CN106493734B - 一种电力机器人的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力机器人的控制系统，涉及智能控制技术领域，为解决提高电力机器人自身的安全性与其持续作业能力的问题而发明。该系统包括：传感器模块、中央处理器模块、以及驱动执行模块；所述传感器模块，用于采集外界环境的数据信息；所述中央处理器模块，用于获取所述数据信息，判断所述数据信息是否大于预置数值，若判断结果为是，则生成暂停驱动指令，若判断结果为否，则生成检测驱动指令，将所述暂停驱动指令或检测驱动指令发送至所述驱动执行模块；所述驱动执行模块，用于接收所述驱动指令，根据所述驱动指令发送驱动信号。本发明主要应用于电力机器人作业的过程中。

Description

一种电力机器人的控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，特别涉及一种电力机器人的控制系统。

背景技术

物联网技术是新一代信息技术的重要组成部分，是指利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，进行信息交换和通信，最终实现智能化识别、定位、跟踪、监控。电力机器人是依据物联网技术实现的，由于在变电站等电力场所电力机器人的使用越来越广泛，电力现场检修工作的效率得到了较大的提高。

由于电力机器人是新兴的特种机器人，在研发过程中，主要侧重于功能性的研发与改进，如驱动系统、双目视觉导航系统、充电系统、巡检方法、初始位置检测方法等等。但是在电力机器人使用过程中依旧存在不足，具体表现为智能化与自动化程度不高，机器人行走和机械臂操作等姿态调整动作仍旧依靠人工发送指令进行指挥操作，操作效率较低。

最重要的是，虽然电力机器人可以实现特种作业，并具有应对恶劣环境的能力，但是若电力机器人的作业环境影响其正常工作，而没有任何应对措施时，则电力机器人自身的安全受到威胁，并影响其持续作业的能力。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种电力机器人的控制系统，能够解决提高电力机器人自身的安全性与其持续作业能力的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种电力机器人的控制系统，所述系统包括：传感器模块、中央处理器模块、以及驱动执行模块；

所述传感器模块，用于采集外界环境的数据信息；

所述中央处理器模块，用于获取所述数据信息，判断所述数据信息是否大于预置数值，若判断结果为是，则生成暂停驱动指令，若判断结果为否，则生成检测驱动指令，将所述暂停驱动指令或检测驱动指令发送至所述驱动执行模块；

所述驱动执行模块，用于接收所述驱动指令，根据所述驱动指令发送驱动信号。

可选地，所述传感器模块，至少包括风速传感器和电磁传感器；

所述风速传感器，用于检测所述外界环境的环境风速；

所述电磁传感器，用于检测电力机器人与所述电力设备之间的感应电流。

可选地，所述中央处理器模块，包括：

风速判断单元，用于获取所述环境风速，判断所述环境风速是否大于第一预置数值，若是，则生成暂停驱动指令，所述暂停驱动指令，包括：检测停止指令、行走停止指令和机械臂回收指令。

可选地，所述中央处理器模块，包括：

电磁判断单元，用于从所述电力机器人启动开始，每经过预置时间间隔获取并保存一次所述感应电流与所述电力机器人的位置，判断所述感应电流是否大于第二预置数值，若是，则生成暂停驱动指令，所述暂停驱动指令，包括：检测停止指令、规避行走指令和机械臂回收指令。

可选地，所述电磁判断单元，还用于若所述感应电流大于所述第二预置数值，则获取上一次保存的所述电力机器人的位置，生成倒退至上一次保存的所述电力机器人的位置的倒退行走指令。

可选地，所述传感器模块，还包括：红外测温传感器、湿度传感器和超声波传感器；

所述红外测温传感器，用于检测电力设备的表面温度，以检测电力设备的发热程度；

所述湿度传感器，用于检测所述外界环境的湿度；

所述超声波传感器，用于检测所述外界环境中障碍物的距离，以使得电力机器人和机械臂在作业中能实现避障功能。

可选地，所述系统包括：通信传输模块、数据存储模块和显示模块；

所述通信传输模块，用于实现所述电力机器人与远程控制端之间的信息传输，所述信息至少包括电力机器人的行走路径、所述电力机器人的检测点、所述电力机器人在所述检测点的检测结果和所述远程控制端的控制信号；

