CN108628313A - 全局规划和局部越障机器人及巡检方法及巡检系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全局规划和局部越障机器人，包括可见光设备、拾音器、红外设备、固定架、激光雷达设备、天线、气象数据采集传感器、控制电路板、转动电机及超声波越障模块，控制电路板包括微处理器、数据采集模块及控制模块；微处理器与数据采集模块及控制模块；控制模块控制全局规划和局部越障机器人移动。当行驶到目的地时，数据采集模块通过可见光设备读取变电所的仪表类信息，通过拾音器采集现场环境声音，通过红外设备对待检测设备进行红外温度测量，通过激光雷达设备进行环境扫描并进行地图重建和路径规划，通过气象数据采集传感器采集天气信息，通过所述超声波越障模块感知运行路线的障碍物并进行合理避让，避免设备碰撞损伤，适用性强。

Description

全局规划和局部越障机器人及巡检方法及巡检系统

技术领域

本发明涉及电网巡检领域，尤其涉及一种全局规划和局部越障机器人及巡检方法及巡检系统。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高及社会的发展，我国的电网领域也进入了飞速发展的时期，为了满足越来越高的电力要求，一大批自动化设备应用到电网领域中。

但是，在实际操作中，经常需要工人对电力设备进行检修、维护及监控。受地形、道路及杆型限制，人体与带电体、接地体距离较近，在进行复杂作业时，存在相地及相间短路风险，进行消缺作业时，与缺陷设备直接接触，存在较大的安全隐患。

同时南方夏天高温天气，工作人员穿戴绝缘防护装备产生人体不适，影响工作，另外现有的巡检工具一般没有自动越障功能，触碰到硬物容易造成设备损伤，使用不便。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种全局规划和局部越障机器人及巡检方法及巡检系统，其能解决安全隐患大、自动越障的问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种全局规划和局部越障机器人，包括可见光设备、拾音器、红外设备、固定架、激光雷达设备、天线、气象数据采集传感器、控制电路板、转动电机及超声波越障模块，所述可见光设备和所述红外设备固定于所述拾音器相对两侧，所述天线、所述气象数据采集传感器、所述控制电路板和所述转动电机固定于所述固定架，所述转动电机的连杆与所述拾音器固定连接，所述转动电机带动所述拾音器转动；所述控制电路板包括微处理器、数据采集模块及控制模块；所述微处理器与所述数据采集模块、控制模块及超声波越障模块通信；所述数据采集模块通过所述可见光设备读取变电所的仪表类信息，通过所述拾音器采集现场环境声音，通过所述红外设备对待检测设备进行红外温度测量，通过所述激光雷达设备进行环境扫描并进行地图重建和路径规划，通过所述气象数据采集传感器采集天气信息，通过所述超声波越障模块感知运行路线的障碍物并进行合理避让，所述控制模块控制所述全局规划和局部越障机器人移动。

进一步地，所述控制模块包括以下流程步骤：初始化、地图导入、地图重建、差异比对、指令导入、路径规划、自动寻路、超声波探障、路径修正、继续行驶、数据采集、保存数据、位置定位。

进一步地，所述数据采集包括以下流程步骤：第一次数据采集、第二次数据采集、重复比对、数据确认。

进一步地，所述的控制模块还包括以下流程步骤：故障报修、信号发送。

进一步地，所述全局规划和局部越障机器人还包括轮组结构，所述轮组结构包括滚轮、电力驱动件；所述电力驱动件驱动所述滚轮前进或后退；所述电力驱动件通过所述控制模块控制。

进一步地，所述轮组结构还包括T型连接件、第一驱动电机；所述电力驱动件固定连接于所述T型连接件一端；所述T型连接件另两端旋转连接所述第一驱动电机；所述第一驱动电机驱动所述T型连接件旋转；所述第一驱动电机通过所述控制模块控制。

进一步地，所述轮组结构的数量为4个，两所述轮组结构位于所述全局规划和局部越障机器人的前半侧，两所述轮组结构位于所述全局规划和局部越障机器人的后半侧，位于所述全局规划和局部越障机器人的后半侧的两所述轮组结构的距离大于位于所述全局规划和局部越障机器人的前半侧的两所述轮组结构的距离。

一种巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：初始化、地图导入、地图重建、差异比对、指令导入、路径规划、自动寻路、超声波探障、路径修正、继续行驶、数据采集、保存数据、位置定位。

