CN109129517B - 一种带检测装置的巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人巡检技术领域，更具体地，涉及一种带检测装置的巡检机器人，包括移动载体和设于移动载体上的机械臂，所述的机械臂前端设有摄像头，所述的摄像头内设有检测装置，所述的检测装置包括超声波测距传感器、位移传感器、姿态检测器、压力传感器和信号调理变送器，所述的超声波测距传感器、位移传感器和压力传感器均分别通过信号调理变送器与姿态检测器电连接，所述的姿态检测器内置处理器，所述的处理器与机械臂电连接。能够有效减少摄像头磨损的情况。

Description

一种带检测装置的巡检机器人

技术领域

本发明涉及机器人巡检技术领域，更具体地，涉及一种带检测装置的巡检机器人。

背景技术

变电站智能化进程中，机器人巡检是逐渐成为一种发展趋势。经过电力企业及机器人厂家多年的推动，目前变电站机器人巡检已有较大发展。目前，我国在变电站成熟应用的机器人有两种，导轨巡检式和自主巡检式。 在变电站巡检机器人进行巡检时，当需要对一个狭小空间内部进行信息采集时，摄像头需要靠近狭小空间以采集信息，如果长期需要对狭小空间进行信息采集而不对摄像头进行保护的话，摄像头容易因为长时间受到摩擦和撞击接触面等原因而收到损坏，在之后的信息采集过程中会出现摄像头采集的信息质量低、摄像头寿命降低等一系列问题。当摄像头有一定的初速度去碰撞接触面时，仍然会与接触面产生碰撞，但是如果减少摄像头进行运动的初速度，那会大大影响检测效率。此方法只会稍微降低损坏程度，但并没有解决实质性问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种带检测装置的巡检机器人，能够有效减少摄像头磨损的情况。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带检测装置的巡检机器人，包括移动载体和设于移动载体上的机械臂，所述的机械臂前端设有摄像头，所述的摄像头内设有检测装置，所述的检测装置包括超声波测距传感器、位移传感器、姿态检测器、压力传感器和信号调理变送器，所述的超声波测距传感器、位移传感器和压力传感器均分别通过信号调理变送器与姿态检测器电连接，所述的姿态检测器内置处理器，所述的处理器与机械臂电连接。

在本装置中，当摄像头定位到需要检测的墙口的时候，摄像头对准墙口前进，当距离墙口有一定的距离的时候，超声波测距传感器发出信号，表示开始要接近墙口，并经过信号调理变送器将信号发送反馈至姿态检测器内的处理器中进行数据处理，处理器发送控制指令至机械臂中，从而控制机械臂的速度，使机械臂速度降低，缓慢前进。此时通过超声波测距传感器能够检测得到摄像头与墙口之间的距离以及通过位移传感器间接测算出摄像头的前进速度，通过处理器即可测算出摄像头所需要前进的距离，位移传感器将检测信号发送至机械臂使机械臂的移动速度大幅度降低，以便于通过墙口，另外，若由于机械误差等原因摄像头触碰到墙面的时候，会产生一定的压力，当压力产生的时候，压力传感器能够通过信号调节器将压力信号转换成电信号传输至处理器中，并通过处理器发送控制指令停止机械臂运动，使机械臂控制摄像头停止前进，从而实现保护摄像头，结束过程。通过本装置能够精准地控制摄像头的运动，使摄像头能够顺利通过墙口，另外，在意外状况发生的时候，通过压力传感器能够控制机械臂运动停止摄像头的前进，从而对摄像头进行保护，使用更加安全，能够有效地减少摄像头的磨损问题，延长摄像头的使用寿命，保证长期使用摄像头的镜面能够保持平整状态，不会刮花，影响巡检效果。

进一步的，还包括有报警器，所述的报警器与姿态检测器电连接。当摄像头触碰到墙面的时候，处理器同时会对报警器发出控制指令，并通过报警器发出报警警报，以提示工作人员进行远程复位或进行手动复位。另外，在本装置中，所采用的报警器包括光报警器和声报警器，声光结合同时进行报警，保证报警效果，确保能够及时对摄像头进行复位操作，不影响工作。

