CN107901023A - 一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统及定位方法 - Google Patents

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韩立哲
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Abstract

本发明公开了一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统及定位方法，在X轴方向，在机器人的运行轨道上安装有站点定位片，在机器人上安装触发开关及编码器；由主控器记数触发开关触发次数，由编码器计数电机的转动圈数，根据编码器的计数及主控器的计数经过换算确定机器人在X轴方向移动的距离。在Y轴方向，在机器人上安装磁性检测器及站点定位片及编码器；由主控器记数磁性检测器触发次数，由编码器计数电机的转动圈数，根据编码器的计数及主控器的计数经过换算确定机器人Y轴方向移动的距离。机器人云台移动的最终位置为其在X轴方向移动距离和在Y轴方向移动距离的矢量和。本发明具有成本低、精确度高、运行可靠性好等优点。

Description

一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统及定位方法
技术领域
本发明主要涉及到移动式机器人的设计领域，特指一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统及定位方法。
背景技术
目前，常用的移动机器人定位方法包括如下几种。
1.电机编码器定位。对机器人安装编码器进行距离测量是目前经常使用的一种定位方法，该方法是通过在机器人上安装编码器，通过读取驱动轮转动的圈数来计算机器人运动距离并推测机器人的位置。该方法较简单，但存在编码器累积误差情况，难以对机器人的实际位置实现精确定位。
2.超声波定位。该方法是通过在机器人上安装超声波收发模块，通过在机器人行走过程中收发超声波的时间间隔确定机器人移动的距离。但这种方式精度较低，而且当机器人遇到障碍时会产生较大的误差，难以实现精确定位。
3.RFID定位。在机器人运行轨道上安装有多个射频卡，机器人移动到相应的射频卡时，读取射频卡信息，从而确定机器人的位置。但该方法定位精度不高且受环境影响大，在变电站强电磁场的环境下容易出现误读现象。
4.另外还有一些利用红外定位、激光测距定位等定位方法，但是这些方法成本大、易受环境影响、技术复杂，而且在变电站强电磁场环境下易产生定位误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：针对现实中存在的技术问题，本发明提供一种成本低、精确度高、运行可靠性好的变电站轨道机器人的云台二维定位系统。在X轴方向，在轨道上安装有多个站点定位片，所述站点定位片上设置有触发片，各站点定位片在轨道上等间隔分布；机器人本体上安装有触发开关，所述机器人在X轴方向由电机驱动，机器人电机上安装有编码器；Y轴方向，在机器人本体的控制箱内部Y轴驱动电机转轴下方等间距安装站点定位片，在Y轴驱动电机转轴上安装磁性检测装置，所述机器人在Y轴方向由电机驱动，在Y轴驱动电机上安装有编码器。
优选地，所述X轴方向的站点定位片为用于触发开关触发的不锈钢触发片；所述Y轴方向的站点定位片为磁钢片。
优选地，所述X轴方向的触发开关为接触式触发开关；所述Y轴方向的磁性检测器为磁性接近开关。
优选地，所述X轴方向和Y轴方向的驱动电机为直流减速电机。
优选地，所述X轴方向和Y轴方向的编码器为普通增量式编码器，且编码器安装在电机转轴上。
本发明还提供一种采用本发明所述的变电站轨道机器人的云台二维定位系统实现轨道机器人的云台二维定位方法，包括其在X轴方向和Y轴方向的定位方法，所述在X轴方向，设定机器人运行轨道左方第一个站点定位片处为X轴方向的原点，机器人向右为向前运动；当机器人启动后先判断X轴方向是否处在设定的原点，如不在原点，则先自检回到设定的原点，并将X轴方向的编码器数据及触发开关触发计数清零；机器人再向前运动，当机器人X轴方向触发开关触发后，由轨道机器人主控器计数触发开关触发次数，并将X轴方向的编码器数据清零；机器人继续向前运动，根据机器人主控器计数及X轴方向编码器计数再经过换算后得到机器人在X轴方向移动的距离。
