一種基于力矩控制的管道清洗機器人的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及管道清洗運動控制技術(shù)及其控制系統(tǒng)設(shè)計，具體涉及一種基于力矩控制的管道清洗機器人的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煙道是賓館、酒樓、飯店廚房的基礎(chǔ)設(shè)施，極易藏污納垢，是清理的死角。同時煙道是消防、衛(wèi)生、防疫部門檢查的重點區(qū)域。同時，煙罩內(nèi)壁易寄生老鼠、蟑螂，不符合國家衛(wèi)生標準。油膩膠狀物長期扒附在金屬表面，還會腐蝕金屬材料，縮短煙道使用壽命。油煙管道有很多油漬長時間殘留在煙機上和煙道表面上形成油垢，這樣就會影響油煙機、煙道的使用，使煙流不易排除。廚房排煙不暢有80%左右的原因，都是由于長時間沒有對油煙凈化器的內(nèi)置過濾網(wǎng)進行清潔，油污堵塞過濾網(wǎng)而造成的。煙道、煙罩常年處于高溫工作環(huán)境，油煙氣化形成積油、積炭或油膩的膠狀物，如果不及時對煙道及煙罩進行清洗，非常容易引起火災(zāi)。
[0003]現(xiàn)在，繼中央空調(diào)風道清洗機器人的成功運用，又出現(xiàn)了管道清洗機器人成功解決了油煙管道清洗這一難題，使用控制系統(tǒng)操控的管道清洗機器人通過自身攜帶的攝像頭，清楚掌握管道內(nèi)的污染情況，可實現(xiàn)對管道油煙的自動清洗，但是現(xiàn)有的管道清洗機器人在清洗管道的過程中，一方面，因噴桿和噴嘴與管道壁的干涉會導(dǎo)致控制電機的堵轉(zhuǎn)從而燒毀電機，從而導(dǎo)致管道清洗機器人中途停止清洗工作；另一方面，現(xiàn)有的機器人清洗噴嘴與管道壁貼合不緊，導(dǎo)致管道清洗效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在解決現(xiàn)有的管道清洗機器人清洗管道的過程中容易燒壞電機停止工作以及對管道的清洗效果不佳的技術(shù)問題，提供一種基于力矩控制的管道清洗機器人的控制方法。
[0005]本發(fā)明提供一種基于力矩控制的管道清洗機器人的控制方法，所述機器人包括噴桿及與所述噴桿相連接的噴嘴及安裝在機器人上的監(jiān)控攝像頭，所述控制方法包括以下步驟:
讀取機器人參數(shù)配置文件，并開啟監(jiān)控攝像頭；
獲取管道清洗信號，并根據(jù)所述管道清洗信號設(shè)定所述機器人的清洗參數(shù)；
輸出對用于控制噴桿繞水平旋轉(zhuǎn)軸水平旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機和用于控制噴桿繞豎直旋轉(zhuǎn)軸豎直旋轉(zhuǎn)的第二伺服電機的第一控制信號以帶動所述機器人的噴嘴移動到管道清洗周期的運動原點；
輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第二控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行；
判斷接收到噴桿水平旋轉(zhuǎn)的返回速度是否為零且持續(xù)一定時間T ;
如果是，輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第三控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行；
判斷接收到噴桿豎直旋轉(zhuǎn)的返回速度是否為零且持續(xù)一定時間T ;
如果是，輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第四控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行；
判斷接收到噴桿水平旋轉(zhuǎn)的返回速度是否為零且持續(xù)一定時間T ;
如果是，輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第五控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行；
判斷接收到噴桿豎直旋轉(zhuǎn)的返回速度是否為零且持續(xù)一定時間T;
如果是，所述機器人沿當前管道移動預(yù)設(shè)的行進距離；
判斷機器人已經(jīng)移動的距離是否大于等于設(shè)定的總距離，如果是，終止清洗工作，如果否，則進入下個周期的清洗步驟。
[0006]進一步地，所述獲取管道清洗信號，并根據(jù)所述管道清洗信號設(shè)定所述機器人的清洗參數(shù)的步驟，具體為：
設(shè)定所述管道為方形管道，并設(shè)定清洗管道總長度L、每個清洗周期內(nèi)的行進距離A、清洗阻力F，清洗動力S，以及噴嘴在管道壁面上的行走速度V ;
根據(jù)監(jiān)控攝像頭采集的管道視頻信號設(shè)定清洗模式為輕油污清洗模式或重油污清洗模式；
清油污清洗模式下，控制噴嘴與噴桿的夾角為0 ;
重油污清洗模式下，控制噴嘴與噴桿的夾角為設(shè)定角度a，使噴嘴始終與所清洗的管道壁面垂直。
[0007]進一步地，所述輸出對用于控制噴桿水平旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機和用于控制噴桿豎直旋轉(zhuǎn)的第二伺服電機的第一控制信號以帶動所述機器人的噴嘴移動到管道清洗周期的運動原點的步驟，具體為：
設(shè)定所述噴桿豎直旋轉(zhuǎn)軸和噴桿水平旋轉(zhuǎn)軸的力矩大小為空走力矩，所述噴桿豎直旋轉(zhuǎn)軸和噴桿水平旋轉(zhuǎn)軸的最大速度設(shè)定為空走速度；
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴移動到管道清洗周期的運動原點；
其中，所述運動原點位于方形管道上壁面上與右壁面相連接處。