进一步的，所述的机械臂内置控制电路控制其运动，所述的处理器通过电磁阀与控制电路电连接。通过电磁阀能够对机械臂进行控制，从而控制机械臂的行进速度，从而保证摄像头安全通过墙口。

进一步的，所述的摄像头外围设置有外壳，所述的压力传感器设于外壳表面。外壳可以对摄像头进行保护，在外壳触碰到墙面的时候，设置在外壳表面的压力传感器检测得到墙面对压力传感器的压力，压力传感器将压力数据通过信号调理变送器将信号传输至处理器中，并通过处理器控制机械臂运动。从而避免摄像头继续前进，保护摄像头。

进一步的，所述的机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂，所述的第一机械臂与移动载体连接，所述的第一机械臂与移动载体连接的一端设有连接件，所述的第一机械臂通过连接件与移动载体转动连接，所述的第二机械臂分别与第一机械臂和第三机械臂转动连接。通过3个机械臂的设置，能够驱动摄像头移动至任一合适的位置，并且在不需要使用的时候，3个机械臂相对转动进行收纳，减少占用空间，方便运输，在需要延伸至高度较高的位置的时候，将3个机械臂展开即可将摄像头带动至较高的位置，实现巡检。

进一步的，所述的第三机械臂设有固定臂、转动臂和驱动装置，所述固定臂与第二机械臂转动连接，所述的固定臂和转动臂转动连接，所述的驱动装置驱动转动臂相对于固定臂进行转动。摄像头设置在固定臂的前端。

进一步的，所述的驱动装置为设于固定臂内的步进电机，所述的步进电机设有驱动杆，所述的驱动杆与转动臂连接。固定臂和转动臂之间通过螺纹连接，固定臂和转动臂之间的螺纹连接方式能够允许固定臂和转动臂通过相对转动实现相对位置的调节。驱动装置设为设置在固定臂内的步进电机，步进电机固定设置在固定臂内，步进电机设有的驱动杆与转动臂连接，驱动转动臂转动，实现转动臂相对于固定臂的位置调节。

进一步的，所述的转动臂设有滑槽，所述滑槽嵌合有能够沿滑槽滑动的连接杆，连接杆与驱动杆固定连接。在转动臂设有滑槽，滑槽嵌合有能够沿滑槽滑动的连接杆，连接杆在驱动杆的驱动作用下相对于固定臂进行转动。连接杆的转动带动转动臂的转动，实现转动臂与固定臂之间的相对位置调节。由于连接杆与滑槽嵌合，在转动臂与固定臂进行相对位置调节的同时，连接杆能够在滑槽内进行滑动，因此转动臂与固定臂之间的相对位置调节不会影响连接杆及驱动杆的转动。

进一步的，所述的移动载体由车体和设于车体底部的驱动轮组组成。

进一步的，所述的驱动轮组包括设于前端的转向轮和设于后端的驱动轮。后端的驱动轮作为驱动动力源驱动整个装置前进，前端的转向轮用于调整驱动方向，保证能够装置能够沿设定的路线进行前进。且采用四个轮子的结构能够保证在运动过程中的稳定性，提高巡检的效率和准确性。另外，为了适应不同坡度的环境，因此在驱动轮和转向轮内均设置了刹车装置，保证了在有斜度的地面上装置能够稳定停放，保证在巡检的时候摄像头能够稳定定位。

与现有技术相比，有益效果是：

1、本装置能够适应狭小空间内的环境进行检测工作，能够避免摄像头与墙面的碰撞和接触，对摄像头能够起到保护的作用，能够大大减少摄像头与墙面之间的摩擦，从而延长摄像头的使用寿命，减少摄像头的维修成本；

2、通过设有的多个机械臂相互配合能够实现检测仪对被检设备不同部位的检测，提高巡检的精确性；同时将第三机械臂设为能够进行相对位置变化的固定臂和转动臂，通过固定臂和转动臂的相互配合，实现第三机械臂的长度调节。在被检设备高度过高，机械臂的长度不能够满足实际要求时，可以通过调节固定臂和转动臂的相对位置来实现第三机械臂的长度调节，使得机械臂的长度能够满足高度要求，保证巡检工作的顺利进行。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明在一个实施例中转动臂和固定臂剖面结构示意图；

