CN104843509B - 变电站巡检机器人自动运输系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站巡检机器人自动运输系统及方法，包括：升降平台和固定装置均固定在巡检机器人运输平台上，升降平台与升降控制单元连接；固定装置与固定装置控制单元连接，位置传感器和测距传感器分别设置在升降平台上，移动终端与升降控制单元和固定装置控制单元分别通信；本发明有益效果：能够有效限制巡检机器人在运输过程中的运动，减少运输过程中对机器人本体及相关电子元器件的损害，保证巡检机器人在运输过程中的安全性。

Description

变电站巡检机器人自动运输系统及方法

技术领域

本发明涉及变电站巡检机器人运输技术领域，尤其涉及一种变电站巡检机器人自动运输系统及方法。

背景技术

变电站设备巡检是有效保证变电站设备安全运行、提高供电可靠性的一项基础工作，目前，变电站设备巡检机器人系统逐渐取代了人工巡检，在变电站巡检中的应用日益广泛。在进行巡检任务时，需要根据需要将变电站巡检机器人提前运输到相应的变电站；但是在运输过程中，主要依靠人工搬运的方式将巡检机器人移上或者移下运输车辆，这种方式存在如下缺陷：

1、巡检机器人在搬运过程中，存在非常大的安全隐患；在变电站设备巡检机器人运输途中，由于道路的颠簸造成巡检机器人的晃动，对机器人本体及相关电子元器件也会造成一定的损害。

2、巡检机器人在运输途中，由于自身不设有固定装置，单纯依靠外部力量对其进行固定，不能够避免巡检机器人本身出现一定程度的移动，同样会对机器人本体造成一定的损害。

3、运输平台上的各部分装置的功能需要手动操作完成，效率低，人工工作量大；无法自动根据巡检机器人的位置和状态做出相应的操作，不能实现巡检机器人运输过程的全自动操作。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种变电站巡检机器人自动运输系统及方法，该系统及方法能够有效限制巡检机器人在运输过程中的运动，减少运输过程中对机器人本体及相关电子元器件的损害。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变电站巡检机器人自动运输系统，包括：巡检机器人运输平台、升降平台、升降控制单元、固定装置、固定装置控制单元、位置传感器、测距传感器和移动终端；

所述升降平台和固定装置均固定在巡检机器人运输平台上，升降平台与升降控制单元连接；固定装置与固定装置控制单元连接，位置传感器和测距传感器分别设置在升降平台上，移动终端与升降控制单元和固定装置控制单元分别通信；

巡检机器人通过升降平台移入或移出巡检机器人运输平台，并通过固定装置固定在巡检机器人运输平台上；巡检机器人向升降控制单元发送升降指令，升降控制单元控制升降平台执行相应的动作，巡检机器人向固定装置控制单元发送固定或解锁指令，固定装置控制单元控制固定装置执行相应的动作。

所述升降平台包括：底座、液压装置、支撑平台和升降臂；

所述底座固定在变电站巡检机器人运输平台上，液压装置一端固定在底座上，另一端与升降臂连接，液压装置与液压控制装置连接，所述升降臂与支撑平台连接；所述支撑平台能够沿与升降臂连接的轴线进行翻转，所述升降臂能够沿与液压装置连接的轴线进行翻转。

所述支撑平台的前端和左右两侧分别设有挡板，所述前端的挡板能够沿轴线转动。

在所述底座与变电站巡检机器人运输平台之间设置加强衬板一，在变电站巡检机器人运输平台底部与所述加强衬板一相对应的位置处设置加强衬板二。

所述固定装置包括：固定在巡检机器人运输平台上的圆形轨道，所述每一个圆形轨道上均设置有用于与巡检机器人连接的伸缩装置，所述伸缩装置上带有自动收紧装置。

所述伸缩装置一端固定在圆形轨道上、另一端通过挂钩或者插扣与巡检机器人连接。

所述伸缩装置为牵引器，牵引器中设有能够伸缩的织带。

所述固定装置包括：分别固定在巡检机器人运输平台侧板和底板上的至少一个电动伸缩器，所述电动伸缩器一端与巡检机器人运输平台连接、另一端固定有用于连接巡检机器人的电磁锁。