一种巡检系统，包括全局规划和局部越障机器人、基站系统及终端，包括可见光设备、拾音器、红外设备、固定架、激光雷达设备、天线、气象数据采集传感器、控制电路板及转动电机，其特征在于：所述可见光设备和所述红外设备固定于所述拾音器相对两侧，所述天线、所述气象数据采集传感器、所述控制电路板和所述转动电机固定于所述固定架，所述全局规划和局部越障机器人通过所述天线与所述基站系统无线连接，所述基站系统与所述终端无线通信。

进一步地，所述全局规划和局部越障机器人还包括语音终端，所述语音终端固定于所述固定架，所述语音终端与所述拾音器连接，并将所述拾音器的声音信号传到所述基站系统。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、根据巡检位置进行路径规划，动力控制模块驱动电力驱动件、第一驱动电机行驶，当行驶到目的地时，数据采集模块通过可见光设备读取变电所的仪表类信息，通过拾音器采集现场环境声音，通过红外设备对待检测设备进行红外温度测量，通过激光雷达设备进行环境扫描并进行地图重建和路径规划，通过气象数据采集传感器采集天气信息，解决电力检修受地形、道路及杆型限制的问题，同时避免人体与带电体、接地体距离较近，在进行复杂作业时，与缺陷设备直接接触，存在较大的安全隐患的问题，适用性强，安全性能高。

2、通过所述超声波越障模块感知运行路线的障碍物并进行合理避让，避免设备碰撞损伤，适用性强。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明全局规划和局部越障机器人中一较佳实施例的立体图；

图2为图1所示全局规划和局部越障机器人的另一的立体图；

图3为图1所示全局规划和局部越障机器人的局部示意图；

图4为图1所示全局规划和局部越障机器人的侧视图；

图5为图1所示全局规划和局部越障机器人的分解图；

图6为图1所示全局规划和局部越障机器人的电器结构示意图；

图7为图1所示全局规划和局部越障机器人的控制模块流程示意图。

图中：100、全局规划和局部越障机器人；1、可见光设备；2、拾音器；3、红外设备；4、轮组结构；41、滚轮；42、电力驱动件；43、T型连接件；44、第一驱动电机；5、端部保护盖；6、固定架；7、防撞保护板；8、激光雷达设备；9、天线；10、气象数据采集传感器；11、控制电路板；12、转动电机；13、超声波越障模块。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1-7，一种全局规划和局部越障机器人100包括可见光设备1、拾音器2、红外设备3、固定架6、激光雷达设备8、天线9、气象数据采集传感器10、控制电路板11、转动电机12及超声波越障模块13，可见光设备1和红外设备3固定于拾音器2相对两侧，天线9、气象数据采集传感器10、控制电路板11和转动电机12固定于固定架6，转动电机12的连杆与拾音器2固定连接，转动电机12带动拾音器2转动；控制电路板11包括微处理器、数据采集模块及控制模块；微处理器与数据采集模块及控制模块；数据采集模块通过可见光设备1读取变电所的仪表类信息，通过拾音器2采集现场环境声音，通过红外设备3对待检测设备进行红外温度测量，通过激光雷达设备8进行环境扫描并进行地图重建和路径规划，通过所述超声波越障模块13感知运行路线的障碍物并进行合理避让，通过气象数据采集传感器10采集天气信息，控制模块控制全局规划和局部越障机器人移动。

具体的可见光设备1为可见光相机，红外设备3为红外相机。

超声波越障模块13包括障碍逼近报警型超声波传感器，5V供电情况下，有效探障距离达到4米，量程内可预设报警范围，当障碍物逼近报警距离的时候，传感器输出报警信号，集成ASIC芯片，内置滤波算法，对误报与杂波做了过滤，其探测结果稳定可靠，使用方便，能配合一激光模块进行可靠的机器人近距探障工作，避免设备碰撞损伤，适用性强。

进一步地，控制模块包括以下流程步骤：初始化、地图导入、地图重建、差异比对、指令导入、路径规划、自动寻路、超声波探障、路径修正、继续行驶、数据采集、保存数据、位置定位。数据采集包括以下流程步骤：第一次数据采集、第二次数据采集、重复比对、数据确认。