本发明还提供一种采用本发明所述的变电站轨道机器人的云台二维定位系统实现轨道机器人的云台二维定位方法，所述在Y轴方向，机器人向上运行时，磁性检测器会在电机转轴上向左运动，设定磁性检测器运动到左方第一个站点定位片处为Y轴方向的原点，机器人向下为正方向运动；当机器人本体启动后先判断Y轴方向是否处在设定的原点，如不在原点，则先自检回到设定的原点，并将Y轴方向的驱动电机编码器数据及磁性检测器计数清零；机器人再向下运动，当机器人Y轴方向磁性检测器触发后，由轨道机器人主控器计数磁性检测器触发次数，并将Y轴方向的编码器数据清零；机器人继续向下运动，根据机器人主控器计数及Y轴方向编码器计数再经过换算后得到机器人在Y轴方向移动的距离。
本发明提供的一种采用本发明所述的变电站轨道机器人的云台二维定位系统实现轨道机器人的云台二维定位方法，所述轨道机器人的云台二维定位位置为机器人在X轴方向移动的距离和其在Y轴方向移动的距离的矢量和。
与现有技术相比，本发明的优点在于：由于在X轴方向，通过接触式触发开关确定站点信息，因此可应用于长距离精确定位且可以避免变电站强电磁场对X轴方向定位器件的定位精度产生影响。由于在Y轴方向，磁钢检测部分处于密闭的机器人本体中，机器人本体采用了能屏蔽强电磁场的材料，所以Y轴方向的定位器件可以有效的避免变电站强电磁场干扰，提高定位精度。
附图说明
图 1 是本发明的主视剖视结构示意图。
图 2 是本发明的侧视剖视结构示意图。
图 3 是本发明中X轴方向触发开关结构示意图。
图中：1、机器人主控箱；2、机器人Y轴方向运动控制及结构部件；3、机器人云台；4、机器人X轴方向运行的轨道；5、机器人本体承重轮；6、机器人X轴方向运动的驱动部件；7、机器人X轴方向驱动齿条；8、机器人X轴方向触发开关部件；9、机器人X轴方向站点定位片；10、机器人承重杆；21、机器人Y轴方向运动的驱动电机；22、机器人Y轴方向运动的编码器；23、机器人Y轴方向运动的牵引条；24、可自由伸缩的柔性装置；25、Y轴电机转轴的同轴滚轮；26、Y轴方向的电机转轴；27、磁性检测器；28、机器人Y轴方向运动的站点定位片； 61、机器人X轴方向运动的驱动电机；62、机器人X轴方向运动的编码器；63、机器人X轴方向运动的电机驱动齿轮；81、机器人X轴方向触发开关；82、机器人X轴方向触发开关触发片；83、机器人X轴方向触发开关触发片滚珠。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1和图2和图3所示，本发明提供的一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统，在X轴方向，包括多个站点定位片9，站点定位片9安装在驱动轨道4上，站点定位片9等间隔布置；机器人上具有驱动电机61，与驱动电机61配合的齿条7，驱动电机61转动时，通过驱动电机上的驱动齿轮63与齿条7的齿合实现机器人的前进或后退，实现机器人在驱动轨道4上行走。驱动电机61的电机轴上安装有编码器62，电机编码器用于对电机61进行转动圈数计数。
本发明提供的一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统，在Y轴方向，在机器人本体的控制箱1内部Y轴驱动电机轴26下方等间距安装站点定位片28，站点定位片28等间隔布置；机器人Y轴方向的运动具有驱动电机21，与驱动电机21配合的同轴滚轮25和其Y轴方向运动的牵引条23，驱动电机21转动时，通过同轴滚轮25和其Y轴方向运动的牵引条23实现机器人的向上运动或向下运动。驱动电机21的电机轴上安装有电机编码器22，电机编码器用于对电机21进行转动圈数计数。
本发明提供的一种变电站轨道机器人的云台二维定位方法为：机器人启动后立即自检，其在X轴方向和Y轴方向向相应的原点运动，在X轴方向，设定机器人运行轨道左方第一个站点定位片处为X轴方向的原点，机器人向右为向前运动；当机器人本体启动后先判断X轴方向是否处在设定的原点，如不在原点，则先自检回到设定的原点，并将X轴方向的编码器62数据及触发开关81触发计数清零。在Y轴方向，机器人向上运行时，磁性检测器27会在电机转轴26上向左运动，设定磁性检测器27运动到左方第一个站点定位片处为Y轴方向的原点，机器人向下为向正运动；当机器人本体启动后先判断Y轴方向是否处在设定的原点，如不在原点，则先自检回到设定的原点，并将Y轴方向的编码器22数据及磁性检测器27计数清零；机器人向下运动，当机器人Y轴方向磁性检测器27触发后，由轨道机器人主控器1计数磁性检测器27触发次数，并将Y轴方向的编码器22数据清零。
