CN105965527A - 全自动智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全自动智能巡检机器人，第一固定盘与连接盘通过连接架连接，连接盘与采集端固定台通过连接架连接，驱动电机和第一轴承座组件固定在第一固定盘上，第二轴承座组件固定在连接盘的上端且位于第一轴承座组件的正上方，姿态控制器固定在连接盘的上端，用于控制上部图像采集端和升降装置的升降；升降滑轨垂直设置在第一固定盘和连接盘之间，回形皮带的两端分别安装在第一轴承座组件和第二轴承座组件的带轮上，驱动电机的输出轴与带轮连接，驱动电机的输出轴通过连接轴与第一轴承座组件连接。本发明能够将电力调控机房内的设备的工作状态即时向控制中心传送采集信息，有效提高了设备隐患的发现能力，确保机房电力设备安全可靠高效运行。

Description

全自动智能巡检机器人

技术领域

本发明属于室内智能检测设备领域，具体涉及一种用于电力系统机房的全自动智能巡检机器人。

背景技术

随着“大运行”体系的全面建成，电力调控系统承担的业务职能由传统的单一性调度管理向多重化的生产运行管理方向转变。地县调一体化建设、自动化配网、AVC控制系统的运行等为自动化专业的管理提出了更高的要求。自动化机房作为信息化系统工程建设的“心脏”，是电网公司调度数据网的枢纽，是各类实时信息应用和业务系统的核心，地位十分重要，自动化机房的有效管控也成为必须解决的难题。

目前，国家电网电力系统的机房巡检方式主要是依靠人工巡检，即依靠人工运用感官、抄表、记录以及使用一些相配套的检测仪器对变电设备进行简单定性判断的检查。虽然有一些机房采集机器人进行检测，但是由于智能化程度低，最终信息核对以及分析任务都需要人工来进行。所以这些巡检方式劳动强度大、工作效率低、主观因素多，因此巡检准确性难以保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全自动智能巡检机器人，应用于电力系统机房室内，主要用于替代人工巡检，解决人工巡检中由于环境因素、专业经验、技能水平等局限性，不能保证完成定时、定点、定量的巡检任务，存在漏检、错检的问题，同时还能避免因人为操作错误，造成人员、设备的安全问题。本发明能够准确检测、采集电力调控机房内设备的工作状态，即时向控制中心传送采集信息，并对机房内部环境数据进行实时监控，实现自动巡检、重点区域巡检、远程控制巡检，并对巡检数据进行对比和趋势分析，及时发现设备中存在的事故隐患和故障先兆，进行各类联动报警，有效提高了设备隐患的发现能力，确保机房电力设备安全可靠高效运行。

本发明采用的技术方案：

一种全自动智能巡检机器人，它包括上部图像采集端、升降装置、姿态控制器、陀螺仪传感器、主控制器、电源组件、运动控制器、驱动行走装置和远程控制平台，所述升降装置由驱动电机、回形皮带、连接轴、第一轴承座组件、第二轴承座组件、第一固定盘、连接盘、连接架、采集端固定台、升降杆、升降滑轨、导轨和连接块组成，其中，第一固定盘与连接盘通过连接架连接，连接盘与采集端固定台通过连接架连接，驱动电机和第一轴承座组件固定在第一固定盘上，第二轴承座组件固定在连接盘的上端且位于第一轴承座组件的正上方，姿态控制器固定在连接盘的上端，用于控制上部图像采集端和升降装置的升降；升降滑轨垂直设置在第一固定盘和连接盘之间，回形皮带的两端分别安装在第一轴承座组件和第二轴承座组件的带轮上，驱动电机的输出轴与带轮连接，驱动电机的输出轴通过连接轴与第一轴承座组件连接，其中，回形皮带与升降滑轨平行设置，升降滑轨与回形皮带通过连接块连接，连接块随皮带沿升降滑轨上下滑动，连接块与升降杆下端固定连接，升降杆分别穿过第一固定盘、连接盘和采集端固定台后与上部图像采集端连接，在采集端固定台上固定有导轨，升降杆在采集端固定台上通过导轨导向滑动，通过驱动电机的正反转实现升降杆的升降；陀螺仪传感器固定在第一固定盘上且位于升降杆下端面中部的正下方，陀螺仪传感器在行走的过程中能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信息；主控制器固定在第一固定盘上，电源组件固定在第二固定盘上，主控制器与上部图像采集端连接，主控制器与远程控制平台无线连接，将数据传送至远程控制平台进行实时监控；电源组件分别与上部图像采集端、升降装置、姿态控制器、陀螺仪传感器、运动控制器、主控制器和驱动行走装置连接，运动控制器与主控制器连接，运动控制器与驱动行走装置连接，驱动行走装置在运动控制器的控制下按指定路线行走，驱动行走装置设置在第二固定盘下方，第一固定盘与第二固定盘通过连接架连接，运动控制器固定在第二固定盘上，运动控制器分别与驱动行走装置和陀螺仪传感器连接。