[0008]進一步地，所述輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第二控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行的步驟，具體為：
設(shè)定所述豎直旋轉(zhuǎn)軸力矩為清洗阻力F的力矩與噴桿重力G的力矩之和，設(shè)定所述水平旋轉(zhuǎn)軸的力矩為清洗動力S的力矩，水平旋轉(zhuǎn)軸的最大速度為噴嘴在管道壁面上的行走速度V ;
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴開始清洗方形管道的上壁面。
[0009]進一步地，在所述清洗模式為重油污清洗模式下，在判斷接收到噴桿水平旋轉(zhuǎn)的返回速度為零且持續(xù)一定時間T的步驟之后，輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第三控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行的步驟之前，還包括： 控制水平旋轉(zhuǎn)軸沿著噴嘴在上壁面行走方向的反方向回轉(zhuǎn)設(shè)定距離H，并控制噴桿繞自身軸線逆時針旋轉(zhuǎn)90度；
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴移動到方形管道左壁面上與上壁面相連接處。
[0010]進一步地，所述輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第三控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸運行的步驟，具體為:
設(shè)定所述豎直旋轉(zhuǎn)軸力矩為清洗動力S的力矩與噴桿重力G的力矩之差，設(shè)定所述水平旋轉(zhuǎn)軸的力矩為清洗阻力F的力矩，豎直旋轉(zhuǎn)軸的最大速度為噴嘴在管道壁面上的行走速度V ;
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴開始清洗方形管道的左壁面。
[0011]進一步地，在所述清洗模式為重油污清洗模式下，在判斷接收到噴桿豎直旋轉(zhuǎn)的返回速度為零且持續(xù)一定時間T的步驟之后，輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第四控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行的步驟之前，還包括:
控制豎直旋轉(zhuǎn)軸沿著噴嘴在左壁面行走方向的反方向回轉(zhuǎn)設(shè)定距離H，并控制噴桿繞自身軸線逆時針旋轉(zhuǎn)90度；
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴移動到方形管道下壁面上與左壁面相連接處。
[0012]進一步地，所述輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第四控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸運行的步驟，具體為:
設(shè)定所述豎直旋轉(zhuǎn)軸力矩為清洗阻力F的力矩與噴桿重力G的力矩之差，設(shè)定所述水平旋轉(zhuǎn)軸的力矩為清洗動力S的力矩，水平旋轉(zhuǎn)軸的最大速度為噴嘴在管道壁面上的行走速度V ;
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴開始清洗方形管道的下壁面。
[0013]進一步地，在所述清洗模式為重油污清洗模式下，在判斷接收到噴桿水平旋轉(zhuǎn)的返回速度為零且持續(xù)一定時間T的步驟之后，輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第五控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸的運行的步驟之前，還包括:
控制水平旋轉(zhuǎn)軸沿著噴嘴在下壁面行走方向的反方向回轉(zhuǎn)設(shè)定距離H，并控制噴桿繞自身軸線逆時針旋轉(zhuǎn)90度；
開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴移動到方形管道右壁面上與下壁面相連接處。
[0014]進一步地，所述輸出對第一伺服電機和第二伺服電機的第五控制信號以控制所述噴桿的豎直旋轉(zhuǎn)軸和所述噴桿的水平旋轉(zhuǎn)軸運行的步驟，具體為:
設(shè)定所述豎直旋轉(zhuǎn)軸力矩為清洗動力S的力矩與噴桿重力G的力矩之和，設(shè)定所述水平旋轉(zhuǎn)軸的力矩為清洗阻力F的力矩，豎直旋轉(zhuǎn)軸的最大速度為噴嘴在管道壁面上的行走速度V ; 開啟對第一伺服電機和第二伺服電機的使能信號以帶動所述機器人的噴嘴開始清洗方形管道的右壁面。
[0015]從上述系統(tǒng)的方案可以看出，通過采用第一伺服電機控制噴桿繞水平旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，并采用第二伺服電機控制噴桿繞豎直旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，兩個伺服電機分別都工作在轉(zhuǎn)矩模式下，可以有效保證噴桿遇到管道側(cè)壁面、下壁面或上壁面的干涉時，伺服電機不易被燒毀，從而有效降低了管道清洗機器人在管道中作業(yè)的故障率；同時，采用伺服電機的力矩模式，可以有效保證噴嘴始終緊貼所清洗的管道壁，有效提高了對管道油污的清洗效果。
【附圖說明】
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