牵引式管道清淤机器人驱动及控制系统的研究

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1、中图分类号：TP242.3论文编号：HBLG2016-378UDC：密级：公开硕士学位论文牵引式管道清淤机器人驱动及控制系统的研究作者姓名：黄宝旺学科名称：控制工程研究方向：运动控制学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期:2015年11月30日申请学位类别：工程硕士导师姓名：李成群教授单位：华北理工大学机械工程学院于树利高工单位：唐山现代工控技术有限公司论文评阅人：孟如教授单位：华北理工大学信息工程学院俞忠文高工单位：唐山创通科技有限公司论文答辩日期：2016年1月13日答辩委员会主席：赵春祥研究员关键词：清淤机器人；

2、控制系统；电子差速；无线通信；ZigBee技术唐山华北理工大学2016年3月ResearchofdriveandcontrolsystemforpipelinecleaningrobotDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofEngineeringbyHuangBaowang(ControlEngineering)Supe

3、rvisor:ProfessorLiChengqunYuShuliMarch,2016独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的

4、研究生必须按学校规定提交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：□√自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要目前国内大部分排水管道清污工作，均需要工作人员进入到排水管道内部，不仅严重影响工作人员的健康，同时与当前快速发展的自动化水平不相适应。根据清淤机器人的发展现状提出了一种新型牵引式管道清淤机器人，根据该清淤机器人的工作原理，对

5、清淤机器人驱动系统、动作控制系统和无线通讯系统进行了研究和设计。牵引式管道清淤机器人采用以电机驱动的轮式行走机构。清淤机器人采用两后轮独立驱动。完成了驱动控制电路的硬件设计，通过模糊PID控制算法实现了两个无刷直流电机的调速控制。基于机械差速器的电子差速算法。通过分析机械差速原理，建立数学模型。根据机械差速的数学模型构建电子差速算法，实现了“自适应”电子差速，提高了清淤机器人的运动性能。清淤机器人动作控制系统的研究。根据实际要求确定了控制方案并完成了器件选型。设计了电动缸和步进电机的控制电路。根据清淤机器人的作业流程完成了系

6、统软件设计。清淤机器人无线通信系统采用ZigBee网络作为数据交互平台，相比点对点通信方式提高了系统通通信的稳定性能。通过ZigBee开发套件完成了通信系统软件设计，制定了通讯协议。根据清淤机器人作业流程开发设计了控制台指令信号采集模块。针对清淤机器人驱动电机的控制、清淤机器人的动作控制、无线通讯、无线通讯协议和控制台信号采集等，分别进行了测试实验。系统测试性能良好，无线信号传输稳定、机器人动作达到了设计要求。图47幅；表6个；参48篇。关键词：清淤机器人；控制系统；电子差速；无线通信；ZigBee技术分类号：TP242.3

7、-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractAccordingtorelevantmaterials,mostofdrainagepipelinesinchinaneedthestafftocleanup.Theworknotonlyaffectsthehealthofthestaffseriously,butalsoitdoesn’tmatchthedevelopmentofautomationlevel.Accordingtodevelopmentsituationofthedredgingrobot,anewkind

8、oftypepipelinedredgingrobotisproposed.Therobot’sdrivingsystem,controlsystemandwirelesscommunicationarestudiedanddesignedbasedonitsworkingprincipl