进一步地，在本实施例中，请参阅图4，轮组结构4的数量为4个，两轮组结构4位于全局规划和局部越障机器人的前半侧，两轮组结构4位于全局规划和局部越障机器人的后半侧，位于全局规划和局部越障机器人的后半侧的两轮组结构4的距离大于位于全局规划和局部越障机器人的前半侧的两轮组结构4的距离，使整个装置的稳固性提高，并减少颠簸。全局规划和局部越障机器人还包括轮组结构4，轮组结构4包括滚轮41、电力驱动件42；电力驱动件42驱动滚轮41前进或后退；电力驱动件42通过控制模块控制。轮组结构4还包括T型连接件43、第一驱动电机44；电力驱动件42固定连接于T型连接件43一端；T型连接件43另两端旋转连接第一驱动电机44；第一驱动电机44驱动T型连接件43旋转；第一驱动电机44通过控制模块控制。

进一步地，全局规划和局部越障机器人还包括端部保护盖5及防撞保护板7，端部保护盖5及控制电路板11固定于固定架6，端部保护盖5覆盖于控制电路板11上。

在本实施例中，全局规划和局部越障机器人100设有4组独立的轮组结构4，为方便前进移动时，始终保持有4组轮组结构4抓地，保持全局规划和局部越障机器人行驶的平稳性，每组轮组结构4设有的电力驱动件42控制滚轮41前进或后退运动，当地面不平坦时，第一驱动电机44运动带动T型连接件43转动，使滚轮41轴线与水平面呈一夹角，呈现如图4所示位姿，方便全局规划和局部越障机器人行驶，同时滚轮41优选越野轮胎或12寸实心轮。固定架6内穿设有连接线路。

行驶时，微处理器先初始化数据，确保全局规划和局部越障机器人100各模块通信正常，人工导入所巡检位置的地图，并通过激光雷达设备8进行地图重建，微处理器比对导入地图与重建地图的差异，若差异较大，则人工重新导入地图，确认无误后，导入巡检指令。

巡检过程中，超声波越障模块13感知沿路线行驶出现障碍物时，反馈到微处理器，微处理器进行计算后，进行路径修正，修正完成后继续行驶，根据巡检位置进行路径规划，动力控制模块驱动电力驱动件42、第一驱动电机44行驶，当行驶到目的地时，数据采集模块通过可见光设备1读取变电所的仪表类信息，通过拾音器2采集现场环境声音，通过红外设备3对待检测设备进行红外温度测量，通过激光雷达设备8进行环境扫描并进行地图重建和路径规划，通过气象数据采集传感器10采集天气信息，当一次测量完毕后，进行二次测量，两侧测量进行对比，如果识别误差正负5％以内，进行数据确认，如果两侧测量对比后识别误差大于正负5％，则重新进行两侧测量比对，以保证数据的准确性，避免偶然误差或测量误差带来的问题，实现了实时监控现场设备信息的功能，解决电力检修受地形、道路及杆型限制的问题，同时避免人体与带电体、接地体距离较近，在进行复杂作业时，与缺陷设备直接接触，存在较大的安全隐患的问题，适用性强，安全性能高。

记录二次测量信息，同时利用GPS对当前位置进行定位，得到当前位置GPS位置，得到唯一的数据存储信息，格式如(GPS信息、最大功率点太阳朝向信息、最大功率值)，可将此信息发送至远端服务器或保存备份于本地，完成单次测量，此为信息发送与存储技术领域，为成熟技术，故不在此赘述；动力控制模块驱动电力驱动件42、第一驱动电机44行驶至下一位置，完成下一次测量，优选的，当需要测量现场天气时，可根据被测区域大小与区域内复杂程度，设定测量间距，实现定时定距测量，对同一区域进行反复测量，不同时间段测量，得到同一位置不同时间的多组数据。当气象数据采集传感器10采集到恶劣天气，微处理器进行分析后，机器人进行自动巡检任务，比如查看开关铡刀变为情况、避雷器泄露电流和动作次数，检测设备引流线、接头、触点等关键位置的温度，并对巡检数据进行存档。

一种巡检方法，包括以下步骤：初始化、地图导入、地图重建、差异比对、指令导入、路径规划、自动寻路、超声波探障、路径修正、继续行驶、数据采集、保存数据、位置定位、全局数据归纳整理。

