CN105807765A - 一种用于变电站防误操作的移动机器人装置及防误操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于变电站防误操作的移动机器人装置及防误操作方法，它包括一由履带式移动机构构成的移动载体，所述的移动载体上固定安装有至少一侧设置有工具箱弹开门的工具箱体，并配置有控制模块，在该工具箱体上面通过连接法兰安装有内嵌有人机交互界面的倒闸辅助操作装置头部，并配置有照明设备；所述倒闸辅助操作装置头部上面通过一二自由度云台安装有摄像头和激光笔并构成操作指示装置；所述的工具箱体内置有电源系统、控制系统；它基于现有的寻线移动机器人，以变电站操作设备间隔的平面电子地图作为机器人的移动导航；提取各项典型倒闸操作任务步骤中的设备命名，按实际设备命名在空间中的距离作为间隔判定导航；按典型倒闸操作票的顺序提取各步骤中每项操作需要的工具，作为操作工器具存取的流程，通过控制工器具的使用顺序防止漏步、跳步操作。

Description

一种用于变电站防误操作的移动机器人装置及防误操作方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于变电站倒闸操作的移动机器人装置及防误操作方法，属于变电站倒闸操作领域。

技术背景

随着变电站设备的不断进步，操作、使用的工具也在不断的改进，而在实际操作这些设备的过程中，操作人员必须考虑每项操作步骤需要携带和轮换使用的各种专用操作工具和安全用具；所以在操作过程中经常出现进行到下步操作的时候忘记携带该步操作所需要的相关专用工器具；这样不仅会导致在操作过程中出现操作工器具乱丢乱放的现象，影响操作效率，延误停送电时间，更严重的是会增加出现漏步、跳步操作和误入带电间隔等误操作发生的概率，影响人身和设备安全。

目前倒闸操作领域，变电站设备都配备有微机五防系统，虽然能避免部分误操作，但不能直观指引操作人员进行操作，功能不够完善，而且倒闸操作始终不能彻底实现程序化的操作方式。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种构成简单、灵活、且投资较小，不仅能适应各种电压等级和不同环境的变电站的正常倒闸操作需求，更能有效的防止跳步、漏步操作，尤其可以防止操作人员误入间隔的用于变电站防误操作的移动机器人装置及防误操作方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种用于变电站防误操作的移动机器人装置，它包括一由履带式移动机构构成的移动载体，所述的移动载体上固定安装有至少一侧设置有工具箱弹开门的工具箱体，并配置有控制模块，在该工具箱体上面通过连接法兰安装有内嵌有人机交互界面的倒闸辅助操作装置头部，并配置有照明设备；所述倒闸辅助操作装置头部上面通过一二自由度云台安装有摄像头和激光笔并构成操作指示装置；所述的工具箱体内置有电源系统、控制系统。

作为优选：所述的履带式移动机构包括一履带式底盘，并配备大扭矩直流减速电机作为驱动，

所述的电源系统主要包括为设备提供动力的电源可充电电池组、电源检测模块、充电模块；其中电源可充电电池组为大容量可充电电池组，所述的电量检测模块实时检测当前电池电量，且在电池电量低时提示操作人员进行充电；

所述控制系统主要由处理器模块、视频模块、运动控制模块、电源系统组成，所述的视频模块输出端和处理器模块输入端连接，所述的运动控制模块和工具箱体配置的控制模块均与处理器模块的输出端连接，所述电源系统为整个控制模块供电。

作为优选：所述的工具箱弹开门上配置有智能式电控弹簧锁和压力感应器，所述电控弹簧锁由控制模块操作相应I/O口控制的继电器构成，压力感应器用来判断工具当前的状态，所述工具箱弹开门和压力感应器通过I/O反馈开闭状态连接控制模块；

作为优选：所述的照明设备为LED车灯；所述人机交互界面，可导入将进行的倒闸操作票，显示倒闸辅助操作装置在电子地图中所处位置，提示相关操作步骤及重点，显示电量使用情况，控制倒闸辅助操作装置自动回位充电。

所述的二自由度云台控制摄像头在俯仰角及方向角两个方向旋转，二自由度云台由控制模块通过I2C总线进行俯仰角及方向角的控制；摄像头则通过USB通信方式将数据发送到嵌入式控制模块。

作为优选：所述的嵌入式控制模块主要由处理器模块、视频处理模块、运动控制模块、WiFi模块、电源模块组成，所述的视频模块输出端和处理器模块输入端连接，所述的运动控制模块与提示模块均与处理器输出端连接，WiFi模块与处理器输入输出端连接，所述电源模块为整个控制模块供电。

