管道检测机器人磁导航控制系统分析与设计

论文摘要

化工厂的某些管道由于长期暴露在外,风吹日晒,因材料老化或毒气腐蚀的影响,出现磨损、腐蚀,如不及时修复更换,则会造成气体泄露,甚至造成大面积有害气体扩散,最终导致严重事故。所以,必须对输送管道定期巡视检查,随时了解管道及其周边状态,特别是检查是否有泄露发生,及时发现和消除隐患,预防事故的发生,确保安全。有毒物质不仅危害人体健康,而且管道架设在空中增加了巡检工作的难度和危险性,人工作业根本无法胜任,在这种情况下设计一个化学气体管道监测机器人完成监测工作是最好的解决办法。本文完成了化学气体管道监测机器人的导航子系统的研究与设计,包括机器人导航系统的软硬件设计及其磁导航算法的研究与实现。论文首先论述了基于磁导航的化学气体管道监测机器人的国内外现状,深入研究了磁阻传感器的导航原理,然后结合目前的研究现状,构建了化学气体管道监测机器人的磁导航系统的详细硬件架构和检测电路。其次,为了实现机器人磁导航系统的闭环控制,针对履带式底盘驱动装置的特点,在软件上利用模糊控制算法来实现。论文最后对所做的工作进行了总结,并指出了存在的不足之处。该化学气体管道监测机器人已经在实际现场应用,系统满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的目的及意义
• 1.4 本文研究的内容及结构安排
• 第2章 磁导航原理概述
• 2.1 机器人导航方法概述
• 2.1.1 磁导航
• 2.1.2 惯性导航
• 2.1.3 路标导航
• 2.1.4 视觉导航
• 2.1.5 卫星导航（GPS全球定位系统）
• 2.2 磁阻传感器原理介绍
• 第3章 基于磁导航的机器人导航总体设计
• 3.1 机器人系统构成
• 3.2 导航原理
• 3.3 磁阻传感器的选择
• 第4章 机器人导航系统硬件详细设计
• 4.1 总体电路设计
• 4.2 并口扩展卡电路设计
• 4.3 磁阻传感器的置/复位电路
• 4.4 磁阻传感器信号放大电路
• 第5章 机器人系统软件设计
• 5.1 问题定义
• 5.2 可行性分析
• 5.3 需求分析
• 5.4 软件总体设计
• 5.5 软件详细设计及代码实现
• 5.5.1 语音芯片程序设计
• 5.5.2 从机程序设计
• 5.5.3 中央控制单元系统软件设计
• 5.6 本章小结
• 第6章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录一 并口卡电路连线图
• 附录二 并口通讯类定义及函数代码
• 附录三 电机类定义
• 附录四 机器人类定义
• 附录五 语音芯片程序
• 附录六 机器人照片
• 附录七 网络控制界面
• 攻读硕士学位期间发表的论文