CN106041877A - 一种变电站巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种变电站巡检机器人，包括驱动单元、机械臂、底板、平行支架、第四伺服电机等，所述的驱动单元共有8个，在底板的两侧各设置4个，其中每个驱动单元包括驱动轮、第一从动齿轮、行走驱动步进电机、第一主动齿轮、电机安装板、转向支架等，所述的转向支架通过转向轴转动安装在升降板左侧，所述驱动轮安装在转向支架中，驱动轮的轴与第一从动齿轮相连，行走驱动步进电机的电机轴上安装有第一主动齿轮；通过机械臂可以轻松实现诸如打开电气系统的开关等简单动作。

Description

一种变电站巡检机器人
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，特别涉及一种变电站巡检机器人。
背景技术
随着电力技术的不断发展，变电站的数量也不断增加，其主要工作是检查各项仪表的参数，以及在紧急情况下对一些开关进行操作等，通常变电站出现故障的概率比较低，如果每天派人值守的话会浪费大量的人力、财力，而机器人恰好能满足上述要求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种变电站巡检机器人，其采用8个驱动单元使机器人具有较强的移动能力，即使有1-2个驱动单元损坏也不影响机器人继续工作，通过机械臂可以轻松实现诸如打开电气系统的开关等简单动作。
本发明所使用的技术方案是：一种变电站巡检机器人，包括驱动单元、机械臂、底板、平行支架、第四伺服电机、导航摄像机、立柱、上平板、第四电缸、电磁阀、灭火器罐、电池组、电控装置，其特征在于：所述的驱动单元共有8个，在底板的两侧各设置4个，其中每个驱动单元包括驱动轮、第一从动齿轮、行走驱动步进电机、第一主动齿轮、电机安装板、转向支架、第二从动齿轮、转向轴、第二主动齿轮、转向步进电机、导向杆、第五电缸、横杆、四个减震弹簧、升降板，所述的转向支架通过转向轴转动安装在升降板左侧，所述驱动轮安装在转向支架中，驱动轮的轴与第一从动齿轮相连，行走驱动步进电机的电机轴上安装有第一主动齿轮，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮相互啮合，行走驱动步进电机通过电机安装板安装在转向支架侧面；所述的转向轴上端部与第二从动齿轮固定连接，第二从动齿轮由第二主动齿轮带动，所述第二主动齿轮与转向步进电机的电机轴固定连接，所述的转向步进电机固定安装在升降板上，所述升降板右侧设有一个正方形通孔，所述导向杆滑动安装在正方形通孔中，导向杆的上端部与横杆连接，在横杆和升降板之间设置第五电缸，第五电缸的两端分别与二者固定连接，在横杆的右端部设有一个竖直放置的矩形平板，矩形平板的右侧与四个减震弹簧的一端固定连接，减震弹簧的另一端固定在底板侧面；
所述的机械臂包括第一伺服电机、第一横臂、第二伺服电机、第二横臂、纵向导轨、横向套筒、灭火喷头、固定手爪、第一电缸、活动手爪、横向伸缩臂、读数摄像机、红外摄像机、第三伺服电机、第二电缸、纵向滑块、第三电缸，所述第一伺服电机竖直向上固定在底板前端，所述的第一横臂一端固定在第一伺服电机的电机轴上，另一端与第二伺服电机相连，所述第二伺服电机竖直向上固定在第一横臂末端，所述第二横臂一端与第二伺服电机的电机轴固定连接，另一端与纵向导轨固定连接，纵向导轨竖直设置在第二横臂的末端，所述纵向滑块滑动安转在纵向导轨上，纵向滑块由安装在纵向导轨顶端的第三电缸驱动，所述横向套筒一端与纵向滑块固定连接，所述横向伸缩臂滑动安装在横向套筒内部，横向伸缩臂为正方形截面，其伸缩方向与纵向滑块滑动的方向互相垂直，横向伸缩臂的伸缩动作由第二电缸控制，所述固定手爪固定安装在横向伸缩臂端部右侧位置，所述活动手爪铰接安装在横向伸缩臂端部左侧位置，活动手爪的开闭动作由第一电缸控制，所述第一电缸一端与固定手爪内侧铰接连接，另一端与活动手爪内侧铰接连接；
所述第三伺服电机水平设置在横向套筒右侧，所述读数摄像机固定在第三伺服电机的电机轴上，读数摄像机内置图像处理模块，可识别变电站仪表所显示的数值，在读数摄像机上部设有红外摄像机，红外摄像机用于夜晚对人进行识别，其内部设有报警器，在遇到没有登记的陌生人时会自动报警；
所述灭火喷头安装在横向套筒下部，所述灭火器罐安装在底板后部，灭火器罐的出口与电磁阀的入口相连，电磁阀的出口与灭火喷头通过软管相连；
