CN104339372B - 换流站阀厅智能巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了换流站阀厅智能巡检机器人，包括机器人终端系统，所述终端系统包括型材轨道，所述型材轨道竖直安装在阀厅壁面上，所述型材轨道上安装有运动机构、运动驱动机构和检测机构；所述终端系统包含第一和第二控制箱，实现对设备的通信控制和供电；所述检测机构包括云台和检测组件；运动机构带动检测机构沿型材导轨上下运动，并结合云台的水平旋转和俯仰运动，实现对被测设备的大范围检测。本发明的采用的结构紧凑美观，安装快捷方便，运行平稳可靠，定位精度高，检测范围大，自动化程度高。
Description
技术领域
本发明涉及换流站阀厅智能巡检机器人。
背景技术
阀厅是换流站重要组成部分，保证阀厅内设备的正常运行至关重要。阀厅设备如阀塔一方面需要有足够的可靠性，另一方面也需要及时检测以便发现并检修存在潜在隐患的设备，确保换流站系统正常运行。阀厅设备的实时检测对保证其可靠安全运行有重要意义。采用轨道机器人可方便灵活地对阀厅内设备进行实时检测，了解设备的运行状态。
阀厅内主要设备是阀塔，阀塔分列分层排列，根据规格不同每一列的总高度不同。阀塔的换流阀是最主要的发热器件，需要对每层换流阀的温度进行实时监测。除温度监测外，还需要对设备外观、破损、噪声和仪表数据进行监测。
阀厅内的主要电力设备，包括：换流阀、管型母线、避雷器、接地刀、直流电流互感器、直流电压分压器等诸多设备，其中换流阀是直流输电工程的核心设备，通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制。
目前用于检测阀厅内设备信息的移动机器人存在的缺点是：
1、换流阀通过依次将三相交流电压连接到直流端得到期望的直流电压和实现对功率的控制，在运行时产生大量的电磁干扰，导致阀厅内为存在着强电磁干扰，现有的移动机器人无法完成设定的工作要求，工作精度低；
2、在通讯方式上，现有的移动机器人一般为无线通讯也不能满足在阀厅内能够稳定可靠地传送数据的要求；
3、阀厅的空间相对狭小，另外，阀厅内的设备在维修时一般要求为一年才能进去一次，这就要求阀厅的机器人需要具备使用灵活，安全性高的特点，现有的机器人不能满足阀厅的需要；
4、受阀塔和其它被监测设备布局限制，要实现对设备全方位的检测功能，需要机器人能够在垂直方向运动。现有的传统轮式驱动或履带式驱动方式实现垂直方向运动时需要克服自身重力，需要较大摩擦力而较难以实现，且因阀厅封闭空间无法随时更换电池，无法采用携带电池的供电方式。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供换流站阀厅智能巡检机器人，它具有满足阀厅设备实时无人检测要求的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
换流站阀厅智能巡检机器人，包括机器人终端系统，所述机器人终端系统包括轨道，所述轨道上安装有运动机构、运动驱动机构和检测机构，所述机器人终端系统上还设有屏蔽装置，机器人终端系统的电源系统的输入端设置有滤波模块、防雷模块及过压过流保护模块，所述机器人终端系统采用拖缆方式进行供电通信，或采用滑触线方式进行供电加电力载波方式与远程控制系统进行通信，远程控制系统通过运动驱动机构控制运动机构沿轨道移动，运动机构通过带动检测机构上下移动继而监测阀厅内设备的运行状况。
所述运动机构包括同步带轮组件和同步带，所述同步带轮组件包括同步带轮箱和同步带轮，所述轨道为型材轨道，所述同步带轮箱安装在型材轨道的上下两端，所述同步带轮安装在同步带轮箱内部，所述同步带缠紧在同步带轮上。
远程控制系统包括第二光电转换器和上位机，第二光电转换器将通信信号进行光电转换，实现远程控制系统与机器人终端系统的通信。
所述运动驱动机构包括交流伺服电机和减速器，所述交流伺服电机通过减速器与同步带轮安装在一起；所述减速器通过法兰组件固定在型材轨道底部的同步带轮箱上。
所述检测结构包括第一控制箱；第一控制箱实现对检测组件和云台的通信控制及供电。
所述第一控制箱安装在滑座上，所述滑座与同步带固连，所述滑座通过滑动接触的方式安装在型材轨道上，所述同步带带动所述滑座沿型材轨道上下移动，所述第一控制箱上安装云台，所以第一控制箱也起到支架的作用；所述云台上安装检测组件。
所述检测组件包括红外热像仪和光学摄像机。
所述检测组件包括至少一个烟雾报警器模块，所述烟雾报警器模块数量为一个时，安装在云台模块顶部，当烟雾报警器模块数量为多个时，安装在云台模块的四周和顶部。
所述机器人终端系统还包括安装在轨道附近的第二控制箱，所述第二控制箱与第一控制箱通信，并为第一控制箱提供电源，将第一控制箱检测到的信号传输给远程控制系统；所述第二控制箱还对交流伺服电机的运动起到控制作用。
