CN108927810A - 真空吸附式变电站室内检测机器人与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空吸附式变电站室内检测机器人及方法，包括机器人本体，所述机器人本体包括移动平台，所述移动平台通过真空控制器吸附于变电站室内屋顶上，所述移动平台上设置三维运动机构，三维运动机构上承载有检测设备，使得检测设备能够活动至待检测区域。本发明通过简单的真空吸合以及多自由度运动机构实现了机器人高效率、高精度下的变电站室内检测，其结构简单、可靠。

Description

真空吸附式变电站室内检测机器人与方法

技术领域

本发明属于自动化及制造领域，具体涉及一种真空吸附式变电站室内检测机器人与方法。

背景技术

电力系统室内设备的正常运行至关重要，一方面需要有足够的可靠性，另一方面也需要及时巡检以便发现并及时检修设备存在的潜在隐患，确保系统正常运行。室内电力设备的实时检测对保证其可靠安全运行有重要意义。受室内空间和其它被监测设备布局的限制，要实现对设备全方位检测的功能，需要机器人能够在水平空间和垂直空间均能实现较大行程的运动，显然现有轮式驱动或履带式驱动方式均难以实现。

除此之外，部分变电站室内待检设备位置较高、部分设备的正上方也需要巡检(如阀厅水冷室、GIS室)，现有巡检方式更是望而却步。

另外，目前推广应用的变电站室内轨道机器人，大多采用单一轨道架接可升降机器人的方式，虽然可以高效的完成特定开关柜(正/反面)区域的检测，但是无法解决开关柜柜顶母线部分的检测需求，且如果此开关柜室内有多排开关柜，受限于轨道，则需要安装多台机器人才可完成，如此不仅成本大幅提高，且机器人利用率也不高，限制了机器人的大规模推广应用。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种真空吸附式变电站室内检测机器人与方法，本发明通过机器人本体上的真空吸附装置，可在开关柜室内屋顶倒挂行走，完成对变电站室内的全范围的检测，机器人整体运行效率高，相对成本低。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种真空吸附式变电站室内检测机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括移动平台，所述移动平台通过真空控制器吸附于变电站室内屋顶上，所述移动平台上设置三维运动机构，三维运动机构上承载有检测设备，使得检测设备能够活动至待检测区域。

进一步的，所述三维运动机构包括伸缩式升降机构、云台、水平旋转机构和垂直旋转机构，所述伸缩式升降机构一端设置在移动平台上，另一端通过水平旋转机构连接云台，所述检测设备通过垂直旋转机构设置于云台上。

更进一步的，所述垂直旋转机构设置在云台侧面。

进一步的，所述真空控制器包括真空发生器和设置在真空发生器上的强度调节扇叶，真空发生器产生不同强度的真空，强度调节扇叶调整真空产生的方向。

进一步的，所述强度调节扇叶有多个，且强度调节扇叶的开合角度可调。

进一步的，所述变电站室内顶端设置有滑行轨道。

进一步的，所述机器人本体通过移动平台倒挂在检测区域内进行检测。

进一步的，所述移动平台上设置有行走轮，所述行走轮卡合在滑行轨道内。

进一步的，所述行走轮为全向轮。

基于上述检测机器人的工作方法，当机器人需要对开关柜进行检测时，机器人本体接通真空控制扇的电源，使机器人本体牢靠吸附在室内屋顶上，机器人后台规划最优检测路径，机器人本体在机器人移动平台的驱动下，行驶至相对应的开关柜区域，机器人本体通过伸缩式升降机构将云台降落到需要检测的高度，然后通过水平旋转机构以及垂直旋转机构将检测设备对准需要检测的部位，进行检测。

基于上述检测机器人的工作方法，当机器人需要对开关柜顶部母线区域进行检测时，机器人通过伸缩式升降机构将云台及检测设备升到开关柜柜体高度以上，按照机器人后台规划的路径，运动到准备检测的开关柜柜体的上侧，机器人通过水平旋转机构以及垂直旋转机构将检测设备对准需要检测的部位，通过伸缩式升降机构将检测设备降低到检测高度，完成检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明结构简单，不需要对变电站室内环境进行改造，实用性强，易于实现；

