一種具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的自動(dòng)巡檢技術(shù)，具體涉及一種具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，電力系統(tǒng)變電站已基本實(shí)現(xiàn)了無人值守，為了彌補(bǔ)人工定期巡檢的不足，國內(nèi)外均出現(xiàn)了采用地面移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行巡檢，獲取變電設(shè)備可見光圖像和紅外熱像數(shù)據(jù)并進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測、分析的應(yīng)用報(bào)道。機(jī)器人能夠一定程度地解決設(shè)備自動(dòng)巡檢問題，但機(jī)器人在地面沿固定的路徑運(yùn)行，存在監(jiān)測死區(qū)，尤其對(duì)于位置高的變電設(shè)備或設(shè)備部件，如位于變壓器頂部的附件、線路絕緣子、避雷針等，由于距離、視角、陰霧和黑夜等復(fù)雜環(huán)境條件因素的影響，往往不能清楚、準(zhǔn)確地檢測其狀態(tài)并識(shí)別其缺陷和隱患，此外，機(jī)器人需在地下埋設(shè)磁軌才能導(dǎo)航，工程量大，成本高，而且一旦路徑確定就不易更改，不利于機(jī)器人巡檢在變電站的應(yīng)用推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)地面移動(dòng)、上下桿柱和沿桿柱爬行/旋轉(zhuǎn)/停止功能，結(jié)構(gòu)緊湊、控制精度高、能夠全方位、無死區(qū)地監(jiān)測變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
本發(fā)明提供一種具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人，包括監(jiān)測裝置、驅(qū)動(dòng)控制模塊和爬行機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)測裝置、驅(qū)動(dòng)控制模塊分別裝設(shè)于爬行機(jī)構(gòu)上，所述爬行機(jī)構(gòu)包括多節(jié)軀體單元和軀體關(guān)節(jié)，相鄰的軀體單元之間通過軀體關(guān)節(jié)相連，相鄰的軀體單元之間設(shè)有用于控制軀體關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的軀體關(guān)節(jié)電機(jī)，所述軀體單元的底部設(shè)有底輪以及至少一對(duì)用于爬桿及移動(dòng)的機(jī)器手臂，所述機(jī)器手臂的端部設(shè)有行走旋轉(zhuǎn)萬向輪以及用于驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪進(jìn)行行走或旋轉(zhuǎn)的萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、軀體關(guān)節(jié)電機(jī)分別與驅(qū)動(dòng)控制模塊相連。
[0005]優(yōu)選地，所述機(jī)器手臂包括依次相連的手臂前節(jié)、手臂關(guān)節(jié)和手臂后節(jié)，所述手臂前節(jié)和手臂后節(jié)之間設(shè)有手臂關(guān)節(jié)電機(jī)，所述手臂后節(jié)的根部設(shè)有手臂根關(guān)節(jié)，所述手臂后節(jié)通過手臂根關(guān)節(jié)和軀體單元相連，所述手臂后節(jié)和軀體單元之間設(shè)有用于控制手臂根關(guān)節(jié)狀態(tài)的根關(guān)節(jié)電機(jī)，所述手臂關(guān)節(jié)電機(jī)、根關(guān)節(jié)電機(jī)分別與驅(qū)動(dòng)控制模塊相連。
[0006]優(yōu)選地，所述手臂前節(jié)和手臂后節(jié)均為弧形，且所述手臂前節(jié)的弧形圓心、手臂后節(jié)的弧形圓心位于同一側(cè)。
[0007]優(yōu)選地，所述監(jiān)測裝置包括云臺(tái)和視頻檢測組件，所述云臺(tái)裝設(shè)于爬行機(jī)構(gòu)上，所述視頻檢測組件裝設(shè)于云臺(tái)上。
[0008]優(yōu)選地，所述視頻檢測組件包括紅外攝像頭和高清攝像頭。
[0009 ]優(yōu)選地，所述監(jiān)測裝置裝設(shè)于爬行機(jī)構(gòu)中位于中部的一節(jié)軀體單元上。
[0010]優(yōu)選地，所述底輪為萬向輪。
[0011]本發(fā)明還提供一種前述具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法，步驟包括:
1)當(dāng)變電站巡檢機(jī)器人在地面移動(dòng)時(shí)，所述機(jī)器手臂通過行走旋轉(zhuǎn)萬向輪支承于地面上，通過各個(gè)軀體單元的萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行走旋轉(zhuǎn)萬向輪在地面上移動(dòng)及轉(zhuǎn)向；
2)當(dāng)變電站巡檢機(jī)器人從地面接近桿柱時(shí)，驅(qū)動(dòng)軀體關(guān)節(jié)電機(jī)使得爬行機(jī)構(gòu)上仰并接近桿柱，首先控制第一個(gè)軀體單元的一對(duì)機(jī)器手臂環(huán)抱桿柱使得底輪和行走旋轉(zhuǎn)萬向輪將桿柱夾緊，并通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪沿桿柱上移，然后依次控制后續(xù)各個(gè)軀體單元的一對(duì)機(jī)器手臂環(huán)抱桿柱使得底輪和行走旋轉(zhuǎn)萬向輪將桿柱夾緊，并通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪沿桿柱上移，最終使得所有軀體單元爬上桿柱；
3)當(dāng)變電站巡檢機(jī)器人爬上桿柱后，當(dāng)需要繼續(xù)爬升或者下降時(shí)，控制所有軀體單元的一對(duì)機(jī)器手臂環(huán)抱桿柱使得底輪和行走旋轉(zhuǎn)萬向輪將桿柱夾緊，并通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪沿桿柱上移爬升；當(dāng)需要沿桿柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，控制萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪旋轉(zhuǎn)，使得行走旋轉(zhuǎn)萬向輪的行走方向和桿柱相互垂直，通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪沿桿柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)需要在桿柱上停止時(shí)，控制萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪旋轉(zhuǎn)，使得行走旋轉(zhuǎn)萬向輪的行走方向和桿柱相互垂直，并通過底輪和行走旋轉(zhuǎn)萬向輪夾持停止在桿柱上；
