测量管道机器人行进距离系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种测量管道机器人行进距离系统，包括：电机，其根据管道机器人的运动状态产生霍尔脉冲信号；电机驱动器，接收霍尔脉冲信号并传送；传感器，采集电机运转的加速度和角速度数据信号；控制器，其与电机驱动器连接并接收霍尔脉冲信号，控制器与传感器连接并接收加速度和角速度数据信号，控制器包括判断模块和计算模块，判断模块根据霍尔脉冲信号产生判断信号，计算模块根据所述判断信号及加速度和角速度数据信号计算出机器人运行距离，本发明采用无缆的方式，避免了绳缆拖拽带来的不便，也减少了机器人的行进阻力，将加速度传感器和陀螺仪传感器与机器电机结合，使得计算的距离更加准确，本发明操作简单，且数据误差小。
【专利说明】
测量管道机器人行进距离系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种测量管道机器人行进距离系统。
【背景技术】
[0002]普通测距分为有缆和无缆，有缆方式通过机器人拖着一根绳缆根据绳缆的伸缩长度确定其距离，该方法附加装置太多，且拖拽的伸缩给机器人行进带来了一定的阻力;普通无缆方式采用加速度传感器实现测距，其适用于在平整的地面上应用，但是在管道内杂物较多，地面不平整，且由于传感器自身的噪声干扰，使得机器人单一通过传感器测得的数据误差过大。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服以上不足，提供一种测量管道机器人行进距离系统，本发明采用设计一种基于加速度传感器、陀螺仪传感器和霍尔脉冲计数的测量机器人在管道内行进距离，管道内情况复杂，内部杂物或者破损较多，使得机器人在行进时不能保持在一个平面上，如果仅依靠加速度传感器得到的行进距离值得误差很大，而且由于传感器自身的噪声干扰，即使机器人静止，加速度仍有数值，从而造成误差积累，为此本发明设计出在六轴传感器基础上结合电机霍尔脉冲计数判断机器人运动状态的方法，成本低，操作简单，且数据误差小。
[0004]本发明提供的技术方案为:
一种测量管道机器人行进距离系统，包括:
电机，其根据管道机器人的运动状态产生霍尔脉冲信号；
电机驱动器，其与所述电机连接，接收所述霍尔脉冲信号并传送；
传感器，其为六轴传感器，其与所述电机连接，采集电机运转的加速度和角速度数据信号；
控制器，其与所述电机驱动器连接并接收所述霍尔脉冲信号，所述控制器与所述传感器连接并接收所述加速度和角速度数据信号，所述控制器包括判断模块和计算模块，所述判断模块根据霍尔脉冲信号产生判断信号并传送至所述计算模块，所述计算模块根据所述判断信号及所述加速度和角速度数据信号计算出机器人运行距离。
[0005]优选的是，在所述的测量管道机器人行进距离系统中，所述六轴传感器包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器。
[0006]优选的是，在所述的测量管道机器人行进距离系统中，所述计算模块包括滤波计算单元，坐标转换单元和积分计算单元。
[0007]优选的是，在所述的测量管道机器人行进距离系统中，所述滤波计算单元为Kalman滤波计算单元。
[0008]优选的是，在所述的测量管道机器人行进距离系统中，所述坐标转换单元为四元数转化单元。
[0009]优选的是，在所述的测量管道机器人行进距离系统中，所述滤波计算单元对所述传感器采集的加速度和角速度数据信号进行滤波估计算得到加速度滤波数值，所述坐标转换单元将加速度滤波数值转换成加速度坐标分量值，所述积分计算单元根据所述加速度坐标分量值和判断单元的判断信号计算出机器人的行进距离。
[0010]本发明的有益效果是本发明采用加速度传感器、陀螺仪传感器和霍尔脉冲计数测量机器人在管道内行进距离，采用无缆的方式，避免了绳缆拖拽带来的不便，也减少了机器人的行进阻力，将加速度传感器和陀螺仪传感器与机器电机结合，使得计算的距离更加准确，本发明操作简单，且数据误差小。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的模块连接示意图；
