管道清淤机器人在管道的清理、维护过程中将发挥越来越重要的作用,它可以代替人工进行排水管道清淤作业,减少操作人员的危险并增加清淤作业的效率。管道清淤机器人的控制系统是整个机器人系统的重要组成部分,是管道清淤机器人正常运行的关键。本文以课题组研制的管道清淤机器人为对象,对管道清淤机器人的运动控制系统进行了研究,主要分为以下内容:首先对管道清淤机器人的机械结构进行了详细的研究,该机器人的机械本体主要由轮式行走机构、步进机构和清淤机构三部分关键装置组成,机器人的动力由置于机身各部分的电机提供。根据管道清淤机器人的结构特点和工作原理,确定了机器人在行走的同时完成管道清淤工作并能够进行运动姿态自我调整的控制要求,即要求控制系统要能实现该管道清淤机器人的协调运动控制。其次根据该机器人的机械结构和工作环境,对机器人控制系统的控制需求进行了详细的分析。在充分考虑机器人结构和功能特性的前提下,对机器人控制系统的整体方案进行了设计,并从轮式驱动系统和检测功能方面展开研究,确定采用双闭环结构来提高轮式驱动系统的控制精度和抗干扰性。在此基础上完成了控制系统的硬件系统的搭建,确定了微控制器、各种传感器以及驱动电机的型号。然后为了增强管道清淤机器人运动的可控性和协调性,获得更好的清淤效果,本文对管道清淤机器人的运动控制策略进行研究和设计。由于轮式驱动系统的机械部分由三组行走单元组成,既要保证单组行走单元的控制性能,又要保证三组行走单元的协调运动控制。结合双闭环驱动系统的特点,设计完成了基于模糊PI控制算法的单组行走单元驱动控制系统,令控制系统具有良好的速度跟随性和抗干扰性,实现对该机器人轮式驱动系统速度的精确控制。采用偏差耦合控制方法作为三组行走单元的同步运动控制策略,增强了三组行走单元的同步性和协调性。并通过Simulink平台对以上控制系统进行仿真分析,验证所选控制策略的控制效果。接下来根据确定的控制算法和硬件配置,进行了控制系统的程序设计与开发。该机器人控制系统的程序是基于模块化的思想设计的,主要分为主程序模块、轮式驱动子程序模块、协调控制子程序模块和自动控制子程序模块四个模块。每次运行都是由主程序模块发起,通过对各个子程序模块的调用来实现清淤机器人的运动控制。最后,对设计完成的管道清淤机器人运动控制系统进行了实验验证,包括控制系统程序调试、管道清淤机器人运动控制测试以及整机协调运动测试。实验结果表明,本课题所设计管道清淤机器人运动控制系统的控制效果良好,符合设计要求。