一种用所述用于变电站防误操作的移动机器人装置进行变电站防误操作方法，所述的操作方法包括如下步骤：

1)在移动机器人装置或远程操作PC上选择本次操作所对应的操作票；

2)被选择的移动机器人装置根据操作票执行步骤到达指定操作位置；

3)移动机器人装置控制其二自由度云台，使其上面安装的监控摄像头指向应进行操作的设备标签进行监控；

4)移动机器人装置的显示屏显示相应操作步骤及内容，移动机器人装置所配置语音模块对操作内容进行提示，操作人员语音重复对应操作内容；

5)移动机器人装置确认操作人员重复语音内容正确后弹开对应操作工具箱门；

6)操作人员按照相应操作步骤完成操作，移动机器人装置确认工具是否已放回；

7)移动机器人装置确认工具放回后，按操作票下一步内容重复上述步骤2）-6）直至本移动机器人装置所在区域内工作全部完成；

8)完成工作后的移动机器人装置返回充电点待命，下一区域移动机器人装置则重复上述步骤开始对应工作。

本发明主要是基于现有的寻线移动机器人，以变电站操作设备间隔的平面电子地图作为机器人的移动导航；提取各项典型倒闸操作任务步骤中的设备命名，按实际设备命名在空间中的距离作为间隔判定导航；按典型倒闸操作票的顺序提取各步骤中每项操作需要的工具，作为操作工器具存取的流程，通过控制工器具的使用顺序防止漏步、跳步操作。

本发明具有构成简单、灵活、且投资较小，不仅能适应各种电压等级和不同环境的变电站的正常倒闸操作需求，更能有效的防止跳步、漏步操作，尤其可以防止操作人员误入间隔等特点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明所述防误操作方法流程框图。

图1中的标号有：1.人机交互界面，2.摄像头（CCD），3.二自由度云台，4.头部，5.照明设备，6.工具箱弹开门，7.工具箱体，8.移动机构，9.连接法兰。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进一步描述：图1所示，本发明所述的一种用于变电站防误操作的移动机器人装置，它包括一由履带式移动机构8构成的移动载体，所述的移动载体上固定安装有至少一侧设置有工具箱弹开门6的工具箱体7，并配置有控制模块，在该工具箱体7上面通过连接法兰9安装有内嵌有人机交互界面1的倒闸辅助操作装置头部4，并配置有照明设备5；所述倒闸辅助操作装置头部4上面通过一二自由度云台3安装有摄像头2和激光笔10并构成操作指示装置；所述的工具箱体7内置有电源系统、控制系统。

图中所示，所述的履带式移动机构8包括一履带式底盘，并配备大扭矩直流减速电机作为驱动，可最大减少变电站倒闸操作辅助装置受地形限制，能最大限度配合操作者完成各种复杂工况的工作任务，能够实现加减速、匀速运动、转弯、越障等功能；

所述的电源系统主要包括为设备提供动力的电源可充电电池组、电源检测模块、充电模块；其中电源可充电电池组为大容量可充电电池组，所述的电量检测模块实时检测当前电池电量，且在电池电量低时提示操作人员进行充电；

所述控制系统主要由处理器模块、视频模块、运动控制模块、电源系统组成，所述的视频模块输出端和处理器模块输入端连接，所述的运动控制模块和工具箱体（7）配置的控制模块均与处理器模块的输出端连接，所述电源系统为整个控制模块供电。

本发明所述的工具箱弹开门6上配置有智能式电控弹簧锁和压力感应器，所述电控弹簧锁由控制模块操作相应I/O口控制的继电器构成，压力感应器用来判断工具当前的状态，所述工具箱弹开门6和压力感应器通过I/O反馈开闭状态连接控制模块；

本发明所述的所述的照明设备为LED车灯，1.5M处照度可达300lx,满足不同环境情况下操作需求；

所述人机交互界面，可导入将进行的倒闸操作票，显示倒闸辅助操作装置在电子地图中所处位置，提示相关操作步骤及重点，显示电量使用情况，控制倒闸辅助操作装置自动回位充电。

所述的二自由度云台控制摄像头在俯仰角及方向角两个方向旋转，二自由度云台由控制模块通过I2C总线进行俯仰角及方向角的控制；摄像头则通过USB通信方式将数据发送到嵌入式控制模块。

本发明所述的嵌入式控制模块主要由处理器模块、视频处理模块、运动控制模块、WiFi模块、电源模块组成，所述的视频模块输出端和处理器模块输入端连接，所述的运动控制模块与提示模块均与处理器输出端连接，WiFi模块与处理器输入输出端连接，所述电源模块为整个控制模块供电。