在巡检机器人运输平台的顶部设有与巡检机器人顶部相连接的电动伸缩器。

将巡检机器人运输平台底板、侧板或者顶部的至少一个电动伸缩器替换为用于与巡检机器人连接的牵引器，所述牵引器与设置在巡检机器人运输平台上的圆形轨道连接。

所述固定装置还包括：固定在巡检机器人运输平台上的巡检机器人驱动轮压紧装置；

所述巡检机器人驱动轮压紧装置包括：永磁吸盘、压板、自锁气弹簧和支座；

所述永磁吸盘与支座连接，所述压板一端固定在支座上、另一端与巡检机器人驱动轮连接，所述自锁气弹簧一端固定在支座上、另一端与压板和巡检机器人分别连接。

所述压板内部镶嵌有V型橡胶。

一种变电站巡检机器人自动运输系统的工作方法，包括：自动卸载巡检机器人和自动装载巡检机器人；

所述自动卸载巡检机器人的具体过程为：

(1)移动终端与巡检机器人、升降控制单元和固定装置控制单元分别建立通信连接；

(2)移动终端下发巡检机器人卸载命令，固定装置控制单元向固定装置发送解锁命令，固定装置控制单元检测到解锁完成信号时，将解锁完成信号反馈给移动终端；

(3)移动终端向巡检机器人下发行走命令，巡检机器人行走到升降机构支撑平台内，并检测是否行走到位，如果是，机器人停止行走，并反馈到位信号给移动终端；

(4)移动终端向升降控制单元下发升降平台下降命令，升降控制单元检测到升降平台下降到指定位置时，反馈到位信号给移动终端；

(5)移动终端对巡检机器人下发行走控制命令，机器人前行设定距离，确保离开升降平台。

所述自动装载巡检机器人的具体过程为：

(1)移动终端与巡检机器人、升降控制单元和固定装置控制单元分别建立通信连接；

(2)移动终端下发巡检机器人装载命令，移动终端向巡检机器人下发行走命令，巡检机器人行走到升降机构的支撑平台上；

(3)巡检机器人检测是否行走到位，如果是，机器人停止行走，并反馈到位信号给移动终端；

(4)移动终端向升降控制单元下发升降平台上升命令，升降控制单元检测到升降平台上升到指定位置时，反馈到位信号给移动终端；

(5)移动终端向巡检机器人下发行走命令，巡检机器人行走到固定装置上，反馈到位信号给移动终端；

(6)移动终端向固定装置控制单元下发锁紧命令，固定装置控制单元检测到锁紧完成信号时，反馈锁紧完成信号给移动终端。

本发明的有益效果是：

1、本发明装置能够有效限制巡检机器人在运输过程中的运动，减少运输过程中对机器人本体及相关电子元器件的损害，保证巡检机器人在运输过程中的安全性。

通过设置自动收紧装置，保证了与巡检机器人连接的稳固性，能够更好地保护巡检机器人。

2、通过建立巡检机器人与运输系统的通信，实现整个装配过程的自动化，节省了人力物力，更加有效地保证了巡检机器人的安全。

3、一键操作，只需在手持设备进行一次命令的下发，后续工作自动完成。当遇到告警等故障时也可支持手动操作。可由一人完成全部操作，减少了过程中人的参与，效率提高。

附图说明

图1为本发明变电站巡检机器人自动运输系统结构示意图；

图2为本发明变电站巡检机器人自动运输系统升降平台结构示意图；

图3为本发明变电站巡检机器人自动运输系统升降平台折叠后状态示意图；

图4为本发明变电站巡检机器人自动运输系统升降平台与运输平台固定示意图；

图5为本发明变电站巡检机器人自动运输系统固定装置结构示意图一；

图6为本发明变电站巡检机器人自动运输系统固定装置结构示意图二；

图7为本发明变电站巡检机器人自动运输系统驱动轮压紧装置结构示意图；

图8为本发明自动卸载巡检机器人流程图；

图9为本发明自动装载巡检机器人流程图。

