CN106393054B - 一种全方位监控电力线路的巡线机器人及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全方位监控电力线路的巡线机器人及其方法，其中，该巡线机器人包括机架，其底部安装有电控箱；所述机架上安装有第一图像采集模块和第二图像采集模块，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；行走机构，其包括驱动模块和机械臂，所述驱动模块与控制器相连，所述机械臂的末端设置有第三图像采集模块；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

Description

一种全方位监控电力线路的巡线机器人及其方法

技术领域

本发明属于巡线机器人领域，尤其涉及一种全方位监控电力线路的巡线机器人及其方法。

背景技术

目前，巡线机器人越来越多地用在电力巡视领域，代替人工进行电力线路的监测、检修等工作。电力巡视过程中，当电力线路发生绝缘子闪络、局部短路等故障时，最直接的表现便是局部温度过高。另外，电力线路还存在断股、附件脱落等故障。因此，电力线路巡线监测是一个非常关键的环节。

电力线路的监测通常采用以下两种方式：

(1)在线监测：将监测装置直接安装在线路或杆塔上，对线路或附件的温度和图像信号进行实时监测、采集，并将数据传输至监控主机，由通讯模块上传至监控中心。这种方法能实现电力线路关键部位的实时监测，但由于电力线路规模庞大，因此这种方式的监测范围有限，且实施成本较高。

(2)巡视监测：利用人工或机器人对电力线路进行的监测。这种方式中，监测范围较大，能对巡视范围内的线路及附件进行较全面的监测。但是这种巡视监测方式下，监测设备在巡线机器人上通常采用固定安装的方式，这种安装方式使巡线机器人保持一个稳定的监控姿态，且通常较符合人的观察习惯。但是这种安装方式也存在一个缺陷：电力线路的实际环境通常比较复杂，各种电力设备难免出现互相遮挡的情况，这样就会影响监测的准确性，或者遗漏一些监测点。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明的第一目的是提供一种全方位监控电力线路的巡线机器人。

本发明的一种全方位监控电力线路的巡线机器人，所述电控箱内设有控制器，包括：

机架，其底部安装有电控箱；所述机架上安装有第一图像采集模块和第二图像采集模块，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

行走机构，其包括驱动模块和机械臂，所述驱动模块与电控箱内的控制器相连，所述机械臂的末端设置有第三图像采集模块；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

进一步地，机械臂的末端安装有末端执行器，所述末端执行器包括涡轮蜗杆机构，所述涡轮蜗杆机构与电机驱动机构相连，所述电机驱动机构与控制器相连；

第三图像采集模块安装于涡轮蜗杆机构上，在控制器的控制作用下，电机驱动机构带动涡轮蜗杆机构运动，再由涡轮蜗杆机构及机械臂配合运动来调整第三图像采集模块的监测角度，用于监测电力线路的盲区。

更进一步地，所述蜗轮蜗杆机构具有自锁性，使得第三图像采集模块保持一定的姿态，以避免任意摆动。

进一步地，所述机械臂的末端安装有机械手，所述第三图像采集模块安装于机械手上；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而带动机械手运动来调整机械手上第三图像采集模块的监测角度，用于监测电力线路的盲区。

为保证系统的紧凑性，本发明在机械手上安装第三图像采集模块，这种方式不会改变巡线机器人的整体结构，还能够监测电力线路的盲区。

进一步地，所述第一图像采集模块、第二图像采集模块和第三图像采集模块均为摄像头模组，所述摄像头模块包括红外摄像头和可见光摄像头。

其中，红外摄像头用来测温，可见光摄像头用来监测线路及附件的实际状态。

进一步地，所述第一图像采集模块、第二图像采集模块和第三图像采集模块均与控制器相连，所述控制器与地面监控服务器相互通信。

第一图像采集模块、第二图像采集模块和第三图像采集模块将采集的电力线路运行状态图像信息传送至电控箱的控制器，再由控制器传送至地面监控服务器，地面监控服务器可再传送至监控终端上进行显示，便于地面上的工作人员全方位360度无死角地监控电力线路运行状态。