所述型材轨道的底端装有零点开关，作为机器人运行的原点。在巡检机器人每次上电之前，机器人先自动回原点，然后执行分配的巡检任务。
所述第二控制箱实现对整个机器人系统终端的供电和通信中继，以及交流伺服电机的运动控制功能，并将通信控制信号实现光电信号的转换，以便实现远程通信。
所述机器人终端系统还包括限位机构，所述限位机构包括限位开关，所述限位开关安装在型材轨道的两端，与型材轨道接触的所述控制箱的后表面装有限位开关挡块，所述限位开关挡块与限位开关配合使用防止异常断电所带来的碰撞。
所述交流伺服电机的编码器与伺服驱动器连接，通过数脉冲方式控制轨道上的滑座带动检测组件到达指定位置进行检测。
所述交流伺服电机带有电磁制动器，在断电的情况下能够实现制动。
所述同步带与同步带轮配合装在型材轨道的槽内。
所述第一控制箱及第二控制箱的内部设有用于放置控制器的电磁屏蔽模块盒。
所述电磁屏蔽模块盒包括盒体和屏蔽盖板，所述屏蔽盖板设置在盒体上，所述屏蔽盖板包括由外向内依次叠加的金属板、柔性衬垫和金属箔片，所述盒体内部为空腔，盒体内臂设有台阶；所述屏蔽盖板上开有安装孔，台阶上设有开螺纹孔，标准紧固件通过安装孔与螺纹孔将盒体和屏蔽盖板固定连接。
所述第二控制箱的箱体上设置有通风防尘电磁屏蔽窗。
所述通风防尘电磁屏蔽窗，所述通风防尘电磁屏蔽窗包括边框，所述边框包括第一边框及第二边框，所述第一边框及第二边框上均设有环形台阶，第一边框及第二边框之间通过台阶依次设有通风金属板及防尘网，所述第二边框上还开设有环形的矩形槽，矩形槽内嵌入导电橡胶条。
所述第二控制箱的箱体通过安全接地柱接地。
所述安全接地柱，包括接地螺柱，所述接地螺柱的中间部分安装法兰盘，两端部分均为螺纹，所述接地螺柱的其中一端打有用于扩孔镦粗的中心孔，另一端加工成腰圆型或D型；在所述接地螺柱打有中心孔的一端依次旋入六角螺母一、平垫圈一和手拧螺母。
所述机器人终端系统还包括电源远程控制系统，所述电源远程控制系统的输入端设置有滤波模块、防雷模块机过压过流保护模块。
所述机器人终端系统根据不同的要求，采用拖缆方式进行供电通信，或采用滑触线方式进行供电加电力载波方式进行通信。
当机器人采用拖链方式供电通信时，所述第一控制箱内安装检测设备控制器、视频服务器、第一交换机和第一电源模块；其中，所述视频服务器分别与红外摄像仪和光学摄像机通信，所述第一交换机与所述视频服务器通信，所述第一交换机与所述检测设备控制器通信，所述检测设备控制器分别与云台、红外热像仪和光学摄像机通信；第一电源模块为所述第一控制箱的各用电设备供电。
所述第二控制箱内安装交流伺服电机的运动控制器、伺服驱动器、第二电源模块、第二交换机和第一光电转换器，所述光电转换器与第二交换机通信，所述第二交换机与运动控制器通信，所述运动控制器与伺服驱动器通信，所述第一光电转换器与远程控制系统通信，所述运动控制器与零点开关和第一、第二限位开关通信，所述伺服驱动器与交流伺服电机通信，所述第二电源模块给所述第二控制箱的各个用电模块供电，并为第一控制箱提供电源。
当系统采用拖链供电方式时，所述第一控制箱供电和通信分别为独立的线缆，供电线缆从第二控制箱引出；通信线缆则与第二控制箱内的交换机连接；所述型材轨道上安装拖链档板和拖链，所述拖链挡板通过拖链挡板安装件固定在型材轨道上，所述供电线缆和通信线缆装在拖链内，拖链对线缆起到保护作用。
当机器人采用滑触线方式进行供电，并采用电力载波方式进行通信时，
所述第一控制箱内安装检测设备控制器、视频服务器、第一交换机、第一电力载波调制解调器、第一电源模块，其中，所述视频服务器分别与检测组件内的红外摄像仪和光学摄像机通信，所述第一交换机与所述视频服务器通信，所述第一交换机与所述检测设备控制器通信，所述检测设备控制器分别与云台、红外热像仪和光学摄像机通信；第一电源模块为所述第一控制箱的各用电设备供电。
所述第二控制箱内安装交流伺服电机的运动控制器、伺服驱动器、第二电源模块、第二交换机、第一光电转换器和第二电力载波调制解调器，所述光电转换器与第二交换机通信，所述第二交换机与运动控制器通信，所述控制器与伺服驱动器通信，所述光电转换器与远程控制系统通信，所述运动控制器与零点开关和第一、第二限位开关通信，所述伺服驱动器与交流伺服电机通信，所述第二电源模块给各个用电模块供电，并为第一控制箱供电；
所述第一电力载波调制解调器的一端与第一交换机连接，所述第一电力载波调制解调器的另外一端与第二电力载波调制解调器的一端连接，所述第二电力载波调制解调器的另外一端与第二交换机连接。
当系统采用滑触线供电方式时，检测结构的控制所采用的通信方式为电力载波方式；所述第一控制箱上通过集电器固定板安装集电器，所述型材轨道上安装滑触线固定座，所述滑触线安装在滑触线固定座内。所述集电器的两个触片与滑触线接触。所述集电器的两极接到第一控制箱的第一电力载波调制解调器的两端，所述集电器的两极还接到第一控制箱的第一电源模块两端。
所述滑触线的两极接到第二控制箱内的电力载波调制解调器上，所述滑触线的两极还接到第二控制箱的第二电源模块两端。