其中，1.巡检机器人运输平台，2.固定装置，3.升降平台，4.巡检机器人，5.前端的挡板，6.支撑平台，7.升降臂，8.控制单元，9.液压装置，10.底座，11.通信单元，12.加强衬板一，13.加强衬板二，14.圆形轨道，15.牵引器，16.挂钩，17.吊环，18.按钮，19.侧板，20.电动伸缩器，21.电磁锁，22.吸附板，23.底板，24.巡检机器人驱动轮，25.压板，26.支座，27.永磁吸盘，28.自锁气弹簧。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种变电站巡检机器人4自动运输系统的具体实施例，包括：巡检机器人运输平台1、升降平台3、升降控制单元8、固定装置2、固定装置控制单元8、位置传感器、测距传感器和移动终端；

位置传感器的作用是检测各连接(或接触)是否到位。比如机器人是否行走到某一位置；机械结构伸展或收缩是否到位等；

测距传感器可以进行距离测量；检测是否越过某一距离值或是在某一距离值范围内。

所述升降平台3和固定装置2均固定在巡检机器人运输平台1上，升降平台3与升降控制单元8连接；固定装置2与固定装置控制单元8连接，位置传感器和测距传感器分别设置在升降平台3上，移动终端与升降控制单元8和固定装置控制单元8分别通信；

巡检机器人4通过升降平台3移入或移出巡检机器人运输平台1，并通过固定装置2固定在巡检机器人运输平台1上；巡检机器人4向升降控制单元8发送升降指令，升降控制单元8控制升降平台3执行相应的动作，巡检机器人4向固定装置控制单元8发送固定或解锁指令，固定装置控制单元8控制固定装置2执行相应的动作。

应知，本发明的巡检机器人运输平台1可以采用运输车辆或者其他能够移动的运输平台。对于运输平台是否同时具有底板23、侧板19和顶板，则根据实际需要自行设定。

关于升降平台3，如图2所示，升降平台3包括：底座10、液压装置9、支撑平台6、升降臂7；底座10固定在变电站巡检机器人运输平台1上，液压装置9一端固定在底座10上，另一端与升降臂7连接，升降臂7与支撑平台6连接。

支撑平台6的前端和左右两侧分别设有挡板，前端的挡板5能够沿与支撑平台6连接的轴线转动，前端的挡板5与地面贴紧时，能够保证机器人顺利移动至支撑平台6；前端的挡板5向上翘起时，能够防止机器人滑落。

升降臂7能够沿与液压装置9连接的轴线进行翻转，带动支撑平台6上升和下降。支撑平台6能够沿与升降臂7连接的轴线进行0-90度范围翻转。在不需要升降平台3的时候，支撑平台6与升降臂7能够紧密贴合，减少占地面积。

如图4所示，升降平台3与变电站巡检机器人运输平台1底盘之间添加一块加强衬板一12，防止巡检机器人运输平台1底盘材料强度不够导致的断裂，巡检机器人运输平台1下部同样添加一块加强衬板二13，防止倾覆力矩过大导致的螺栓穿透巡检机器人运输平台1底盘。加强衬板一12和加强衬板二13均通过螺栓进行固定。

具体工作过程为：

机器人移动至变电站巡检机器人运输平台1附近，机器人内部的通信单元11与设置在升降臂7上的通信单元11进行通信，控制单元8接收到机器人位置信息后，控制液压装置9驱动升降臂7下降，支撑平台6前端的挡板5落下，机器人自行行走到升降平台3位置，再次向设置在升降臂7上的通信单元11发送位置信息指令，控制单元8接收到机器人位置信息后，支撑平台6前端的挡板5翘起，防止机器人滚落，此时液压装置9开始运动，升降臂7缓缓上升，直至支撑平台6上升至和底座10平齐位置，此时升降臂7停止运动，机器人行走至运输平台内部，并使用固定装置2进行固定，机器人固定后，升降臂7和支撑平台6开始分别沿着轴心进行逆时针旋运输动，直至完全进入移动至变电站巡检机器人运输平台1内部，图3所示位置即为升降平台3折叠后的状态。