本发明的第二目的是提供上述全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法。

本发明的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法，包括：

当巡线机器人在电力线路上工作时，机架上安装的第一图像采集模块和第二图像采集模块分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

本发明的第三目的是提供另一种全方位监控电力线路的巡线机器人。

本发明的另一种全方位监控电力线路的巡线机器人，所述电控箱内设有控制器，包括：

机架，其底部安装有电控箱；所述机架上安装有第一图像采集模块和第二图像采集模块，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；所述机架上还放置有图像采集仪；

行走机构，其包括驱动模块和机械臂，所述驱动模块与控制器相连，所述机械臂的末端安装有机械手；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

进一步地，所述第一图像采集模块和第二图像采集模块均为摄像头模组，所述摄像头模块包括红外摄像头和可见光摄像头。

本发明的第四目的是提供另一种所述的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法。

本发明的另一种所述的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法，包括：

当巡线机器人在电力线路上工作时，机架上安装的第一图像采集模块和第二图像采集模块分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

本发明的有益效果为：

(1)电力线路的实际运行环境要比模型中所示的复杂得多，不仅存在盲区，还有线路及附件互相遮挡的情况，因此，本发明的全方位监控电力线路的巡线机器人，机械臂的末端设置有第三图像采集模块；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，利用第三图像采集模块来配合第一图像采集模块和第二图像采集模块，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

(2)本发明的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法，机架上安装的第一图像采集模块和第二图像采集模块分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，这样利用第三图像采集模块来配合第一图像采集模块和第二图像采集模块，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

(3)本发明的另一种全方位监控电力线路的巡线机器人，在不改变巡线机器人整体结构的前提下，在巡线机器人的机架上还放置有图像采集仪，在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

(4)本发明的另一种全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法，通过第一图像采集模块和第二图像采集模块分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

附图说明

图1是一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例一的末端执行器结构示意图。

图2是一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例一结构示意图。

图3是一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例二结构示意图。

图4是一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例三结构示意图。

其中，1机架，2电控箱，3第一图像采集模块，4第二图像采集模块，5机械臂，6涡轮蜗杆机构，7电机驱动机构，8第三图像采集模块，9间隔棒，10机械手，11图像采集仪。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面描述的本发明不同实施例方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例一

图2是本发明的一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例一结构示意图。

本实施例以具有四个自由度的机械臂的巡线机器人为例：分别是：1)上臂水平面内转动；2)上臂竖直面内转动；3)小臂相对上臂转动；4)末端执行器翻转。在这4个自由度的支持下，这个摄像头模组可以到达工作范围内的任意区域实施监测。

如图2所示的全方位监控电力线路的巡线机器人，所述电控箱内设有控制器，包括：

机架1，其底部安装有电控箱2；所述机架1上安装有第一图像采集模块3和第二图像采集模块4，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

行走机构，其包括驱动模块和机械臂5，所述驱动模块与电控箱内的控制器相连，机械臂5的末端安装有末端执行器。如图1所示，末端执行器包括涡轮蜗杆机构6，所述涡轮蜗杆机构6与电机驱动机构7相连，所述电机驱动机构与控制器相连；

第三图像采集模8块安装于涡轮蜗杆机构6上，在控制器的控制作用下，电机驱动机构7带动涡轮蜗杆机构6运动，再由涡轮蜗杆机构6及机械臂配合运动来调整第三图像采集模块8的监测角度，用于监测电力线路的盲区。