所述数据存储模块，用于存储所述电力机器人的所述行走路径、所述检测点进而所述检测点的检测结果；

所述显示模块，用于显示所述数据存储模块存储的数据。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种电力机器人的控制系统，通过系统中的传感器模块采集外界环境的数据信息，中央处理器模块获取数据信息，然后判断数据信息是否大于预置数值，若判断结果为是则生成暂停驱动指令，若判断结果为否则生成检测驱动指令，最后将所述暂停驱动指令或检测驱动指令发送至所述驱动执行模块，驱动执行模块接收驱动指令并根据驱动指令发送驱动信号。与现有技术相比，本发明能够根据外界环境的数据信息，生成不同的控制指令，使得电力机器人能更好的适应作业环境。外界环境是影响电力机器人自身安全和其持续作业的重要因素，由不同外界环境的数据信息生成不同的控制指令，以调整自身的动作和姿态，能避免电力机器人执行威胁自身安全的操作，提高电力机器人的自身安全性，增加电力机器人持续作业的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电力机器人的控制系统的框图；

图2为本发明实施例提供的一种电力机器人的组成示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种电力机器人的控制系统的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供了一种电力机器人的控制系统，如图1所示，该系统包括：传感器模块11、中央处理器模块12、以及驱动执行模块13；

所述传感器模块11，用于采集外界环境的数据信息；

感知元件是自动检测和自动控制过程中的重要元件，也就是传感器模块11中的重要元件，能感受到被测量的信息，根据电力机器人的实际作业环境需求，感知元件可以包括热敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件，但感知元件的种类不限于此。传感器模块11是根据感知元件的特性，设置感应电路，感应电路能够将感知元件感受到的被测量的信息，并按照一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出。

在传感器模块11的设置中，除了设置感应电路，还有与感知元件相适应的滤波电路。例如，具有声敏元件的感应电路，设置感应电路需要感知的声音是超声波，而已知的超声波的频率是20KHZ以上，所以为了避免无效信号的干扰，在传感器模块11将采集到的声音信号传出之前，将20KHZ一下的信号滤除掉，提高传出的声信号的利用率，一方面减少数据的传输量，另一方面为后续声信号的处理提供方便。

传感器模块11有多个感应电路和滤波电路，采集外界环境的数据信息，可采集到的数据信息的类别和感知元件的种类一致。

所述中央处理器模块12，用于获取所述数据信息，判断所述数据信息是否大于预置数值，若判断结果为是，则生成暂停驱动指令，若判断结果为否，则生成检测驱动指令，将所述暂停驱动指令或检测驱动指令发送至所述驱动执行模块13；

中央处理模块，获取数据信息，在获取数据信息时，根据各个数据信息的特点，预置不同种类数据信息的获取顺序与获取时间间隔，可以避免同时获取不同的数据信息时，由于传输过程中的丢码、误码和干扰造成的获取到的数据信息与采集到的数据信息不一致的情况。根据不同数据信息的特点与其对电力机器人本身造成的影响，设置获取时间间隔，当然时间间隔也可以是根据电力机器人的位置和获取到的数据信息值的大小而变化的。在本发明实施例中，对具体的时间间隔的设置方式不做限定。

在获取数据信息之后，判断数据信息是否大于预置数值，不同的数据信息有不同的预置数值。预置数值是一个界定电力机器人是否安全的标准值，预置数值的大小与机器人自身的结构与防护能力有关。现举例说明，有两个电力机器人，在传感器模块11都包括湿敏元件的两个电力机器人，第一个电力机器人的外壳为普通外壳，第二个电力机器人的外壳为防水外壳，为了保证电力机器人自身的安全，第一个电力机器人关于湿度的预置数值一定要小于第二个电力机器人关于湿度的预置数值。

中央处理模块，能够生产各种驱动指令，将驱动指令概括为暂停驱动指令和检测驱动指令。检测驱动指令，是指电力机器人按照预先设置的巡检路线和巡检检测位置进行检测指令。电力机器人暂停驱动指令，是指电力机器人在巡检过程中遇到突发的状况时，电力机器人采取的保护自身安全和增加持续作业能力的规避指令。无论是检测驱动指令还是暂停驱动指令，都是针对电力机器人本体或机械臂而言的，而不是针对电力机器人如何实现检测的。