所述驱动行走装置由底盘、支撑架、全向轮和直流无刷电机组成一全向行走机构，全向轮通过支撑架固定在底盘上，直流无刷电机与全向轮连接，用于带动全向轮旋转。

进一步地，包括下部图像采集端，所述下部图像采集端固定在所述机器人的下部，下部图像采集端与上部图像采集端的摄像部朝向一致，其中上部图像采集端对机柜上部进行采集，下部图像采集端对机柜下部进行采集。

进一步地，包括外壳、超声波传感器、温湿度传感器、声音传感器和烟雾传感器，外壳罩设在所述机器人外部，其中超声波传感器与温湿度传感器、声音传感器、烟雾传感器均固定在外壳上，并与主控制器连接，超声波传感器用于躲避障碍物。

进一步地，第一固定盘与连接盘之间设置有穿线链，第一固定盘和第二固定盘上设置有过线孔。

进一步地，所述电源组件由电源控制管理器和可充电电池模块组成，电源控制管理器与可充电电池模块连接，电源控制管理器用于对电池状态进行监测和管理，以及对各个供电元件进行电压分配管理。

进一步地，包括一开关，所述开关与电源控制管理器连接，用于控制自动智能巡检机器人的电源状态。

进一步地，包括充电盒和充电接口，所述充电接口固定在驱动行走装置上，充电时，充电盒与充电接口对接。

进一步地，包括一寻线导向装置，所述寻线导向装置设置在驱动行走装置上，使所述机器人按预定轨道行走。

进一步地，包括行程限位器，所述行程限位器设置在升降装置上，通过控制驱动电机的转动来控制连接块在升降滑轨上的滑动距离。

本发明与现有技术相比其有益效果是：本发明通过上下摄像装置对机房内的电器设备工作状态进行了全面地采集，避免了采集信息的遗漏；本发明中通过采用陀螺仪传感器，能快速地校正行走路径，防止走偏，影响信息采集的准确性；本发明基于多传感器，具备可靠地实时检测能力，能够全面采集电力机房环境信息，确保电力系统设备运行环境安全；本发明的机器人是集智能机器人、机器视觉、机电一体化技术、导航及行为规划技术、多元信息技术于一体的移动式智能检测系统，实现了巡视模式“程序化”、检测分析“智能化”、日常运维“无人化”；本发明包括了环控功能、自动化设备异常报警、渗水检测、安防功能系统，实现了对自动化机房及设备的实时监控、远程监控，消除了机房安全隐患，实现机房智能管控，填补了国内空白，提升了自动化技术支持系统整体运维水平。

附图说明

图1 为本发明机器人的内部结构示意图；

图2 为升降装置的结构示意图；

图3 为升降装置中升降滑轨、回形皮带、第一轴承座组件、驱动电机、陀螺仪传感器和连接块的连接结构示意图；

图4为本发明中主控制器与电源组件和驱动行走装置的连接结构示意图；

图5为本发明的外部结构示意图。

具体实施方式

如图1，一种全自动智能巡检机器人，它包括上部图像采集端1、升降装置、姿态控制器2、陀螺仪传感器、主控制器3、电源组件、运动控制器5、驱动行走装置6和远程控制平台，其中：所述上部图像采集端1是摄像机。所述升降装置由驱动电机7、回形皮带8、连接轴9、第一轴承座组件10、第二轴承座组件11、第一固定盘12、连接盘13、连接架14、采集端固定台15、升降杆16、升降滑轨18、导轨和连接块19组成，其中，第一固定盘12与连接盘13通过连接架14连接，连接后的第一固定盘12与连接盘13平行。

连接盘13与采集端固定台15通过连接架14连接，驱动电机7和第一轴承座组件10固定在第一固定盘12上，第二轴承座组件11固定在连接盘13的上端且位于第一轴承座组件10的正上方，姿态控制器2固定在连接盘13的上端，用于控制上部图像采集端1和升降装置的升降，姿态控制器2与驱动电机7连接。