本发明通过简单的真空吸合以及多自由度运动机构实现了机器人高效率、高精度下的变电站室内检测，其结构简单、可靠。

本发明机器人检测设备上增加了水平/垂直两个旋转自由度，保证了机器人在进行设备检测时的稳定、安全、准确。

本发明的机器人通过真空发生器等装置，倒挂在屋顶，并通过普通的移动底盘完成全屋顶范围内的运动，从而实现全室内范围内设备的检测。

本发明可通过调节真空发生器的吸力来满足不同负载下机器人的应用问题；

本发明除可以应用在开关柜的检测外，还可以应用在其他室内类似GIS设备等的检测中，使用范围广。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明机器人本体结构示意图；

图3为本发明真空控制扇示意图；

图4为本发明开关柜柜体正/反面机器人检测示意图；

图5为本发明开关柜柜体上侧机器人检测示意图。

其中，1、机器人本体，2、开关柜，3、机器人移动平台，4、伸缩式升降机构，5、水平旋转机构，6、云台，7、垂直旋转机构，8、检测设备，9、真空控制扇，10、真空发生器，11、强度调节扇叶。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

一种真空吸附式变电站室内检测机器人系统，包括：机器人本体，开关柜两部分组成；

所述机器人本体包括真空控制扇、机器人移动平台、伸缩式升降机构、水平旋转机构、云台、垂直旋转机构以及检测设备；

机器人本体通过真空控制扇提供吸附力，使机器人本体可以牢靠的悬挂在屋顶；

机器人移动平台通过真空控制扇提供的吸附力产生的摩擦力，在激光导航等导航定位方式下，可在开关柜室内屋顶全范围内移动；

针对屋顶较为平整、良好的路况，机器人移动平台可采用差速或者全向轮移动方式；

机器人在待机时，会自动停靠在开关柜室内角落，通过无线充电系统或者是插入式充电系统进行充电，不妨碍人员的走动；

在需要机器人检测开关柜正/反面特定区域时，机器人后台首先规划一个最优的运行路径，然后机器人启动真空控制扇，牢靠的吸附在屋顶，通过机器人移动平台准确移动到目标开关柜柜体正面/反面，伸缩式升降机构将云台降到需要开关柜需要检测的区域，通过水平及垂直旋转机构调整检测设备方向，完成对开关柜正/反面的检测；

当需要机器人检测开关柜顶部母线等区域时，机器人首先通过伸缩式升降机构将云台及检测设备完全升到最高点，然后按照后台规划的路径，平稳运动到开关柜柜体上侧，然后通过伸缩式升降机构将云台及检测设备降到开关柜顶部母线处，通过水平及垂直旋转机构调整检测设备方向，完成对开关柜顶部母线的检测。

作为一种典型实施例，一种真空吸附式变电站室内检测机器人，如图1所示机器人本体通过自身携带的真空控制扇9吸附在变电站室内屋顶上，在机器人本体移动平台的带动下，从而可以在变电站室内屋顶全范围内移动，达到对变电站室内全部设备的检测覆盖。

具体的说，如图1所示，机器人本体1通过自身携带的真空控制扇9吸附在开关柜室内屋顶上，从而使机器人本体1可以牢靠的贴合在室内屋顶上；

如图2所示，机器人本体1底部有可驱动机器人行走的机器人移动平台5，针对变电站室内屋顶较为良好的路面环境，机器人移动平台5可采用差速或者全向轮(麦克纳姆轮)等方式实现屋顶全范围内的移动，移动平台5的行走摩擦力由真空控制扇9的吸附力提供；

如图3所示，真空控制扇9由真空发生器10以及强度调节扇叶11组合而成，真空发生器10用于产生不同强度的真空，强度调节扇叶11用于调整真空方向，从而保证不管在任何方向上，机器人本体1都可以牢靠的吸附在开关柜室内屋顶上；

