CN107732771A - 一种输电线巡检除冰机器人控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：包括控制器，所述控制器包括越障控制模块和除冰控制模块；所述越障控制模块，用于控制巡检除冰机器人的越障；所述除冰控制模块，用于控制巡检除冰机器人的除冰；所述越障控制模块分别连接第一检测单元和第一驱动单元；所述除冰控制模分别连接第二检测单元和第二驱动单元；所述第一检测单元，用于检测障碍物，并采集障碍物的位置信息；所述第一驱动单元，用于分别驱动巡检机器人的支撑臂摆动和行走轮转动。本发明的越障结构简单，操作方便，同时越障效率高；除冰装置结合了机械破冰和融冰，能够快速的进行除冰；能够实现自主巡检，自动越障和除冰。

Description

一种输电线巡检除冰机器人控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及输电线巡检领域，尤其是一种输电线巡检除冰机器人控制系统及其控制方法。
背景技术
在我国大部分地区，每年有大量的降雪，致使大量的高压输电线路的输电线上形成覆冰，这些覆冰给高压输电线路的线缆和杆塔造成了严重的危害，特别是近几年，高压输电线路的覆冰造成了电缆断裂和杆塔倒塌等，致使大面积的停电，严重威胁电网的安全稳定运行，给我国的经济建设和人民的生活造成了损失重大。
目前国内的输电线路覆冰清除工作大多还采用人工除冰方法，采用人工用棒棍敲击的方式除冰，这样需要较多人员投入和资源投入而且达不到所需要的效率，也很难保障除冰人员的生命安全；或者采用高压线融冰的方法，但是高压线融冰过于耗费能量，而应用机械方法除冰的能量消耗远小于大电流融冰。大电流融冰法效率较高，但耗资巨大，操作复杂，对系统安全有较大影响。
机械式除冰法是通过机械装置直接作用于输电线冰层，通常采用振动式、碾压式、铲、打击等作用方式，机械式除冰法成本低、无污染，但为了避免损伤输电线，往往只能除去距输电线一定高度以上的积冰，剩下与输电线结合紧密的冰层，难以彻底清理。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种输电线巡检除冰机器人控制系统，巡检除冰机器人集成了巡检越障和除冰的功能，越障过程中，不用停止运行，越障简单，提高巡检效率；在除冰中，通过破冰齿的转动，进行机械除冰，在机械除冰中喷出融冰剂，既能减少破冰的阻力，加快除冰，又能够将冰层彻底清理，有效的进行除冰；同时在越障和除冰中，自动控制巡检除冰机器人，实现自主巡检。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一种输电线巡检除冰机器人控制系统，包括控制器，所述控制器包括越障控制模块和除冰控制模块；所述越障控制模块，用于控制巡检除冰机器人的越障；所述除冰控制模块，用于控制巡检除冰机器人的除冰；所述越障控制模块分别连接第一检测单元和第一驱动单元；所述除冰控制模分别连接第二检测单元和第二驱动单元；所述第一检测单元，用于检测障碍物，并采集障碍物的位置信息；所述第一驱动单元，用于分别驱动巡检机器人的支撑臂摆动和行走轮转动；所述第二检测单元，用于检测冰层的厚度和融冰装置的位置；所述第二驱动单元，用于驱动融冰装置转动，控制融冰剂的排出。
进一步，所述第一检测单元包括超声波测距传感器、光电传感器和图像传感器；所述超声波测距传感器，用于测量机器人与障碍物之间的距离；所述光电传感器，用于检测输电线上的障碍物；所述图像传感器，用于采集障碍物的图像，通过图像采集测量障碍物的体积。
进一步，所述第一驱动单元为电机驱动单元，电机驱动单元分别连接摆动电机和驱动电机；所述摆动电机，用于控带动支撑臂摆动；所述驱动电机，用于带动行走轮转动。
进一步，所述第二检测单元包括设置于机械臂上的定位装置和设置于融冰剂管道中的流量传感器；所述定位装置，用于检测机械手与冰层之间的位置关系；所述流量传感器，用于检测管道中提供的融冰剂剂量。