所述驱动执行模块13，用于接收所述驱动指令，根据所述驱动指令发送驱动信号。

为了完成电力机器人的移动和其相应的工作，电力机器人除了所述的控制系统还包括机动底盘、机械臂和机械手等，这些部件通过电机、转向器、重力感应器、齿轮等组成的动力装置驱动，使得电力机器人可以正常工作。驱动信号是对电力机器人的机动底盘和机械臂的动力装置发出的，包括机械臂的收放，电力机器人本身的加速、减速、停止或转弯等驱动信号。

可选地，如图1所示，所述传感器模块11，至少包括风速传感器111和电磁传感器112；

所述风速传感器111，用于检测所述外界环境的环境风速；

所述电磁传感器112，用于检测电力机器人与所述电力设备之间的感应电流。

可选地，所述中央处理器模块12，包括：

风速判断单元121，用于获取所述环境风速，判断所述环境风速是否大于第一预置数值，若是，则生成暂停驱动指令，所述暂停驱动指令，包括：检测停止指令、行走停止指令和机械臂回收指令。

如图2所示，电力机器人主要由机动底盘21、机械臂22以及臂端的机械手23组成。在电力机器人在作业过程中，有时需要将机械臂22全部伸展开，导致电力机器人的重心不在机动底盘21上。电力机器人在工作过程中若遭遇大风天气，可能会造成机械臂22出现较大摇摆震动，当风力更大时，风力作用在机械臂上的力矩甚至可能使得电力机器人倾覆翻倒，若电力机器人发生侧翻，则电力机器人既不能持续作业又可能对自身安全造成一定的威胁。为避免因风力过大而发生翻倒的情况发生，可通过传感器模块11中的风速传感器111对环境风速进行实时监测，并传输至中央处理器模块12进行判别，若判定某风速值大于不适宜继续工作的第一预置数值时，中央处理器模块12会对驱动执行模块13发出指令，进一步控制电力机器人的机械臂电机驱动和行走电机驱动，最终实现控制电力机器人停止移动并将机械臂回收。

可选地，所述中央处理器模块12，包括：

电磁判断单元122，用于从所述电力机器人启动开始，每经过预置时间间隔获取并保存一次所述感应电流与所述电力机器人的位置，判断所述感应电流是否大于第二预置数值，若是，则生成暂停驱动指令，所述暂停驱动指令，包括：检测停止指令、规避行走指令和机械臂回收指令。

在获取感应电流的时，获取电力机器人的位置，并按照感应电流与位置相对应的关系保存。电力机器人由大量的金属和电子元器件组成，感应电流过大会影响电力机器人内部电子元器件的正常工作。电磁判断单元122，获取感应电流并判断感应电流是否大于第二预置数值，若是，则停止正在执行的检测操作、行走操作和机械臂操作，避免对电力机器人本身造成更严重的损伤，并根据规避策略实现对感应电流较大的区域的规避行走指令。

可选地，所述电磁判断单元122，还用于若所述感应电流大于所述第二预置数值，则获取上一次保存的所述电力机器人的位置，生成倒退至上一次保存的所述电力机器人的位置的倒退行走指令。

上一次保存的电力机器人的位置，感应电流小于第二预置数值，能保证电力机器人自身安全。生成的倒退行走指令中的倒退，是指倒退至上一次保存的电力机器人的位置，而不是倒退这种行走方式。鉴于电力机器人的作业环境，两次获取感应电流的间隔距离不会很长，优选地采用倒退的方式回到上一次保存的电力机器人的位置。也可以采用转弯，直行的方式退回到上一次保存的电力机器人的位置。

可选地，如图3所示，所述传感器模块11，还包括：红外测温传感器113、湿度传感器114和超声波传感器115；

所述红外测温传感器113，用于检测电力设备的表面温度，以检测电力设备的发热程度；

所述湿度传感器114，用于检测所述外界环境的湿度；

所述超声波传感器115，用于检测所述外界环境中障碍物的距离，以使得电力机器人和机械臂在作业中能实现避障功能。

在传感器模块11中，不仅包括提高自身安全的传感器，还包括检测电力线路与设备使用安全的传感器，和实现电力机器人自动避障的传感器。

可选地，如图3所示，所述系统包括：通信传输模块14、数据存储模块15和显示模块16；

所述通信传输模块14，用于实现所述电力机器人与远程控制端之间的信息传输，所述信息至少包括电力机器人的行走路径、所述电力机器人的检测点、所述电力机器人在所述检测点的检测结果和所述远程控制端的控制信号；

