[實(shí)用新型]激光導(dǎo)航變電站智能巡檢機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120115523.2
• 申請(qǐng)日: 2011-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202041851U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖鵬;郭銳;王明瑞;韓磊;孫勇;張斌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東魯能智能技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/00
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)用移動(dòng)機(jī)器人，特別是用于激光導(dǎo)航變電站智能巡檢的機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著科技進(jìn)步和電力體制改革的不斷深入和發(fā)展，電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度已有了很大提高，許多變電站實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)功能，為少人或無(wú)人值班變電站，但一定程度上都還存在因無(wú)人在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)監(jiān)視、巡視而帶來(lái)的一系列問(wèn)題甚至留下隱患。為此，中國(guó)專(zhuān)利號(hào)ZL200420040968.9，名稱為“變配電設(shè)備巡檢機(jī)器人”的專(zhuān)利中提出了一種采用機(jī)器人自動(dòng)巡檢變電站中變配電設(shè)備運(yùn)行狀況的技術(shù)方案。該方案采用GPS全球定位系統(tǒng)和激光測(cè)距傳感器組成導(dǎo)航信息傳遞單元，但在變電站強(qiáng)電磁環(huán)境中，該導(dǎo)航信息傳遞單元中的GPS設(shè)備易受變電站內(nèi)強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，導(dǎo)致其導(dǎo)航定位精度降低甚至失效，影響機(jī)器人完成巡檢工作質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是提供一種不受變電站環(huán)境中強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾、運(yùn)行可靠、導(dǎo)航定位精確的激光導(dǎo)航變電站智能巡檢機(jī)器人。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：激光導(dǎo)航變電站智能巡檢機(jī)器人，它包括底盤(pán)，底盤(pán)上設(shè)有避障模塊、運(yùn)動(dòng)控制器、云臺(tái)支柱、鋰離子充電電池、電源管理控制器和工控機(jī)；所述運(yùn)動(dòng)控制器分別與驅(qū)動(dòng)電機(jī)、避障模塊、激光導(dǎo)航傳感器及工控機(jī)連接；所述云臺(tái)支柱頂端安裝有云臺(tái)和電力設(shè)備檢測(cè)單元；所述云臺(tái)由云臺(tái)控制器控制；所述電源管理控制器與鋰離子充電電池連接。

所述底盤(pán)上還設(shè)有網(wǎng)絡(luò)集線器和無(wú)線網(wǎng)橋；所述網(wǎng)絡(luò)集線器與工控機(jī)直接連接；所述無(wú)線網(wǎng)橋接入網(wǎng)絡(luò)集線器，無(wú)線網(wǎng)橋頂端裝有天線。

所述電力設(shè)備檢測(cè)單元包括溫度采集器和圖像采集器，所述溫度采集器是紅外熱像儀，圖像采集器是可見(jiàn)光攝像機(jī)。

所述激光導(dǎo)航傳感器為二維平面激光傳感器。

工作原理：在機(jī)器人前部安裝激光導(dǎo)航傳感器，激光導(dǎo)航傳感器經(jīng)RS232接口與運(yùn)動(dòng)控制器（含電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，下同）相連，運(yùn)動(dòng)控制器同時(shí)也通過(guò)控制電纜連接機(jī)器人底盤(pán)前部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和避障模塊；安裝于機(jī)器人上的工控機(jī)一方面通過(guò)RS232接口與運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行通信，另一方面通過(guò)RS485總線連接云臺(tái)控制器以控制云臺(tái)運(yùn)行，云臺(tái)頂部安裝電力設(shè)備檢測(cè)單元；機(jī)器人上的無(wú)線網(wǎng)橋完成機(jī)器人與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)交互；電源管理控制器與充電電池連接，負(fù)責(zé)為機(jī)器人各部件提供電源。