所述的平行支架有2个，且二者互相平行，其下部与底板铰接连接，上部与上平板相连，在上平板上部竖直设置一个立柱，在立柱的顶部设有第四伺服电机，在第四伺服电机的电机轴上部安装有导航摄像机，平行支架的摆动由第四电缸驱动，所述第四电缸一端与底板铰接连接，另一端与后部的平行支架内侧铰接连接。
进一步地，本发明的8个驱动轮均可独立转向和转动。
进一步地，所述的电池组为电控装置提供电力，所述的电控装置通过导线分别与第一伺服电机、第二伺服电机、第一电缸、读数摄像机、红外摄像机、第三伺服电机、第三电缸、第四伺服电机、导航摄像机、第四电缸、电磁阀、行走驱动步进电机、转向步进电机、第五电缸相连接，电控装置内部设有无线通讯模块，可以通过外部遥控器与之进行通讯。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明的8个驱动单元使机器人具有较强的移动能力，即使有1-2个驱动单元损坏也不影响机器人继续工作；本发明的机械臂具有较高的灵活性，可以轻松实现诸如打开电气系统的开关等简单动作；本发明的具有灭火装置，在电气元件起火时可以自动灭火。
附图说明
图1、图3为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的俯视图。
图4为本发明的驱动单元结构示意图。
附图标号：1-驱动单元；2- 底板；3-第一伺服电机；4-第一横臂；5-第二伺服电机；6-第二横臂；7-纵向导轨；8-横向套筒；9-灭火喷头；10-固定手爪；11-第一电缸；12-活动手爪；13-横向伸缩臂；14-读数摄像机；15-红外摄像机；16-第三伺服电机；17-第二电缸；18-纵向滑块；19-第三电缸；20-平行支架；21-第四伺服电机；22-导航摄像机；23-立柱；24-上平板；25-第四电缸；26-电磁阀；27-灭火器罐；28-电池组；29-电控装置；101-驱动轮；102-第一从动齿轮；103-行走驱动步进电机；104-第一主动齿轮；105-电机安装板；106-转向支架；107-第二从动齿轮；108-转向轴；109-第二主动齿轮；110-转向步进电机；111-导向杆；112-第五电缸；113-横杆；114-减震弹簧；115-升降板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例
如图1、图2、图3、图4所示，一种变电站巡检机器人，包括驱动单元1、机械臂、底板2、平行支架20、第四伺服电机21、导航摄像机22、立柱23、上平板24、第四电缸25、电磁阀26、灭火器罐27、电池组28、电控装置29，其特征在于：所述的驱动单元1共有8个，在底板2的两侧各设置4个，其中每个驱动单元1包括驱动轮101A、第一从动齿轮102、行走驱动步进电机103、第一主动齿轮104、电机安装板105、转向支架106、第二从动齿轮107、转向轴108、第二主动齿轮109、转向步进电机110、导向杆111、第五电缸112、横杆113、四个减震弹簧114、升降板115，所述的转向支架106通过转向轴108转动安装在升降板115左侧，所述驱动轮101安装在转向支架106中，驱动轮101的轴与第一从动齿轮102相连，行走驱动步进电机103的电机轴上安装有第一主动齿轮104，所述第一从动齿轮102与第一主动齿轮104相互啮合，行走驱动步进电机103通过电机安装板105安装在转向支架106侧面；所述的转向轴108上端部与第二从动齿轮107固定连接，第二从动齿轮107由第二主动齿轮109带动，所述第二主动齿轮109与转向步进电机110的电机轴固定连接，所述的转向步进电机110固定安装在升降板115上，所述升降板115右侧设有一个正方形通孔，所述导向杆111滑动安装在正方形通孔中，导向杆111的上端部与横杆113连接，在横杆113和升降板115之间设置第五电缸112，第五电缸112的两端分别与二者固定连接，在横杆113的右端部设有一个竖直放置的矩形平板，矩形平板的右侧与四个减震弹簧114的一端固定连接，减震弹簧114的另一端固定在底板2侧面；