一种巡检系统，包括全局规划和局部越障机器人、基站系统及终端，包括可见光设备1、拾音器2、红外设备3、固定架6、激光雷达设备8、天线9、气象数据采集传感器10、控制电路板11及转动电机12，其特征在于：可见光设备1和红外设备3固定于拾音器2相对两侧，天线9、气象数据采集传感器10、控制电路板11和转动电机12固定于固定架6，全局规划和局部越障机器人通过天线9与基站系统无线连接，基站系统与终端无线通信。

进一步地，全局规划和局部越障机器人还包括语音终端，语音终端固定于固定架6，语音终端与拾音器2连接，并将拾音器2的声音信号传到基站系统。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种全局规划和局部越障机器人，包括拾音器、红外设备、固定架、激光雷达设备、天线、气象数据采集传感器、控制电路板、转动电机及超声波越障模块，其特征在于：所述红外设备固定于所述拾音器相对两侧，所述天线、所述气象数据采集传感器、所述控制电路板和所述转动电机固定于所述固定架，所述转动电机的连杆与所述拾音器固定连接，所述转动电机带动所述拾音器转动；所述控制电路板包括微处理器、数据采集模块及控制模块；所述微处理器与所述数据采集模块、控制模块及超声波越障模块通信；所述数据采集模块通过通过所述拾音器采集现场环境声音，通过所述红外设备对待检测设备进行红外温度测量，通过所述激光雷达设备进行环境扫描并进行地图重建和路径规划，通过所述气象数据采集传感器采集天气信息，通过所述超声波越障模块感知运行路线的障碍物并进行合理避让，所述控制模块控制所述全局规划和局部越障机器人移动。

2.如权利要求1所述的全局规划和局部越障机器人，其特征在于：所述控制模块包括以下流程步骤：初始化、地图导入、地图重建、差异比对、指令导入、路径规划、自动寻路、超声波探障、路径修正、继续行驶、数据采集、保存数据、位置定位。

3.如权利要求2所述的全局规划和局部越障机器人，其特征在于：所述数据采集包括以下流程步骤：第一次数据采集、第二次数据采集、重复比对、数据确认。

4.如权利要求2所述的全局规划和局部越障机器人，其特征在于：所述的控制模块还包括以下流程步骤：故障报修、信号发送。

5.如权利要求1所述的全局规划和局部越障机器人，其特征在于：所述全局规划和局部越障机器人还包括轮组结构，所述轮组结构包括滚轮、电力驱动件；所述电力驱动件驱动所述滚轮前进或后退；所述电力驱动件通过所述控制模块控制。

6.如权利要求1所述的全局规划和局部越障机器人，其特征在于：所述轮组结构还包括T型连接件、第一驱动电机；所述电力驱动件固定连接于所述T型连接件一端；所述T型连接件另两端旋转连接所述第一驱动电机；所述第一驱动电机驱动所述T型连接件旋转；所述第一驱动电机通过所述控制模块控制。

7.如权利要求1所述的全局规划和局部越障机器人，其特征在于：所述轮组结构的数量为4个，两所述轮组结构位于所述全局规划和局部越障机器人的前半侧，两所述轮组结构位于所述全局规划和局部越障机器人的后半侧，位于所述全局规划和局部越障机器人的后半侧的两所述轮组结构的距离大于位于所述全局规划和局部越障机器人的前半侧的两所述轮组结构的距离。

8.一种巡检方法，其特征在于，包括以下步骤：初始化、地图导入、地图重建、差异比对、指令导入、路径规划、自动寻路、超声波探障、路径修正、继续行驶、数据采集、保存数据、位置定位。

9.一种巡检系统，包括全局规划和局部越障机器人、基站系统及终端，其特征在于：所述全局规划和局部越障机器人包括拾音器、红外设备、固定架、激光雷达设备、天线、气象数据采集传感器、控制电路板及转动电机，所述红外设备固定于所述拾音器相对两侧，所述天线、所述气象数据采集传感器、所述控制电路板和所述转动电机固定于所述固定架，所述全局规划和局部越障机器人通过所述天线与所述基站系统无线连接，所述基站系统与所述终端无线通信。

10.如权利要求9所述的巡检系统，其特征在于：所述全局规划和局部越障机器人还包括语音终端，所述语音终端固定于所述固定架，所述语音终端与所述拾音器连接，并将所述拾音器的声音信号传到所述基站系统。