所述滑触线由铜导线和绝缘护套组成，铜导线做成套筒形状，所述集电器上有与滑触线根数同样的导线与滑触线的导线滑动接触连接。
所述第二控制箱的第一光电转换器，将所有的图像及视频检测信号和控制信号转化成光信号，通过光纤将信号传输到远程控制系统中，从而实现对整个系统的检测内容进行处理并对检测及运动状态进行远程控制操作。
所述拖链挡板为L型铝型材，所述L型铝型材与型材轨道组成导槽，实现对拖链的固定和对拖链的导向。
本发明的有益效果：
1本发明为壁装式轨道，可通过多个轨道机器人组合的方式，满足阀厅设备检测的多样化、复杂的检测要求。
2本发明的轨道采用型材轨道和传动的驱动系统，型材结构强度高，刚度大，运行平稳可靠。且材料容易获得，可较快速实现系统搭建。采用的同步带驱动系统运动精度高，可满足任意定点检测需求。通过续接，可以实现大行程检测要求。
3本发明中的交流伺服电机带有制动器，在断电时可以可靠地锁死制动。
4本发明可采用滑触线加电力载波技术或者拖链拖缆两种方式实现供电和通信，克服采用无线通信时因阀厅内复杂电磁环境对通信造成的干扰，且传输带宽更大，能实现视频和控制信号的可靠传输，结构紧凑。
5本发明采用有线取电，使得自主巡检时间不受电池容量限制，检测时间更灵活，可实现长时间连续巡检工作。
6本发明的第一控制箱可作为支架箱随滑座一起移动，远程控制系统设计灵活。
7本发明的检测组件根据实际使用需求可以搭配可见光、红外和紫外检测装置、拾音器、气体检测仪、电磁场强度检测仪等，方便实现阀厅内的不同检测要求。
8本发明采用拖链拖缆方式供电时，所采用的拖链挡板为L型铝型材，不但可以实现大尺寸安装，且材料获取方便。L型铝型材与轨道组成导槽，既可以实现对拖链的固定，又可以实现对拖链的导向。
9本发明亦可以用在所有室内有竖直方向移动巡检需求的场合，以代替人工作业，最大行程可达几十米。
附图说明
图1为轨道巡检机器人终端采用滑线供电时的系统外形结构示意图；
图2为轨道巡检机器人终端采用拖链供电方式的系统外形结构示意图；
图3为轨道巡检机器人终端滑线供电结构示意图；
图4为拖链板和轨道安装角件装配示意图；
图5为轨道巡检机器人型材轨道可采用的截面形式示例；
图6为轨道安装结构件外形示意图；
图7为拖链板截面示意图；
图8为采用拖链供电方式时机器人终端系统的控制结构图；
图9为屏蔽模块结构装配图；
图10为盒体结构图；
图11为安全接地柱接地示意图；
图12为通风防尘电磁屏蔽窗结构示意图；
其中，1第一同步带轮组件，2第一限位开关，3轨道安装结构件，4滑触线，5滑座，6集电器，7滑触线固定座，8法兰组件，9交流伺服电机，10减速器，11零点开关，12第一控制箱，13云台，14检测组件，15型材轨道，16同步带，17拖链，18拖链挡板，19限位开关挡块，20集电器固定板，21拖链挡板安装件，22第一槽口，23第二槽口，24第三槽口，25第四槽口，26第五槽口，27第二限位开关，28第二同步带轮组件，29第二控制箱，30上位机，31第一光电转换器，32第二光电转换器，33第一交换机，34第二交换机，35第二电源模块，36运动控制器，37伺服驱动器，38视频服务器，39红外热像仪，40光学摄像机，41远程控制系统，42机器人终端系统，43光纤，44检测设备控制器，45第一电源模块；
12-1为屏蔽盖板，12-2为盒体，12-3为标准紧固件，12-4为接插件，12-2-1为盒体外壁，12-2-2为螺纹孔，12-2-3为台阶，12-2-4为安装孔；
29-1-1、六角螺母一，29-1-2、六角螺母二，29-1-3、六角螺母三，29-2-1、平垫圈一，29-2-2、平垫圈二，29-2-3、平垫圈三，29-3、接地螺柱，29-4、蝶形螺母，29-5.机箱孔，29-6、机箱臂；
2-1-1、第一边框，2-1-2、第二边框，2-2、蜂窝状通风金属板，2-3、防尘网，2-4、导电橡胶条。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，换流站阀厅智能巡检机器人，包括机器人终端系统42，所述机器人终端系统42与远程控制系统41通信，所述机器人终端系统42包括型材轨道15，所述型材轨道15竖直安装在阀厅壁面上，所述型材轨道15上安装有运动机构、运动驱动机构和检测机构；
所述运动机构包括第一同步带轮组件1、第二同步带轮组件28和同步带16，所述同步带轮组件包括同步带轮箱和同步带轮，所述同步带轮箱安装在型材轨道15的上下两端，所述同步带轮安装在同步带轮箱内部，所述同步带16缠紧在同步带轮上；
所述运动驱动机构带动检测机构上下移动，所述运动驱动机构包括交流伺服电机9和减速器10，所述交流伺服电机9通过减速器10与同步带轮安装在一起；所述减速器10通过法兰组件8固定在型材轨道15底部的第二同步带轮箱上；
