專利名稱：變電站智能巡檢機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變電站智能巡檢機(jī)器人，屬于工業(yè)用機(jī)器人技術(shù)領(lǐng) 域，其具有作為載體的移動車體，機(jī)械臂和驅(qū)動移動車體和機(jī)械臂的驅(qū)動 系統(tǒng)，以及與之匹配的信息處理系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，由于電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的連續(xù)性，對系統(tǒng) 中各設(shè)備單元的安全可靠運(yùn)行都有很高的要求。特別是隨著電力工業(yè)向著 大機(jī)組、大容量、高電壓方向的迅速發(fā)展，保障設(shè)備運(yùn)行的可靠性更成為 安全生產(chǎn)的突出課題。因此，電力設(shè)備的巡檢，特別是一些先進(jìn)設(shè)備、方
法在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用也越來越受到普遍的重視。目前，35KV、 110KV 變電站已基本實現(xiàn)無人值班，220KV變電站無人值班化發(fā)展也很快。但現(xiàn) 有的巡檢方式和技術(shù)與電力生產(chǎn)的安全性要求相比仍有相當(dāng)?shù)木嚯x。用以 替代人工巡檢的智能移動機(jī)器人巡檢方式，可以提高工作效率和質(zhì)量，真 正起到減員增效的作用，能更快的加快變電站無人值守的進(jìn)程。
現(xiàn)有用于變電站巡檢的機(jī)器人都具有作為載體的車體，用于檢修的機(jī) 械臂和驅(qū)動所述車體和機(jī)械臂的驅(qū)動裝置，并匹配有信息處理系統(tǒng)(控制 機(jī))和導(dǎo)航系統(tǒng)。中國知識產(chǎn)權(quán)局第200410024231號發(fā)明專利就公開了一 種巡檢機(jī)器人，但不具有機(jī)械臂；另現(xiàn)有設(shè)有機(jī)械臂的機(jī)器人多設(shè)置至少 一個機(jī)械臂，但目前所說的機(jī)械臂都是設(shè)置在機(jī)器人本體外部，占據(jù)的空 間較大，不利于機(jī)器人的巡檢避障和對機(jī)械臂的保護(hù)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供了一種具有機(jī)械臂 的變電站職能巡檢機(jī)器人，其采用伸縮結(jié)構(gòu)，在機(jī)械臂非使用狀態(tài)下可以 將其收入對其保護(hù)的裝置內(nèi)，利于機(jī)器人的巡檢避障和對機(jī)械臂自身的保 護(hù)。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
該發(fā)明變電站智能巡檢機(jī)器人，包括作為載具的移動小車，其前部設(shè) 有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、電子元件的防護(hù)外殼和機(jī)械臂， 以及信息處理系統(tǒng)，所述機(jī)械臂安裝于所述防護(hù)外殼上部的艙室上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂、具有 移動銷軸可沿所述空腔運(yùn)行而使本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞 所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的中臂和通過銷軸安裝于所述中臂端部的前 臂，其中空腔橫截面大于所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的變電站智能巡檢機(jī)器人設(shè)有機(jī)械臂，并且該機(jī) 械臂可以縮入防護(hù)外殼上部的艙室上，可以有效的保護(hù)機(jī)械臂，并且在巡 檢過程中不需要機(jī)械臂參與的情況下，將其縮入艙室，減小空間體積，利 于其巡檢。
機(jī)械臂的存在可以方便一些空間狹小區(qū)域的檢測，并且其分為三段的
整體結(jié)構(gòu)和各段的運(yùn)動方式使前臂可以獲得在空間內(nèi)5個自由度，方便其
在各個方位的檢測。
上述變電站智能巡檢機(jī)器人，所述移動銷軸安裝于一滑塊上，該滑塊 通過蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動而沿所述基臂空腔構(gòu)成的軌道直線運(yùn)行，同時空腔對該
滑塊周向限位；所述基臂通過滑鍵與一伺服電機(jī)驅(qū)動的套筒鏈接，使其具 有所述花鍵聯(lián)接傳動的周向自由度和沿滑鍵鍵槽運(yùn)行的軸向自由度。
所述中臂連接有前臂的端部設(shè)有用于檢測器完全縮入所述艙室的磁 卡感應(yīng)片。
所述移動銷軸和銷軸通過伺服電機(jī)驅(qū)動，使中臂和前臂各具有一個轉(zhuǎn) 動自由度。
所述前臂端部側(cè)面設(shè)有用于信息采集的超聲探測頭、微型攝像頭和激 光探測頭，并設(shè)有工裝機(jī)械手。
所述艙室上側(cè)通過云臺設(shè)有一用來支撐主視頻采集組件的支撐架，其 中主視頻采集組件為裝置在防護(hù)罩內(nèi)的可見光攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)。
其進(jìn)一步包括用于通過天線與用戶端計算機(jī)通訊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及輔助 的信息處理裝置，用于建立用戶端計算機(jī)與包括機(jī)械臂信息采集、主視頻 采集的信息采集系統(tǒng)的鏈接，其中信息采集系統(tǒng)還包括用于采集所述防護(hù) 外殼內(nèi)溫、濕度的傳感器，采集外部環(huán)境溫、濕度的傳感器，所采集信息 通過信息處理裝置處理并傳輸給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
