CN109262620A - 一种电缆沟巡检机器人激光测距装置及其控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电缆沟巡检机器人的激光测距装置及其控制系统，该激光测距装置包括底盘，所述底盘的相对两内侧壁各固定安装有两个第一电机，所述第一电机的输出轴穿过所述底盘的侧壁且端部安装有行走轮，所述底盘的上端通过支撑板组件安装有两个相互平行的第一测距传感器和与所述第一测距传感器相连的控制器；该激光测距装置可以测量其与电缆沟道壁之间的距离，便于后续对激光测距装置姿态的调整。

Description

一种电缆沟巡检机器人激光测距装置及其控制系统
技术领域
本发明属于激光测距装置零部件领域，特别涉及一种电缆沟巡检机器人激光测距装置及其控制系统。
背景技术
随着城市和电力事业的快速发展，地下电缆沟道、隧道等内的电缆进行电能的供应，已经是电力系统输送电能的常规方式，但是电缆在使用过程中，容易出现因过热、电缆自身绝缘老化而造成电缆沟道内火灾等现象，这些现象严重影响电缆的正常供电，因此需要对电缆进行巡检，由于电缆沟道内空间狭小，环境恶劣，人工巡检存在较大不安全因素，因此目前供电公司在电缆沟道内部按照大量的空气质量监测设备，工作人员需要定期去设备安放点读取监测数据，同时检查电缆沟道内电缆是否有破坏；但是这种方法也是需要依赖人工，劳动强度大。随着智能激光测距装置的发展，现有技术公开了许多用于电缆沟道内电缆沟巡检的激光测距装置，例如CN105576563A公开的电缆轨道巡检激光测距装置，又如CN107910806A公开的一种电缆电缆沟道巡检激光测距装置，现有技术公开的巡检激光测距装置都能够实现对电缆沟道内电缆情况的检查，但是现有技术公开的激光测距装置没有对激光测距装置与电缆沟道壁之间的距离进行测定的测距装置。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置可以用于测量与电缆沟道壁之间的距离，进而调控激光测距装置的姿态。
本发明具体技术方案如下：
一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置包括底盘，所述底盘的相对两内侧壁各固定安装有至少两个第一电机，所述第一电机的输出轴穿过所述底盘的侧壁且端部安装有行走轮，所述底盘的上端通过支撑板组件安装有至少两个相互平行的第一测距传感器及与所述第一测距传感器和第一电机相连的控制器。
进一步的改进，所述底盘的前后两端各安装有辅助轮组件，所述辅助轮组件包括铜柱、部分套设于所述铜柱且随所述铜柱运动的滚轮以及驱动所述铜柱旋转的第二电机，所述第二电机的输出轴与所述第一电机的输出轴平行，且端部与所述铜柱的一端连接；所述第二电机通过电机支架固定于所述底盘的一内侧壁上，所述底盘的另一相对内侧壁对应位置处固定有轴承，所述铜柱的另一端固定于所述轴承上。
进一步的改进，所述铜柱与所述轴承连接的一端成型有螺纹，所述轴承和所述铜柱通过螺纹固定连接，所述铜柱的另一端设有供所述第二电机的输出轴深入的通孔，所述第二电机的输出轴沿轴向成型有水平面。
进一步的改进，所述滚轮包括中空的滚筒，所述滚筒的外表面沿长度方向平行设有多组滚齿部；所述滚筒内的一端设有与所述滚筒同轴心的套筒，所述套筒通过连接板固定于所述滚筒的内壁上；所述铜柱的横截面为多边形，所述套筒的内侧壁套设于所述铜柱上且成型为与所述铜柱相适配的结构。
进一步的改进，所述滚齿部包括第一滚齿组和第二滚齿组，所述第一滚齿组和第二滚齿组均由n个相互平行且间距相同的滚齿组成，n≥2，每一所述滚齿与水平面的夹角γ为10-30°，所述第一滚齿组和第二滚齿组内相对应的各滚齿不在同一横纵截面上，且相对应的两个滚齿所在的延长线形成20-60°夹角σ。
进一步的改进，所述底盘包括平行设置的两个第一角铝，两个所述第一角铝之间设有两个与所述第一角铝平行的第二角铝。
进一步的改进，所述控制器包括：
启动信号发送单元，用于向所有第一电机发送按照转速V行走的启动信号，每一第一电机均具有唯一的ID，每一ID均与第一电机相对于被测目标的位置相关联；
接收单元，用于实时接收两个第一测距传感器测量的与被测目标的距离信息a和b；
第一判断单元，用于判断a与b的大小，当b＞a时，向第一计算单元发送指令，当b＜a时，向第二计算模块发送指令；
第一计算单元，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角α，tanα＝(b-a)/h，向第一控制单元发送指令；
第二计算单元，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角β，tanβ＝(a-b)/h，向第二控制单元发送指令；
第一控制单元和第二控制单元均用于向第一电机发送控制信号，进而调整激光测距装置的姿态；
优选地，所述控制器还包括：