进一步，所述第二驱动单元分别连接机械臂驱动电机、融冰剂管道开关、融冰装置转动电机；所述机械臂驱动电机，用于驱动机械臂，将融冰装置安装在冰层上；所述融冰剂管道开关，用于控制融冰剂的喷出；所述融冰装置转动电机，用于驱动融冰装置转动。
进一步，所述控制器还连接无线通信模块，用于与地面站进行通讯和数据图像传输。
本发明一种输电线巡检除冰机器人控制方法，包括以下步骤：巡检除冰机器人通过第一检测单元，检测输电线上是否存在障碍物，当识别到障碍物时，测量障碍物与机器人之间的距离，以及障碍物的体积，越障控制模块根据检测结果，驱动行走轮靠近障碍物，并依此驱动支撑臂，越过障碍；巡检除冰机器人通过第二检测单元，检测输电线上的冰层与机械臂的位置，根据计算的相对位置，控制机械臂将融冰装置套在冰层上，打开融冰剂管道开关，进行融冰剂喷出，同时启动融冰装置转动，进行破冰。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的越障结构简单，操作方便，同时越障效率高；除冰装置结合了机械破冰和融冰，能够快速的进行除冰；能够实现自主巡检，自动越障和除冰。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明一种输电线巡检除冰机器人的结构示意图。
图2是本发明一种输电线巡检除冰机器人的工作状态图。
图3是融冰装置的结构示意图。
图4是本发明一种输电线巡检除冰机器人控制系统的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1、2 ，本发明一种输电线巡检除冰机器人，包括巡检机器人本体，所述本体包括机体1，所述机体1通过前行走机构5、中行走机构6和后行走机构7的支撑而设置在输电线上；每个行走机构均包括支撑臂4和行走轮2，所述支撑臂4上端与机体1活动连接，下端设置有行走轮2，所述行走轮2设置在输电线上带动机体1沿输电线移动；所述支撑臂4下端能够沿输电线延伸方向前或向后摆动，使行走轮2抬起而脱离输电线，越过障碍3；所述机体1上设置有融冰剂箱8，融冰剂箱8连接融冰装置9；支撑臂4上端均通过摆动轴转动连接在机体1上，摆动轴与摆动电机相连，所述摆动电机带动支撑臂4向前或向后摆动；行走轮2均通过驱动轴设置在支撑臂4下端，驱动轴与驱动电机相连，所述驱动电机带动行走轮2转动；所述机体1顶部、顶部和/或两侧可打开；所述本体1上还设有机械臂，机械臂包括主干臂，主干臂上分别连接有两个支干臂，支干臂分别连接融冰装置9；所述机械臂内设有管道，所述管道连通融冰剂箱8和进料口。
如图3，所述融冰装置9包括两个C形槽91，两个C形槽91合并成环形筒，环形筒中间有覆盖冰层10的输电线穿过；C形槽91包括内壁和外壁；内壁和外壁之间为空腔结构，盛放有融冰剂94；内壁上设有若干个通孔92，外壁上设有进料口；内壁上设有破冰齿93；所述环形筒上设置有转动轴，转动轴连接电机；电机带动环形筒转动；所述本体内还设有充电装置，所述充电装置包括依次连接的电流互感器、整流滤波电路、冲击保护电路、电池和电池管理模块。
如图4 ，本发明一种输电线巡检除冰机器人控制系统，包括控制器，所述控制器包括越障控制模块和除冰控制模块；所述越障控制模块，用于控制巡检除冰机器人的越障；所述除冰控制模块，用于控制巡检除冰机器人的除冰；所述越障控制模块分别连接第一检测单元和第一驱动单元；所述除冰控制模分别连接第二检测单元和第二驱动单元；所述第一检测单元，用于检测障碍物，并采集障碍物的位置信息；所述第一驱动单元，用于分别驱动巡检机器人的支撑臂摆动和行走轮转动；所述第二检测单元，用于检测冰层的厚度和融冰装置的位置；所述第二驱动单元，用于驱动融冰装置转动，控制融冰剂的排出。
所述第一检测单元包括超声波测距传感器、光电传感器和图像传感器；所述超声波测距传感器，用于测量机器人与障碍物之间的距离；所述光电传感器，用于检测输电线上的障碍物；所述图像传感器，用于采集障碍物的图像，通过图像采集测量障碍物的体积。
所述第一驱动单元为电机驱动单元，电机驱动单元分别连接摆动电机和驱动电机；所述摆动电机，用于控带动支撑臂摆动；所述驱动电机，用于带动行走轮转动。