所述检测结构包括第一控制箱12；第一控制箱12实现对检测组件14和云台13的通信控制及供电；所述第一控制箱12安装在滑座5上，所述滑座5与同步带16固连，所述滑座5通过滑动接触安装在型材轨道15上，所述同步带16带动所述滑座5沿型材轨道15上下移动，所述第一控制箱12上安装云台13，所以第一控制箱12也起到支架的作用；所述云台13上安装检测组件14；检测组件14由红外热像仪39、光学摄像机40等组成。
所述机器人终端系统42还包括安装在轨道附近的第二控制箱29，所述第二控制箱29与第一控制箱12通信，将第一控制箱12检测到的信号传输给远程控制系统41；所述第二控制箱29还起到对轨道运动驱动组件的运动控制作用；
所述机器人终端系统42根据不同的要求，采用拖缆方式进行供电通信，或采用滑触线方式进行供电加电力载波方式进行通信。
当机器人采用拖链方式供电通信时，
所述第一控制箱12内安装检测设备控制器44、视频服务器38、第一交换机33、第一电源模块45等设备；其中，所述视频服务器38分别与红外摄像仪39和光学摄像机40通信，所述第一交换机33与所述视频服务器38通信，所述第一交换机33与所述检测设备控制器44通信，所述检测设备控制器44分别与云台13、红外热像仪39和光学摄像机40通信；第一电源模块45为各用电设备供电。
所述第二控制箱29内安装交流伺服电机9的运动控制器36、伺服驱动器37、第二电源模块35、第二交换机34和第一光电转换器31，所述第二光电转换器31与第二交换机34通信，所述第二交换机34与运动控制器36通信，所述运动控制器36与伺服驱动器37通信，所述第一光电转换器31与远程控制系统41通信，所述运动控制器36与零点开关11、第一限位开关2和第二限位开关27通信，所述伺服驱动器37与交流伺服电机9通信，所述第二电源模块35给各个用电模块供电。
当机器人采用滑触线方式进行供电，并采用电力载波方式进行通信时，
所述第一控制箱12内安装检测设备控制器44、视频服务器38、第一交换机33、第一电力载波调制解调器、第一电源模块45，其中，所述视频服务器38分别与检测组件8内的红外摄像仪39和光学摄像机40通信，所述第一交换机33与所述视频服务器38通信，所述第一交换机33与所述检测设备控制器44通信，所述检测设备控制器44分别与云台13、红外热像仪39和光学摄像机40通信；第一电源模块45为各用电设备供电。
所述第二控制箱29内安装交流伺服电机9的运动控制器36、伺服驱动器37、第二电源模块35、第二交换机34、第一光电转换器31和第二电力载波调制解调器，所述第一光电转换器31与第二交换机34通信，所述第二交换机34与运动控制器36通信，所述运动控制器36与伺服驱动器37通信，所述第一光电转换器31与远程控制系统41通信，所述运动控制器36与零点开关11、第一限位开关2和第二限位开关27通信，所述伺服驱动器37与交流伺服电机9通信，所述第二电源模块35给各个用电模块供电；
所述第一电力载波调制解调器的一端与第一交换机33连接，所述第一电力载波调制解调器的另外一端与第二电力载波调制解调器的一端连接，所述第二电力载波调制解调器的另外一端与第二交换机34连接。
当系统采用滑触线供电方式时，检测结构的控制所采用的通信方式为电力载波方式；所述第一控制箱12上通过集电器固定板20安装集电器6，所述型材轨道15上安装滑触线固定座7，所述滑触线4安装在滑触线固定座7内。所述集电器6的两个触片与滑触线4接触。所述集电器6的两极接到第一控制箱12的第一电力载波调制解调器的两端，所述集电器6的两极还接到第一控制箱12的第一电源模块45两端。所述滑触线4的两极接到第二控制箱29内的电力载波调制解调器上，所述滑触线4的两极还接到第二控制箱29的第二电源模块35两端。
所述滑触线4由铜导线和绝缘护套组成，铜导线做成套筒形状，所述集电器6上有与滑触线根数同样的导线与滑触线的导线滑动接触连接。
当系统采用拖链供电方式时，所述第一控制箱12供电和通信分别为独立的线缆，供电线缆由第二控制箱29提供；通信线缆则与第二控制箱29的内的交换机连接；所述型材轨道15上安装拖链档板18和拖链17，所述拖链挡板18通过拖链挡板安装件21固定在型材轨道15上，所述供电线缆和通信线缆装在拖链17内，拖链17对线缆起到保护作用。
所述远程控制系统41包括第二光电转换器32和上位机30，第二光电转换器32将远程控制系统41和机器人终端系统42的通信信号进行光电转换后，传输到上位机30中。
所述机器人终端系统42还包括限位机构，所述限位机构包括限位开关，所述限位开关安装在型材轨道15的两端，与型材轨道15接触的所述控制箱的后表面装有限位开关挡块19，所述限位开关挡块19与限位开关配合使用防止异常断电所带来的碰撞。
所述第二控制箱29的第一光电转换器31，将所有的图像及视频检测信号和控制信号转化成光信号，通过光纤43将信号传输到远程控制系统41中，从而实现对整个系统的检测内容进行处理并对检测及运动状态进行远程控制操作。