所述移動小車具有兩個后輪和兩個用于作為驅(qū)動輪的前輪，其中后輪 為萬向輪。
該機(jī)器人的電源設(shè)置在所述移動小車中部，并設(shè)有自動充電裝置，且 該自動充電裝置的充電絲桿平行于移動小車橫軸線。(四)


下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述，使本領(lǐng)域 的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，其中
圖1為本發(fā)明實施例電廠巡檢機(jī)器人的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例電廠巡檢機(jī)器人的小車及主要附件右視結(jié)構(gòu)布局圖。
圖3為本發(fā)明實施例機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為機(jī)械臂的前臂和中臂折疊狀態(tài)圖。 圖5為機(jī)械臂縮入艙室狀態(tài)圖。
圖中1、防護(hù)罩，2、可見光攝像機(jī)，3、紅外攝像機(jī)，4、支撐架， 5、云臺，6、艙室，7、基臂，8、中臂，9、前臂，10、防護(hù)外殼前蓋，11、 充電絲桿，12、充電端，13、后輪，14、信息處理裝置，15、驅(qū)動裝置， 16、前輪，17、防護(hù)外殼，18、溫度傳感器，19、驅(qū)動機(jī)構(gòu)，20、天線， 21、工作狀態(tài)指示燈，22、電源，23、移動小車，24、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，25、滑 軌，26、磁卡感應(yīng)片，27、銷軸，28、超聲探測頭，29、微型攝像機(jī)，30、 激光探測頭，31、工裝機(jī)械手，32、移動銷軸。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的技術(shù)方案作示例性說明
參照說明書附圖1至5，本實施例變電站智能巡檢機(jī)器人，包括作為 載具的移動小車23，其前部設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、 電子元件的防護(hù)外殼17和機(jī)械臂，以及信息處理系統(tǒng)，所述機(jī)械臂安裝于 所述防護(hù)外殼上部的艙室6上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩 個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂7、具有移動銷軸32可沿所述空腔運(yùn)行而使 本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的 中臂8和通過銷軸27安裝于所述中臂端部的前臂9，其中空腔橫截面大于 所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面。
變電站智能巡檢機(jī)器人的主要機(jī)動動作可以受控于自身控制機(jī)，也就 是本方案所說的信息處理系統(tǒng)，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對其遠(yuǎn)程控制。 對于所說的導(dǎo)航系統(tǒng)，則主要用來處理移動小車的移動路線信息，設(shè)定移 動小車移動路徑。
所述移動銷軸安裝于一滑塊上，該滑塊通過蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動而沿所述基 臂空腔構(gòu)成的軌道25直線運(yùn)行，同時空腔對該滑塊周向限位；所述基臂通過滑鍵與一伺服電機(jī)驅(qū)動的套筒鏈接，使其具有所述花鍵聯(lián)接傳動的周向 自由度和沿滑鍵鍵槽運(yùn)行的軸向自由度。至于所述滑塊的直線運(yùn)動，也可 以采用鏈傳動，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，當(dāng)然，鏈傳動存在傳動精度地的缺陷。
能夠?qū)崿F(xiàn)上述運(yùn)動方式的傳動機(jī)構(gòu)多種多樣，在機(jī)械原理上都是常規(guī) 的傳動方式，容易實現(xiàn)，制造成本也比較低。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本方案 所提供運(yùn)動方式的及具體現(xiàn)實機(jī)械結(jié)構(gòu)的啟示下所作的等同改進(jìn)應(yīng)當(dāng)落入 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
為了便于檢測機(jī)械臂完全縮入艙室內(nèi)，所述中臂連接有前臂的端部設(shè)
有用于檢測器完全縮入所述艙室的磁卡感應(yīng)片26。當(dāng)然，也可以采用其他 的方式，比如上述位置設(shè)置一行程開關(guān)，通過行程開關(guān)的觸發(fā)來獲得準(zhǔn)確 的縮入位置。
所述移動銷軸和銷軸通過伺服電機(jī)驅(qū)動，使中臂和前臂各具有一個轉(zhuǎn) 動自由度。由于機(jī)械臂的功用決定了其結(jié)構(gòu)比較緊湊，重量比較輕，所以 對應(yīng)于所述中臂和前臂的伺服電機(jī)功率相對也比較小，裝置在相應(yīng)銷軸處， 對整體尺寸影響不大。
為了廣域的獲得數(shù)據(jù)信息，所述前臂端部側(cè)面設(shè)有用于信息采集的超 聲探測頭28、微型攝像頭29和激光探測頭30，并設(shè)有工裝機(jī)械手31。對
于工裝機(jī)械手可以進(jìn)行比較簡單的工裝操作。
所述艙室上側(cè)通過云臺5設(shè)有一用來支撐主視頻采集組件的支撐架4， 其中主視頻采集組件為裝置在防護(hù)罩1內(nèi)的可見光攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)3。 巡檢主要是獲得視頻信息，因此，主要地，將其單獨設(shè)置在檢測角度更容 易控制的上部，并通過云臺這一精密控制元件控制所述支架的俯仰和轉(zhuǎn)動， 以獲取精確位置信息。