第一比较单元，用于实时接收第一电机发送的脉冲个数x，并与脉冲个数阈值x1进行比较，当x＜x1时，或相邻的两个x的差值△x大于差值阈值△x1，向辅助轮控制单元发送开启第二电机的指令；
第一处理单元，当第二电机开启△t时间后，用于向辅助轮控制单元发送关闭第二电机的指令，并向第一比较单元发送比较指令；
辅助轮控制单元，用于向第二电机发送开启和关闭信号。
进一步的改进，所述第一控制单元包括：
第一控制模块，用于向第一电机发出控制信号，所述控制信号包括每一第一电机的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机的转速为V(1+ktanα)，k为常数，远离被测目标一侧的两个第一电机的转速为V；
优选地，所述第二控制单元包括：
第二控制模块，用于向第二电机发出控制信号，所述控制信号包括每一第一电机的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机的转速为V(1-ktanβ)，远离被测目标一侧的两个第一电机的转速为V。
进一步的改进，所述控制器还包括：第三控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元还用于向第三控制单元发送指令；
第三控制单元，当接收到指令后，用于实时接收接收单元传输的距离信息a和b并进行判断，当判断出a＝b时，用于向所有第一电机发出以转速V行走的信号；
优选地，所述控制器还包括：第二判断单元和第四控制单元，
所述第三控制单元判断出a＝b时，还用于向第二判断单元发送指令；
第二判断单元，当第一判断单元或第三控制单元判断出a＝b时，用于判断a或b与s的大小，当a或b＞s时，向第四控制单元发送指令，当a或b≤s，不做处理，s为激光测距装置与被测目标的最小极限距离；
第四控制单元，用于向第一电机发送控制信号；
优选地，所述第四控制单元包括：
指令发送模块，用于向第一电机发送控制信号，并向第一处理模块发送指令，所述控制信号包括每一第一电机的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机的转速为mV，远离被测目标一侧的两个第一电机的转速为V，其中0＜m＜1；
第一处理模块，当接收到指令后，用于实时接收第一测距传感器生成的距离信息a和b，当判断出Bsinθ＝s时，其中B＝a或b，向第一电机发送控制信号，并向第三控制单元发送指令，所述控制信号包括每一第一电机的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机的转速为V，远离被测目标一侧的两个第一电机的转速为mV。
进一步的改进，所述第一控制单元还包括：
第一判断模块，用于判断a与s的大小，当asinθ≤s时，向第一控制模块发送指令，当asinθ＞s时，向第二判断模块发送指令；
第二判断模块，用于从下一时刻t1开始检测从接收单元接收到at1的大小，当判断出at1sinθ≤s时，向第一控制模块发送指令，当at1sinθ＞s时，判断at1是否等于a，如果at1＝a，向第四控制单元发送指令，如果at1≠a，直至判断出atnsinθ＝s时，atn表示tn时刻a的值，向第一控制模块发送指令；
优选地，所述第二控制单元包括：
第三判断模块，用于判断b与s的大小，当b≤s时，向第二控制模块发送指令，当b＞s时，向第四判断模块发送指令；
第四判断模块，用于从下一时刻t1开始检测从第一接收单元接收到bt1的大小，当判断出bt1≤s时，向第二控制模块发送指令，当bt1＞s时，判断at1是否等于a，如果at1＝a，向第四控制单元发送指令，如果at1≠a，直至判断出btn＝s时，btn表示tn时刻b的值，向第二控制模块发送指令。
进一步的改进，所述行走机构还包括用于给第一电机、第二电机供电的蓄电池、与所述蓄电池和控制器相连的电量传感器，所述控制器还包括：
返回控制单元，用于向所有的第一电机发送反转的信号；
第三判断单元，用于接收电量传感器采集的电量G，当电量G超过电量阈值时，向返回控制单元发送指令。
进一步的改进，所述行走机构还包括设于所述底盘上端的第二测距传感器，所述控制器还包括：
第五处理单元，用于实时接收第二测距传感器采集的距离S，并将相邻的两个距离的差值△S与差值阈值△S1进行比较，当△S≥△S1，向第一电机控制单元发送关闭第一电机的指令，
第一电机控制单元，用于向第一电机发送关闭和开启的信号。
本发明另一方面提供一种用于控制激光测距装置行走的控制系统，该控制系统包括第一测距传感器和与所述第一测距传感器连接用于控制第一电机运动的控制器，所述控制器包括：
启动信号发送单元，用于向所有第一电机发送按照转速V行走的启动信号，每一第一电机均具有唯一的ID，每一ID均与第一电机相对于被测目标的位置相关联；
接收单元，用于实时接收两个第一测距传感器测量的与被测目标的距离信息a和b；
第一判断单元，用于判断a与b的大小，当b＞a时，向第一计算单元发送指令，当b＜a时，向第二计算模块发送指令；