所述交流伺服电机9的编码器与第二控制箱29内的伺服驱动器37连接，通过数脉冲方式精确控制轨道上的滑座5带动检测组件14到达指定位置进行检测。
所述交流伺服电机9带有电磁制动器，在断电的情况下能够实现制动。
所述型材轨道15通过轨道安装结构件3竖直安装在阀厅壁面上。
所述同步带16与同步带轮配合装在型材轨道15的槽内。
所述检测组件14包括红外摄像机和可见光摄像机。
所述拖链挡板18为L型铝型材，所述L型铝型材与型材轨道15组成导槽，实现对拖链的固定和对拖链的导向。
所述型材轨道15的底端装有零点开关11，作为机器人运行的原点。在巡检机器人每次上电之前，机器人先自动回原点，然后执行分配的巡检任务。
所述第二控制箱29实现对整个机器人系统终端的供电和通信中继，以及交流伺服电机的运动控制功能，并将通信控制信号实现光电信号的转换。
如图4所示，所述型材轨道15上安装拖链档板18和拖链17，所述拖链挡板18通过拖链挡板安装件21固定在型材轨道15上。
所述拖链挡板18为L型铝型材，所述L型铝型材与型材轨道15组成导槽，实现对拖链的固定和对拖链17的导向。
所述型材轨道15的底端装有零点开关11，作为机器人运行的原点。在巡检机器人每次上电之前，机器人先自动回原点，然后执行分配的巡检任务。
本发明所指的轨道系统由竖直型材导轨15、同步带驱动系统(第一同步带轮组件1、第二同步带轮组件28、滑座5、交流伺服电机9、减速器10和法兰组件8)等构成。
其中，型材导轨15的长度根据巡检机器人的检测范围要求而定，通过续接最长可达几十米。型材导轨两端安装第一同步带轮组件1和第二同步带轮组件28，并安装同步带16和滑座5。滑座5与同步带16固连。图5为型材轨道15的一个可以选取的截面示例，第三槽口24是T型槽口，可通过T型螺母将其它设备与轨道进行固连；第四槽口25是可用来安装矩形的零点开关11等器件。第二槽口23、第五槽口26为同步带的安装空间，左右两侧的第一槽口22可以用来安装导向的圆形光轴，滑座5上安装与光轴匹配的轴承，形成对滑座5的支撑导向作用。在轨道下端通过法兰组件8，将交流伺服电机9和减速器10与下端的第二同步带轮组件28安装在一起。交流伺服电机9旋转带动同步带轮转动，同步带轮带动同步带16和滑座5一起做上下运动，构成巡检机器人的轨道驱动系统。
第一控制箱12装在滑座5上，第一控制箱12内安装巡检机器人的控制软件和硬件，同时可以作为云台13和检测组件14的支架。在滑座5的带动下，检测组件14上下移动，联合云台13的水平旋转运动和俯仰运动，实现对设备的全方位检测要求。
本发明所指的轨道机器人可以通过有线供电和通信，且可采用两种方式来实现，其中一种是通过滑触线4加电力载波技术，如图1所示。另一种为拖链拖缆的形式，如图2所示。
如图1所示的滑触线4供电和通信，其中滑触线4由两股或多股舌簧状或其它异形截面导线及滑触线固定座7组成。滑触线固定座7装在竖直型材轨道15上，滑触线4压入塑料绝缘滑触线固定座7上的卡槽内，实现滑触线4的安装。集电器6通过集电器固定板20装在第一控制箱12上。第一控制箱12内装有第一电源模块45和第一电力载波调制解调器等，实现巡检机器人的有线供电和通信。
滑触线4可采用两股或者多股。当采用两股滑触线时，采用电力线的载波通信技术，在第一控制箱12内配有电力载波调制解调器，实现运动时的无拖缆供电和可靠通信。采用多股时，可不采用电力载波技术，而将信号线和电源线直接分开。具体采用何种滑触线可根据实际需求确定。
如图2所示，当型材轨道15的长度较小时，系统可采用拖链拖缆的供电方式。采用这种方式时，如图7所示，L型拖链挡板18通过拖链挡板安装件21装在竖直轨道15上。拖链17的固定端装在拖链挡板18上，活动端通过L型结构件装在控制箱12的底部。线缆装在拖链17内，控制箱12上下移动时，线缆与拖链17一起运动。
系统中采用的驱动电机为交流伺服电机9，带有增量式编码器，第二控制箱29内的运动远程控制系统可以通过数脉冲的方式精确控制检测组件14到达要求的行程范围内的任意位置。
在型材轨道15的两端装有限位开关2，在第一控制箱12的后部装有与限位开关2配合的限位开关挡块19(如图3所示)，当滑座5滑动过程时触发限位开关即可断开电源，交流伺服电机的抱闸抱紧，防止运动过程中造成碰撞。
在型材轨道15的底端装有零点开关11，作为机器人运行的原点。在巡检机器人每次上电之前，机器人先自动回原点，然后执行分配的巡检任务。
型材轨道15可通过如图6所示的L型轨道安装结构件3方便地进行安装。
第一控制箱12内装有巡检机器人的控制所需要的软硬件。同时所述控制箱上可安装穿壁式接插件，与第二控制箱29进行通信。
第二控制箱29内安装交流伺服电机9的运动控制设备及与第一控制箱12和远程控制系统41的通信设备，实现对交流伺服电机的运动控制和对信号的中继处理，并为第二控制箱29提供电源。
检测组件14可以根据不同的检测要求安装不同的设备，比如红外热像仪39、可见光摄像机、有毒气体检测仪、紫外探测仪、电磁场强度检测仪等，实现不同的检测需求。