如图2和图3，升降滑轨18垂直设置在第一固定盘12和连接盘13之间，回形皮带8的两端分别安装在第一轴承座组件10和第二轴承座组件11的带轮上，驱动电机7的输出轴通过连接轴9与第一轴承座组件10连接，其中，回形皮带8与升降滑轨18均垂直地设置在第一固定盘12和连接盘13之间，且两者在长度运动方向平行。升降滑轨18与回形皮带8通过连接块19连接，连接块19随皮带沿升降滑轨18上下滑动，连接块19与升降杆16下端固定连接，升降杆16分别穿过连接盘13和采集端固定台15后与上部图像采集端1连接，在采集端固定台15上固定有导轨，升降杆16在采集端固定台15上通过导轨导向滑动，通过驱动电机的正反转实现升降杆16的升降；升降杆16与升降滑轨18平行，通过升降杆16带动上部图像采集端1上下动作的同时完成对机房内电器设备运行状态的采集。

另外还包括行程限位器，所述行程限位器设置在升降装置上，通过控制驱动电机7的转动来控制连接块19在升降滑轨18上的滑动距离。

如图3，陀螺仪传感器20固定在第一固定盘12上且位于升降杆16下端面中部的正下方，此时陀螺仪传感器20与上部图像采集端1的轴线中心位于同一直线上，能准确检测出上部图像采集端1的瞬时偏差角度，防止因角度倾斜问题，使得信息采集不准确，陀螺仪传感器在行走的过程中能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信息。

如图4，运动控制器5和电源组件固定在第二固定盘22上，主控制器3与上部图像采集端1连接，上部图像采集端1将采集的数据传输至主控制器3内，主控制器3与远程控制平台无线连接，将数据传送至远程控制平台进行实时监控；

电源组件分别与上部图像采集端1、升降装置、姿态控制器2、陀螺仪传感器、运动控制器5、主控制器3和驱动行走装置6连接，运动控制器5与主控制器3连接，运动控制器5与驱动行走装置6连接，驱动行走装置6在运动控制器5的控制下按指定路线行走，驱动行走装置6设置在第二固定盘22下方，第一固定盘12与第二固定盘22通过连接架14连接，运动控制器5与陀螺仪传感器20连接。陀螺仪传感器20将采集到的偏差信息通过运动控制器5控制驱动行走装置6进行调整至正常位置。

所述驱动行走装置6由底盘、支撑架、全向轮和直流无刷电机组成一全向行走机构，全向轮通过支撑架固定在底盘上，直流无刷电机与全向轮连接，用于带动全向轮旋转。

如图5，与上部图像采集端1相配合，下部图像采集端23固定在所述机器人的下部，下部图像采集端23与上部图像采集端1的摄像部朝向一致，其中上部图像采集端1对机柜上部进行采集，下部图像采集端23对机柜下部进行采集。两者在高度上互补共同完成对信息的采集。

如图5，包括外壳24、超声波传感器25、温湿度传感器28、声音传感器26和烟雾传感器，外壳24罩设在所述机器人外部，其中超声波传感器25与温湿度传感器28、烟雾传感器均固定在外壳24上，并与主控制器3连接，超声波传感器25用于检测前方是否有障碍物，便于进行躲避；温湿度传感器28用于检测机房内的温度及水分含量多少，防止空气中水分过多对电器设备的损害；声音传感器26用于检测机房内一些声音的异响；烟雾传感器用于检测机房内的烟雾值，避免火灾事故的发生。

如图2，第一固定盘12与连接盘13之间设置有穿线链29，第一固定盘12和第二固定盘22上设置有过线孔30。

如图4，所述电源组件由电源控制管理器31和可充电电池模块32组成。电源控制管理器31与可充电电池模块32连接，电源控制管理器31用于对电池状态进行监测和管理，以及对各个供电元件进行电压分配管理。包括一开关33，所述开关33与电源控制管理器连接，用于控制全自动智能巡检机器人的电源状态。包括充电盒34和充电接口35，所述充电接口35固定在驱动行走装置6上与可充电电池模块32连接，充电时，充电盒34与充电接口35对接。

