變電站開關箱操作移動機器人、工作方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動機器人領域，特別是指一種變電站開關箱操作移動機器人、工作 方法及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 變電站是各級電網的核心樞紐，為保證電網安全運行，需對變電站開關箱的內部 進行監(jiān)控巡檢工作，變電站的條件十分惡劣以及環(huán)境較為復雜，工作人員對變電站開關箱 進行監(jiān)控巡檢任務不但工作強度大、效率低，而且僅靠工作人員在變電站內對開關箱設備 進行長時間的監(jiān)控巡檢作業(yè)十分困難。隨著機器人技術的發(fā)展，為提高變電站開關箱的監(jiān) 視效率和質量，最大限度提高變電站的智能化和安全性，有必要設計一款適合的機器人來 代替人工完成對變電站開關箱監(jiān)視巡檢。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能夠代替人工完成對變電站開關箱監(jiān)視巡 檢的變電站開關箱操作移動機器人、工作方法及系統(tǒng)。
[0004] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供技術方案如下：
[0005] -方面，提供一種變電站開關箱操作移動機器人，包括機器人本體、移動平臺、機 械臂、二維碼掃描器、電源管理系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)和視覺傳感系統(tǒng)，其中：
[0006] 所述移動平臺設置在所述機器人本體的下部，所述移動平臺為基于履帶式移動平 臺；
[0007] 所述電源管理系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)安置在所述機器人本體的內部；
[0008] 所述機械臂安裝在所述機器人本體的上方，所述視覺傳感系統(tǒng)安裝在所述機械臂 末端的上方；
[0009] 所述二維碼掃描器置于所述機器人本體的正下方。
[0010] -種變電站系統(tǒng)，包括變電站開關箱，還包括上述的變電站開關箱操作移動機器 人，所述變電站開關箱前面的路面上鋪設有矩陣形式的用于表示坐標位置的若干二維碼標 簽。
[0011] 上述變電站系統(tǒng)中變電站開關箱操作移動機器人對變電站開關箱進行監(jiān)視的方 法，包括：
[0012] 步驟1:機器人移動至待監(jiān)視的變電站開關箱附近，利用二維碼掃描器讀取地面鋪 設的二維碼標簽，通過所讀取的二維碼信息，識別出機器人的位置；同時，運動控制系統(tǒng)調 整機器人自身位置與位姿，使機器人調整到預先指定的位置，然后通過地面擋板進行遮擋 對射裝置，實現精確的停止定位；
[0013] 步驟2:利用機械臂實現變電站開關箱的開門，并利用機械臂所攜帶的視覺傳感系 統(tǒng)對變電站開關箱內設備的運行進行監(jiān)視；
[0014] 步驟3:監(jiān)視任務完成后，利用機械臂實現變電站開關箱的關門。
[0015] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0016] 上述方案中，機器人通過自身攜帶的二維碼掃描器讀取地面鋪設的二維碼，調整 機器人自身位置與位姿，自主實現精準的定位和?？浚瑴蚀_地實現變電站開關箱的開門和 關門，以及開關箱內的監(jiān)視，該機器人具有精確度高、運行穩(wěn)定、安全可靠等特點，能夠實現 人工智能操作，代替人實現標準操作。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的變電站開關箱操作移動機器人的側面結構示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的變電站開關箱操作移動機器人的仰視結構示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明的變電站系統(tǒng)中變電站開關箱前的地面鋪設的二維碼示意圖；
[0020] 圖4為圖3所示的二維碼中指定停靠位置及周圍地面鋪設的二維碼示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明中變電站開關箱特定區(qū)域二維碼電子坐標地圖示意圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明的機器人對二維碼區(qū)域精確定位和提取算法流程圖；