第一计算单元，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角α，tanα＝(b-a)/h，向第一控制单元发送指令；
第二计算单元，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角β，tanβ＝(a-b)/h，向第二控制单元发送指令；
第一控制单元和第二控制单元均用于向第一电机发送控制信号，进而调整激光测距装置的姿态；
优选地，所述控制器还包括：
第一比较单元，用于实时接收第一电机发送的脉冲个数x，并与脉冲个数阈值x1进行比较，当x＜x1时，或相邻的两个x的差值△x大于差值阈值△x1，向辅助轮控制单元发送开启第二电机的指令；
第一处理单元，当第二电机开启△t时间后，用于向辅助轮控制单元发送关闭第二电机的指令，并向第一比较单元发送比较指令；
辅助轮控制单元，用于向第二电机发送开启和关闭信号。
进一步的改进，所述控制器还包括：第三控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元还用于向第三控制单元发送指令；
第三控制单元，当接收到指令后，用于实时接收接收单元传输的距离信息a和b并进行判断，当判断出a＝b时，用于向所有第一电机发出以转速V行走的信号；
优选地，所述控制器还包括：第二判断单元和第四控制单元，
所述第三控制单元判断出a＝b时，还用于向第二判断单元发送指令；
第二判断单元，当第一判断单元或第三控制单元判断出a＝b时，用于判断a或b与s的大小，当a或b＞s时，向第四控制单元发送指令，当a或b≤s，不做处理，s为激光测距装置与被测目标的最小极限距离；
第四控制单元，用于向第一电机发送控制信号。
本发明的有益效果：
本发明提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置及其控制系统，该激光测距装置通过第一测距传感器测量其与电缆沟道壁的距离，便于后续对激光测距装置姿态的调整。
附图说明
图1为实施例1一种电缆沟巡检机器人激光测距装置的立体结构示意图；
图2为实施例1一种电缆沟巡检机器人激光测距装置的左视图；
图3为实施例2一种电缆沟巡检机器人激光测距装置的立体结构示意图；
图4为实施例2一种电缆沟巡检机器人激光测距装置的左视图；
图5为本发明辅助轮组件的主视图；
图6为图5A-A向的剖视图；
图7为本发明不含有滚轮的辅助轮组件的立体结构示意图；
图8为本发明滚轮的俯视图；
图9为本发明底盘的立体结构示意图；
图10为本发明底盘的俯视图；
图11为实施例4控制器的结构框图；
图12为实施例4激光测距装置与电缆沟道壁成α夹角时的示意图；
图13为控制器接收第一控制单元发送的控制指令，对第一电机的转速进行控制后的激光测距装置姿态示意图；
图14为实施例4激光测距装置与电缆沟道壁成β夹角时的示意图；
图15为控制器接收第二控制单元发送的控制指令，对第一电机的转速进行控制后的激光测距装置姿态示意图；
图16为实施例5控制器的结构框图；
图17为第四控制单元的结构框图；
图18为当a＝b时，激光测距装置的姿态示意图；
图19为控制器接收第四控制单元发送的控制指令对激光测距装置的姿态进行调整的示意图；
图20为第一控制单元的结构框图；
图21为at1sinθ＞s，at1＝a时，激光测距装置的姿态示意图；
图22为at1sinθ＞s，at1≠a时，激光测距装置的姿态示意图；
图23为第二控制单元的结构框图；
图24为at1≠a时，激光测距装置的姿态示意图；
图25为at1＝a时，激光测距装置的姿态示意图；
图26为实施例8控制器的结构框图；
图27为实施例9控制器的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明，需要说明书的是，本发明的附图的尺寸都是经过适当的缩放处理，目的是能够清楚展示所要保护的结构。
实施例1
本发明实施例1提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，如图1所示，所述激光测距装置包括底盘1，如图9和图10所示，所述底盘1包括平行设置的两个第一角铝11，两个所述第一角铝11之间设有两个与所述第一角铝11平行的第二角铝12；第二角铝和第一角铝通过螺钉固定连接；如图2所示，所述底盘1的相对两内侧壁各固定安装有两个第一电机2，所述第一电机2的输出轴穿过所述底盘1的侧壁且端部安装有行走轮3，所述底盘1的侧壁可设有开口，开口处设有第一轴承，第一电机的输出轴可穿过第一轴承然后端部安装有行走轮，行走轮也可以通过轴承与第一电机的输出轴连接；继续参考图2，所述底盘1的上端通过支撑板组件安装有两个相互平行的第一测距传感器10及与所述第一测距传感器10和第一电机2相连的控制器20。
继续参考图2，所述支撑板组件包括安装于所述底盘1上端的第一支撑板4，所述第一支撑板4通过四个竖直放置的立柱5安装有第二支撑板6，所述第二支撑板6的一侧设有两个相互平行的第一巡边条7和第二巡边条8，第一测距传感器10设置于第一巡边条7的外侧。
