无缆微型管道机器人控制系统的研究

霍云艳 任思璟 王国新 徐益民 董金波

【摘要】针对工业上的大量细小管道由于受空间条件的限制，存在不便人工作业，检测和维护的问题，提出了一种基于锥形旋转磁场驱动的无缆微型管道机器人的控制系统的解决方案，该机器人的控制系统以AVR单片机ATmegal16为核心处理器，利用锥形磁场实现对机器人的外部磁场驱动，通过对执行机构的控制实现机器人的双向行走和速度控制。在控制系统硬件设计的基础上给出系统软件流程图。该系统具有简单可靠，轻便灵活的特点，在微型管道检测方面具有广阔的应用前景。

【关键词】无缆；管道机器人；控制系统；ATmegal16单片机

引言

传统管道机器人大多是轮式、腿式、仿生蠕动式等类型，存在着行走距离短、机器人与管壁间的摩擦力大等问题。如果仅仅是缩小传统机器人的尺寸，工艺上将非常困难。目前，对微型管道机器人的研究国内外广泛采用外磁场驱动作为无缆驱动的一种重要形式。相应地选择超磁致伸缩合金、铁磁橡胶和钕铁硼等磁性材料作驱动器，利用轴线相互垂直的亥姆霍兹线圈与螺线管线圈组合构成组合驱动线圈，用组合驱动线圈通电产生的锥型旋转磁场实现对微型机器人的无缆驱动[1]。因此设计简单可靠、适用方便的机器人控制系统将使无缆微型管道机器人得到广泛应用。

1.控制系统的工作原理

无缆微型管道机器人控制系统主要实现对形成旋转磁场的亥姆霍兹……