[0023] 圖7為本發(fā)明的機器人對變電站開關箱內監(jiān)視軌跡示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0025] -方面，本發(fā)明提供一種變電站開關箱操作移動機器人11，如圖1-2所示，包括機 器人本體12、移動平臺13、機械臂15、二維碼掃描器21、電源管理系統(tǒng)23、運動控制系統(tǒng)22和 視覺傳感系統(tǒng)16,其中：
[0026] 移動平臺13設置在機器人本體12的下部，移動平臺13為基于履帶式移動平臺；
[0027] 電源管理系統(tǒng)2 3和運動控制系統(tǒng)2 2安置在機器人本體12的內部；
[0028] 機械臂15安裝在機器人本體12的上方，視覺傳感系統(tǒng)16安裝在機械臂15末端的上 方；
[0029] 二維碼掃描器21置于所述機器人本體12的正下方。
[0030]本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0031 ] (1)機器人通過自身攜帶的二維碼掃描器讀取地面鋪設的二維碼，調整機器人自 身位置與位姿，自主實現精準的定位和停靠，準確地實現變電站開關箱的開門和關門，以及 開關箱內的監(jiān)視，該機器人具有精確度高、運行穩(wěn)定、安全可靠等特點，能夠實現人工智能 操作，代替人實現標準操作。
[0032] (2)基于履帶式移動平臺具有較好的動力性和越障能力，以更好地適應變電站復 雜環(huán)境以及復雜路面，通過視覺傳感系統(tǒng)，實現對該機器人高精度、穩(wěn)定性的遠程控制。
[0033] (3)電源管理系統(tǒng)可以實現該操作移動機器人自主充電功能，保障機器人在復雜 環(huán)境下能源供給，以保證機器人的行走、控制、監(jiān)控、通信，自保護等各部分的正常運行。
[0034] (4)運動控制系統(tǒng)接收工作人員發(fā)送的控制指令，以及自身傳感器的檢測的環(huán)境 信息，經轉換控制驅動電機(可以為兩個），每個驅動電機可以通過減速箱連接驅動輪(可以 為四個)實現履帶的運轉與轉向，保證機器人的精準控制，提高機器人的越障能力及動力 性。
[0035] (5)視覺傳感系統(tǒng)安裝在機械臂末端的上方，視覺傳感系統(tǒng)中的視覺傳感器可以 進行自適應調節(jié)和遠程控制，工作人員可以通過調節(jié)視覺傳感器的俯仰角度、轉動角度的 大小，實時采集變電站環(huán)境信息，當本發(fā)明機器人的機械手打開變電站開關箱后，機械手上 方的視覺傳感器系統(tǒng)自行對準變電站開關箱內，可采用圖7從A點到B點的監(jiān)控軌跡進行對 變電站開關箱內設備運行進行監(jiān)控。
[0036]本發(fā)明中，為實現機器人的精確定位，機器人本體12的正下方還可以設置有對射 裝置24(包括一個發(fā)射部分和一個接收部分），當機器人移動到達預先指定的位置（目標位 置)時，變電站開關箱前面的路面上在目標位置附近設置的擋板會遮擋住對射裝置24,觸發(fā) 機器人立即停止運行完成停靠，從而實現精確的停止定位。該對射裝置24既可以是紅外對 射裝置，也可以是可見光對射裝置，此時，擋板可以采用普通材質；該對射裝置24還可以是 超聲波對射裝置，此時，擋板的表面可以涂覆能夠吸收超聲波的材料。
[0037] 本發(fā)明中，移動平臺13優(yōu)選采用雙電機四驅方式，以增加機器人的動力性和爬坡 能力，以滿足機器人在變電站復雜環(huán)境以及復雜路面的穩(wěn)定的爬坡與行走。
[0038] 機械臂15優(yōu)選采用多自由度機械臂，同時機械臂15的底座可以具有回轉機構14， 以實現機械臂15在工作空間內靈活的轉動，機械臂15的末端為一機械手17,可以進行抓合、 旋轉的動作，以實現變電站開關箱的開門和關門以及滿足其他工作需求。
[0039] 本發(fā)明的機器人在遠程控制時，視覺傳感系統(tǒng)中的視覺傳感器可以進行自適應調 節(jié)和遠程控制，工作人員可以通過調節(jié)視覺傳感器的俯仰角度、轉動角度的大小，實時采集 變電站周圍環(huán)境信息。實時采集的變電站環(huán)境信息可以經無線傳輸方式，傳輸至工作人員 接收端控制系統(tǒng)，接收端控制系統(tǒng)與顯示裝置相連接，通過顯示裝置實時顯示變電站環(huán)境 信息。
[0040] 工作人員通過觀察接收端控制系統(tǒng)所連接的顯示裝置顯示的變電站環(huán)境信息，了 解所述機器人的運動位置信息、作業(yè)情況以及變電站環(huán)境信息，通過觀測監(jiān)視裝置，工作人 員控制機器人的行走于位姿，實現高精度、穩(wěn)定性的遠程控制。
[0041] 機器人在進行作業(yè)時，工作人員可能會忽略或沒有及時發(fā)現某些認為對機器人無 大礙的障礙物，或突然出現其他障礙物，或其他突發(fā)不確定的情況的，該基于履帶式的機器 人本體周圍可以設置有避障傳感器(未示出），對一些無大礙的障礙物，或一定的坡度可以 實現翻越和攀爬，保證機器人以