管道清淤机器人协调运动控制系统的设计

罗继曼，戴璐璐，印 辉，刘择明

(沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110168)

管道机器人在管道清理与维护工作中作用越来越大，可以代替人工进行排水管道内部的清淤疏通作业。目前很多高校和公司正致力于管道机器人的研发：佛罗里达大学的年四成等[1]成功研发了一种轮式管道机器人利用机器人头部安装的传感器，自动检测并反馈管道内部情况进而发出相应的命令，实现机器人运动状态的即时控制，但尚未实现对机器人自主的协调运动控制；王永雄[2]研制了一款履带式管道机器，下位机模块采用分层模糊控制策略实现自主控制导航，增强了机器人的自主性；黄宝旺[3]介绍了一种牵引式管道清淤机器人，在机器人驱动电机的控制系统中引入了模糊控制，有效地增强了该机器人的运动性能。然而对于提高机器人移动的灵活性和运动协调性研究较少。

基于此，笔者将文献[4]研制的新型管道清淤机器人作为实验平台，对该管道机器人的动力装置的协调运动控制系统展开深入研究。

1 管道清淤机器人系统整体结构

笔者针对文献[4]研制的新型管道清淤机器人进行协调运动控制系统的设计，该机器人系统是典型的机电一体化系统[5]，如图1所示。

图1 管道清淤机器人系统Fig.1 The system of pipe dredging robot

1.1 管道清淤机器人机械结构及工作原理

笔者针对文献[4]研制的新型管道清淤机器人进行协调运动控制系统的设计，管道清淤机器人如图2所示，其机械本体主要由清淤机构、轮式行走机构和步进推动机构三部分组成，其中置于机身各部分的电机可为机器人提供动力。……