用于箱體內(nèi)設(shè)備檢測(cè)的變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于箱體內(nèi)設(shè)備檢測(cè)的變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在近年來，隨著科技的發(fā)展，利用變電站巡檢機(jī)器人自動(dòng)完成變電站日常設(shè)備巡視、紅外測(cè)溫、設(shè)備狀態(tài)檢查等工作，已經(jīng)成為變電站設(shè)備巡檢的重要輔助手段，而隨著變電站巡檢機(jī)器人的大規(guī)模推廣，無人值守變電站也變得越來越普遍。現(xiàn)有的變電站巡檢機(jī)器人主要通過自主運(yùn)行的方式，沿著設(shè)定好的固定路線，對(duì)變電站內(nèi)可視的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，但是對(duì)于箱體內(nèi)的電力設(shè)備，現(xiàn)有的變電站巡檢機(jī)器人則無法進(jìn)行檢測(cè)。而如果需要對(duì)箱體內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行操作，現(xiàn)有的機(jī)器人更是無法實(shí)現(xiàn)，因而大大降低了變電站巡檢機(jī)器人的實(shí)用性，使得變電站實(shí)現(xiàn)真正的無人值守化變得困難。
[0003]同時(shí)，由于變電站內(nèi)的箱體通常都裝有鎖，需要人工使用鑰匙才能打開，因此僅僅通過巡檢機(jī)器人簡(jiǎn)單的安裝機(jī)械臂無法打開箱體。如專利號(hào)為ZL200910016781.2的發(fā)明專利所涉及的變電站智能巡檢機(jī)器人，雖然安裝有機(jī)械臂，但是無法實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體內(nèi)設(shè)備的檢測(cè)和操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種用于箱體內(nèi)設(shè)備檢測(cè)的變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)及其針對(duì)箱體內(nèi)部設(shè)備的巡檢方法，該系統(tǒng)包含帶有機(jī)械臂的變電站巡檢機(jī)器人和安裝在箱體上的自動(dòng)開門系統(tǒng)兩部分。其中，所述電控鎖可以通過機(jī)器人遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)箱體門鎖的自動(dòng)打開和關(guān)閉，所述機(jī)器人及機(jī)械臂能夠攜帶工具對(duì)箱體內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和操作。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種用于箱體內(nèi)設(shè)備檢測(cè)的變電站巡檢機(jī)器人，包括行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂、工控機(jī)和采集裝置，其中，行走機(jī)構(gòu)承載機(jī)器人本體行走，機(jī)械臂設(shè)置于行走機(jī)構(gòu)上，工控機(jī)控制采集裝置和行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)行；
[0007]所述采集裝置，包括攝像機(jī)、紅外熱像儀、視覺傳感器和激光傳感器，所述攝像機(jī)和紅外熱像儀設(shè)置于云臺(tái)上，云臺(tái)設(shè)置于云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)上，云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)固定于安裝在行走機(jī)構(gòu)前端的支架上，所述支架上設(shè)置視覺傳感器和激光傳感器，探測(cè)箱體的尺寸形狀以及機(jī)器人所處位置。
[0008]所述行走機(jī)構(gòu)包括輪履式底盤。
[0009]所述云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)通過支架安裝在輪履式底盤上，帶動(dòng)云臺(tái)升起或下降，云臺(tái)具有水平和俯仰兩個(gè)自由度。
[0010]所述攝像機(jī)和紅外熱像儀分別安裝于云臺(tái)的兩側(cè)，對(duì)變電站內(nèi)電力設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。
[0011]所述激光傳感器用于機(jī)器人的定位和導(dǎo)航，使得機(jī)器人能夠精確的停靠在指定位置。