所述第二检测单元包括设置于机械臂上的定位装置和设置于融冰剂管道中的流量传感器；所述定位装置，用于检测机械手与冰层之间的位置关系；所述流量传感器，用于检测管道中提供的融冰剂剂量。
所述第二驱动单元分别连接机械臂驱动电机、融冰剂管道开关、融冰装置转动电机；所述机械臂驱动电机，用于驱动机械臂，将融冰装置安装在冰层上；所述融冰剂管道开关，用于控制融冰剂的喷出；所述融冰装置转动电机，用于驱动融冰装置转动。
所述控制器还连接无线通信模块，用于与地面站进行通讯和数据图像传输。
本发明一种输电线巡检除冰机器人控制方法，包括以下步骤：巡检除冰机器人通过第一检测单元，检测输电线上是否存在障碍物，当识别到障碍物时，测量障碍物与机器人之间的距离，以及障碍物的体积，越障控制模块根据检测结果，驱动行走轮靠近障碍物，并依此驱动支撑臂，越过障碍；巡检除冰机器人通过第二检测单元，检测输电线上的冰层与机械臂的位置，根据计算的相对位置，控制机械臂将融冰装置套在冰层上，打开融冰剂管道开关，进行融冰剂喷出，同时启动融冰装置转动，进行破冰。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：包括控制器，所述控制器包括越障控制模块和除冰控制模块；所述越障控制模块，用于控制巡检除冰机器人的越障；所述除冰控制模块，用于控制巡检除冰机器人的除冰；所述越障控制模块分别连接第一检测单元和第一驱动单元；所述除冰控制模分别连接第二检测单元和第二驱动单元；所述第一检测单元，用于检测障碍物，并采集障碍物的位置信息；所述第一驱动单元，用于分别驱动巡检机器人的支撑臂摆动和行走轮转动；所述第二检测单元，用于检测冰层的厚度和融冰装置的位置；所述第二驱动单元，用于驱动融冰装置转动，控制融冰剂的排出。
2.根据权利要求1所述的输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：所述第一检测单元包括超声波测距传感器、光电传感器和图像传感器；所述超声波测距传感器，用于测量机器人与障碍物之间的距离；所述光电传感器，用于检测输电线上的障碍物；所述图像传感器，用于采集障碍物的图像，通过图像采集测量障碍物的体积。
3.根据权利要求1所述的输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：所述第一驱动单元为电机驱动单元，电机驱动单元分别连接摆动电机和驱动电机；所述摆动电机，用于控带动支撑臂摆动；所述驱动电机，用于带动行走轮转动。
4.根据权利要求1所述的输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：所述第二检测单元包括设置于机械臂上的定位装置和设置于融冰剂管道中的流量传感器；所述定位装置，用于检测机械手与冰层之间的位置关系；所述流量传感器，用于检测管道中提供的融冰剂剂量。
5.根据权利要求1所述的输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：所述第二驱动单元分别连接机械臂驱动电机、融冰剂管道开关、融冰装置转动电机；所述机械臂驱动电机，用于驱动机械臂，将融冰装置安装在冰层上；所述融冰剂管道开关，用于控制融冰剂的喷出；所述融冰装置转动电机，用于驱动融冰装置转动。
6.根据权利要求1所述的输电线巡检除冰机器人控制系统，其特征在于：所述控制器还连接无线通信模块，用于与地面站进行通讯和数据图像传输。
7.一种输电线巡检除冰机器人控制方法，其特征在于：包括以下步骤：巡检除冰机器人通过第一检测单元，检测输电线上是否存在障碍物，当识别到障碍物时，测量障碍物与机器人之间的距离，以及障碍物的体积，越障控制模块根据检测结果，驱动行走轮靠近障碍物，并依此驱动支撑臂，越过障碍；巡检除冰机器人通过第二检测单元，检测输电线上的冰层与机械臂的位置，根据计算的相对位置，控制机械臂将融冰装置套在冰层上，打开融冰剂管道开关，进行融冰剂喷出，同时启动融冰装置转动，进行破冰。
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