CN108044631A - 一种电缆沟状态巡检机器人 - Google Patents

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任新新
刘能
陈涛涛
吕海翔
赵俊
梁伟明
金碧辉
王铖武
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Shaoxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Xinchang Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Shaoxing Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Xinchang Power Supply Co of State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines

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Abstract

本发明公开了一种电缆沟状态巡检机器人，包括至少三个关节，所述关节的左右两侧分别设有一组行走机构，相邻两个关节之间由联结轴和舵机连接，所述舵机设于后一关节上且通过联结轴与前一关节铰接，其中头部关节和/或尾部关节上设有二自由度云台，所述二自由度云台上设有高清摄像头以及LED灯，通过二自由度云台调节高清摄像头和LED灯的角度，中间的至少一个关节设有用于监测电缆沟环境参数的传感器组件、为机器人供电的电源，以及用于控制LED灯、行走机构、舵机的控制器。本发明可以在狭小、复杂的电缆沟内自主行走、攀爬越障，并通过借助高清摄像头、各种传感器，实现对电缆沟的实际运行状态和运行环境的全面监测。

Description

一种电缆沟状态巡检机器人
技术领域
本发明涉及电力巡检技术，具体涉及电缆沟巡检机器人。
背景技术
电缆沟是电网不可缺少的基础设施，沟中电缆不仅涉及电力传输，还涉及继电保护、自动控制、通信、测量和计量等设备，是电网的神经中枢，一旦电缆发生故障，不仅检查处理工作难度大、时间长，还可能使继电保护或控制回路失效，造成事故扩大甚至损坏主设备，长时间不能恢复生产。因此，加强对电缆沟的状态监测与管理，及时发现电缆隐患，保护电缆不受损伤，对电网安全运行有着非常重要的意义。
目前，电缆沟在使用过程中存在着许多问题，主要如下：一是缺乏对电缆运行温度尤其是电缆接头温度的在线监测，电缆的中间头、压接头等位置因为运行环境以及制作、安装等方面的原因，在高电压、大电流工况下容易引起温度升高，绝缘层损坏，最终导致火灾发生。二是缺乏对有害气体的在线监测，电缆沟中的各种垃圾通过微生物的分解代谢，容易形成甲烷等可燃气体，甲烷的着火点很低，由于电缆沟道的密封性，它的积聚给高压电缆的运行带来相当大的隐患。三是对电缆沟积水缺乏监视，暴雨季节，许多电缆在水浸状态下运行，严重影响电缆绝缘和使用寿命。
发明内容
针对电缆沟状态监测的不足与局限，本发明所要解决的技术问题就是提供一种可以在电缆沟内行走监测的机器人，可以在狭小、复杂的电缆沟内自主行走、攀爬越障，实现对电缆沟的实际运行状态和运行环境的监测。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电缆沟状态巡检机器人，包括至少三个关节，所述关节的左右两侧分别设有一组行走机构，通过分别控制左右两侧的行走机构实现机器人移动和转向，相邻两个关节之间由联结轴和舵机连接，所述舵机设于后一关节上且通过联结轴与前一关节铰接，通过舵机的转动来抬升前一关节，其中头部关节和/或尾部关节上设有二自由度云台，所述二自由度云台上设有高清摄像头以及LED灯，通过二自由度云台调节高清摄像头和LED灯的角度，中间的至少一个关节设有用于监测电缆沟环境参数的传感器组件、为机器人供电的电源，以及用于控制LED灯、行走机构、舵机的控制器。
优选的，所述传感器组件包括非接触式红外测温传感器、烟雾传感器和温度湿度传感器。
优选的，所述行走机构包括履带和驱动履带的行走轮，所述行走轮由行走电机驱动，通过左右两侧的行走电机差速控制，实现关节水平行走和转向。
优选的，所述二自由度云台由两个十字交叉舵机控制。
优选的，所述联结轴和舵机外包裹有橡胶软管。
优选的，所述LED灯为可变亮度LED灯。
优选的，所述二自由度云台上安装有非接触式红外测温传感器。
本发明通过分别控制左右两侧的行走机构实现机器人移动和转向，通过对舵机的可控制，控制关节与关节垂直方向相对运动，来抬升前一关节运动，可使机器人翻越坡度较大的障碍或通过抬升头部关节用来观察检测安装较高的电缆，因此该机器人可以在狭小、复杂的电缆沟内自主行走、攀爬越障，并通过借助高清摄像头、各种传感器，实现对电缆沟的实际运行状态和运行环境的全面监测。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明的主视图；
图2是本发明的俯视图；
图3是本发明的左视图。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种电缆沟状态巡检机器人，包括至少三个关节，所述关节的左右两侧分别设有一组行走机构，相邻两个关节之间由联结轴12和舵机13连接，所述舵机13设于后一关节上且通过联结轴12与前一关节铰接，其中头部关节4和/或尾部关节14上设有二自由度云台3，所述二自由度云台3上设有高清摄像头2以及LED灯15，通过二自由度云台3调节高清摄像头2和LED灯15的角度，中间的至少一个关节设有用于监测电缆沟环境参数的传感器组件、为机器人供电的电源，以及用于控制LED灯、行走机构、舵机的控制器。控制器通过分别控制左右两侧的行走机构实现机器人移动和转向，通过对舵机13的可控制，控制关节与关节垂直方向相对运动，来抬升前一关节运动，可使机器人翻越坡度较大的障碍或通过抬升头部关节用来观察检测安装较高的电缆，因此该机器人可以在狭小、复杂的电缆沟内自主行走、攀爬越障。
其中，所述传感器组件包括烟雾传感器10和温度湿度传感器11。烟雾传感器10用于监测电缆沟内甲烷等可燃性气体浓度，温度湿度传感器11用于监测电缆沟内环境温度湿度。在本实施例中，共设置有五个关节，其中烟雾传感器10与温度湿度传感器11装于第三节关节外部，用于监测电缆沟环境，电源与控制器9安装在第三关节内。另外，所述二自由度云台3上还安装有非接触式红外测温传感器1，用于监测电缆线路温度。因此，可以实现对电缆沟的实际运行状态和运行环境的全面监测。
该机器人设有存储器存储监测到的信息，进一步的，可以设置无线发射器和接收器，用于接收控制信息，并可以将监测到的信息发送到外部，通过智能化联动控制机制，实现潜在隐患和警情的及时处理，消灭隐患和警情于萌芽状态，避免重大经济损失。
联结轴12和舵机13外包裹有橡胶软管8。橡胶软管8可弯曲但不可压缩和拉伸，用于保护联结轴12和舵机13，同时控制线路通过关节与关节之间的橡胶软管8与各个关节相连。
在本实施例中，头部关节4和尾部关节14均设有两台高清摄像机及两个LED灯，且为可变亮度LED灯，同时，两台高清摄像机和两组变亮度的LED灯安装在一个由两个270°舵机交叉组成的二自由度云台上，通过二自由度云台3转动来监测不同方向，LED灯可根据环境亮度调节光照，由二自由度云台调节摄像头拍摄方向，用于观察机器人所在位置及周围环境。
联结轴12的轴心上部装有电位器7，通过测量电位器电压，可计算出关节与关节间的夹角，从而通过PID算法控制后一关节跟随前一关节，通过控制舵机13转动来抬升前一关节运动，从而可使机器人翻越坡度较大的障碍或通过抬升头部关节4用来观察检测安装较高的电缆。
所述行走机构包括履带6和驱动履带6的行走轮5，所述行走轮5由行走电机16驱动，通过左右两侧的行走电机16差速控制，实现关节水平行走和转向。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。