[0012]所述視覺傳感器為雙目視覺傳感器，用于對(duì)箱體的尺寸、形狀進(jìn)行檢測(cè)，以及門把手的位置進(jìn)行定位。
[0013]所述工控機(jī)通過RS485總線與云臺(tái)和云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)連接，通過網(wǎng)絡(luò)與激光傳感器連接，通過1394總線與雙目視覺傳感器總線連接，通過CAN總線與輪履式底盤連接。
[0014]所述機(jī)械臂為六自由度機(jī)械臂，包括6個(gè)自由運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)通過工控機(jī)的控制達(dá)到精確的位置和設(shè)定的角度。
[0015]所述機(jī)械臂前端設(shè)有電動(dòng)手爪，電動(dòng)手爪的手指能夠自由開合，在工控機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)打開、關(guān)閉箱體門和操作箱體內(nèi)的設(shè)備。
[0016]所述機(jī)械臂前端設(shè)有攝像頭，對(duì)箱體內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。
[0017]一種用于箱體內(nèi)設(shè)備檢測(cè)的變電站巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，包括上述所述的機(jī)械人和安裝在箱體外部的自動(dòng)開鎖系統(tǒng)，所述自動(dòng)開鎖系統(tǒng)包括電磁鎖和控制裝置，控制裝置包括單片機(jī)、無線通訊模塊、電磁繼電器、關(guān)門限位開關(guān)以及報(bào)警模塊；所述自動(dòng)開鎖系統(tǒng)安裝在箱體門上，所述控制裝置安裝在鎖體內(nèi)，電磁鎖即可以通過機(jī)器人遠(yuǎn)程控制打開和關(guān)閉，也可以通過人工使用鑰匙打開和關(guān)閉；
[0018]其中，所述無線通訊模塊用于實(shí)時(shí)接收機(jī)器人的控制命令，當(dāng)接收到開鎖命令時(shí)，單片機(jī)控制電磁繼電器吸合從而使電磁鎖通電，從而電磁鎖的鎖栓打開；
[0019]所述關(guān)門限位開關(guān)用于檢測(cè)箱體門是否關(guān)閉到位，當(dāng)箱體門關(guān)閉到位并且接收到閉鎖命令時(shí)，單片機(jī)控制電磁繼電器斷開從而式電磁鎖斷電，從而電磁鎖上鎖；如果箱體門未關(guān)閉到位而接收到了閉鎖命令，則單片機(jī)控制報(bào)警模塊報(bào)警，同時(shí)將該報(bào)警信息通過無線通訊模塊發(fā)送給機(jī)器人。
[0020]所述電磁鎖的鎖芯能夠使用鑰匙打開和關(guān)閉電磁鎖，當(dāng)檢測(cè)到鑰匙插入普通鎖芯時(shí)，所述控制裝置暫時(shí)停止運(yùn)行，不再接收機(jī)器人的控制命令；當(dāng)鑰匙拔出后，所述控制裝置重新開始運(yùn)行。
[0021]基于上述系統(tǒng)的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0022](1)機(jī)器人通過激光導(dǎo)航?？吭谙潴w前方的指定位置，并通過視覺傳感器獲取箱體以及門把手的相對(duì)位置；
[0023](2)機(jī)器人控制機(jī)械臂自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到門把手的位置，控制電動(dòng)手爪夾持住門把手；
[0024](3)機(jī)器人向自動(dòng)開鎖系統(tǒng)發(fā)送開鎖指令，并等待自動(dòng)開鎖系統(tǒng)返回開鎖到位信號(hào)，接收到開鎖到位信號(hào)后，機(jī)器人控制機(jī)械臂打開箱體門；
[0025](4)機(jī)械臂通過紅外熱像儀、攝像機(jī)以及電動(dòng)手爪完成對(duì)箱體內(nèi)設(shè)備的指定檢測(cè)和操作內(nèi)容；
[0026](5)機(jī)器人通過控制機(jī)械臂關(guān)閉箱體門，并且等待自動(dòng)開鎖系統(tǒng)返回箱體門關(guān)閉到位的信號(hào)；箱體門關(guān)閉到位后，機(jī)器人向自動(dòng)開鎖系統(tǒng)發(fā)送閉鎖指令，并等待自動(dòng)開鎖系統(tǒng)返回閉鎖到位信號(hào)；
[0027](6)機(jī)器人接收到閉鎖到位信號(hào)后，收起機(jī)械臂，完成一次檢測(cè)任務(wù)。
[0028]本發(fā)明的有益效果為:
[0029](1)變電站巡檢機(jī)器人安裝了六自由度機(jī)械臂和電動(dòng)手爪，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)站內(nèi)設(shè)備的操作；
