一種基于超聲波的電力設(shè)備無損檢測平臺及其避障方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備無損檢測平臺控制技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計一種關(guān)于平臺車和機械手臂的避障方法，可以廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備無損檢測平臺在變電站設(shè)備的檢測中。
【背景技術(shù)】
[0002]在變電站設(shè)備的檢測過程中，如今的檢測設(shè)備比較笨重，檢測所需要的線路比較繁多，這使得在檢測設(shè)備的準備過程中浪費了大量的人力物力，造成了工作效率的下降。
[0003]為了提高工作效率，減少人力物力的浪費，設(shè)計了電力設(shè)備無損檢測平臺，這種智能平臺可以單獨攜帶設(shè)備進入檢測區(qū)域進行對設(shè)備的檢測。由于需要進入變電站等場所工作，電力設(shè)備無損檢測平臺有自己的導(dǎo)航系統(tǒng)無需操作者操作，但是在前進和工作的過程中有一些障礙和危險的區(qū)域，比如:前進過程中的障礙物和位于被檢測設(shè)備上方的電線，這就需要電力設(shè)備無損檢測平臺有自己的避障系統(tǒng)，防止平臺車撞在障礙物上或者機械臂距離電線太近而造成平臺觸電。
[0004]在電力設(shè)備無損檢測平臺上的避障系統(tǒng)具有實時測距功能，可以實時測得距離障礙物或者電線的距離。常見的測距傳感器有激光雷達和超聲波傳感器。
[0005]激光雷達傳感器在近幾年的應(yīng)用比較廣泛，因為它具有較高的精度。相比于其他的距離傳感器，激光雷達可以同時滿足精度和速度的要求，這方面特別適用于移動機器人，而且激光雷達還可以在黑暗的環(huán)境中進行工作。但是這種聚力傳感器的缺點是安裝精度要求高，價格比較昂貴等。
[0006]超聲波反射能力強，指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播距離較遠。利用超聲波檢測具有迅速、方便、計算簡單、易于做到實時控制等優(yōu)點。超聲波傳感器的環(huán)境適應(yīng)能力強，在陰影、灰塵、煙霧等環(huán)境下，基本不會受到影響。仍然可以準確的測量出到障礙物的距離。
[0007]跟激光雷達相比較，超聲波傳感器具有價格比較便宜，不易損壞等優(yōu)勢，而且超聲波傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、信號處理簡單可靠，易于小型化和集成化。超聲波傳感器測量距離時超聲波發(fā)射器首先向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即中斷停止計時，得到時間差之后通過計算即得到障礙物的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是利用超聲波測距技術(shù)，針對電力設(shè)備無損檢測平臺在變電站設(shè)備檢測過程中遇到的障礙物和有危險的電線首先通過超聲波測距，之后將測得的數(shù)據(jù)傳輸給檢測平臺控制系統(tǒng)，檢查平臺控制系統(tǒng)根據(jù)測得的距離向平臺車和機械手臂發(fā)出命令，即可完成對障礙物和電線的避障。
[0009 ]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]—種基于超聲波的電力設(shè)備無損檢測平臺，本發(fā)明其特征是:包括平臺車，設(shè)置在平臺車上的機械旋轉(zhuǎn)底座，設(shè)置在機械旋轉(zhuǎn)底座上的機械手臂，分別設(shè)在平臺車前部和機械手臂頂端和手臂周圍的超聲波傳感器，設(shè)在機械手臂頂端的檢測裝置;設(shè)有數(shù)據(jù)處理單元和平臺系統(tǒng)控制單元依次連接，其中數(shù)據(jù)處理單元分別與超聲波傳感器進行連接，并安裝在平臺車的內(nèi)部，用作處理數(shù)據(jù)和控制平臺車、機械手臂的動作;并設(shè)有無線傳輸單元與平臺系統(tǒng)控制單元連接，無線傳輸單元還連接控制站，用作數(shù)據(jù)的傳輸；
[0011]—種基于超聲波的電力設(shè)備無損檢測平臺的避障方法，包括以下幾個步驟:
[0012](I)平臺車前進過程中，機械手臂不動作，位于平臺車前端的超聲波傳感器開始工作向前發(fā)射超聲波；