图3是本发明在一个实施例中检测装置的结构框架示意图；

图4是本发明的使用状态示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1-3所示，一种带检测装置的巡检机器人，包括移动载体1和设于移动载体1上的机械臂，所述的机械臂前端设有摄像头5，在摄像头5内设置了检测装置。

机械臂包括第一机械臂2、第二机械臂3和第三机械臂4，所述的第一机械臂2与移动载体1连接，所述的第一机械臂2与移动载体1连接的一端设有连接件，所述的第一机械臂2通过连接件与移动载体1转动连接，所述的第二机械臂3分别与第一机械臂2和第三机械臂4转动连接。通过3个机械臂的设置，能够驱动摄像头5移动至任一合适的位置，并且在不需要使用的时候，3个机械臂相对转动进行收纳，减少占用空间，方便运输，在需要延伸至高度较高的位置的时候，将3个机械臂展开即可将摄像头5带动至较高的位置，实现巡检。

在第三机械臂4设有固定臂41、转动臂42和驱动装置411，所述固定臂41与第二机械臂3转动连接，所述的固定臂41和转动臂42转动连接，所述的驱动装置411驱动转动臂42相对于固定臂41进行转动。摄像头5设置在固定臂41的前端。

其中，驱动装置411为设于固定臂41内的步进电机，所述的步进电机设有驱动杆412，所述的驱动杆412与转动臂42连接。固定臂41和转动臂42之间通过螺纹连接，固定臂41和转动臂42之间的螺纹连接方式能够允许固定臂41和转动臂42通过相对转动实现相对位置的调节。驱动装置411设为设置在固定臂41内的步进电机，步进电机固定设置在固定臂41内，步进电机设有的驱动杆412与转动臂42连接，驱动转动臂42转动，实现转动臂42相对于固定臂41的位置调节。

在转动臂42设有滑槽，所述滑槽嵌合有能够沿滑槽滑动的连接杆413，连接杆413与驱动杆412固定连接。在转动臂42设有滑槽，滑槽嵌合有能够沿滑槽滑动的连接杆413，连接杆413在驱动杆412的驱动作用下相对于固定臂41进行转动。连接杆413的转动带动转动臂42的转动，实现转动臂42与固定臂41之间的相对位置调节。由于连接杆413与滑槽嵌合，在转动臂42与固定臂41进行相对位置调节的同时，连接杆413能够在滑槽内进行滑动，因此转动臂42与固定臂41之间的相对位置调节不会影响连接杆413及驱动杆412的转动。

移动载体1由车体11和设于车体11底部的驱动轮12组组成。驱动轮12组包括设于前端的转向轮13和设于后端的驱动轮12。后端的驱动轮12作为驱动动力源驱动整个装置前进，前端的转向轮13用于调整驱动方向，保证能够装置能够沿设定的路线进行前进。且采用四个轮子的结构能够保证在运动过程中的稳定性，提高巡检的效率和准确性。另外，为了适应不同坡度的环境，因此在驱动轮12和转向轮13内均设置了刹车装置，保证了在有斜度的地面上装置能够稳定停放，保证在巡检的时候摄像头5能够稳定定位。

如图4所示，在本装置中，摄像头5内设有检测装置，检测装置包括超声波测距传感器52、位移传感器53、姿态检测器51、压力传感器55、信号调理变送器54、报警器56和电磁阀57，超声波测距传感器52、位移传感器53和压力传感器55均分别通过信号调理变送器54与姿态检测器51电连接，所述的姿态检测器51内置处理器，报警器56与处理器电连接，所述的处理器与电磁阀57电连接，在机械臂内设置有控制电路，电磁阀57与机械臂内的控制电路进行连接从而控制机械臂的运动。其中，在摄像头5的外围设置了外壳，压力传感器55设于外壳表面。外壳可以对摄像头5进行保护，在外壳触碰到墙面的时候，设置在外壳表面的压力传感器55检测得到墙面对压力传感器55的压力，压力传感器55将压力数据通过信号调理变送器54将信号传输至处理器中，并通过处理器控制机械臂运动。从而避免摄像头5继续前进，保护摄像头5。