本发明的提供的激光测距装置还包括第一测距传感器，可以将检测的距离信息传递给控制器，控制器根据需要对激光测距装置的姿态进行调整。
实施例2
本发明实施例2提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置与实施例1的基本相同，不同的是，如图3和图4所示，所述底盘1的前后两端各安装有辅助轮组件9，参考图5和图6所示，所述辅助轮组件9包括铜柱91、部分套设于所述铜柱91且随所述铜柱91运动的滚轮92以及驱动所述铜柱91旋转的第二电机93，所述第二电机93的输出轴与所述第一电机2的输出轴平行，且端部与所述铜柱91的一端连接；所述第二电机93通过电机支架94固定于所述底盘1的一内侧壁上，所述底盘1的另一相对内侧壁对应位置处固定有轴承95，所述铜柱91的另一端固定于所述轴承95上。
参考图6和图7，所述铜柱91与所述轴承95连接的一端成型有螺纹，所述轴承95和所述铜柱91通过螺纹固定连接，所述铜柱91的另一端设有供所述第二电机93的输出轴深入的通孔96，所述第二电机93的输出轴沿轴向成型有水平面97，进一步，所述通孔上还成型有与所述水平面匹配的凸台，用于防止第二电机相对于通孔旋转。
继续参考图8，所述滚轮92包括中空的滚筒921，所述滚筒921的外表面沿长度方向平行设有多组滚齿部；所述滚筒921内的一端设有与所述滚筒921同轴心的套筒922，所述套筒922通过连接板923固定于所述滚筒921的内壁上；所述铜柱91的横截面为六边形，所述套筒922的内侧壁套设于所述铜柱91上且成型为与所述铜柱91相适配的结构。所述套筒922的内侧壁横截面成型为与所述铜柱适配的六边形，起到防止相对旋转的作用；所述滚齿部包括第一滚齿组和第二滚齿组，所述第一滚齿组和第二滚齿组均由4个相互平行且间距相同的滚齿924组成，所述第一滚齿组和第二滚齿组内相对应的各滚齿924不在同一横纵截面上。
本发明提供的激光测距装置还设置有辅助轮组件，当第一电机出现堵转，辅助轮组件可以带动整个激光测距装置行走，进而提高整个激光测距装置的越障能力。该辅助轮组件内的第二电机可以根据需要同第一电机一起启动，第一电机和第二电机的启动可以通过遥控器进行控制。
实施例3
本发明实施例3提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置与实施例2的基本相同，不同的是，继续参考图5，每一所述滚齿924与水平面的夹角γ为20°，所述第一滚齿组和第二滚齿组内相对应的各滚齿924不在同一横纵截面上，且相对应的两个滚齿924所在的延长线形成40°夹角σ。
通过限定滚齿与水平面及两个滚齿组对应齿轮的夹角，可以显著提高激光测距装置的越障能力。
实施例4
本发明实施例4提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置与实施例3的基本相同，不同的是，如图11所示，所述控制器10包括：
启动信号发送单元200，用于向第一电机2发送按照转速V行走的启动信号，每一第一电机2均具有唯一的ID，每一ID均与第一电机2相对于被测目标的位置相关联；
接收单元210，用于实时接收两个第一测距传感器10测量的与被测目标的距离信息a和b；
第一判断单元220，用于判断a与b的大小，当b＞a时，向第一计算单元230发送指令，当b＜a时，向第二计算模块发送指令；
第一计算单元230，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角α，tanα＝(b-a)/h，向第一控制单元250发送指令；
第二计算单元240，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角β，tanβ＝(a-b)/h，向第二控制单元260发送指令；
第一控制单元250和第二控制单元260均用于向第一电机2发送控制信号，并向第三控制单元270发送指令；
第三控制单元270，当接收到指令后，用于实时接收接收单元210传输的距离信息a和b并进行判断，当判断出a＝b时，用于向所有第一电机2发出以转速V行走的信号。
由于电缆沟道内的环境复杂，所以为了保证激光测距装置能够沿着电缆沟道行走，避免发生与电缆沟道等碰撞的情况发生，本发明进一步对激光测距装置与电缆沟道壁之间所成的角度进行了判断，当激光测距装置不是沿着电缆沟道壁行走时，本发明通过第一控制单元和第二控制单元向激光测距装置发送控制信号，进而控制激光测距装置的姿态，使其沿着电缆沟道壁行走，具体流程如下：
