一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统

技术领域

本发明涉及动车外观故障检测机器人相关技术领域，具体的说是一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统。

背景技术

近年来，高铁动车组是铁路旅客运输的高速运载工具，我国动车组运营速度最高、运营里程最长、配属动车组最多，随着国家的经济发展，各个城市的轨道交通进入快速发展时期，动车组安全是高铁安全高效运营的关键。

动车组一级修，主要完成动车组易损易耗部件的更换、调整和补充，通过人工目视和车载故障诊断系统对动车组技术状态和部分技术性能进行例行检查检测，处理临时发生的故障。一级修是对运用动车组的车顶、车下、车体两侧、裙板、车内和司机室等部位实施快速例行检查、试验和故障处理的检修作业；要求转向架、轮对和受电弓等关键部件检查优先安排在第一级检修中进行。

针对动车组车底检测系统，主要完成动车组底部信息采集、图像采集、数据传输等功能，主要针对轮对和转向架等动车组底部主要部件的外观检测，整个系统由机器人系统、图像信息采集系统、图像信息处理系统、图像信息分析系统、机器人作业管理系统五大部分组成。

在整个动车组车底检测系统中，操作机器人进行作业是整个车底检测任务环节中真正的实际执行环节，机器人位于检修股道地沟的铁轨上，动车在机器人正上方，机器人在轨道上运动，完成检测。

因为上位机和机器人是配置在一起的，他们作为一个整体在动车下方地沟内作业，所以检测操作员不方便随时进入地沟操作机器人，需要具备远程控制的能力，以便相关人员随时控制机器人。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统，包括机器人上位机控制、socket通信管理和检修管理，所述机器人上位机控制包括机器人初始化、硬件控制、socket连接、发送心跳、接收指令，所述socket通信管理包括连接管理、控制管理、心跳管理，所述检修管理包括机器人管理、检修计划管理、机器人操作，其中：

所述机器人上位机控制用于上位机直连机器人时，完成与机器人之间的串口通信，并支持和远程服务器之间的通信；

机器人初始化是上位机通过串口连接机器人硬件，检查机器人相关硬件配置是否正常启动，并检查网络连接是否正常；

硬件控制是上位机通过串口命令，控制机器人相关硬件，操作硬件进行检测动作；

socket连接是上位机向服务器发起socket请求，建立socket连接通道；

发送心跳是上位机向服务器发送socket心跳信息，保持机器人socket通道正常连接；

接收指令是上位机监听socket通道消息，根据不同消息，作出不同的响应。

socket通信管理用于在服务器管理整个socket服务，实现socket服务搭建、连接管理、心跳监听、通用指令下发；

连接管理是服务端统一进行机器人socket连接管理，包括socket初始化、连接通道缓存、读写操作；

控制管理是根据约定好的控制命令格式，向指定的机器人发送控制命令；

心跳管理是服务端监听机器人发送的心跳信息，每20秒处理一次，超过20秒未收到心跳，则会断开socket连接。

检修管理用于业务系统管理机器人检修任务相关内容，包括机器人的管理、检修计划关联机器人、机器人检修控制；

机器人管理是在服务端统一管理机器人信息，其中机器人编号作为系统内机器人的唯一标识；

检修计划管理是在服务端统一管理机器人对应的检修任务，机器人后续产生的数据和行为都和该检修任务关联；

机器人操作是根据机器人编号，操作指定机器人进行检测任务相关操作，开始检修、结束检修。

本发明的有益效果：实现了机器人远程作业控制，根据检修计划操作机器人进行检修任务作业，让检测相关人员无需进入地沟，甚至无需进入车间，在办公室即可控制机器人完成动车车底外观检测任务。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明提供的一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统的人上位机控制流程图；

图3为本发明提供的一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统的socket通信管理流程图；

图4为本发明提供的一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统的检修管理流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明的一种动车图像采集机器人的远程作业控制系统，包括机器人上位机控制、socket通信管理和检修管理模块，机器人上位机控制包括机器人初始化、硬件控制、socket连接、发送心跳、接收指令，socket通信管理包括连接管理、控制管理、心跳管理，检修管理包括机器人管理、检修计划管理、机器人操作，其中：

机器人上位机控制用于上位机直连机器人时，完成与机器人之间的串口通信，并支持和远程服务器之间的通信；

socket通信管理用于在服务器管理整个socket服务，实现socket服务搭建、连接管理、心跳监听、通用指令下发；

检修管理用于业务系统管理机器人检修任务相关内容，包括机器人的管理、检修计划关联机器人、机器人检修控制等。

如图2所示，机器人上位机控制流程流程，完成机器人初始化、硬件控制、socket连接、发送心跳、接收指令任务。

初始化检测是用于检测与上位机连接的网络和机器人硬件是否正常，网络是通过wifi连接内网服务器，后续会涉及到网络传输数据，需要保持网络稳定；而机器人硬件包括机械臂、线阵相机、面阵相机、AGV地盘、小激光等设备，检测设备是否准备就绪；