图2所示，一种用所述用于变电站防误操作的移动机器人装置进行变电站防误操作方法，所述的操作方法包括如下步骤：

1)在移动机器人装置或远程操作PC上选择本次操作所对应的操作票；

2)被选择的移动机器人装置根据操作票执行步骤到达指定操作位置；

3)移动机器人装置控制其二自由度云台，使其上面安装的监控摄像头指向应进行操作的设备标签进行监控；

4)移动机器人装置的显示屏显示相应操作步骤及内容，移动机器人装置所配置语音模块对操作内容进行提示，操作人员语音重复对应操作内容；

5)移动机器人装置确认操作人员重复语音内容正确后弹开对应操作工具箱门；

6)操作人员按照相应操作步骤完成操作，移动机器人装置确认工具是否已放回；

7)移动机器人装置确认工具放回后，按操作票下一步内容重复上述步骤2）-6）直至本移动机器人装置所在区域内工作全部完成；

8)完成工作后的移动机器人装置返回充电点待命，下一区域移动机器人装置则重复上述步骤开始对应工作。

Claims (6)

1.一种用于变电站防误操作的移动机器人装置，它包括一由履带式移动机构（8）构成的移动载体，其特征在于所述的移动载体上固定安装有至少一侧设置有工具箱弹开门（6）的工具箱体（7），并配置有控制模块，在该工具箱体（7）上面通过连接法兰（9）安装有内嵌有人机交互界面（1）的倒闸辅助操作装置头部（4），并配置有照明设备（5）；所述倒闸辅助操作装置头部（4）上面通过一二自由度云台（3）安装有摄像头（2）和激光笔（10）并构成操作指示装置；所述的工具箱体（7）内置有电源系统、控制系统。

2.根据权利要求1所述的用于变电站防误操作的移动机器人装置，其特征在于所述的履带式移动机构（8）包括一履带式底盘，并配备大扭矩直流减速电机作为驱动，

所述的电源系统主要包括为设备提供动力的电源可充电电池组、电源检测模块、充电模块；其中电源可充电电池组为大容量可充电电池组，所述的电量检测模块实时检测当前电池电量，且在电池电量低时提示操作人员进行充电；

所述控制系统主要由处理器模块、视频模块、运动控制模块、电源系统组成，所述的视频模块输出端和处理器模块输入端连接，所述的运动控制模块和工具箱体（7）配置的控制模块均与处理器模块的输出端连接，所述电源系统为整个控制模块供电。

3.根据权利要求1或2所述的用于变电站防误操作的移动机器人装置，其特征在于所述的工具箱弹开门（6）上配置有智能式电控弹簧锁和压力感应器，所述电控弹簧锁由控制模块操作相应I/O口控制的继电器构成，压力感应器用来判断工具当前的状态，所述工具箱弹开门（6）和压力感应器通过I/O反馈开闭状态连接控制模块。

4.根据权利要求1所述的用于变电站防误操作的移动机器人装置，其特征在于所述的所述的照明设备为LED车灯；

所述人机交互界面，可导入将进行的倒闸操作票，显示倒闸辅助操作装置在电子地图中所处位置，提示相关操作步骤及重点，显示电量使用情况，控制倒闸辅助操作装置自动回位充电，所述的二自由度云台控制摄像头在俯仰角及方向角两个方向旋转，二自由度云台由控制模块通过I2C总线进行俯仰角及方向角的控制；摄像头则通过USB通信方式将数据发送到嵌入式控制模块。

5.根据权利要求4所述的用于变电站防误操作的移动机器人装置，其特征在于所述的嵌入式控制模块主要由处理器模块、视频处理模块、运动控制模块、WiFi模块、电源模块组成，所述的视频模块输出端和处理器模块输入端连接，所述的运动控制模块与提示模块均与处理器输出端连接，WiFi模块与处理器输入输出端连接，所述电源模块为整个控制模块供电。

6.一种用权利要求1—5中任一所述用于变电站防误操作的移动机器人装置进行变电站防误操作方法，其特征在于所述的操作方法包括如下步骤：

1)在移动机器人装置或远程操作PC上选择本次操作所对应的操作票；

2)被选择的移动机器人装置根据操作票执行步骤到达指定操作位置；

3)移动机器人装置控制其二自由度云台，使其上面安装的监控摄像头指向应进行操作的设备标签进行监控；

4)移动机器人装置的显示屏显示相应操作步骤及内容，移动机器人装置所配置语音模块对操作内容进行提示，操作人员语音重复对应操作内容；

5)移动机器人装置确认操作人员重复语音内容正确后弹开对应操作工具箱门；

6)操作人员按照相应操作步骤完成操作，移动机器人装置确认工具是否已放回；

7)移动机器人装置确认工具放回后，按操作票下一步内容重复上述步骤2）-6）直至本移动机器人装置所在区域内工作全部完成；

8)完成工作后的移动机器人装置返回充电点待命，下一区域移动机器人装置则重复上述步骤开始对应工作。