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《西安石油大学》 2019年
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智能巡检机器人测控平台研究

王兵  
【摘要】:传统的油气管道焊缝缺陷检测方式主要是人工检测,其劳动强度大,并且检测效率低。近年来,随着机器人技术的发展与广泛应用,为管道巡检技术也提供了可能。因此为减轻人工劳动力,并提高检测效率,本文以嵌入式ARM技术为基础,采用模块化设计理念,完成管道巡检机器人测控平台的开发研究。主要从以下几方面进行具体研究:首先,进行智能巡检机器人机械框架结构设计。根据工业实际工况环境,分析了智能巡检机器人的设计要求,给出了一套智能巡检机器人机械结构的设计方案。通过对机器人各模块的选型,最终确定以永磁体作为吸附方式,四轮式驱动,光电传感器实现循迹,六自由度机械臂携带超声波探头实现焊缝扫查,并根据机器人的设计方案完成了实验室样机的组装。然后,对机器人的硬件电路进行设计。结合机器人设计要求,选用基于ARM Cortex-M3内核的32位STM32F103作为主控制器,并完成外围电路的设计,包括机器人驱动模块、自动循迹模块、六自由度机械臂电路模块、系统电源模块、USB转串口、蓝牙模块,最后对焊接好的硬件电路进行测试。其次,完成软件设计开发。为保证机器人动作易于控制,使用Android Studio软件、Keil5软件完成移动APP的开发与单片机程序的编写,通过蓝牙无线通信技术将APP与单片机进行连接,实现机器人动作的远程控制,并对控制信号仿真分析;采用LabVIEW软件完成人机界面的开发,该界面能够接收和存储超声波探伤模块采集到的缺陷数据,并以波形的形式显示。最后,经过实验验证,机器人能够实现爬壁、循迹等功能,并且可以使用移动APP对机器人动作进行远程控制。机器人移动的同时,利用超声波检测技术对管道焊缝缺陷进行检测,并将检测到的数据通过RS-232通讯接口传送到人机界面进行显示和存储。实验结果表明本次智能巡检机器人测控平台的研究达到了预期效果。
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TE973.6;TP242

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