建立socket连接是向服务端的socket端口发送请求建立连接，请求地址示例：192.168.0.1:10010，发送信息：”START/robot_online/000001/END”，其中“000001”代表机器人编号，接收到服务端返回的信息"START/robot_online/true/END"表示连接成功；

发送心跳包是每10秒向socket服务端发送心跳信息，心跳格式为：”START/robot_heartbeat/000001/END”， 其中“000001”代表机器人编号；

监听通道消息是在连接建立完成后，监听通道信息，接收服务端通过socket向机器人发送的消息；

处理消息是在收到服务端向机器人发送的消息后，解析消息字符串，字符串格式为：“START/start_work/000001/END”，其中，“START”代表请求头，“END”代表请求尾，“start_work”代表不同的操作命令，“000001”代表机器人编号；操作命令包括：start_work开始作业；stop_work停止作业；home_work停止作业并回到充电位置进行充电；powercharge充电；clear_alarm清除报警；robot_zero控制机械臂回归原点，收回机械臂；robot_check机器人自检；forward控制机器人正向运行；backward控制机器人反向运行；rgv_stop停车；led_power_on面阵光源电源上电；led_power_off面阵光源电源断电；front_camera_power_off前相机电源断电；front_sliding_power_on前滑台电源上电；front_sliding_power_off前滑台电源断电；back_camera_power_on后相机电源上电；back_camera_power_off后相机电源断电；back_sliding_power_on后滑台电源上电；back_sliding_power_off后滑台电源断电；line_camera_power_on线阵相机电源上电；line_camera_power_off线阵相机电源断电；powerdown关闭上位机电源；

机器人动作是根据收到的操作命令，操作机器人硬件进行对应的运动，例如：start_work开始作业，是机器人从原点出发，开始车底线阵拍照作业；

如图3所示，socket通信管理流程流程，完成连接管理、控制管理、心跳管理任务。

监听端口是配置ServerSocketChannel的hostname为0.0.0.0；port为10010；

循环监听请求是开启Selector监听器，在while (true) {}中判断是否有新的连接；

是否有连接是判断SelectionKey是否已经准备，如果存在，则进行下一步操作；如果不存在，则继续监听；

是否有读操作是判断前端是否发向服务端发送了消息，如果收到消息，则解析消息；

是否有写操作是判断是否向机器人端发送消息，如果有写操作，则向指定的机器人发送控制消息；

判断心跳是判断前端的读消息是否为心跳消息，即格式是否为“START/robot_heartbeat/000001/END”，如果是，则更新机器人编号为“000001”的状态；如果没有读操作，并且超过20秒，则移除通道，断开连接；

如图4所示，本发明检修管理模块流程，完成机器人管理、检修计划管理、机器人操作任务。

添加机器人是在后台添加机器人相关信息，包括机器人编号、机器人型号、所属单位、唯一编码、左臂监控地址和右臂监控地址；

设置机器人编号是在指定机器人编号时，需要实现全局唯一，全部单位下的机器人编号不重复，示例机器人编号：00000001；

添加检修计划是在后台创建检修计划，检修计划内容包括检修日期、计划名称、车库位置、动车类型、动车型号、动车编号、起始端位和作业机器人，示例检修计划为：2022-08-20、日常检修、西成库、8编组、380AL、2572、00、00000001；

关联机器人是在添加检修计划时，选择对应的作业机器人，关联成功后，机器人状态变更为检修中；另外检修中的机器人不支持被选择；

远程操作机器人是在机器人关联检修计划后，可选中机器人，进行相关操作，支持的功能包括：开始作业、停止作业、停止作业并回到充电位置进行充电、充电、清除报警、控制机械臂回归原点，收回机械臂、机器人自检、控制机器人正向运行、控制机器人反向运行、停车、面阵光源电源上电、面阵光源电源断电、前相机电源断电、前滑台电源上电、前滑台电源断电、后相机电源上电、后相机电源断电、后滑台电源上电、后滑台电源断电、线阵相机电源上电、线阵相机电源断电、关闭上位机电源；

按照正常检测作业流程，先创建检修计划，然后操作机器人开始作业；当机器人完成作业后，点击停止作业即可，这样就远程控制机器人完成了动车车底检测任务。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。