首先，控制器向第一电机发送启动信号，并且限定了第一电机的转速，第一电机开始工作，带动激光测距装置行走，激光测距装置在行走过程中，设置了第一测距传感器，其将采集的数据传输给控制器；控制器根据接收的距离信息对激光测距装置的姿态(相对于电缆沟道壁的姿态)进行判断，当电缆沟道壁不是平行结构时，可能与激光测距装置形成两种状态，如图12和图14所示，第一种为激光测距装置与电缆沟道壁形成α夹角，第二种为激光测距装置与电缆沟道壁形成β夹角，第一种情况，如果激光测距装置继续向前行走，可能存在撞到电缆沟道壁的情况，第二种情况，激光测距装置不是沿着电缆沟道壁进行行走；所以需要调整激光测距装置的行走路线，本发明通过控制四个第一电机的转速实现，具体控制方法为：
所述第一控制单元250包括：
第一控制模块251，用于向第一电机2发出控制信号，所述控制信号包括每一第一电机2的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机2的转速为V(1+ktanα)，k为常数，远离被测目标一侧的两个第一电机2的转速为V；
所述第二控制单元260包括：
第二控制模块261，用于向第一电机2发出控制信号，所述控制信号包括每一第一电机2的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机2的转速为V(1-ktanβ)，远离被测目标一侧的两个第一电机2的转速为V。
第一种情况，要想让激光测距装置沿着电缆沟道壁行走，就需要激光测距装置向左旋转，如图13所示，那么需要提高靠近电缆沟道壁一侧的两个第一电机的转速，第二种情况，想让激光测距装置沿着电缆沟道壁行走，就需要激光测距装置向右转，如图15所示，那么需要提高远离电缆沟道壁一侧的两个电机的转速，当激光测距装置行驶到与电缆沟道壁平行的时候，就向四个第一电机发送均按照转速V进行行走的信号，进而调整了激光测距装置的姿态。
实施例5
本发明实施例5提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置与实施例4的基本相同，不同的是，如图16所示，所述控制器20还包括：第二判断单元280和第四控制单元290，所述第三控制单元270判断出a＝b时，还用于向第二判断单元280发送指令；
第二判断单元280，当第一判断单元220或第三控制单元270判断出a＝b时，用于判断a或b与s的大小，当a或b＞s时，向第四控制单元290发送指令，当a或b≤s，不做处理，s为激光测距装置与被测目标的最小极限距离；
第四控制单元290，用于向第一电机2发送控制信号；
如图17所示，所述第四控制单元290包括：
指令发送模块291，用于向第一电机2发送控制信号，并向第一处理模块292发送指令，所述控制信号包括每一第一电机2的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机2的转速为mV，远离被测目标一侧的两个第一电机2的转速为V，其中0＜m＜1；
第一处理模块292，当接收到指令后，用于实时接收第一测距传感器10生成的距离信息a和b，当判断出Bsinθ＝s时，其中B＝a或b，向第一电机2发送控制信号，并向第三控制单元270发送指令，所述控制信号包括每一第一电机2的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机2的转速为V，远离被测目标一侧的两个第一电机2的转速为mV。
本发明限定的激光测距装置进一步还包括第二判断单元和第四控制单元，当第一判断单元或第三控制单元判断出激光测距装置与电缆沟道壁平行时，如图18所示，为了最大可能的避开障碍物，进一步限定激光测距装置沿着电缆沟道壁s的距离行走，该s为激光测距装置与电缆沟道壁之间最小的极限距离；继续考察图18，此时a＝b，且a＞s，要想缩短激光测距装置和电缆沟道壁之间的距离，就需要调整激光测距装置的姿态，调整激光测距装置姿态的示意图见图19，此时需要提高外侧两个电机的转速，调整的转速只要大于内侧两个第一转速的转速即可，当调整到Bsinθ＝s时，此时激光测距装置距离电缆沟道壁最近的距离为s，那么再将激光测距装置调整成与电缆沟道壁平行的姿势，此时按照与之前相反的调整策略调整第一电机的转速，可以使得激光测距装置与电缆沟道壁平行，进而沿着电缆沟道壁进行行走，可以尽可能的保证避开障碍物的效果。
实施例6
本发明实施例6提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置与实施例5的基本相同，不同的是，如图20所示，所述第一控制单元250还包括：
第一判断模块252，用于判断a与s的大小，当asinθ≤s时，向第一控制模块251发送指令，当asinθ＞s时，向第二判断模块253发送指令；
第二判断模块253，用于从下一时刻t1开始检测从接收单元210接收到at1的大小，当判断出at1sinθ≤s时，向第一控制模块251发送指令，当at1sinθ＞s时，判断at1是否等于a，如果at1＝a，向第四控制单元290发送指令，如果at1≠a，直至判断出atnsinθ＝s时，atn表示tn时刻a的值，向第一控制模块251发送指令。