通信单元11采用无线通信方式与机器人进行通信，具体通信方式可以为WiFi、射频通信、Zigbee等。

升降控制单元与升降装置之间、固定装置控制单元与固定装置之间的通信方式不局限于无线通信，也包含有线通信方式比如RS232，RS485、422，以及以太网方式。移动终端与升升降控制单元、固定装置控制单元之间使用无线通信技术。

控制单元8由微控制器(比如单片机、DSP等)或微处理器(比如ARM、PowerPC，intel处理器等)、存储单元、输入输出(I/O)模块、模拟量采集模块等构成。本实施例采用的是单片机。在设计中控制单元8与通信单元11设计为一体。

关于固定装置2，如图5所示，固定装置2包括：固定在机器人运输平台上的四个圆形轨道14，每个圆形轨道14上均设置一个牵引器15，牵引器15一端卡在圆形轨道14上，另一端通过挂钩16固定在设置于机器人底盘的吊环17上。四个牵引器15均带有自动收紧装置，在车辆运行期间，也可以自动收紧。

当机器人移至巡检机器人运输平台1的预定位置后，拉住挂钩16，按下牵引器15上的按钮18，将牵引器15中的织带抽出，并将挂钩16挂在吊环17上，松开按钮18，织带自动回缩绷紧，完成机器人在巡检机器人运输平台1底板23上的固定。

应知，牵引器15与巡检机器人4也可以采用其他连接方式，比如牵引器15的另一端通过插扣与设置在机器人底盘的扣合装置连接等方式，因此，本申请给出的连接方式只是其中的一种较优选的实施方式。

进一步地，为了更好对巡检机器人4进行固定，在巡检机器人运输平台1的顶部设有与巡检机器人4顶部相连接的固定装置2。

进一步地，为了更好对巡检机器人4进行固定，在巡检机器人运输平台1的侧面设有与巡检机器人4侧面相连接的固定装置2。

在另外一些实施例中，固定装置2还可以为如下结构，如图6所示，包括：固定在车辆侧板19和底板23上的两个电动伸缩器20，固定在电动伸缩器20另一端的电磁锁21，以及分别固定在巡检机器人4前部和底部的吸附板22。

当机器人移至巡检机器人运输平台1底板23的预定位置后，水平和垂直自动伸缩器动作，当自动伸缩器上的电磁锁21与巡检机器人4上的吸附板22接触后，电磁锁21通过电磁力与吸附板22固定在一块，完成机器人在巡检机器人运输平台1底板23上的固定。

进一步地，为了更好对巡检机器人4进行固定，在巡检机器人运输平台1的顶部设有与巡检机器人4顶部相连接的电动伸缩器20。在巡检机器人4的顶部的相应位置处设有与电动伸缩器20的电磁锁21相对应的吸附板22。

在另外一些实施例中，将巡检机器人运输平台1侧面、底部或顶部上的至少一个电动伸缩器20替换为用于与巡检机器人4连接的牵引器15，牵引器15与设置在巡检机器人运输平台1上的圆形轨道14连接。牵引器15上带有自动收紧装置，牵引器15一端固定在圆形轨道14上、另一端通过挂钩16或者插扣与巡检机器人4连接。在巡检机器人4相应的位置处设置与挂钩16或者插扣相匹配的吊环17或者扣合装置。