其中，电控箱2的结构为现有的结构。

驱动模块可以采用驱动电机来实现，也可以采用其他现有的驱动机构来实现。

进一步地，蜗轮蜗杆机构6具有自锁性，使得第三图像采集模块8保持一定的姿态，以避免任意摆动。

进一步地，第一图像采集模块3、第二图像采集模块4和第三图像采集模块8均为摄像头模组，所述摄像头模块包括红外摄像头和可见光摄像头。

其中，红外摄像头用来测温，可见光摄像头用来监测线路及附件的实际状态。

进一步地，第一图像采集模块3、第二图像采集模块4和第三图像采集模块8均与控制器相连，所述控制器与地面监控服务器相互通信。

其中，控制器可以采用单片机或PLC来实现，也可以采用其他芯片来实现。

第一图像采集模块3、第二图像采集模块4和第三图像采集模块8将采集的电力线路运行状态图像信息传送至电控箱的控制器，再由控制器传送至地面监控服务器，地面监控服务器可再传送至监控终端上进行显示，便于地面上的工作人员全方位360度无死角地监控电力线路运行状态。

如图2所示的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作原理为：

在巡线机器人在电力线路上工作时，机架上安装的第一图像采集模块3和第二图像采集模块4分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；此时，巡线机器人右侧的间隔棒下侧便成了盲区，第一图像采集模块3和第二图像采集模块4都很难监测到该间隔棒的下方。

这时，安装有第三图像采集模块8的机械臂5便可以伸展到间隔棒9的下方，机械臂5上的蜗轮蜗杆机构6调整第三图像采集模块8的角度，对准该间隔棒9的下侧，该画面传输到地面的显示器，工作人员便可以观看到该间隔棒下侧的红外图像及实时画面，据此可判断该间隔棒是否过热，以及是否有破损。

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂5运动来调整第三图像采集模块8的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

电力线路的实际运行环境要比模型中所示的复杂得多，不仅存在盲区，还有线路及附件互相遮挡的情况，因此，本实施例的全方位监控电力线路的巡线机器人，机械臂的末端设置有第三图像采集模块；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，利用第三图像采集模块来配合第一图像采集模块和第二图像采集模块，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

实施例二

图3是本发明的一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例二结构示意图。

如图3所示的全方位监控电力线路的巡线机器人，所述电控箱内设有控制器，包括：

机架1，其底部安装有电控箱2；所述机架1上安装有第一图像采集模块3和第二图像采集模块4，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

行走机构，其包括驱动模块和机械臂5，所述驱动模块与电控箱内的控制器相连，所述机械臂5的末端安装有机械手10，所述第三图像采集模块8安装于机械手10上；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂5运动，进而带动机械手10运动来调整机械手上第三图像采集模块8的监测角度，用于监测电力线路的盲区。

其中，驱动模块可采用驱动电机或其他现有的驱动机构予以实现。

为保证系统的紧凑性，本发明在机械手10上安装第三图像采集模块8，这种方式不会改变巡线机器人的整体结构，还能够监测电力线路的盲区。安装在机械手10上的第三图像采集模块8采取一定的防护措施，避免机械手10在检修、除障过程中与线路或附件直接接触，对第三图像采集模块8造成损坏。

进一步地，第一图像采集模块3、第二图像采集模块4和第三图像采集模块8均为摄像头模组，所述摄像头模块包括红外摄像头和可见光摄像头。

其中，红外摄像头用来测温，可见光摄像头用来监测线路及附件的实际状态。

进一步地，第一图像采集模块3、第二图像采集模块4和第三图像采集模块8均与控制器相连，所述控制器与地面监控服务器相互通信。

第一图像采集模块3、第二图像采集模块4和第三图像采集模块8将采集的电力线路运行状态图像信息传送至电控箱的控制器，再由控制器传送至地面监控服务器，地面监控服务器可再传送至监控终端上进行显示，便于地面上的工作人员全方位360度无死角地监控电力线路运行状态。

如图3所示的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作原理为：

在巡线机器人在电力线路上工作时，机架1上安装的第一图像采集模块3和第二图像采集模块4分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂5运动，进而带动机械手10运动来调整机械手10上第三图像采集模块8的监测角度，用于监测电力线路的盲区。