所述数据存储模块15，用于存储所述电力机器人的所述行走路径、所述检测点进而所述检测点的检测结果；

所述显示模块16，用于显示所述数据存储模块存储的数据。

通过通信传输模块14，可以实现电力机器人与远程控制端之间的信息传输，远程控制端可以实时监测电力机器人检测的情况，以便于根据具体情况让电力机器人再次进行检测，或者发出其他的处理指令。在本发明实施例中对通信传输模块与远程控制端之间的传输方式不做限定。

通过数据存储模块15和显示模块16，可以在电力机器人端查看电力机器人的相关数据信息。

由以上技术方案可知，本发明提供的一种电力机器人的控制系统，通过系统中的传感器模块11采集外界环境的数据信息，中央处理器模块12获取数据信息，然后判断数据信息是否大于预置数值，若判断结果为是则生成暂停驱动指令，若判断结果为否则生成检测驱动指令，最后将所述暂停驱动指令或检测驱动指令发送至所述驱动执行模块13，驱动执行模块13接收驱动指令并根据驱动指令发送驱动信号。与现有技术相比，本发明能够根据外界环境的数据信息，生成不同的控制指令，使得电力机器人能更好的适应作业环境。外界环境是影响电力机器人自身安全和其持续作业的重要因素，由不同外界环境的数据信息生成不同的控制指令，以调整自身的动作和姿态，能避免电力机器人执行威胁自身安全的操作，提高电力机器人的自身安全性，增加电力机器人持续作业的能力。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (5)

1.一种电力机器人的控制系统，其特征在于，所述系统包括：传感器模块、中央处理器模块、以及驱动执行模块；

所述传感器模块，用于采集外界环境的数据信息；

所述中央处理器模块，用于获取所述数据信息，判断所述数据信息是否大于预置数值，若判断结果为是，则生成暂停驱动指令，若判断结果为否，则生成检测驱动指令，将所述暂停驱动指令或检测驱动指令发送至所述驱动执行模块；

所述驱动执行模块，用于接收所述驱动指令，根据所述驱动指令发送驱动信号；其中，

所述传感器模块，至少包括风速传感器和电磁传感器；

所述风速传感器，用于检测所述外界环境的环境风速；

所述电磁传感器，用于检测电力机器人与电力设备之间的感应电流；以及，

所述中央处理器模块，包括：

电磁判断单元，用于从所述电力机器人启动开始，每经过预置时间间隔获取并保存一次所述感应电流与所述电力机器人的位置，判断所述感应电流是否大于第二预置数值，若是，则生成暂停驱动指令，所述暂停驱动指令，包括：检测停止指令、规避行走指令和机械臂回收指令。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央处理器模块，包括：

风速判断单元，用于获取所述环境风速，判断所述环境风速是否大于第一预置数值，若是，则生成暂停驱动指令，所述暂停驱动指令，包括：检测停止指令、行走停止指令和机械臂回收指令。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电磁判断单元，还用于若所述感应电流大于所述第二预置数值，则获取上一次保存的所述电力机器人的位置，生成倒退至上一次保存的所述电力机器人的位置的倒退行走指令。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器模块，还包括：红外测温传感器、湿度传感器和超声波传感器；

所述红外测温传感器，用于检测电力设备的表面温度，以检测电力设备的发热程度；

所述湿度传感器，用于检测所述外界环境的湿度；

所述超声波传感器，用于检测所述外界环境中障碍物的距离，以使得电力机器人和机械臂在作业中能实现避障功能。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括：通信传输模块、数据存储模块和显示模块；

所述通信传输模块，用于实现所述电力机器人与远程控制端之间的信息传输，所述信息至少包括电力机器人的行走路径、所述电力机器人的检测点、所述电力机器人在所述检测点的检测结果和所述远程控制端的控制信号；

所述数据存储模块，用于存储所述电力机器人的所述行走路径、所述检测点以及所述检测点的检测结果；

所述显示模块，用于显示所述数据存储模块存储的数据。