基于STM32的新型管道外爬行机器人控制系统设计

更新时间：2020-04-13 17:19:11 大小：2M 上传用户：zhengdai 查看TA发布的资源 标签：stm32 机器人控制系统传感器 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在现代化生活中，管道随处可见，工业的迅速发展使得管道的应用领域更加广泛。然而，随着管道使用年龄的增加，断裂、锈蚀等管道问题的出现也会越来越多。对于输送高温、高压、剧毒等流体介质的管道，为了保证输送安全，更需要对管道的情况进行定期或定时的检查。由于管道检修工作环境特殊，仅仅靠人工实施不但需要耗费大量的人力物力，而且还无法保证工作人员的生命安全，所以管道机器人应运而生。现今，越来越多的研究人员投入到对管道机器人的研究当中，管道机器人已经成为工业机器人研究的重要分支。

论文主要针对一种新型的关节式管道外爬行机器人设计了一套基于STM32单片机的控制系统并对其进行了验证。它是由安装在管外行走机器人机身上的前端摄像头、无线路由、多个传感器模块、STM32单片机和由工作人员遥控操作的手持式无线监控终端触屏手机组成。本设计选用STM32单片机作为主控制器，通过RS-485模块向4个串联的行走滚轮驱动舵机发送控制指令，并采用了模糊自适应PID控制方法提高普通数字舵机系统的控制精度和稳定性。为了方便机器人更好的感知工作环境，本设计还为其配备了相应的传感器：安装压力传感器用以检测机器人的抱管压力，保证其能够稳定得固定在管道上，为之后爬管动作的顺利完成奠定良好的基础；运用光电传感器实现管道外爬行机器人的循线行走；采用倾角传感器实现机器人在水平管道上的自平衡设计。通过上述各部件的整体协作，本管道外爬行机器人可在错综复杂的管道环境中攀爬，例如直管、T形管、十字形管等多种管型，并且可绕管连续转动，为实现管道等圆柱状部件的外部连续监测、修护提供了基础。通过更换不同大小的支撑滚轮与行走滚轮，一套机器人机构可以实现在不同管径的管道上行走。

经过一系列的仿真和实验分析，本设计的控制系统能够在管道上完成一些基本的爬管动作，例如前进、后退、左转圈、右转圈等，并且可实现在直管道上稳定行走，为之后实现在管道外部的监测、维修等工作提供了可靠的行走携带装置。