[實用新型]一種變電站巡視機器人的導航系統無效

申請號：	201020697884.8	申請日：	2010-12-27
公開（公告）號：	CN202092653U	公開（公告）日：	2011-12-28
發明（設計）人：	李衛國;劉瑤;蘆竹茂;李俊霖;渠展展;石海鵬;李熙	申請（專利權）人：	華北電力大學
主分類號：	G01C21/34	分類號：	G01C21/34
代理公司：	北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246	代理人：	張文寶
地址：	102206 北***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種變電站巡視機器人導航系統
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【說明書】：

技術領域

本實用新型屬于機器人及導航領域，特別涉及一種變電站巡視機器人的導航系統。?

背景技術

長期以來，我國電力行業沿用的變電站設備人工巡檢作業方式，在高壓、超高壓環境下，不僅對人身危害大，而且對電網安全運行帶來一定隱患。變電站設備巡視機器人可代替人工完成變電站設備的巡視工作，巡視機器人可以根據預先設定的任務指令或工作人員在基站的任務操作，自動導航、定位和路徑規劃，對設備進行巡視。工作人員只需通過后臺基站計算機接收到的實時數據、圖像等信息，即可了解變電站設備的工作情況。變電站設備巡檢機器人導航定位系統是實現設備巡檢工作的關鍵技術之一。?

GPS導航定位精度高，單機定位精度優于10m，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。但是GPS系統不足之處是：GPS接收機的工作受到變電站高壓電場和強磁場干擾，以及當地地形和周圍建筑物等因素的影響，而且當可視導航衛星少于4顆，GPS接收機就無法正確定位，或定位精度較差。?

發明內容

本實用新型為了克服現有技術的上述缺陷，提出了一種變電站巡視機器人的導航系統，其導航系統采用GPS、電子羅盤導航和紅外測距定位配合使用的方法，引導機器人小車完成變電站的自主巡視工作。?

本實用新型采用的技術方案為：?

該導航系統包括導航模塊和執行模塊，其中，導航模塊由單片機、GPS模塊、?電子羅盤、激光測距儀和激光尋的裝置組成，GPS模塊、電子羅盤、激光測距儀及激光尋的裝置的信號輸出端均與單片機連接；執行模塊由云臺電機、云臺電位器和行走電機組成，其中，單片機的信號輸出端分別與云臺電機、云臺電位器以及行走電機連接。?

所述單片機為Atmega128單片機。?

本實用新型的有益效果為：采用GPS、電子羅盤導航和紅外測距定位配合使用的方法，引導機器人小車完成變電站的自主巡視工作；定位精度高，速度快，能夠克服變電站高壓電場和強磁場對GPS接收機的干擾，以及當地地形和周圍建筑物等因素的影響，適用場合廣泛。?

附圖說明

圖1是本實用新型變電站巡視機器人導航系統的結構框圖。?

具體實施方式

本實用新型提供了一種變電站巡視機器人的導航系統，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步說明。?

如圖1所示，該導航系統包括導航模塊和執行模塊，其中，導航模塊由Atmega128單片機、GPS模塊、電子羅盤、激光測距儀和激光尋的裝置組成，GPS模塊、電子羅盤、激光測距儀及激光尋的裝置的信號輸出端均與Atmega128單片機連接；執行模塊由云臺電機、云臺電位器和行走電機組成，其中，Atmega128單片機的信號輸出端分別與云臺電機、云臺電位器以及行走電機連接。?

該導航系統的導航流程為：?

(1)根據變電站的平面布置圖繪制電子地圖，建立坐標系，在坐標圖中標示道路，桿/柱的坐標，包括經緯度和電氣設備之間的距離；?

(2)所述機器人進行巡視工作時，讀出所在位置的GPS數值，確定小車在?坐標系中的粗定位；?

(3)讀出羅盤的值，確定機器人小車車頭方向；?

(4)根據所述機器人的粗定位位置，在車頭前方270°度范圍內，從電子地圖中選取三個參考桿/柱，并確定參考桿/柱的坐標；?

(5)將激光測距儀對準參考桿/柱進行測距，為保證得到正確結果采取區域掃描方式，并與估算的距離進行比較，如果超出設定值，則重新檢測；?

(6)以三個參考桿/柱為圓心，測得的距離為半徑畫圓，三個圓周的公共交點即為機器人小車在電子地圖中的精確坐標；?

(7)根據所得的精確坐標，調整所述機器人的航向。?

機器人小車進行巡視工作時，為快速準確地實現導航定位，采用的措施有：?

1.測定機器人小車的精確坐標時，因為小車是在行進過程中，因此需要精確測定小車的行進軌跡，在計算中加入行進路線偏差校正。?

2.激光測距定位在盡短時間內完成，為了縮短定位時間采用了以下兩種措施：?

(1)激光測距儀在搜尋參考定位桿/柱時，裝載激光測距儀的水平云臺的轉動速度為250-300°/s；在尋找參考桿/柱上的最近點時，裝載激光測距儀的水平云臺的轉動速度為25-30°/s。?