本发明进一步对第一控制单元进行限定，目的是为了判断如何对激光测距装置的姿态进行调整，具体如下：首先，判断a与s的大小，如果asinθ≤s，说明激光测距装置与电缆沟道壁已经到了最小极限距离，如果不马上调整激光测距装置姿态，可能撞到电缆沟道壁上，所以需要调整四个第一电机的转速，调整方式见图13；当asinθ＞s时，可以对下一时刻的at1进行判断，因为有的电缆沟道壁可能存在一个小凹陷或者小突起导致a和b之间的距离不等，为了判断出上述情况，本发明进一步对下一时刻at1的大小进行判断，当at1sinθ≤s那么按照第一控制模块的调控方法对激光测距装置的姿态进行调整，如果at1sinθ＞s，判断at1是否等于a，如果at1＝a，说明在继续行走，电缆沟道壁就行平的了，结构示意图见21，那么要根据第四控制单元的调控方法对激光测距装置的姿态进行调整；如果at1≠a，见图22，激光测距装置继续行走直至判断出某一时刻tn的a值满足atnsinθ＝s时，根据第一控制模块的调控方式对激光测距装置的姿态进行调整。
实施例7
本发明实施例7提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，该激光测距装置与实施例6的基本相同，不同的是，如图23所示，所述第二控制单元260包括：
第三判断模块262，用于从下一时刻t1开始检测从接收单元210接收到at1的大小，判断at1是否等于a，如果at1≠a，用于向第二控制模块261发送指令；如果at1＝a，向第四判断模块263发送指令；
第四判断模块263，判断at1与s的大小，当at1≤s时，向第三控制单元270发送指令，当at1＞s时，向第四控制单元290发送指令。
本发明进一步对第二控制单元进行限定，目的是为了判断如何对激光测距装置的姿态进行调整，具体如下：用于判断下一时刻at1的大小，如果at1≠a，如图24所示，需要调整激光测距装置的姿态，调整姿态的图参见图15，如果at1＝a，见图25，下一时刻开始，电缆沟道壁就是平的了，所以判断at1与s，当at1≤s时，激光测距装置行走到a＝b时，就姿态调整完毕，停止行走等待控制器的命令，如果at1＞s，那么按照第四控制单元调整激光测距装置的姿态。
实施例8
本发明实施例8提供一种电缆沟巡检机器人行走机构，该行走机构与实施例7的基本相同，不同的是，继续参考图26，所述行走机构还包括用于给第一电机2、第二电机43供电的蓄电池、与所述蓄电池和控制器20相连的电量传感器60，所述控制器20还包括：
返回控制单元330，用于向所有的第一电机2发送反转的信号；
第三判断单元340，用于接收电量传感器60采集的电量G，当电量G超过电量阈值时，向返回控制单元330发送指令。
由于行走机构是由蓄电池供电的，当蓄电池的电量达到一定量时，需要让行走机构返回，否则当蓄电池电量耗尽时，不便于取出机器人。
实施例9
本发明实施例9提供一种电缆沟巡检机器人行走机构，该行走机构与实施例8的基本相同，不同的是，如图27所示，所述行走机构还包括设于所述底盘1上端的第二测距传感器50，所述控制器20还包括：
第五处理单元350，用于实时接收第二测距传感器50采集的距离S，并将相邻的两个距离的差值△S与差值阈值△S1进行比较，当△S≥△S1，向第一电机控制单元360发送关闭第一电机2的指令，
第一电机控制单元360，用于向第一电机2发送关闭和开启的信号。
当行走机构返回时，需要判断其返回的位置，第二测距光感器可以用于测量行走机构与垂直上方的距离，由于与电缆沟道的距离是在一定范围内的，当电缆沟道上方的盖打开时，此时行走机构距离上方的距离就发生了巨大的变化，此时让行走机构停止行走，方便工作人员对行走机构的处理。
实施例10
本发明实施例10提供一种电缆沟巡检机器人激光测距装置的控制系统，如图11所示，该控制系统包括第一测距传感器10和与所述第一测距传感器10连接用于控制第一电机2运动的控制器20，所述控制器20包括：
启动信号发送单元200，用于向第一电机2发送按照转速V行走的启动信号，每一第一电机2均具有唯一的ID，每一ID均与第一电机2相对于被测目标的位置相关联；
接收单元210，用于实时接收两个第一测距传感器10测量的与被测目标的距离信息a和b；
第一判断单元220，用于判断a与b的大小，当b＞a时，向第一计算单元230发送指令，当b＜a时，向第二计算模块发送指令；
第一计算单元230，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角α，tanα＝(b-a)/h，向第一控制单元250发送指令；
第二计算单元240，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角β，tanβ＝(a-b)/h，向第二控制单元260发送指令；
第一控制单元250和第二控制单元260均用于向第一电机2发送控制信号，并向第三控制单元270发送指令；
第三控制单元270，当接收到指令后，用于实时接收接收单元210传输的距离信息a和b并进行判断，当判断出a＝b时，用于向所有第一电机2发出以转速V行走的信号。