激光導(dǎo)航變電站巡檢機(jī)器人特點(diǎn)是：預(yù)先用反光材料制作反光標(biāo)志并安裝在機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的固定位置，而激光傳感器固定于機(jī)器人前部，其安裝位置相對(duì)于機(jī)器人底盤(pán)位置固定。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，激光導(dǎo)航傳感器首先檢測(cè)其所處環(huán)境中的反光標(biāo)志，至少檢測(cè)到3個(gè)反光標(biāo)志就可計(jì)算得到其二維平面空間中的位置和航向，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后就得到機(jī)器人導(dǎo)航所需位置及航向數(shù)據(jù)。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器負(fù)責(zé)將得到的數(shù)據(jù)與運(yùn)行路徑數(shù)據(jù)比較，得到機(jī)器人當(dāng)前位置與路徑的距離和航向偏差，并由該偏差得到機(jī)器人兩驅(qū)動(dòng)輪差速控制量，最后通過(guò)調(diào)整兩輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩箼C(jī)器人沿預(yù)定路徑運(yùn)行。

激光導(dǎo)航變電站智能巡檢機(jī)器人所用激光導(dǎo)航傳感器為二維平面激光傳感器，其通過(guò)RS232接口及附屬控制協(xié)議與外部交互。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果有：激光導(dǎo)航具有不受電磁干擾影響，導(dǎo)航定位精度可達(dá)厘米級(jí)甚至毫米級(jí)，設(shè)備集成度高，對(duì)外接口簡(jiǎn)單易用，保證了機(jī)器人可靠高效的完成巡檢工作，可廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站各種變配電設(shè)備的巡檢。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、激光導(dǎo)航傳感器，2、云臺(tái)，3、溫度采集器，4、圖像采集器，5、云臺(tái)控制器，6、視頻服務(wù)器，7、天線，8、無(wú)線網(wǎng)橋，9、網(wǎng)絡(luò)集線器，10、工控機(jī)，11、電源管理控制器，12、鋰離子充電電池，13、云臺(tái)支柱，14、運(yùn)動(dòng)控制器，15、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，16、傳感器支架，17、機(jī)器人底盤(pán)，18、避障模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，機(jī)器人采用前輪驅(qū)動(dòng)后輪隨動(dòng)的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，機(jī)器人底盤(pán)17上從前往后依次安裝有避障模塊18、運(yùn)動(dòng)控制器14、鋰離子充電電池12、電源管理控制器11、工控機(jī)10、網(wǎng)絡(luò)集線器9和無(wú)線網(wǎng)橋8；機(jī)器人底盤(pán)17上的云臺(tái)支柱13頂端安裝有云臺(tái)2和電力設(shè)備檢測(cè)單元；激光導(dǎo)航傳感器1通過(guò)傳感器支架16與機(jī)器人底盤(pán)17保持固定位置關(guān)系。運(yùn)動(dòng)控制器14通過(guò)控制電纜與驅(qū)動(dòng)電機(jī)15和避障模塊18連接，并通過(guò)RS232接口連接激光導(dǎo)航傳感器1及工控機(jī)10，其可在綜合避障模塊18和激光導(dǎo)航傳感器1輸出信息的基礎(chǔ)上按照工控機(jī)10下發(fā)的指令導(dǎo)航機(jī)器人沿預(yù)定路線運(yùn)行至指定位置。云臺(tái)2由云臺(tái)控制器5接收RS485總線上工控機(jī)10下發(fā)的指令控制，安裝在其頂部的電力設(shè)備檢測(cè)單元中，溫度采集器3是紅外熱像儀，圖像采集器4是可見(jiàn)光攝像機(jī)，模擬視頻圖像通過(guò)視頻服務(wù)器6壓縮后接入網(wǎng)絡(luò)集線器9，而紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)則通過(guò)紅外熱像儀上附帶以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器9連接。工控機(jī)10通過(guò)以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器9連接，其負(fù)責(zé)整個(gè)機(jī)器人與監(jiān)控后臺(tái)間的信息交互，一方面它將收集到得機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)信息回傳給監(jiān)控后臺(tái)，另一方面也按照監(jiān)控后臺(tái)要求控制機(jī)器人各功能部件運(yùn)行。無(wú)線網(wǎng)橋8也接入網(wǎng)絡(luò)集線器9，其頂端裝有天線7，機(jī)器人與后臺(tái)交互的所有數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋8傳送。電源管理控制器11與鋰離子充電電池12連接，負(fù)責(zé)為機(jī)器人各部件提供電源，同時(shí)也通過(guò)RS232接口將相關(guān)信息傳送至工控機(jī)10。