本发明的机械臂整体上具有4个自由度，分别是：1)上臂水平面内转动；2)上臂竖直面内转动；3)小臂相对上臂转动；4)机械臂末端的机械手翻转。在这4个自由度的支持下，这个摄像头模组可以到达工作范围内的任意区域实施监测。

电力线路的实际运行环境要比模型中所示的复杂得多，不仅存在盲区，还有线路及附件互相遮挡的情况，因此，本实施例的全方位监控电力线路的巡线机器人，机械臂的末端设置有第三图像采集模块；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动来调整第三图像采集模块的监测角度，利用第三图像采集模块来配合第一图像采集模块和第二图像采集模块，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

实施例三

图4是本发明的一种全方位监控电力线路的巡线机器人的实施例三结构示意图。

如图4所示的全方位监控电力线路的巡线机器人，所述电控箱内设有控制器，包括：

机架1，其底部安装有电控箱2；所述机架1上安装有第一图像采集模块3和第二图像采集模块4，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；所述机架1上还放置有图像采集仪11；

行走机构，其包括驱动模块和机械臂，所述驱动模块与控制器相连，所述机械臂的末端安装有机械手10；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂5运动，进而使得机械手10抓取并夹持机架上的图像采集仪11，通过调整图像采集仪11的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

进一步地，第一图像采集模块3和第二图像采集模块4均为摄像头模组，所述摄像头模块包括红外摄像头和可见光摄像头。

其中，红外摄像头用来测温，可见光摄像头用来监测线路及附件的实际状态。

驱动模块可采用电机机构或其他现有的驱动机构予以实现。

本发明的机械臂5整体上具有4个自由度，分别是：1)上臂水平面内转动；2)上臂竖直面内转动；3)小臂相对上臂转动；4)末端的机械手翻转。在这4个自由度的支持下，这个摄像头模组可以到达工作范围内的任意区域实施监测。

图像采集仪11为现有的仪器，其用于采集电力线路的运行状态图像信息，其中，运行状态图像信息包括红外图像。

本实施例的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作原理为：

当巡线机器人在电力线路上工作时，机架1上安装的第一图像采集模块3和第二图像采集模块4分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂5运动，进而使得机械手10抓取并夹持机架上的图像采集仪11，通过调整图像采集仪11的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

本实施例的全方位监控电力线路的巡线机器人，在不改变巡线机器人整体结构的前提下，在巡线机器人的机架上还放置有图像采集仪，在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。

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 (3)

1.一种全方位监控电力线路的巡线机器人，电控箱内设有控制器，其特征在于，包括：

机架，其底部安装有电控箱；所述机架上安装有第一图像采集模块和第二图像采集模块，分别用于监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；所述机架上还放置有图像采集仪；

行走机构，其包括驱动模块和机械臂，所述驱动模块与控制器相连，所述机械臂的末端安装有机械手；在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控；

其中，机械臂整体上具有四个自由度，分别是：1)上臂水平面内转动；2)上臂竖直面内转动；3)小臂相对上臂转动；4)末端的机械手翻转；在这四个自由度的支持下，第一图像采集模块和第二图像采集模块能够到达工作范围内的任意区域实施监测。

2.如权利要求1所述的一种全方位监控电力线路的巡线机器人，其特征在于，所述第一图像采集模块和第二图像采集模块均为摄像头模组，所述摄像头模块包括红外摄像头和可见光摄像头。

3.一种如权利要求1-2任一所述的全方位监控电力线路的巡线机器人的工作方法，其特征在于，包括：

当巡线机器人在电力线路上工作时，机架上安装的第一图像采集模块和第二图像采集模块分别监测巡线机器人前进方向及反方向的电力线路运行状态图像信息；

在控制器的控制作用下，驱动模块带动机械臂运动，进而使得机械手抓取并夹持机架上的图像采集仪，通过调整图像采集仪的监测角度，最终实现巡线机器人对电力线路的全方位监控。