对于系统的供电和通信方式，可采用滑线或者拖链两种方式。当机器人检测行程较大时，可采用滑触线加电力载波技术采来实现无缆供电和通信。当行程不大时可采用拖链方式，采用有缆供电和通信。若采用滑触线，型材轨道15上安装滑触线4，第一控制箱12上加装集电器6与之滑触配合。若采用拖缆方式，则直接在竖直轨道上安装拖链板和拖链即可。
如图9-10所示，电磁屏蔽模块盒，包括盒体12-2和屏蔽盖板12-1，所述屏蔽盖板12-1设置在盒体12-2上，所述屏蔽盖板1包括由外向内依次叠加的金属板、柔性衬垫和金属箔片，所述盒体2内部为空腔，盒体2内臂设有台阶2-3。
屏蔽盖板12-1上开有安装孔，台阶12-2-3上设有开螺纹孔12-2-2，标准紧固件12-3通过安装孔与螺纹孔12-2-2将盒体12-2和屏蔽盖板12-1固定连接。金属板是钢板、铝板或者铜板。柔性衬垫的材料为柔软的带有背胶的泡棉材料。金属箔片为厚度0.01mm到0.1mm带有背胶的铝箔或者铜箔。
盒体12-2的材料为铝合金或者铜合金。金属板、柔性衬垫和金属箔片长度及宽度相同，均为长方形，所述盒体12-2为长方体。盒体12-2为采用整块金属铣削而成的一体结构。盒体12-2包括盒体外壁12-2-1。金属盖板为12-1为一体部件，在使用前，先将柔性衬垫、金属箔片粘贴在金属板上形成一个整体。然后将屏蔽盖板12-1和盖板12-2通过标准紧固件12-3安装在一起，形成电磁屏蔽良好的密闭空间。电子器件根据需要装在屏蔽腔体内。盒体上开对外接口的安装孔12-2-4，安装电磁兼容性接插件12-4实现对外通信。
电磁屏蔽模块盒，因柔性衬垫的存在使得屏蔽盖板的密封效果更好。盒体上留有屏蔽盖板安装台阶。盒体可采用整块金属铣削而成，屏蔽效果好。采用柔性衬垫和金属箔片的屏蔽盖板结构简单，比采用导电材料进行屏蔽的结构成本低。
如图11所示，安全接地柱由接地螺柱29-3和铜制的标准件构成。接地螺柱29-3材质为铜合金，具有良好的导电性和耐腐蚀性。接地螺柱29-3分为三段，中间部分为安装法兰盘，两端为螺柱。接地螺柱的一端通过机加工成腰圆型或D型，另一端打有中心孔，接地螺柱打打有中心孔的一端的分别旋入一个六角螺母一29-1-1、平垫圈一29-2-1和蝶形螺母29-4。可以将外部的接地线用蝶形螺母29-4手动拧紧连接。六角螺母一29-1-1可以提供一定的高度平面，可用手将外部的接地线通过蝶形螺母29-4拧紧在蝶形螺母29-4和平垫圈一29-2-1之间，形成外部的可靠接地。
在使用时，机箱壁29-6上根据接地螺柱的形状打腰圆孔或者D型机箱孔29-5，接地螺柱29-3加工成腰圆形或D型的部分插入机箱内部，然后在机箱内部依次旋入铜制六角螺母二29-1-2、平垫圈二29-2-2、平垫圈三29-2-3和六角螺母三29-1-3，靠内部的六角螺母二29-1-2起到紧固接地螺柱29-3的作用，靠外部的六角螺母三29-1-3自由活动，可以将机箱内部需要接地的线缆等连接到接地柱上并用螺母拧紧。接地螺柱29-3一端打有中心孔，中心孔用来扩孔镦粗使用。蝶形螺母29-4装入后将端部镦粗，可以永久防止蝶形螺母脱落。接地螺柱29-3另一端螺纹部分切削出平面，可以切削一个平面呈D型，也可以对称地切削两个平面呈腰圆形。其安装的机箱壁29-6上开略大于螺柱上的腰圆形或D型尺寸的机箱孔29-5。
接地螺柱29-3中间部分是切削出两个平面的呈腰圆型的法兰盘，可以在开圆形孔的机箱上拧紧时使用。接地螺柱29-3可以采用蝶形螺母29-4，也可以采用滚花螺母用来作为手拧螺母做拧紧时使用。接地螺柱29-3、六角螺母一29-1-1、六角螺母二29-1-2、六角螺母三29-1-3、平垫圈一29-2-1、平垫圈二29-2-2、平垫圈三29-2-3和蝶形螺母29-4均为铜制的标准件。
如图12所示，通风防尘电磁屏蔽窗的边框2-1由第一边框2-1-1和第二边框2-1-2组合而成，两者通过焊接或者粘接或者螺钉连接而成。第二边框2-1-2上开环形的矩形槽，导电橡胶条2-4通过导电胶粘在第二边框2-1-2的矩形槽内，蜂窝状通风金属板2-2和防尘网3封装在金属边框2-1内，形成完整的通风电磁屏蔽窗。在第一边框2-1-1和第二边框2-1-2组合前，需要先将通风金属板2-2和防尘网2-3安装到两个边框的台阶内。
通风防尘电磁屏蔽窗应用在电磁密封性要求较高而又要求通风的屏蔽箱体内部。其安装在需要开孔的位置，因金属蜂窝状结构形成良好的电磁屏蔽性。第二边框上安装导电橡胶条2-4，增强了边框与箱体之间的密封效果，防止屏蔽窗与箱体之间形成缝隙，提高了电磁屏蔽效果。
灰尘会极大降低设备的使用寿命。防尘网3可以有效防止因通风而造成箱体内的灰尘积累，提高设备的使用寿命。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (22)