4)當(dāng)變電站巡檢機(jī)器人下上桿柱時(shí)，控制最后一個(gè)軀體單元的一對(duì)機(jī)器手臂環(huán)抱桿柱使得底輪和行走旋轉(zhuǎn)萬向輪將桿柱夾緊，并通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪沿桿柱下移，同時(shí)驅(qū)動(dòng)軀體關(guān)節(jié)電機(jī)使得爬行機(jī)構(gòu)的前端上仰接近地面，從第一個(gè)軀體單元開始依次從桿柱上松開機(jī)器手臂并通過行走旋轉(zhuǎn)萬向輪支承于地面上，最終使得所有軀體單元的機(jī)器手臂通過行走旋轉(zhuǎn)萬向輪支承于地面上。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟I)中機(jī)器手臂通過行走旋轉(zhuǎn)萬向輪支承于地面上時(shí)，驅(qū)動(dòng)手臂關(guān)節(jié)電機(jī)使得手臂前節(jié)、手臂后節(jié)之間的夾角大于90°。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟I)中變電站巡檢機(jī)器人在地面移動(dòng)時(shí)，所述監(jiān)測裝置(I)采集桿柱圖像，針對(duì)采集得到的桿柱圖像以桿柱的直徑、輪廓特征來識(shí)別桿柱，當(dāng)識(shí)別出桿柱時(shí)，則變電站巡檢機(jī)器人開始從地面爬上桿柱。
[0014]本發(fā)明具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人具有下述優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明包括監(jiān)測裝置、驅(qū)動(dòng)控制模塊和爬行機(jī)構(gòu)，通過爬行機(jī)構(gòu)作為監(jiān)測裝置的載體，爬行機(jī)構(gòu)包括多節(jié)軀體單元和軀體關(guān)節(jié)，相鄰的軀體單元之間通過軀體關(guān)節(jié)相連，相鄰的軀體單元之間設(shè)有用于控制軀體關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的軀體關(guān)節(jié)電機(jī)，軀體單元上設(shè)有一對(duì)用于爬桿及移動(dòng)的機(jī)器手臂，機(jī)器手臂的端部設(shè)有行走旋轉(zhuǎn)萬向輪以及用于驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪進(jìn)行行走或旋轉(zhuǎn)的萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)行走旋轉(zhuǎn)萬向輪，并結(jié)合軀體關(guān)節(jié)的控制、機(jī)器手臂的控制，使得變電站巡檢機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)地面移動(dòng)、上下桿柱和沿桿柱爬行/旋轉(zhuǎn)/停止功能，具有結(jié)構(gòu)緊湊、控制精度高的優(yōu)點(diǎn)，能夠全方位、無死區(qū)地監(jiān)測變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
[0015]2、本發(fā)明通過監(jiān)測裝置對(duì)周圍環(huán)境的圖像識(shí)別實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，能全方位、無死區(qū)地準(zhǔn)確采集變電設(shè)備包括溫度和外觀圖像在內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)變電設(shè)備過熱、污穢、移位、爆炸、漏油、放電、起火、目標(biāo)侵入等異常狀態(tài)的監(jiān)測、識(shí)別與定位，對(duì)變電站內(nèi)設(shè)備準(zhǔn)確無誤的在線監(jiān)測，能夠全方位、無死區(qū)地監(jiān)測變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。
[0016]3、本發(fā)明原理簡單，控制精準(zhǔn)可靠，能廣泛應(yīng)用于變電站中取代人工巡檢和現(xiàn)有機(jī)器人巡檢，提高經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
[0017]本發(fā)明具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法具有下述優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方法是基于本發(fā)明具有爬桿功能的變電站巡檢機(jī)器人的應(yīng)用控制方法，通過對(duì)變電站巡檢機(jī)器人的軀體關(guān)節(jié)的狀態(tài)、機(jī)器手臂的狀態(tài)，通過萬向輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)控制行走旋轉(zhuǎn)萬向輪的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)地面移動(dòng)、上下桿柱和沿桿柱爬行/旋轉(zhuǎn)/停止功能，從而以通過監(jiān)測裝置對(duì)周圍環(huán)境的圖像識(shí)別實(shí)現(xiàn)監(jiān)測，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位、無死區(qū)的變電站電力設(shè)備的在線巡檢與監(jiān)測。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)不意圖。
[0019]圖2為本發(fā)明實(shí)施例在地面移動(dòng)時(shí)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
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