本實施例進(jìn)一步包括用于通過天線20與用戶端計算機(jī)通訊的網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)24及輔助的信息處理裝置14，用于建立用戶端計算機(jī)與包括機(jī)械臂信 息采集、主視頻采集的信息采集系統(tǒng)的鏈接，其中信息采集系統(tǒng)還包括用 于采集所述防護(hù)外殼內(nèi)溫、濕度的傳感器，采集外部環(huán)境溫、濕度的傳感 器，所采集信息通過信息處理裝置處理并傳輸給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
為了便于小車的移動的控制，所述移動小車具有兩個后輪13和兩個用 于作為驅(qū)動輪的前輪16，其中后輪為萬向輪。采用前驅(qū)的方式更容易越障。
該機(jī)器人的電源設(shè)置在所述移動小車中部，并設(shè)有自動充電裝置，且 該自動充電裝置的充電絲桿11平行于移動小車橫軸線，便于充電。
權(quán)利要求
1.一種變電站智能巡檢機(jī)器人，包括作為載具的移動小車(23)，其前部設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、電子元件的防護(hù)外殼(17)和機(jī)械臂，以及信息處理系統(tǒng)，其特征在于所述機(jī)械臂安裝于所述防護(hù)外殼上部的艙室(6)上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂(7)、具有移動銷軸(32)可沿所述空腔運(yùn)行而使本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的中臂(8)和通過銷軸(27)安裝于所述中臂端部的前臂(9)，其中空腔橫截面大于所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于所 述移動銷軸安裝于一滑塊上，該滑塊通過蝸桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動而沿所述 基臂空腔構(gòu)成的軌道(25)直線運(yùn)行，同時空腔對該滑塊周向限 位；所述基臂通過滑鍵與一伺服電機(jī)驅(qū)動的套筒鏈接，使其具有 所述花鍵聯(lián)接傳動的周向自由度和沿滑鍵鍵槽運(yùn)行的軸向自由 度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于所 述中臂連接有前臂的端部設(shè)有用于檢測器完全縮入所述艙室的磁 卡感應(yīng)片(26)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于所 述移動銷軸和銷軸通過伺服電機(jī)驅(qū)動，使中臂和前臂各具有一個 轉(zhuǎn)動自由度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于所 述前臂端部側(cè)面設(shè)有用于信息采集的超聲探測頭(28)、微型攝像頭(29)和激光探測頭(30)，并設(shè)有工裝機(jī)械手(31)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于所 述艙室上側(cè)通過云臺(5)設(shè)有一用來支撐主視頻采集組件的支撐 架(4)，其中主視頻采集組件為裝置在防護(hù)罩(1)內(nèi)的可見光攝 像機(jī)和紅外攝像機(jī)(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征 在于其進(jìn)一步包括用于通過天線(20)與用戶端計算機(jī)通訊的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(24)及輔助的信息處理裝置(14)，用于建立用戶端計 算機(jī)與包括機(jī)械臂信息采集、主視頻采集的信息采集系統(tǒng)的鏈接， 其中信息采集系統(tǒng)還包括用于采集所述防護(hù)外殼內(nèi)溫、濕度的傳 感器，采集外部環(huán)境溫、濕度的傳感器，所采集信息通過信息處 理裝置處理并傳輸給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于所 述移動小車具有兩個后輪(13)和兩個用于作為驅(qū)動輪的前輪(16)，其中后輪為萬向輪。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的變電站智能巡檢機(jī)器人，其特征在于該 機(jī)器人的電源設(shè)置在所述移動小車中部，并設(shè)有自動充電裝置， 且該自動充電裝置的充電絲桿(11)平行于移動小車橫軸線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變電站智能巡檢機(jī)器人。其包括作為載具的移動小車，其前部設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、電子元件的防護(hù)外殼和機(jī)械臂，以及信息處理系統(tǒng)，所述機(jī)械臂安裝于所述防護(hù)外殼上部的艙室上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂、具有移動銷軸可沿所述空腔運(yùn)行而使本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的中臂和通過銷軸安裝于所述中臂端部的前臂，其中空腔橫截面大于所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面?；诒景l(fā)明技術(shù)方案的機(jī)器人職能化程度高，安全性高。
文檔編號B25J19/00GK101604825SQ20091001678
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者濤 曹, 雷 曹, 王明瑞, 趙金龍, 銳 郭 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司