1.换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，包括机器人终端系统，所述机器人终端系统包括轨道，所述轨道上安装有运动机构、运动驱动机构和检测机构，所述机器人终端系统上还设有屏蔽装置，运动驱动机构控制运动机构沿轨道移动，运动机构通过带动检测机构上下移动继而监测阀厅内设备的运行状况；
所述机器人终端系统还包括安装在轨道附近的第二控制箱，所述第二控制箱与第一控制箱通信，并为第一控制箱提供电源，将第一控制箱检测到的信号传输给远程控制系统；所述第二控制箱还对交流伺服电机的运动起到控制作用。
2.如权利要求1所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述运动机构包括同步带轮组件和同步带，所述同步带轮组件包括同步带轮箱和同步带轮，所述轨道为型材轨道，所述同步带轮箱安装在型材轨道的上下两端，所述同步带轮安装在同步带轮箱内部，所述同步带缠紧在同步带轮上。
3.如权利要求1所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述运动驱动机构包括交流伺服电机和减速器，所述交流伺服电机通过减速器与同步带轮安装在一起；所述减速器通过法兰组件固定在型材轨道底部的同步带轮箱上。
4.如权利要求1所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述检测机构包括第一控制箱；第一控制箱实现对检测组件和云台的通信控制及供电；
所述第一控制箱安装在滑座上，所述滑座与同步带固连，所述滑座通过滑动接触的方式安装在型材轨道上，所述同步带带动所述滑座沿型材轨道上下移动，所述第一控制箱上安装云台，所以第一控制箱也起到支架的作用；所述云台上安装检测组件。
5.如权利要求2所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述型材轨道的底端装有零点开关，作为机器人运行的原点，在巡检机器人每次上电之前，机器人先自动回原点，然后执行分配的巡检任务。
6.如权利要求1所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述机器人终端系统还包括限位机构，所述限位机构包括限位开关，所述限位开关安装在型材轨道的两端，与型材轨道接触的所述控制箱的后表面装有限位开关挡块，所述限位开关挡块与限位开关配合使用防止异常断电所带来的碰撞。
7.如权利要求3所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述交流伺服电机的编码器与伺服驱动器连接，通过数脉冲方式控制轨道上的滑座带动检测组件到达指定位置进行检测。
8.如权利要求1所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述第一控制箱及第二控制箱的内部设有用于放置控制器的电磁屏蔽模块盒；
所述电磁屏蔽模块盒包括盒体和屏蔽盖板，所述屏蔽盖板设置在盒体上，所述屏蔽盖板包括由外向内依次叠加的金属板、柔性衬垫和金属箔片，所述盒体内部为空腔，盒体内臂设有台阶；所述屏蔽盖板上开有安装孔，台阶上设有开螺纹孔，标准紧固件通过安装孔与螺纹孔将盒体和屏蔽盖板固定连接。
9.如权利要求8所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述第二控制箱的箱体上设置有通风防尘电磁屏蔽窗；
所述通风防尘电磁屏蔽窗，所述通风防尘电磁屏蔽窗包括边框，所述边框包括第一边框及第二边框，所述第一边框及第二边框上均设有环形台阶，第一边框及第二边框之间通过台阶依次设有通风金属板及防尘网，所述第二边框上还开设有环形的矩形槽，矩形槽内嵌入导电橡胶条。
10.如权利要求8所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述第二控制箱的箱体通过安全接地柱接地；
所述安全接地柱，包括接地螺柱，所述接地螺柱的中间部分安装法兰盘，两端部分均为螺纹，所述接地螺柱的其中一端打有用于扩孔镦粗的中心孔，另一端加工成腰圆型或D型；在所述接地螺柱打有中心孔的一端依次旋入六角螺母一、平垫圈一和手拧螺母。
11.如权利要求1所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述机器人终端系统根据不同的要求，采用拖缆方式进行供电通信，或采用滑触线方式进行供电加电力载波方式进行通信；
当机器人采用拖链方式供电通信时：所述第一控制箱内安装检测设备控制器、视频服务器、第一交换机和第一电源模块；其中，所述视频服务器分别与红外摄像仪和光学摄像机通信，所述第一交换机与所述视频服务器通信，所述第一交换机与所述检测设备控制器通信，所述检测设备控制器分别与云台、红外热像仪和光学摄像机通信；第一电源模块为所述第一控制箱的各用电设备供电。