[0013](2)超聲波傳感器測量記錄從超聲波發(fā)射到接受到反射回來的超聲波時的時間tl，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理單元；
[0014](3)數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)超聲波傳感器傳來的數(shù)據(jù)計算出超聲波傳感器到障礙物之間的距離dl;
[0015](4)數(shù)據(jù)處理單元對比超聲波傳感器到前方障礙物的距離dl和平臺車與障礙物的安全距離Dl，如果dl>Dl，平臺車前進安全，反之則有危險；
[0016](5)當(dāng)平臺車前進安全時，避障系統(tǒng)重復(fù)上述步驟，當(dāng)處于危險時，平臺系統(tǒng)控制單元控制平臺車進行避障，無線傳輸裝置將實時數(shù)據(jù)傳回給操作站，供操作人員參考；
[0017](6)平臺車到達目標設(shè)備進行檢查作業(yè)時，機械手臂開始動作，位于機械手臂上的超聲波傳感器開始工作，超聲波傳感器向前發(fā)射超聲波；
[0018](7)超聲波傳感器測量記錄從超聲波發(fā)射到接受到反射回來的超聲波時的時間t2，并將其傳輸給數(shù)據(jù)處理單元；
[0019](8)數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)超聲波傳感器傳來的數(shù)據(jù)計算出超聲波傳感器到帶電設(shè)備之間的距離d2;
[0020](9)數(shù)據(jù)處理單元對比超聲波傳感器到帶電設(shè)備的距離d2和機械手臂與帶電設(shè)備的安全距離D2，如果d2>D2，機械手臂作業(yè)安全，反之則有危險；
[0021](10)當(dāng)機械手臂作業(yè)安全時，避障系統(tǒng)重復(fù)上述步驟，當(dāng)處于危險時，平臺系統(tǒng)控制單元控制機械手臂遠離帶電設(shè)備，無線傳輸裝置將實時數(shù)據(jù)傳回給操作站，供操作人員參考。
[0022]注:如果當(dāng)前電力設(shè)備無損檢測平臺為手動導(dǎo)向模式，則將此距離信息發(fā)給地面控制站作為參考，由地面控制站控制平臺車和機械手臂的動作。
[0023]本發(fā)明用戶通過控制站設(shè)置距離的多個閾值，并設(shè)置當(dāng)距離到達某一閾值時電力設(shè)備無損檢測平臺的響應(yīng)動作，包括:提醒操作者距離太近，減速移動，停止動作，平臺車和機械手臂反方向移動。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:可以有效地降低電力設(shè)備無損檢測平臺在前進和工作過程中發(fā)生危險的可能性，提高了電力設(shè)備無損檢測平臺的安全性。
【附圖說明】
[0025]圖1是電力設(shè)備無損檢測平臺避障系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026]其中I是平臺車，2是檢測時所安裝的設(shè)備，3是超聲波傳感器，4是機械手臂，5是可旋轉(zhuǎn)機械底座；
[0027]圖2是電力設(shè)備無損檢測平臺系統(tǒng)示意圖；
[0028]圖3-1是電力設(shè)備無損檢測平臺工作示意圖；
[0029]圖3-2中6是位于檢測設(shè)備上空的帶電設(shè)備；
[0030]圖3-3中7是障礙物。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明。
[0032]如圖1，圖2，一種基于超聲波的電力設(shè)備無損檢測平臺，本發(fā)明其特征是:包括平臺車，設(shè)置在平臺車上的機械旋轉(zhuǎn)底座，設(shè)置在機械旋轉(zhuǎn)底座上的機械手臂，分別設(shè)在平臺車前部和機械手臂頂端和手臂周圍的超聲波傳感器，設(shè)在機械手臂頂端的檢測裝置;設(shè)有數(shù)據(jù)處理單元和平臺系統(tǒng)控制單元依次連接，其中數(shù)據(jù)處理單元分別與超聲波傳感器進行連接，并安裝在平臺車的內(nèi)部，用作處理數(shù)據(jù)和控制平臺車、機械手臂的動作;并設(shè)有無線傳輸單元與平臺系統(tǒng)控制單元連接，無線傳輸單元還連接控制站，用作數(shù)據(jù)的傳輸；
[0033]—種基于超聲波的電力設(shè)備無損檢測平臺的避障方法，包括以下幾個步驟:
[0034](10)平臺車前進過程中，機械手臂不動作，位于平臺車前端的超聲波傳感器開始工作向前發(fā)射超聲波；
[0035](I I)超聲波傳感器測量記錄從超聲波發(fā)射到接受到反射回來