管道机器人智能电缆绞盘恒张力控制研究.pdf

2011年第3期 工业仪表与 自动化装置 ·7 · 管道机器人智能电缆绞盘恒张力控制的研 究 刘亚平，邢济收，刘相权，黄 民，李天剑 (北京信息科技大学 智能机器人技术研究所，北京 100192) 摘要：针对管道机器人在后退过程中需要借助人手动来收线的问题，提出了一种智能化的电缆 绞盘系统，它是通过管道机器人爬行器和绞盘间电缆的恒张力控制来实现的。由此建立 了基于模 糊控制的恒张力模型，并利用Matlab软件对张力控制系统进行 了仿真研究，结果表明该方法是可 行的，基于模糊控制的恒张力系统在机器人系统中具有很好的应有价值。 关键词 ：电缆绞盘 ；恒张力控制；模糊控制 ；Matlab仿真 中图分类号：TP242 文献标志码：A 文章编号：1000—0682(2011)03—0007—04 Researchontension controlsystem ofpipelinerobot’Sintelligentcablewinder LIU Yaping，XING Jishou，LIU Xiangquan，HUANGMin，LITia ian (IntelligentRoboticsInstitute，BeijingInformationScienceandTechnologyUniversity，Betling100192，China) Abstract：Inthebackwardofin—piperobot。itneedsmanualoperationtopullbackthecable．To solvethisproblem ，thisarticleproposesaintelligentcablewinchsystem．Itismainlybasedonthecontrol ofthecable’Stension betweenthepipelinerobotandthewinch．Thusthearticleproposedand estab— lishedatensionmodelbasedonthefuzzycontrol，andperform asimulationstudyontensioncontrolusing Matlabsoftware，theresultshowsthatthemethodisfeasible，andconstanttensioncontrolsystem based onfuzzycontrolhasgreatvalueinpracticeinrobotsystem． Keywords：cablewinder；constant-tensioncontrol；fuzzylogiccontrol；Matlabemulate 传感器，担负着采集管道图像的目的性任务。 0 引言 地下管道在城市中发挥着非常重要的作用。为 提高管道的寿命 ，防止泄漏等事故的发生，就必须对 管道进行有效的检测维护，管道机器人为满足该需 要而产生。管道机器人是一种可沿细小管道 内部或 外部 自动行走、携带一种或多种传感器及操作机械， 在工作人员的遥控操作或计算机 自动控制下，进行 一 系列管道作业的机、电、仪一体化系统。 图1为所研究的管道机器人的整体系统。它由 图 1 机器人智能电缆绞盘整体系统 控制箱、爬行器、绞盘和摄像头4部分组成。控制箱 当进行管道检测任务时，爬行器携带摄像头进 控制爬行器、绞盘和摄像头相互之间协调工作。爬 入管道 内，而绞盘和控制箱置于管道 口，操作人员通 行器作为整个系统的移动装置，肩负着搭载CCD摄 过控制箱来控制爬行器行走以及摄像头的位置。 像头，进入排水管道实施管道检测与信息采集的任