12.如权利要求11所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，第二控制箱内安装交流伺服电机的运动控制器、伺服驱动器、第二电源模块、第二交换机和第一光电转换器，所述光电转换器与第二交换机通信，所述第二交换机与运动控制器通信，所述运动控制器与伺服驱动器通信，所述第一光电转换器与远程控制系统通信，所述运动控制器与零点开关和第一、第二限位开关通信，所述伺服驱动器与交流伺服电机通信，所述第二电源模块给所述第二控制箱的各个用电模块供电，并为第一控制箱提供电源。
13.如权利要求11所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，当系统采用拖链供电方式时，所述第一控制箱供电和通信分别为独立的线缆，供电线缆从第二控制箱引出；通信线缆则与第二控制箱内的交换机连接；所述轨道上安装拖链档板和拖链，所述拖链挡板通过拖链挡板安装件固定在型材轨道上，所述供电线缆和通信线缆装在拖链内，拖链对线缆起到保护作用。
14.如权利要求11所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，当机器人采用滑触线方式进行供电，并采用电力载波方式进行通信时，
所述第一控制箱内安装检测设备控制器、视频服务器、第一交换机、第一电力载波调制解调器、第一电源模块，其中，所述视频服务器分别与检测组件内的红外摄像仪和光学摄像机通信，所述第一交换机与所述视频服务器通信，所述第一交换机与所述检测设备控制器通信，所述检测设备控制器分别与云台、红外热像仪和光学摄像机通信；第一电源模块为所述第一控制箱的各用电设备供电。
15.如权利要求14所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，第二控制箱内安装交流伺服电机的运动控制器、伺服驱动器、第二电源模块、第二交换机、第一光电转换器和第二电力载波调制解调器，所述光电转换器与第二交换机通信，所述第二交换机与运动控制器通信，所述控制器与伺服驱动器通信，所述光电转换器与远程控制系统通信，所述运动控制器与零点开关和第一、第二限位开关通信，所述伺服驱动器与交流伺服电机通信，所述第二电源模块给各个用电模块供电，并为第一控制箱供电。
16.如权利要求14所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述第一电力载波调制解调器的一端与第一交换机连接，所述第一电力载波调制解调器的另外一端与第二电力载波调制解调器的一端连接，所述第二电力载波调制解调器的另外一端与第二交换机连接。
17.如权利要求11所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，当系统采用滑触线供电方式时，检测机构的控制所采用的通信方式为电力载波方式；第一控制箱上通过集电器固定板安装集电器，型材轨道上安装滑触线固定座，滑触线安装在滑触线固定座内。
18.如权利要求17所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述集电器的两个触片与滑触线接触，所述集电器的两极接到第一控制箱的第一电力载波调制解调器的两端，所述集电器的两极还接到第一控制箱的第一电源模块两端。
19.如权利要求18所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述滑触线的两极接到第二控制箱内的电力载波调制解调器上，所述滑触线的两极还接到第二控制箱的第二电源模块两端。
20.如权利要求19所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述滑触线由铜导线和绝缘护套组成，铜导线做成套筒形状，所述集电器上有与滑触线根数同样的导线与滑触线的导线滑动接触连接。
21.如权利要求15所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述第二控制箱的第一光电转换器，将所有的图像及视频检测信号和控制信号转化成光信号，通过光纤将信号传输到远程控制系统中，从而实现对整个系统的检测内容进行处理并对检测及运动状态进行远程控制操作。
22.如权利要求13所述的换流站阀厅智能巡检机器人，其特征是，所述拖链挡板为L型铝型材，所述L型铝型材与型材轨道组成导槽，实现对拖链的固定和对拖链的导向。
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2014
- 2014-10-21 CN CN201410563520.3A patent/CN104339372B/zh active Active
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