Claims (7)

1.一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，包括至少三个关节，所述关节的左右两侧分别设有一组行走机构，通过分别控制左右两侧的行走机构实现机器人移动和转向，相邻两个关节之间由联结轴和舵机连接，所述舵机设于后一关节上且通过联结轴与前一关节铰接，通过舵机的转动来抬升前一关节，其中头部关节和/或尾部关节上设有二自由度云台，所述二自由度云台上设有高清摄像头以及LED灯，通过二自由度云台调节高清摄像头和LED灯的角度，中间的至少一个关节设有用于监测电缆沟环境参数的传感器组件、为机器人供电的电源，以及用于控制LED灯、行走机构、舵机的控制器。
2.根据权利要求1所述的一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，所述传感器组件包括烟雾传感器和温度湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，所述行走机构包括履带和驱动履带的行走轮，所述行走轮由行走电机驱动，通过左右两侧的行走电机差速控制，实现关节水平行走和转向。
4.根据权利要求1所述的一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，所述二自由度云台由两个十字交叉舵机控制。
5.根据权利要求1所述的一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，所述联结轴和舵机外包裹有橡胶软管。
6.根据权利要求1所述的一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，所述LED灯为可变亮度LED灯。
7.根据权利要求1所述的一种电缆沟状态巡检机器人，其特征在于，所述二自由度云台上安装有非接触式红外测温传感器。
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