所述的机械臂包括第一伺服电机3、第一横臂4、第二伺服电机5、第二横臂6、纵向导轨7、横向套筒8、灭火喷头9、固定手爪10、第一电缸11、活动手爪12、横向伸缩臂13、读数摄像机14、红外摄像机15、第三伺服电机16、第二电缸17、纵向滑块18、第三电缸19，所述第一伺服电机3竖直向上固定在底板2前端，所述的第一横臂4一端固定在第一伺服电机3的电机轴上，另一端与第二伺服电机5相连，所述第二伺服电机5竖直向上固定在第一横臂4末端，所述第二横臂6一端与第二伺服电机5的电机轴固定连接，另一端与纵向导轨7固定连接，纵向导轨7竖直设置在第二横臂6的末端，所述纵向滑块18滑动安转在纵向导轨7上，纵向滑块18由安装在纵向导轨7顶端的第三电缸19驱动，所述横向套筒8一端与纵向滑块18固定连接，所述横向伸缩臂13滑动安装在横向套筒8内部，横向伸缩臂13为正方形截面，其伸缩方向与纵向滑块18滑动的方向互相垂直，横向伸缩臂13的伸缩动作由第二电缸17控制，所述固定手爪10固定安装在横向伸缩臂13端部右侧位置，所述活动手爪12铰接安装在横向伸缩臂13端部左侧位置，活动手爪12的开闭动作由第一电缸11控制，所述第一电缸11一端与固定手爪10内侧铰接连接，另一端与活动手爪12内侧铰接连接；
所述第三伺服电机16水平设置在横向套筒8右侧，所述读数摄像机14固定在第三伺服电机16的电机轴上，读数摄像机14内置图像处理模块，可识别变电站仪表所显示的数值，在读数摄像机14上部设有红外摄像机15，红外摄像机15用于夜晚对人进行识别，其内部设有报警器，在遇到没有登记的陌生人时会自动报警；
所述灭火喷头9安装在横向套筒8下部，所述灭火器罐27安装在底板2后部，灭火器罐27的出口与电磁阀26的入口相连，电磁阀26的出口与灭火喷头9通过软管相连；
所述的平行支架20有2个，且二者互相平行，其下部与底板2铰接连接，上部与上平板24相连，在上平板24上部竖直设置一个立柱23，在立柱23的顶部设有第四伺服电机21，在第四伺服电机21的电机轴上部安装有导航摄像机22，平行支架20的摆动由第四电缸25驱动，所述第四电缸25一端与底板2铰接连接，另一端与后部的平行支架20内侧铰接连接。
进一步地，本发明的8个驱动轮101均可独立转向和转动。
进一步地，所述的电池组28为电控装置29提供电力，所述的电控装置29通过导线分别与第一伺服电机3、第二伺服电机5、第一电缸11、读数摄像机14、红外摄像机15、第三伺服电机16、第三电缸19、第四伺服电机21、导航摄像机22、第四电缸25、电磁阀26、行走驱动步进电机103、转向步进电机110、第五电缸112相连接，电控装置29内部设有无线通讯模块，可以通过外部遥控器与之进行通讯。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明工作原理：本发明通过8个驱动轮101驱动机器人在变电站内移动，移动路线的规划通过导航摄像机22采集的信息确定，也可以使用遥控器控制，在需要对高压电气元件进行操作时，可以通过机械臂上的手爪将高压电气的开关打开或关闭；通过读数摄像机14可识别变电站仪表所显示的数值，采集的数值可以通过电控装置29发送到遥控器上，方便人们读取；在遇到火灾时可以通过机械臂上的灭火喷头9将火扑灭，灭火器的开闭由电磁阀26控制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “左”、“右”、 “中央”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

Claims (3)

1.一种变电站巡检机器人，包括驱动单元（1）、机械臂、底板（2）、平行支架（20）、第四伺服电机（21）、导航摄像机（22）、立柱（23）、上平板（24）、第四电缸（25）、电磁阀（26）、灭火器罐（27）、电池组（28）、电控装置（29），其特征在于：所述的驱动单元（1）共有8个，在底板（2）的两侧各设置4个，其中每个驱动单元（1）包括驱动轮（101）、第一从动齿轮（102）、行走驱动步进电机（103）、第一主动齿轮（104）、电机安装板（105）、转向支架（106）、第二从动齿轮（107）、转向轴（108）、第二主动齿轮（109）、转向步进电机（110）、导向杆（111）、第五电缸（112）、横杆（113）、四个减震弹簧（114）、升降板（115），所述的转向支架（106）通过转向轴（108）转动安装在升降板（115）左侧，所述驱动轮（101）安装在转向支架（106）中，驱动轮（101）的轴与第一从动齿轮（102）相连，行走驱动步进电机（103）的电机轴上安装有第一主动齿轮（104），所述第一从动齿轮（102）与第一主动齿轮（104）相互啮合，