图2为本发明的工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0013]结合图1和图2，本发明提供一种测量管道机器人行进距离系统，包括:电机，其根据管道机器人的运动状态产生霍尔脉冲信号；电机驱动器，其与电机连接，接收霍尔脉冲信号并传送;传感器，其为六轴传感器，其与电机连接，采集电机运转的加速度和角速度数据信号;控制器，其与电机驱动器连接并接收霍尔脉冲信号，控制器与传感器连接并接收加速度和角速度数据信号控制器包括判断模块和计算模块，判断模块根据霍尔脉冲信号产生判断信号并传送至计算模块，计算模块根据判断信号及加速度和角速度数据信号计算出机器人运行距离。其中，六轴传感器包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器，计算模块包括滤波计算单元，坐标转换单元和积分计算单元。滤波计算单元为Kalman滤波计算单元，坐标转换单元为四元数转化单元，滤波计算单元对所述传感器采集的加速度和角速度数据信号进行滤波估计算得到加速度滤波数值，坐标转换单元将加速度滤波数值转换成加速度坐标分量值，积分计算单元根据加速度坐标分量值和判断单元的判断信号计算出机器人的行进距离。
[0014]使用本发明进行测量时，机器人电机驱动器实时将每个采样周期内的霍尔反馈的脉冲数，控制器根据周期内的脉冲数来确定机器人当前的运动状态:加速、减速、静止或者当前的匀速速度。机器人依靠电机驱动行进，所以霍尔编码器反馈的脉冲信号决定了机器人当前的运动状态。传感器采集加速度和角速度原始数据，控制器并对加速度和角速度分别进行Kalman滤波估算，并根据滤波后得到的值进行四元数计算，得到加速度值在地理坐标系上的分量，控制器内的计算模块根据每个计算周期内的控制器判断模块判断的机器人运动状态对加速度进行处理，如果机器人为静止则不对加速度进行积分计算，当前周期的位移量为O，反之对加速度进行积分计算，得到机器人在每个方向上的位移，从而得到机器人在管道内的行进距离。
[0015]尽管本发明实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种测量管道机器人行进距离系统，其特征在于，包括: 电机，其根据管道机器人的运动状态产生霍尔脉冲信号； 电机驱动器，其与所述电机连接，接收所述霍尔脉冲信号并传送； 传感器，其为六轴传感器，其与所述电机连接，采集电机运转的加速度和角速度数据信号； 控制器，其与所述电机驱动器连接并接收所述霍尔脉冲信号，所述控制器与所述传感器连接并接收所述加速度和角速度数据信号，所述控制器包括判断模块和计算模块，所述判断模块根据霍尔脉冲信号产生判断信号并传送至所述计算模块，所述计算模块根据所述判断信号及所述加速度和角速度数据信号计算出机器人运行距离。2.如权利要求1所述的测量管道机器人行进距离系统，其特征在于，所述六轴传感器包括三轴加速度传感器和三轴陀螺仪传感器。3.如权利要求1所述的测量管道机器人行进距离系统，其特征在于，所述计算模块包括滤波计算单元，坐标转换单元和积分计算单元。4.如权利要求3所述的测量管道机器人行进距离系统，其特征在于，所述滤波计算单元为Kalman滤波计算单元。5.如权利要求3所述的测量管道机器人行进距离系统，其特征在于，所述坐标转换单元为四元数转化单元。6.如权利要求3所述的测量管道机器人行进距离系统，其特征在于，所述滤波计算单元对所述传感器采集的加速度和角速度数据信号进行滤波估计算得到加速度滤波数值，所述坐标转换单元将加速度滤波数值转换成加速度坐标分量值，所述积分计算单元根据所述加速度坐标分量值和判断单元的判断信号计算出机器人的行进距离。
【文档编号】B25J9/16GK106041925SQ201610366561
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】吴国庆, 杨龙, 刘辉, 孔祥勇, 朱晓芳
【申请人】北京玄通海纳科技发展有限公司