[發(fā)明專利]自適應(yīng)去冰的輸電線路巡視機器人

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610114760.4
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN105576557A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邢麗麗
• 申請（專利權(quán)）人: 邢麗麗
• 主分類號: H02G1/02
• 分類號: H02G1/02;H02G7/16;G01B11/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明是申請?zhí)枮?015109563779、申請日為2015年12月17日、發(fā) 明名稱為“自適應(yīng)去冰的輸電線路巡視機器人”的專利的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電線路檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種自適應(yīng)去冰的輸電線路 巡視機器人。

背景技術(shù)

目前，對輸電電網(wǎng)中的輸電線路結(jié)冰情況的處理一般采用人工方式或 輸電線路預(yù)處理方式，但是，前者耗費大量的人力物力，且除冰效率不高， 除冰危險度高，后者經(jīng)濟成本不菲，關(guān)鍵是克服結(jié)冰的能力也有限。目前 還有一些機器人在遠程控制在線除冰的技術(shù)方案，然而，由于現(xiàn)有的機器 人結(jié)構(gòu)不夠合理，尚不能適應(yīng)復(fù)雜的輸電線路環(huán)境，仍舊需要大量的人工 介入，綜合成本也很高。

更重要的是，目前缺少有效的輸電線路冰層厚度自動檢測設(shè)備和有效 的輸電線路冰層自動消除設(shè)備，這是采用機器人進行輸電線路機械化除冰 的重要門檻，缺乏他們，就必須增加更多的人工操作，這樣容易降低除冰 的效率，增加除冰的成本。

因此，需要一種新的輸電線路除冰方案，能夠優(yōu)化現(xiàn)有的機器人結(jié)構(gòu)， 使其更適應(yīng)各種復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，同時，能夠?qū)⒏呔鹊妮旊娋€路冰層厚 度自動檢測設(shè)備和輸電線路冰層自動消除設(shè)備搭載在機器人結(jié)構(gòu)上，盡可 能地減少人工的參與。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)去冰的輸電線路巡視機 器人，引入了汽缸活塞機構(gòu)和扳機，實現(xiàn)現(xiàn)場沖擊式電子除冰，引入基于 圖像采集和處理的現(xiàn)場冰層厚度檢測設(shè)備，提高現(xiàn)場冰層厚度檢測的精度 和自動化水平，同時將汽缸活塞機構(gòu)、扳機和現(xiàn)場冰層厚度檢測設(shè)備集成 在優(yōu)化結(jié)構(gòu)后的機器人主體上，從而實現(xiàn)了一臺機器人自動除冰整條輸電 線路。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種自適應(yīng)去冰的輸電線路巡視機器 人，所述機器人包括圖像采集設(shè)備、圖像處理設(shè)備、輸電線路去冰設(shè)備和 機器人主體，圖像采集設(shè)備、圖像處理設(shè)備和輸電線路去冰設(shè)備都搭載在 機器人主體上，機器人主體行走在輸電線路上，圖像采集設(shè)備對輸電線路 進行拍攝，圖像處理設(shè)備對拍攝的圖像進行處理，輸電線路去冰設(shè)備根據(jù) 圖像處理設(shè)備的處理結(jié)果控制自身的去冰操作。