行走驱动步进电机（103）通过电机安装板（105）安装在转向支架（106）侧面；所述的转向轴（108）上端部与第二从动齿轮（107）固定连接，第二从动齿轮（107）由第二主动齿轮（109）带动，所述第二主动齿轮（109）与转向步进电机（110）的电机轴固定连接，所述的转向步进电机（110）固定安装在升降板（115）上，所述升降板（115）右侧设有一个正方形通孔，所述导向杆（111）滑动安装在正方形通孔中，导向杆（111）的上端部与横杆（113）连接，在横杆（113）和升降板（115）之间设置第五电缸（112），第五电缸（112）的两端分别与二者固定连接，在横杆（113）的右端部设有一个竖直放置的矩形平板，矩形平板的右侧与四个减震弹簧（114）的一端固定连接，减震弹簧（114）的另一端固定在底板（2）侧面；
所述的机械臂包括第一伺服电机（3）、第一横臂（4）、第二伺服电机（5）、第二横臂（6）、纵向导轨（7）、横向套筒（8）、灭火喷头（9）、固定手爪（10）、第一电缸（11）、活动手爪（12）、横向伸缩臂（13）、读数摄像机（14）、红外摄像机（15）、第三伺服电机（16）、第二电缸（17）、纵向滑块（18）、第三电缸（19），所述第一伺服电机（3）竖直向上固定在底板（2）前端，所述的第一横臂（4）一端固定在第一伺服电机（3）的电机轴上，另一端与第二伺服电机（5）相连，所述第二伺服电机（5）竖直向上固定在第一横臂（4）末端，所述第二横臂（6）一端与第二伺服电机（5）的电机轴固定连接，另一端与纵向导轨（7）固定连接，纵向导轨（7）竖直设置在第二横臂（6）的末端，所述纵向滑块（18）滑动安转在纵向导轨（7）上，纵向滑块（18）由安装在纵向导轨（7）顶端的第三电缸（19）驱动，所述横向套筒（8）一端与纵向滑块（18）固定连接，所述横向伸缩臂（13）滑动安装在横向套筒（8）内部，横向伸缩臂（13）为正方形截面，其伸缩方向与纵向滑块（18）滑动的方向互相垂直，横向伸缩臂（13）的伸缩动作由第二电缸（17）控制，所述固定手爪（10）固定安装在横向伸缩臂（13）端部右侧位置，所述活动手爪（12）铰接安装在横向伸缩臂（13）端部左侧位置，活动手爪（12）的开闭动作由第一电缸（11）控制，所述第一电缸（11）一端与固定手爪（10）内侧铰接连接，另一端与活动手爪（12）内侧铰接连接；
所述第三伺服电机（16）水平设置在横向套筒（8）右侧，所述读数摄像机（14）固定在第三伺服电机（16）的电机轴上，读数摄像机（14）内置图像处理模块，可识别变电站仪表所显示的数值，在读数摄像机（14）上部设有红外摄像机（15），红外摄像机（15）用于夜晚对人进行识别，其内部设有报警器，在遇到没有登记的陌生人时会自动报警；
所述灭火喷头（9）安装在横向套筒（8）下部，所述灭火器罐（27）安装在底板（2）后部，灭火器罐（27）的出口与电磁阀（26）的入口相连，电磁阀（26）的出口与灭火喷头（9）通过软管相连；
所述的平行支架（20）有2个，且二者互相平行，其下部与底板（2）铰接连接，上部与上平板（24）相连，在上平板（24）上部竖直设置一个立柱（23），在立柱（23）的顶部设有第四伺服电机（21），在第四伺服电机（21）的电机轴上部安装有导航摄像机（22），平行支架（20）的摆动由第四电缸（25）驱动，所述第四电缸（25）一端与底板（2）铰接连接，另一端与后部的平行支架（20）内侧铰接连接。
2.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人，其特征在于：本发明的8个驱动轮（101）均可独立转向和转动。
3.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人，其特征在于：所述的电池组（28）为电控装置（29）提供电力，所述的电控装置（29）通过导线分别与第一伺服电机（3）、第二伺服电机（5）、第一电缸（11）、读数摄像机（14）、红外摄像机（15）、第三伺服电机（16）、第三电缸（19）、第四伺服电机（21）、导航摄像机（22）、第四电缸（25）、电磁阀（26）、行走驱动步进电机（103）、转向步进电机（110）、第五电缸（112）相连接，电控装置（29）内部设有无线通讯模块，可以通过外部遥控器与之进行通讯。
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