基于大型罐体无损检测的爬壁机器人控制系统研究.pdf

摘要 摘要 目前，大型罐体无损检测以人工作业方式为主，其检测流程复杂、危险性高且效率 低。将磁吸附爬壁机器人用于罐体无损检测可以简化流程、降低成本并提高效率。本文 针对用于罐体无损检测的一款磁吸附爬壁机器人设计并实现其控制系统。 首先在磁吸附爬壁机器人关键技术调研的基础上，对本文所研究的爬壁机器人控制 系统进行需求分析，并提出控制系统的总体设计方案——采用C/S架构，由机器人本体 控制系统和远程操控系统两部分组成。 爬壁机器人硬件系统采用模块化方式设计，详述电源模块、数据采集为主的感知模 块、运动模块等模块，采用MI02263 工控机为主控制器，实现信息采集、运动控制、网 络通信等功能。 爬壁机器人软件系统采用MVC模式设计了基于中断响应方式的数据采集卡软件、 本地控制器软件系统、PC操控端和采用多线程技术的Android 远程操控端。 本文分别基于焊缝纹理特征和结构光原理两种方式实现焊缝识别功能。在准确识别 焊缝基础上，使用数字PID 实现焊缝跟踪功能。采用相对定位方式，实现机器人空间定 位，并融合里程计定位算法和惯性导航定位算法进一步提高定位准确性 本文对磁吸附爬壁机器人控制系统功能进行了全面测试。实验结果表明机器人具有 良好的移动能力、感知能力、操控能力和作业能力，能够胜任大型罐体检测任务。 关键词：磁吸附爬壁机器人，控制系统，焊缝跟踪，空间定位，操控端 I Abstract Abstract At present,the large tank non-destructive dection task is stillperformed by wokers .The detection process is complex, dangerous and low efficiency . The application of magnetic adsorption wall-climbing robot to nondestructive detection of tanks can simplify the process, reduce the cost and improve the efficiency.In this research, the control system of a magnetic adsorption wall-climbing robot is designed and implemented for the nondestructive detection oflargetanks . Based on the investigation of the key technologies of the magnetic adsorption wall-climbingrobot,therequirements ofthe control system used in thewall-climbingrobot is analyzed, and puts forward the overall design scheme of the control system-adopting the C/S architecture.It consistsoftwoparts:robot local control system andremotecontrol system. The hardware system of wall-climbing robot uses modularization to design the power module, the sensing module of data acquisition, the movement module, and the MI02263 industrial controller as the main controller to realize the functions of information collection, motion control an