如图5，包括一寻线导向装置36，所述寻线导向装置36设置在驱动行走装置6上，与运动控制器连接，使所述机器人按预定轨道行走。

本发明既保证了室内电力机房自动化设备稳定运行，又做到了安全、高效。国家电网电力系统的机房巡检系统是集智能机器人、机电一体化技术、导航及行为规划技术、多元信息技术于一体的移动式智能检测系统。实现了巡视模式“程序化”、检测分析“智能化”、日常运维“无人化”。系统包括了环控功能、自动化设备异常报警、渗水检测、安防功能系统，实现了对自动化机房及设备的实时监控、远程监控。消除了机房安全隐患，实现机房智能管控，填补了国内空白，提升了自动化技术支持系统整体运维水平。

Claims (10)

1.全自动智能巡检机器人，它包括上部图像采集端、升降装置、姿态控制器、陀螺仪传感器、主控制器、电源组件、运动控制器、驱动行走装置和远程控制平台，其特征在于，所述升降装置由驱动电机、回形皮带、连接轴、第一轴承座组件、第二轴承座组件、第一固定盘、连接盘、连接架、采集端固定台、升降杆、升降滑轨、导轨和连接块组成，其中，第一固定盘与连接盘通过连接架连接，连接盘与采集端固定台通过连接架连接，驱动电机和第一轴承座组件固定在第一固定盘上，第二轴承座组件固定在连接盘的上端且位于第一轴承座组件的正上方，姿态控制器固定在连接盘的上端，用于控制上部图像采集端和升降装置的升降；升降滑轨垂直设置在第一固定盘和连接盘之间，回形皮带的两端分别安装在第一轴承座组件和第二轴承座组件的带轮上，驱动电机的输出轴与带轮连接，驱动电机的输出轴通过连接轴与第一轴承座组件连接，其中，回形皮带与升降滑轨平行设置，升降滑轨与回形皮带通过连接块连接，连接块随皮带沿升降滑轨上下滑动，连接块与升降杆下端固定连接，升降杆分别穿过第一固定盘、连接盘和采集端固定台后与上部图像采集端连接，在采集端固定台上固定有导轨，升降杆在采集端固定台上通过导轨导向滑动，通过驱动电机的正反转实现升降杆的升降；陀螺仪传感器固定在第一固定盘上且位于升降杆下端面中部的正下方，陀螺仪传感器在行走的过程中能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信息；主控制器固定在第一固定盘上，电源组件固定在第二固定盘上，主控制器与上部图像采集端连接，主控制器与远程控制平台无线连接，将数据传送至远程控制平台进行实时监控；电源组件分别与上部图像采集端、升降装置、姿态控制器、陀螺仪传感器、运动控制器、主控制器和驱动行走装置连接，运动控制器与主控制器连接，运动控制器与驱动行走装置连接，驱动行走装置在运动控制器的控制下按指定路线行走，驱动行走装置设置在第二固定盘下方，第一固定盘与第二固定盘通过连接架连接，运动控制器固定在第二固定盘上，运动控制器分别与驱动行走装置和陀螺仪传感器连接。

2.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，所述驱动行走装置由底盘、支撑架、全向轮和直流无刷电机组成一全向行走机构，全向轮通过支撑架固定在底盘上，直流无刷电机与全向轮连接，用于带动全向轮旋转。

3.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，包括下部图像采集端，所述下部图像采集端固定在所述机器人的下部，下部图像采集端与上部图像采集端的摄像部朝向一致，其中上部图像采集端对机柜上部进行采集，下部图像采集端对机柜下部进行采集。

4.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，包括外壳、超声波传感器、温湿度传感器、声音传感器和烟雾传感器，外壳罩设在所述机器人外部，其中超声波传感器与温湿度传感器、声音传感器、烟雾传感器均固定在外壳上，并与主控制器连接，超声波传感器用于躲避障碍物。

5.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，第一固定盘与连接盘之间设置有穿线链，第一固定盘和第二固定盘上设置有过线孔。

6.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，所述电源组件由电源控制管理器和可充电电池模块组成，电源控制管理器与可充电电池模块连接，电源控制管理器用于对电池状态进行监测和管理，以及对各个供电元件进行电压分配管理。

7.根据权利要求6所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，包括一开关，所述开关与电源控制管理器连接，用于控制自动智能巡检机器人的电源状态。

8.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，包括充电盒和充电接口，所述充电接口固定在驱动行走装置上，充电时，充电盒与充电接口对接。

9.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，包括一寻线导向装置，所述寻线导向装置设置在驱动行走装置上，使所述机器人按预定轨道行走。

10.根据权利要求1所述的全自动智能巡检机器人，其特征在于，包括行程限位器，所述行程限位器设置在升降装置上，通过控制驱动电机的转动来控制连接块在升降滑轨上的滑动距离。