述的电池采用锂离子电池，所述的第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号、第五控制信号、第六控制信号、第七控制信号和第八控制信号均为PWM波控制信号，所述的ARM采用STM32F746；所述的FPGA采用QUICKLOGIC；所述的DSP采用TMS320F2812，所述的管道机器人包括机器人壳体、激光位移传感器、磁导航传感器、左岔口传感器、右岔口传感器、数字磁罗盘、三轴加速度计、三轴陀螺仪以及同步带，所述的激光位移传感器分别安装在机器人壳体的前端，所述的左岔口传感器和右岔口传感器分别位于激光位移传感器下方的左右两端，所述的同步带分别设置在机器人壳体的左右两侧边并分别与永磁同步电机X、永磁同步电机Y、永磁同步电机Z、永磁同步电机R、永磁同步电机U、永磁同步电机W、永磁同步电机J和永磁同步电机K连接，所述的磁导航传感器、数字磁罗盘、三轴加速度计和三轴陀螺仪分别依次设置在机器人壳体上并位于永磁同步电机X和永磁同步电机Y之间，所述的激光位移传感器包括前方激光位移传感器、左激光位移传感器和右激光位移传感器，所述的前方激光位移传感器设置在机器人壳体正前方的中间位置，所述的左激光位移传感器和右激光位移传感器分别斜向设置在机器人壳体正前方的左右两端，所述的同步带采用八轴八轮驱动模式，是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形履带和相应的带轮所组成，所述的高速天然气管道机器人控制系统还设置有上位机程序、基于ARM运动控制程序、基于DSP图像采集以及基于霍尔效应管道损伤探测，所述的上位机程序还包括管道读取、位置定位和电源信息，所述的基于ARM运动控制程序还包括基于FPGA八轴永磁同步电机伺服控制、数据存储和I/O控制，所述的基于DSP图像采集和基于霍尔效应管道损伤探测分别与基于CCD图像采集单元和基于霍尔效应管道探伤采集单元通讯连接，所述的高速天然气管道机器人控制系统还包括光电编码器，所述的光电编码器分别安装在永磁同步电机X、永磁同步电机Y、永磁同步电机Z、永磁同步电机R、永磁同步电机U、永磁同步电机W、永磁同步电机J和永磁同步电机K上。