如图4(a)所示，当机器人需要对开关柜2正面进行检测时，机器人本体1接通真空控制扇9的电源，使机器人本体1牢靠吸附在室内屋顶上，然后机器人后台规划最优检测路径，机器人本体1在机器人移动平台3的驱动下，来到相对应的开关柜2区域，此时机器人本体1通过伸缩式升降机构4将云台6降落到需要检测的高度区域，然后通过水平旋转机构5以及垂直旋转机构7将检测设备8对准需要检测的部位，完成检测；

如图4(b)所示，当机器人需要对开关柜2反面进行检测时，机器人进行与正面检测类似的动作，完成检测；

如图5所示，当机器人需要对开关柜2顶部母线等区域进行检测时，机器人首先通过伸缩式升降机构4将云台6及检测设备8升到开关柜2柜体高度以上，然后按照机器人后台规划的路径，通过机器人移动平台3，运动到准备检测的开关柜柜体2的上侧，此时机器人通过水平旋转机构5以及垂直旋转机构7将检测设备8对准需要检测的部位，然后通过伸缩式升降机构4将检测设备8降低到检测高度，完成检测。

本发明通过简单的真空吸合以及多自由度运动机构实现了机器人高效率、高精度下的变电站室内检测，其结构简单、可靠。

本发明机器人检测设备上增加了水平/垂直两个旋转自由度，保证了机器人在进行设备检测时的稳定、安全、准确。

本发明构思了一种新颖的真空吸附式机器人检测方式，机器人通过真空发生器等装置，倒挂在屋顶，并通过普通的移动底盘完成全屋顶范围内的运动，从而实现全室内范围内设备的检测。

本发明可通过调节真空发生器的吸力来满足不同负载下机器人的应用问题；

本发明除可以应用在开关柜的检测外，还可以应用在其他室内类似GIS设备等的检测中，使用范围广。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：包括机器人本体，所述机器人本体包括移动平台，所述移动平台通过真空控制器吸附于变电站室内屋顶上，所述移动平台上设置三维运动机构，三维运动机构上承载有检测设备，使得检测设备能够活动至待检测区域。

2.如权利要求1所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述三维运动机构包括伸缩式升降机构、云台、水平旋转机构和垂直旋转机构，所述伸缩式升降机构一端设置在移动平台上，另一端通过水平旋转机构连接云台，所述检测设备通过垂直旋转机构设置于云台上。

3.如权利要求2所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述垂直旋转机构设置在云台侧面。

4.如权利要求1所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述真空控制器包括真空发生器和设置在真空发生器上的强度调节扇叶，真空发生器产生不同强度的真空，强度调节扇叶调整真空产生的方向。

5.如权利要求1所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述强度调节扇叶有多个，且强度调节扇叶的开合角度可调。

6.如权利要求1所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述变电站室内顶端设置有滑行轨道。

7.如权利要求1所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述机器人本体通过移动平台倒挂在检测区域内进行检测。

8.如权利要求1所述的一种真空吸附式变电站室内检测机器人，其特征是：所述移动平台上设置有行走轮，所述行走轮卡合在滑行轨道内。

9.基于如权利要求1-8中任一项所述的检测机器人的工作方法，其特征是：当机器人需要对开关柜进行检测时，机器人本体接通真空控制扇的电源，使机器人本体牢靠吸附在室内屋顶上，机器人后台规划最优检测路径，机器人本体在机器人移动平台的驱动下，行驶至相对应的开关柜区域，机器人本体通过伸缩式升降机构将云台降落到需要检测的高度，然后通过水平旋转机构以及垂直旋转机构将检测设备对准需要检测的部位，进行检测。

10.基于如权利要求1-8中任一项所述的检测机器人的工作方法，其特征是：当机器人需要对开关柜顶部母线区域进行检测时，机器人通过伸缩式升降机构将云台及检测设备升到开关柜柜体高度以上，按照机器人后台规划的路径，运动到准备检测的开关柜柜体的上侧，机器人通过水平旋转机构以及垂直旋转机构将检测设备对准需要检测的部位，通过伸缩式升降机构将检测设备降低到检测高度，完成检测。