在本装置中，当摄像头5定位到需要检测的墙口的时候，摄像头5对准墙口前进，当距离墙口有一定的距离的时候，超声波测距传感器52发出信号，表示开始要接近墙口，并经过信号调理变送器54将信号发送反馈至姿态检测器51内的处理器中进行数据处理，处理器发送控制指令至机械臂中，从而控制机械臂的速度，使机械臂速度降低，缓慢前进。此时通过超声波测距传感器52能够检测得到摄像头5与墙口之间的距离以及通过位移传感器53间接测算出摄像头5的前进速度，通过处理器即可测算出摄像头5所需要前进的距离，位移传感器53将检测信号发送至机械臂使机械臂的移动速度大幅度降低，以便于通过墙口，另外，若由于机械误差等原因摄像头5触碰到墙面的时候，会产生一定的压力，当压力产生的时候，压力传感器55能够通过信号调节器将压力信号转换成电信号传输至处理器中，并通过处理器发送控制指令停止机械臂运动，使机械臂控制摄像头5停止前进，从而实现保护摄像头5，结束过程。通过本装置能够精准地控制摄像头5的运动，使摄像头5能够顺利通过墙口，另外，在意外状况发生的时候，通过压力传感器55能够控制机械臂运动停止摄像头5的前进，从而对摄像头5进行保护，使用更加安全，能够有效地减少摄像头5的磨损问题，延长摄像头5的使用寿命，保证长期使用摄像头5的镜面能够保持平整状态，不会刮花，影响巡检效果。当摄像头5触碰到墙面的时候，处理器同时会对报警器56发出控制指令，并通过报警器56发出报警警报，以提示工作人员进行远程复位或进行手动复位。另外，在本装置中，所采用的报警器56包括光报警器56和声报警器56，声光结合同时进行报警，保证报警效果，确保能够及时对摄像头5进行复位操作，不影响工作。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带检测装置的巡检机器人，包括移动载体（1）和设于移动载体（1）上的机械臂，所述的机械臂前端设有摄像头（5），其特征在于，所述的摄像头（5）内设有检测装置，所述的检测装置包括超声波测距传感器（52）、位移传感器（53）、姿态检测器（51）、压力传感器（55）和信号调理变送器（54），所述的超声波测距传感器（52）、位移传感器（53）和压力传感器（55）均分别通过信号调理变送器（54）与姿态检测器（51）电连接，所述的姿态检测器（51）内置处理器，所述的处理器与机械臂电连接；

还包括有报警器（56），所述的报警器（56）与姿态检测器（51）电连接；

所述的机械臂内置控制电路控制其运动，所述的处理器与控制电路电连接；

所述的摄像头（5）外围设置有外壳，所述的压力传感器（55）设于外壳表面；

所述的机械臂包括第一机械臂（2）、第二机械臂（3）和第三机械臂（4），所述的第一机械臂（2）与移动载体（1）连接，所述的第一机械臂（2）与移动载体（1）连接的一端设有连接件，所述的第一机械臂（2）通过连接件与移动载体（1）转动连接，所述的第二机械臂（3）分别与第一机械臂（2）和第三机械臂（4）转动连接；

所述的第三机械臂（4）设有固定臂（41）、转动臂（42）和驱动装置（411），所述固定臂（41）与第二机械臂（3）转动连接，所述的固定臂（41）和转动臂（42）转动连接，所述的驱动装置（411）驱动转动臂（42）相对于固定臂（41）进行转动；

所述的驱动装置（411）为设于固定臂（41）内的步进电机，所述的步进电机设有驱动杆（412），所述的驱动杆（412）与转动臂（42）连接；

所述的转动臂（42）设有滑槽，所述滑槽嵌合有能够沿滑槽滑动的连接杆（413），连接杆（413）与驱动杆（412）固定连接；

所述的移动载体（1）由车体（11）和设于车体（11）底部的驱动轮（12）组组成；

所述的驱动轮（12）组包括设于前端的转向轮（13）和设于后端的驱动轮（12）。