更具體地，在所述自適應(yīng)去冰的輸電線路巡視機器人中，包括：高清 攝像設(shè)備，位于行走機構(gòu)上，與MSP430單片機電性連接，用于采集除冰 刀具前方輸電線路的高清圖像并通過MSP430單片機壓縮編碼，以將壓縮 后的圖像通過無線鏈路發(fā)送給遠端的供電運營服務(wù)器；汽缸活塞機構(gòu)，搭 載在機器人主體上，包括螺線管、旋轉(zhuǎn)式彈藥存儲筒、無線通信接口、燃 燒室和活塞連桿；活塞連桿頂部配有開端夾鉗，用于夾住輸電線路的地線， 活塞連桿底部與燃燒室連接；燃燒室底部連接旋轉(zhuǎn)式彈藥存儲筒；旋轉(zhuǎn)式 彈藥存儲筒底部連接螺線管和扳機；扳機，用于將旋轉(zhuǎn)式彈藥存儲筒內(nèi)彈 藥推送到燃燒室內(nèi)并觸發(fā)彈藥在燃燒室內(nèi)爆炸，以對輸電線路的地線產(chǎn)生 瞬間的沖擊載荷，實現(xiàn)除冰效果；螺線管用于推動扳機，能夠多次執(zhí)行對 扳機的推動以實現(xiàn)多次觸發(fā)彈藥在燃燒室內(nèi)爆炸；MS存儲卡，設(shè)置在控 制箱內(nèi)，用于預(yù)先存儲預(yù)設(shè)輸電線路灰度閾值取值范圍和預(yù)設(shè)輸電線路徑 向距離；環(huán)境亮度檢測設(shè)備，搭載在機器人主體上，用于實時檢測周圍的 環(huán)境亮度，以輸出實時環(huán)境亮度；鄰域平均值濾波設(shè)備，設(shè)置在控制箱內(nèi)， 與高清攝像設(shè)備連接，用于接收輸電線路圖像，并對輸電線路圖像進行鄰 域平均值濾波處理，以輸出濾波圖像；二值化處理設(shè)備，設(shè)置在控制箱內(nèi)， 與環(huán)境亮度檢測設(shè)備和MS存儲卡分別連接，基于實時環(huán)境亮度在預(yù)設(shè)輸 電線路灰度閾值取值范圍內(nèi)確定輸電線路灰度閾值，預(yù)設(shè)輸電線路灰度閾 值取值范圍為150-180，輸電線路灰度閾值用于將輸電線路和冰層從圖像 背景處分離，二值化處理設(shè)備還與鄰域平均值濾波設(shè)備連接，基于輸電線 路灰度閾值對濾波圖像進行二值化處理以獲得二值化圖像，具體為，將濾 波圖像中灰度值大于輸電線路灰度閾值的像素點設(shè)置為白像素點，將濾波 圖像中灰度值小于等于輸電線路灰度閾值的像素點設(shè)置為黑像素點；邊緣 檢測設(shè)備，設(shè)置在控制箱內(nèi)，與二值化處理設(shè)備連接，對二值化處理設(shè)備 輸出的二值化圖像進行輪廓增強處理，以獲得增強圖像；圖像旋轉(zhuǎn)處理設(shè) 備，設(shè)置在控制箱內(nèi)，與邊緣檢測設(shè)備連接，對增強圖像中白色像素點組 成的輸電線路目標(biāo)進行旋轉(zhuǎn)，使得輸電線路目標(biāo)為垂直方向排列；覆冰厚 度計算設(shè)備，設(shè)置在控制箱內(nèi)，與圖像旋轉(zhuǎn)處理設(shè)備和MS存儲卡分別連 接，對垂直方向排列的輸電線路目標(biāo)確定其最大徑向距離，將最大徑向距 離減去預(yù)設(shè)輸電線路徑向距離并除以2以獲得輸電線路的實時冰層厚度； 機器人主體，包括防傾斜結(jié)構(gòu)、控制箱、無刷直流電機、吊裝環(huán)、行走機 構(gòu)、鎖緊機構(gòu)和壓緊機構(gòu)，防傾斜結(jié)構(gòu)位于前方輸電線路上，控制箱和無 刷直流電機都位于輸電線路的下方，吊裝環(huán)用于將機器人主體吊裝到輸電 線路上，行走機構(gòu)和鎖緊機構(gòu)都位于輸電線路上，壓緊機構(gòu)位于輸電線路 的下方；防傾斜結(jié)構(gòu)包括防傾斜輪、固定螺栓和連接板，連接板分別與防 傾斜輪和固定螺栓連接，防止機器人主體向后傾斜；控制箱內(nèi)設(shè)有主控板 和電池，主控板上集成了MSP430單片機和無線通信設(shè)備，無線通信設(shè)備 用于與遠端的供電運營服務(wù)器建立雙向無線通信鏈路；無刷直流電機通過 減速器與行走機構(gòu)的驅(qū)動輪和壓緊機構(gòu)的壓緊輪分別連接；行走機構(gòu)包括 同步帶、同步帶張緊機構(gòu)、驅(qū)動輪和水平放置的三個V型輪，驅(qū)動輪為三 個V型輪在輸電線路上的行走提供動力，同步帶依次經(jīng)過驅(qū)動輪、同步帶 張緊機構(gòu)和三個V型輪以保持三個V型輪的同步行走；鎖緊機構(gòu)包括順序 連接的活動扳手、中間支撐件、底部銷件和U型螺栓，用于防止機器人主 體從輸電線路處墜落；壓緊機構(gòu)與無刷直流電機連接，包括壓緊輪、棘輪、 棘爪、復(fù)位彈簧和壓緊彈簧；接觸式開關(guān)傳感器，位于防傾斜結(jié)構(gòu)上，與 MSP430單片機電性連接，用于在接觸到輸電線路障礙時，發(fā)送接觸障礙 信號；紅外傳感器，位于防傾斜結(jié)構(gòu)上，與MSP430單片機電性連接，用 于在距離前方輸電線路障礙400毫米時，發(fā)出障礙預(yù)警信號；其中，MSP430 單片機還與覆冰厚度計算設(shè)備和螺線管分別連接，以接收實時冰層厚度， 根據(jù)實時冰層厚度確定扳機推動次數(shù)，將扳機推動次數(shù)打包在除冰指令中 并發(fā)送給螺線管，以便于螺線管根據(jù)扳機推動次數(shù)多次執(zhí)行對扳機的推 動。