管道机器人智能电缆绞盘研究

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1、‘电气技术与自动化·郭超，等·管道机器人智能电缆绞盘研究管道机器人智能电缆绞盘研究郭超，郝静如，刘相权，李天剑，高宏(北京信息科技大学智能机器人技术研究所，北京100192)摘要：设计开发了一种以AVR单片机为核心的智能电缆绞盘系统。包括系统的机械结构和软件结构，机械结构实现了收线盘上不同层面电缆线的有序缠绕，排线整齐。软件设计实现了C语言环境下基于AVR单片机控制绞盘电动机的恒转矩输出、绞盘下位机与控制箱上位机的串行通信。绞盘收线系统可以保障电缆线一直处于恒张力状态，实现管道机器人在管道内自由移动。实验表明智能电缆绞盘系统运行

2、稳定、可靠性高。关键词：管道机器人；电缆绞盘；自动收线；恒扭矩；同步排线中图分类号：TH12；TP24文献标志码：B文章编号：1671-5276(2011)03-0135-03SdutyofIntelligentCableWinchofPipelineRobotGUOChao，HAOJing—rtl，LIUXiang—quan，LITian-jian，GAOHong(IntelligentRobotTechnologyResearchInstitute，BeijingInformationScienceandTechnology

3、University，Beijing100192，China)Abstract：Thepaperresearchesonintelligentcontrolsystemforpipelinerobots．Firstly，thesamelevelonthewinchcableandnogapbetweenlineandlinecanbeguaranteedbythesystemdesignofmechanicalstructure．Then．hardwareOfcontrolsystemisde-signedandsoftware

4、isdeveloped．Theserialcommunicationbetweenwinchmachineandcontrolboxisrealizedinthesystem．Thepipelinerobotscanbecontrolledtomovefreelyinpipeandthewinchcablecanbekeptinconstanttensionstate．Thisexperimentsshowthattheinteligentcablewinchsystemisstableandreliable．Keywords：

5、pipelinerobot；cablewinch；automatictake-upline；constanttorque；synccable0引言近年来，管道机器人技术的研究在国内得到发展和不断完善，管道机器人需要到地下管道进行探测、检测管道内部的破损情况，并且实时将管道信息传回到地面，为地面管道维护人员提供信息。这就要求管道机器人与地面控制系统保持良好的通信，因此需要一种可靠的传输通信方式，而无线传输技术在管道内由于吸收和屏蔽等原因可实现的传输距离比较短，并且无线传输也不能为爬行器提供持续稳定的电源，因此采用电缆式机器人进行管

6、道探测工作，现设计了电缆式管道检测机器人的自动收线装置。该装置的自动收线技术在国内尚属技术引进阶段。为提高管道检测的便捷性，故设计一个应用于管道机器人的自动收线绞盘是十分必要的。该自动收线装置能够实现电l一控制箱；2一绞盘；3一电缆；4一爬行器；5—探测头缆的自动收放线功能，在机器人前进后退运动时保证电缆一直处于绷紧状态，以保障管道检测机器人能够顺利的在图1管道检测机器人总体结构及绞盘装置管道内自由移动。测头5，两自由度探测头驱动摄像头实现对道的全方位1电缆式管道机器人结构检测。爬行器4的轮组包括六小轮组成的小轮组与四大轮组成的

7、大轮组，使其能够适应工作于不同内径的管道，如图1所示，该电缆式管道机器人，包括有爬行器4、绞盘2可以实现电缆的自动收线功能，使得在机器人前进绞盘2、控制箱1，三部分组成。爬行器上带有两自由度探后退运动时一直保证电缆处于绷紧状态。控制箱1(上位作者简介：郭超(1987一)，男，河南周口人，北京信息科技大学智能机器人技术研究所硕士研究生，主要从事机械设计及理论、机电控制方面的研究。MachineBuilding日Automation，Ju”2011，40(j)：135～137·135··电气技术与自动化·郭超，等·管道机器人智能电缆

8、绞盘研究机)的作用是向整个系统发送控制命令，包括绞盘收放线盘与双向丝杠实现等转速，即n=n，=n：u笋=n。!，即(绞盘自动控制模式下)；爬行器的前进、后退、转向、停止4¨2u4运动；摄像头的变／对焦，摄像头的转动，摄像头两侧灯光要满足：d1d3=d2d4。的控