[0030](2)通過與自動(dòng)開鎖系統(tǒng)的通信，能夠自動(dòng)打開箱體鎖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)箱體內(nèi)設(shè)備檢測(cè)和操作；
[0031](3)自動(dòng)開鎖系統(tǒng)兼容普通鑰匙開鎖方式，使機(jī)器人自動(dòng)巡檢方式與傳統(tǒng)人工巡檢方式可以共存；機(jī)器人云臺(tái)帶有升降機(jī)構(gòu)，大大擴(kuò)展了機(jī)器人可檢測(cè)的設(shè)備范圍。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明巡檢機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2(a)為本發(fā)明自動(dòng)開鎖系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2 (b)為本發(fā)明自動(dòng)開鎖系統(tǒng)的左視圖；
[0035]圖3為本發(fā)明自動(dòng)開鎖系統(tǒng)的控制裝置原理框圖；
[0036]圖4為本發(fā)明機(jī)器人檢測(cè)箱體內(nèi)設(shè)備的流程圖；
[0037]其中，1.可見光攝像機(jī)，2.云臺(tái)，3.紅外熱像儀，4.攝像頭，5.電動(dòng)手爪，6.六自由度機(jī)械臂，7.工控機(jī)，8.主履帶，9.支臂，10.輪履式底盤，11.支架，12.雙目視覺傳感器，13.激光傳感器，14.云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)，15.報(bào)警模塊，16.電磁鎖鎖體，17.箱體門，18.門把手，19.普通鑰匙孔，20.電磁鎖鎖栓，21.關(guān)門限位開關(guān)，22.無線通訊模塊，23.單片機(jī)，24.繼電器，25.電磁鎖，26.報(bào)警模塊。
【具體實(shí)施方式】
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[0038]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0039]如圖1所示，一種帶有機(jī)械臂的變電站巡檢機(jī)器人，包括巡檢機(jī)器人本體和安裝在本體上的機(jī)械臂，其中機(jī)器人本體包括輪履式底盤10、云臺(tái)2、云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)14、可見光攝像機(jī)1、紅外熱像儀3、激光傳感器13、雙目視覺傳感器12和工控機(jī)7。其中，行走機(jī)構(gòu)承載機(jī)器人本體行走，機(jī)械臂設(shè)置于行走機(jī)構(gòu)上，工控機(jī)7控制采集裝置和行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)行；
[0040]采集裝置，包括攝像機(jī)、紅外熱像儀3、視覺傳感器12和激光傳感器13，所述可見光攝像機(jī)1和紅外熱像儀3設(shè)置于云臺(tái)2上，云臺(tái)2設(shè)置于云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)14上，云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)14固定于安裝在行走機(jī)構(gòu)前端的支架上，所述支架11上設(shè)置視覺傳感器和激光傳感器13，探測(cè)箱體的尺寸形狀以及機(jī)器人所處位置。
[0041]輪履式底盤包含兩個(gè)主履帶單元和四個(gè)支臂履帶單元，從而使得機(jī)器人能夠翻越一定高度的障礙物。
[0042]云臺(tái)2安裝在云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)14上，云臺(tái)2具有水平和俯仰兩個(gè)自由度。
[0043]云臺(tái)升降機(jī)構(gòu)14通過支架安裝在輪履式底盤上，能夠帶動(dòng)云臺(tái)自動(dòng)升起或者落下一定高度。
[0044]可見光攝像機(jī)1和紅外熱像儀3安裝在云臺(tái)2兩側(cè)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站內(nèi)電力設(shè)備的檢測(cè)。
[0045]激光傳感器13用于機(jī)器人的導(dǎo)航和定位，使得機(jī)器人能夠精確的停靠在指定位置。
[0046]雙目視覺傳感器12用于對(duì)箱體的尺寸、形狀進(jìn)行檢測(cè)，以及門把手的位置進(jìn)行定位。
[0047]工控機(jī)