本发明提供的控制系统还可包括第三控制单元、第四控制单元和第二判断单元，具体参见图16、图17、图20和图23，图26和图27。

Claims (10)

1.一种电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述激光测距装置包括底盘(1)，所述底盘(1)的相对两内侧壁各固定安装有至少两个第一电机(2)，所述第一电机(2)的输出轴穿过所述底盘(1)的侧壁且端部安装有行走轮(3)，所述底盘(1)的上端通过支撑板组件安装有至少两个相互平行的第一测距传感器(10)及与所述第一测距传感器(10)和第一电机(2)相连的控制器(20)。
2.如权利要求1所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述底盘(1)的前后两端各安装有辅助轮组件(9)，所述辅助轮组件(9)包括铜柱(91)、部分套设于所述铜柱(91)且随所述铜柱(91)运动的滚轮(92)以及驱动所述铜柱(91)旋转的第二电机(93)，所述第二电机(93)的输出轴与所述第一电机(2)的输出轴平行，且端部与所述铜柱(91)的一端连接；所述第二电机(93)通过电机支架(94)固定于所述底盘(1)的一内侧壁上，所述底盘(1)的另一相对内侧壁对应位置处固定有轴承(95)，所述铜柱(91)的另一端固定于所述轴承(95)上；优选地，所述铜柱(91)与所述轴承(95)连接的一端成型有螺纹，所述轴承(95)和所述铜柱(91)通过螺纹固定连接，所述铜柱(91)的另一端设有供所述第二电机(93)的输出轴深入的通孔(96)，所述第二电机(93)的输出轴沿轴向成型有水平面(97)。
3.如权利要求2所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述滚轮(92)包括中空的滚筒(921)，所述滚筒(921)的外表面沿长度方向平行设有多组滚齿部；所述滚筒(921)内的一端设有与所述滚筒(921)同轴心的套筒(922)，所述套筒(922)通过连接板(923)固定于所述滚筒(921)的内壁上；所述铜柱(91)的横截面为多边形，所述套筒(922)的内侧壁套设于所述铜柱(91)上且成型为与所述铜柱(91)相适配的结构，优选地，所述滚齿部包括第一滚齿组和第二滚齿组，所述第一滚齿组和第二滚齿组均由n个相互平行且间距相同的滚齿(924)组成，n≥2，每一所述滚齿(924)与水平面的夹角γ为10-30°，所述第一滚齿组和第二滚齿组内相对应的各滚齿(924)不在同一横纵截面上，且相对应的两个滚齿(924)所在的延长线形成20-60°夹角σ。
4.如权利要求1所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述控制器(20)包括：
启动信号发送单元(200)，用于向所有第一电机(2)发送按照转速V行走的启动信号，每一第一电机(2)均具有唯一的ID，每一ID均与第一电机(2)相对于被测目标的位置相关联；
接收单元(210)，用于实时接收两个第一测距传感器(10)测量的与被测目标的距离信息a和b；
第一判断单元(220)，用于判断a与b的大小，当b＞a时，向第一计算单元(230)发送指令，当b＜a时，向第二计算模块发送指令；
第一计算单元(230)，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角α，tanα＝(b-a)/h，向第一控制单元(250)发送指令；
第二计算单元(240)，用于计算激光测距装置与被测目标的夹角β，tanβ＝(a-b)/h，向第二控制单元(260)发送指令；
第一控制单元(250)和第二控制单元(260)均用于向第一电机(2)发送控制信号，进而调整激光测距装置的姿态；
优选地，所述第一控制单元(250)包括：
第一控制模块(251)，用于向第一电机(2)发出控制信号，所述控制信号包括每一第一电机(2)的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为V(1+ktanα)，k为常数，远离被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为V；
优选地，所述第二控制单元(260)包括：
第二控制模块(261)，用于向第一电机(2)发出控制信号，所述控制信号包括每一第一电机(2)的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为V(1-ktanβ)，远离被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为V。
5.如权利要求4所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述控制器(20)还包括：第三控制单元(270)，所述第一控制单元(250)和第二控制单元(260)还用于向第三控制单元(270)发送指令；