在X轴方向，机器人向前运动（向右运动为向前运动），当X轴方向触发开关81触发后，X轴方向电机编码器62清零并且由主控器1计数触发次数为1，机器人继续向前运动，当X轴方向触发开关81再触发后，X轴方向电机编码器62清零并且由主控器1的微控制器计数触发次数加1即为2，机器人继续向前运动，以此类推；反之，若机器人向后运动，当X轴方向触发开关81触发后，X轴方向电机编码器62清零并且由主控器1计数触发次数减1，直至为0；假设机器人向前运动，主控制器1计数为5且编码器62计数为200，则机器人X轴方向运动的距离为5乘以两站点定位片9间距离再加上编码器62计数换算后的距离。
在Y轴方向，机器人向下运动，当Y轴方向磁性检测器27触发后，Y轴方向电机编码器22清零并且由主控器1计数触发次数为1，机器人继续向下运动，当Y轴方向磁性检测器27触发后，Y轴方向编码器22清零并且由主控器1计数触发次数加1即为2，机器人继续向下运动，以此类推；反之，若机器人向上运动，当Y轴方向磁性检测器27触发后，Y轴方向编码器22清零并且由主控器1计数触发次数减1，直至为0；假设机器人向下运动，主控制器1计数为5且编码器22计数为200，则机器人Y轴方向运动的距离为5乘以两站点定位片28间距离再加上编码器22计数换算后的距离。
所述的一种变电站轨道机器人的云台二维定位位置为其在X轴方向运动的距离和在Y轴方向运动的距离的矢量和。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种变电站轨道机器人的云台二维定位系统，包括其在X轴方向和在Y轴方向的定位系统；其特征在于，X轴方向在机器人的运行轨道上等间距安装站点定位片，在机器人上安装接触式触发开关和对电机的转动圈数进行计数的编码器，机器人在X轴方向运动由电机驱动；Y轴方向在机器人的控制箱内部Y轴驱动电机轴下方等间距安装站点定位片，在Y轴驱动电机转轴上安装磁性检测器，在Y轴驱动电机转轴上安装对电机的转动圈数进行计数的编码器。
2.根据权利要求1所述的轨道机器人的云台二维定位系统，其特征在于，所述在X轴方向和在Y轴方向的编码器为增量式编码器且编码器安装在电机转轴上。
3.一种采用权利要求1或2所述的变电站轨道机器人的云台二维定位方法，包括其在X轴方向和在Y轴方向的定位方法，其特征在于，所述在X轴方向，设定机器人运行轨道左方第一个站点定位片处为X轴方向的原点，机器人向右为向前运动；当机器人启动后先判断在X轴方向是否处在设定的原点，如不在原点，则先自检回到设定的原点，并将X轴方向的编码器数据及触发开关触发计数清零；机器人向前运动，当机器人X轴方向触发开关触发后，由机器人主控器计数触发开关触发次数，并将X轴方向的编码器数据清零；机器人继续向前运动，根据机器人主控器计数及X轴方向编码器计数再经过换算后得到机器人在X轴方向移动的距离。
4.一种采用权利要求1或2所述的变电站轨道机器人的云台二维定位方法，其特征在于，所述在Y轴方向，机器人向上运行时，磁性检测器会在电机转轴上向左运动，设定磁性检测器运动到左方第一个站点定位片处为Y轴方向的原点，机器人向下为向正运动；当机器人启动后先判断Y轴方向是否处在设定的原点，如不在原点，则先自检回到设定的原点，并将Y轴方向的驱动电机编码器数据及磁性检测器计数清零；机器人向下运动，当机器人Y轴方向磁性检测器触发后，由机器人主控器计数磁性检测器触发次数，并将Y轴方向的编码器数据清零；机器人继续向下运动，根据机器人主控器计数及Y轴方向编码器计数再经过换算后得到机器人在Y轴方向移动的距离。
5.根据权利要求3或4所述的变电站轨道机器人的云台二维定位方法，其特征在于，所述变电站轨道机器人的云台二维定位位置为机器人在X轴方向移动的距离和其在Y轴方向移动的距离的矢量和。
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