进一步地，为了更好对巡检机器人4进行固定，限制巡检机器人4的移动，在上述两种固定结构或者两种固定结构进行组合的固定结构的基础上，设置巡检机器人驱动轮24压紧装置，如图7所示，驱动轮压紧装置包括：永磁吸盘27、压板25、自锁气弹簧28和支座26；永磁吸盘27与支座26连接，压板25一端固定在支座26上、另一端与巡检机器人驱动轮24连接，自锁气弹簧28一端固定在支座26上、另一端与压板25和巡检机器人4分别连接，压板25内部镶嵌V型橡胶。

当机器人移至巡检机器人运输平台1底板23的预定位置后，将永磁吸盘27吸附在巡检机器人运输平台1底板23上，用自锁气弹簧28将压板25压紧在巡检机器人驱动轮24上，并通过自锁气弹簧28的自锁功能将气弹簧自锁，从而将机器人驱动轮压紧在巡检机器人运输平台1底板23上，完成机器人在巡检机器人运输平台1底板23上的固定。

巡检机器人运输平台1、升降平台3、升降控制单元8、固定装置控制单元8可以共用一套电源供电；也可以采用不同的电源系统分别进行供电。

一种变电站巡检机器人4自动运输系统的工作方法，包括：自动卸载巡检机器人4和自动装载巡检机器人4；

自动卸载巡检机器人4的具体过程如图8所示：

(1)移动终端与巡检机器人4、升降控制单元8和固定装置控制单元8分别建立通信连接；

(2)移动终端下发巡检机器人4卸载命令，固定装置控制单元8向固定装置2发送解锁命令，固定装置控制单元8检测到解锁完成信号时，将解锁完成信号反馈给移动终端；如果解锁不成功，则继续发送解锁指令，如果连续3次以上解锁均不成功，则发送报警信号。

(3)移动终端向巡检机器人4下发行走命令，巡检机器人4行走到升降机构支撑平台6内，并检测是否行走到位，如果是，机器人停止行走，并反馈到位信号给移动终端；

(4)移动终端向升降控制单元8下发升降平台3下降命令，升降控制单元8检测到升降平台3下降到指定位置时，反馈到位信号给移动终端；

(5)移动终端对巡检机器人4下发行走控制命令，机器人前行设定距离，确保离开升降平台3。

自动装载巡检机器人4的具体过程如图9所示：

(1)移动终端与巡检机器人4、升降控制单元8和固定装置控制单元8分别建立通信连接；

(2)移动终端下发巡检机器人4装载命令，移动终端向巡检机器人4下发行走命令，巡检机器人4行走到升降机构的支撑平台6上；

(3)巡检机器人4检测是否行走到位，如果是，机器人停止行走，并反馈到位信号给移动终端；

(4)移动终端向升降控制单元8下发升降平台3上升命令，升降控制单元8检测到升降平台3上升到指定位置时，反馈到位信号给移动终端；

(5)移动终端向巡检机器人4下发行走命令，巡检机器人4行走到固定装置2上，反馈到位信号给移动终端；

(6)移动终端向固定装置控制单元8下发锁紧命令，固定装置控制单元8检测到锁紧完成信号时，反馈锁紧完成信号给移动终端。如果锁紧不成功，则继续发送锁紧指令，如果连续3次以上锁紧均不成功，则发送报警信号。

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 (9)

1.一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，包括：巡检机器人运输平台、升降平台、升降控制单元、固定装置、固定装置控制单元、位置传感器、测距传感器和移动终端；

所述升降平台和固定装置均固定在巡检机器人运输平台上，升降平台与升降控制单元连接；固定装置与固定装置控制单元连接，位置传感器和测距传感器分别设置在升降平台上，移动终端与升降控制单元和固定装置控制单元分别通信；

巡检机器人通过升降平台移入或移出巡检机器人运输平台，并通过固定装置固定在巡检机器人运输平台上；巡检机器人向升降控制单元发送升降指令，升降控制单元控制升降平台执行相应的动作，巡检机器人向固定装置控制单元发送固定或解锁指令，固定装置控制单元控制固定装置执行相应的动作；