第三控制单元(270)，当接收到指令后，用于实时接收接收单元(210)传输的距离信息a和b并进行判断，当判断出a＝b时，用于向所有第一电机(2)发出以转速V行走的信号；
优选地，所述控制器(20)还包括：第二判断单元(280)和第四控制单元(290)，
所述第三控制单元(270)判断出a＝b时，还用于向第二判断单元(280)发送指令；
第二判断单元(280)，当第一判断单元(220)或第三控制单元(270)判断出a＝b时，用于判断a或b与s的大小，当a或b＞s时，向第四控制单元(290)发送指令，当a或b≤s，不做处理，s为激光测距装置与被测目标的最小极限距离；
第四控制单元(290)，用于向第一电机(2)发送控制信号；
优选地，所述第四控制单元(290)包括：
指令发送模块(291)，用于向第一电机(2)发送控制信号，并向第一处理模块(292)发送指令，所述控制信号包括每一第一电机(2)的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为mV，远离被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为V，其中0＜m＜1；
第一处理模块(292)，当接收到指令后，用于实时接收第一测距传感器(10)生成的距离信息a和b，当判断出Bsinθ＝s时，其中B＝a或b，向第一电机(2)发送控制信号，并向第三控制单元(270)发送指令，所述控制信号包括每一第一电机(2)的ID及对应的转速，其中，靠着被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为V，远离被测目标一侧的两个第一电机(2)的转速为mV。
6.如权利要求4所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述第一控制单元(250)还包括：
第一判断模块(252)，用于判断a与s的大小，当asinθ≤s时，向第一控制模块(251)发送指令，当asinθ＞s时，向第二判断模块(253)发送指令；
第二判断模块(253)，用于从下一时刻t1开始检测从接收单元(210)接收到at1的大小，当判断出at1sinθ≤s时，向第一控制模块(251)发送指令，当at1sinθ＞s时，判断at1是否等于a，如果at1＝a，向第四控制单元(290)发送指令，如果at1≠a，直至判断出atnsinθ＝s时，atn表示tn时刻a的值，向第一控制模块(251)发送指令。
7.如权利要求5所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述第二控制单元(260)包括：
第三判断模块(262)，用于判断b与s的大小，当b≤s时，向第二控制模块(261)发送指令，当b＞s时，向第四判断模块(263)发送指令；
第四判断模块(263)，用于从下一时刻t1开始检测从第一接收单元(210)接收到at1和bt1的大小，当判断出bt1≤s时，向第二控制模块(261)发送指令，当bt1＞s时，判断at1是否等于a，如果at1＝a，向第四控制单元(290)发送指令，如果at1≠a，直至判断出btn＝s时，btn表示tn时刻b的值，向第二控制模块(261)发送指令。
8.如权利要求7所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述激光测距装置还包括用于给第一电机(2)、第二电机(43)供电的蓄电池、与所述蓄电池和控制器(20)相连的电量传感器(60)，所述控制器(20)还包括：
返回控制单元(330)，用于向所有的第一电机(2)发送反转的信号第三判断单元(340)，用于接收电量传感器(60)采集的电量G，当电量G超过电量阈值时，向返回控制单元(330)发送指令。
9.如权利要求6所述的电缆沟巡检机器人激光测距装置，其特征在于，所述激光测距装置还包括设于所述底盘(1)上端的第二测距传感器(50)，所述控制器(20)还包括：
第五处理单元(350)，用于实时接收第二测距传感器(50)采集的距离S，并将相邻的两个距离的差值△S与差值阈值△S1进行比较，当△S≥△S1，向第一电机控制单元(360)发送关闭第一电机(2)的指令，
第一电机控制单元(360)，用于向第一电机(2)发送关闭和开启的信号。
10.一种电缆沟巡检机器人激光测距装置的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括第一测距传感器(10)和与所述第一测距传感器(10)连接用于控制第一电机(2)运动的控制器(20)，所述控制器(20)为权利要求1-9任一项中的控制器。
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