所述升降平台包括：底座、液压装置、支撑平台和升降臂；

所述底座固定在变电站巡检机器人运输平台上，液压装置一端固定在底座上，另一端与升降臂连接，液压装置与液压控制装置连接，所述升降臂与支撑平台连接；所述支撑平台能够沿与升降臂连接的轴线进行翻转，所述升降臂能够沿与液压装置连接的轴线进行翻转。

2.如权利要求1所述的一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，在所述底座与变电站巡检机器人运输平台之间设置加强衬板一，在变电站巡检机器人运输平台底部与所述加强衬板一相对应的位置处设置加强衬板二。

3.如权利要求1所述的一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，所述固定装置包括：固定在巡检机器人运输平台上的圆形轨道，所述圆形轨道上均设置有用于与巡检机器人连接的伸缩装置，所述伸缩装置上带有自动收紧装置。

4.如权利要求1所述的一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，所述固定装置包括：分别固定在巡检机器人运输平台侧板和底板上的至少一个电动伸缩器，所述电动伸缩器一端与巡检机器人运输平台连接、另一端固定有用于连接巡检机器人的电磁锁。

5.如权利要求4所述的一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，在巡检机器人运输平台的顶部设有与巡检机器人顶部相连接的电动伸缩器。

6.如权利要求5所述的一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，将巡检机器人运输平台底板、侧板或者顶部的至少一个电动伸缩器替换为用于与巡检机器人连接的牵引器，所述牵引器与设置在巡检机器人运输平台上的圆形轨道连接。

7.如权利要求1或3或4所述的任一种变电站巡检机器人自动运输系统，其特征是，所述固定装置还包括：固定在巡检机器人运输平台上的巡检机器人驱动轮压紧装置；

所述巡检机器人驱动轮压紧装置包括：永磁吸盘、压板、自锁气弹簧和支座；

所述永磁吸盘与支座连接，所述压板一端固定在支座上、另一端与巡检机器人驱动轮连接，所述自锁气弹簧一端固定在支座上、另一端与压板和巡检机器人分别连接。

8.一种如权利要求1所述的变电站巡检机器人自动运输系统的工作方法，其特征是，包括：自动卸载巡检机器人和自动装载巡检机器人；所述自动卸载巡检机器人的具体过程为：

(1)移动终端与巡检机器人、升降控制单元和固定装置控制单元分别建立通信连接；

(2)移动终端下发巡检机器人卸载命令，固定装置控制单元向固定装置发送解锁命令，固定装置控制单元检测到解锁完成信号时，将解锁完成信号反馈给移动终端；

(3)移动终端向巡检机器人下发行走命令，巡检机器人行走到升降平台内，并检测是否行走到位，如果是，机器人停止行走，并反馈到位信号给移动终端；

(4)移动终端向升降控制单元下发升降平台下降命令，升降控制单元检测到升降平台下降到指定位置时，反馈到位信号给移动终端；

(5)移动终端对巡检机器人下发行走控制命令，机器人前行设定距离，确保离开升降平台。

9.如权利要求8所述的一种变电站巡检机器人自动运输系统的工作方法，其特征是，所述自动装载巡检机器人的具体过程为：

(1)移动终端与巡检机器人、升降控制单元和固定装置控制单元分别建立通信连接；

(2)移动终端下发巡检机器人装载命令，移动终端向巡检机器人下发行走命令，巡检机器人行走到升降平台上；

(3)巡检机器人检测是否行走到位，如果是，机器人停止行走，并反馈到位信号给移动终端；

(4)移动终端向升降控制单元下发升降平台上升命令，升降控制单元检测到升降平台上升到指定位置时，反馈到位信号给移动终端；

(5)移动终端向巡检机器人下发行走命令，巡检机器人行走到固定装置上，反馈到位信号给移动终端；

(6)移动终端向固定装置控制单元下发锁紧命令，固定装置控制单元检测到锁紧完成信号时，反馈锁紧完成信号给移动终端。