CN109291035A - 小型巡检机器人及小型巡检机器人系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了小型巡检机器人及小型巡检机器人系统。小型巡检机器人包括：机器人车体，安装有移动驱动部件；移动机构，安装于机器人车体上并与移动驱动部件连接；检测机构，包括检测相机与红外热成像仪；云台机构，包括云台本体、云台水平驱动部件、云台水平转轴、云台俯仰驱动部件、云台俯仰转轴及连接臂，云台水平转轴的两端分别连接云台本体及机器人车体的顶部，连接臂的两端分别连接云台俯仰转轴及检测机构；无线通讯机构，包括图传机构及电连接图传机构的天线，图传机构安装于机器人车体上，天线安装于机器人车体上；小型巡检机器人系统包括上述的小型巡检机器人及遥控装置。本发明所述小型巡检机器人，可在狭窄、复杂的空间行走。

Description

小型巡检机器人及小型巡检机器人系统

技术领域

本发明涉及电力自动检测技术领域，具体涉及小型巡检机器人及小型巡检机器人系统。

背景技术

随着社会的发展，电力在我们生活中的作用越来越重要，电力巡检作为保证电力正常运行的重要手段，已经越来越受到电力行业的重视，并取得了巨大的进步。目前如变电站、电缆隧道等电力场所的设备的巡检工作可分为人工巡检和巡检机器人巡检两种方式，人工巡检工作量大、巡检工作存在一定危险性，机器人巡检方式将会逐步取代人工巡检。

目前电力巡检行业的巡检机器人的体积都比较大，在行走时所需要的运行空间会很大，通常都需要一定宽度的路面才能正常执行巡检工作。因此，对于如电缆沟等路面狭窄或空间狭小的环境，巡检机器人无法进入其中；另外，在相对狭窄环境中，由于障碍物较多、环境情况复杂，自主导航系统可能会出现导航错误，使得巡检机器人难以自主行走。在面对这些问题时巡检机器人无法完成巡检工作，只有依靠人力巡检方式完成巡检，增加了巡检的工作量。

发明内容

基于此，本发明有必要提供一种可在狭窄、复杂的空间行走的小型巡检机器人。

本发明还提供一种小型巡检机器人系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种小型巡检机器人，其特征在于，包括：

机器人车体，所述机器人车体内安装有移动驱动部件；

移动机构，所述移动机构安装于所述机器人车体上并与所述移动驱动部件连接，驱动所述机器人车体移动；

检测机构，所述检测机构包括检测相机与红外热成像仪；

云台机构，所述云台机构包括云台本体、云台水平驱动部件、云台水平转轴、云台俯仰驱动部件、云台俯仰转轴及连接臂；所述云台水平转轴连接所述云台水平驱动部件，所述云台水平转轴的两端分别连接所述云台本体及所述机器人车体的顶部；所述云台俯仰转轴位于所述云台本体内并连接所述云台俯仰驱动部件，所述连接臂的两端分别连接所述云台俯仰转轴及所述检测机构；

无线通讯机构，所述无线通讯机构包括图传机构及电连接所述图传机构的天线，所述图传机构安装于所述机器人车体上并电连接所述检测相机与所述热成像仪器，所述天线安装于所述机器人车体上，用于与遥控装置信号连接。

上述的小型巡检机器人，搭载有检测机构能够检测狭窄空间的设备状态和周围环境的信息，通过无线通讯机构能够实时监测器人车体行走过程中的情况，便于工作人员控制车体；该巡检机器人装有天线，能通过遥控装置来控制机器人行走，且结构简单，整体体积小于30CM*25CM*33CM，解决了机器人在障碍物过多、空间狭窄、环境状况复杂条件下的行进问题。

其中一些实施例中，所述机器人车体内还安装有电源模块以及主控制模块，所述主控制模块分别电连接所述电源模块、无线通讯机构、云台水平驱动部件及所述云台俯仰驱动部件。

其中一些实施例中，所述检测机构还包括支撑体，所述检测相机与所述红外热成像仪均安装于所述支撑体上，所述检测相机与所述红外热成像仪的电路部分由所述支撑体进行密封。

其中一些实施例中，所述检测机构还包括安装于所述支撑体上的补光灯，所述补光灯的电路部分由所述支撑体进行密封。

其中一些实施例中，所述移动机构包括连接所述移动驱动部件的主动轮、位于所述主动轮下方的从动轮及连接所述主动轮与所述从动轮的履带。

其中一些实施例中，所述云台机构还包括云台固定底盘，所述云台固定底盘安装于所述机器人车体的顶部并连接所述云台水平转轴。

其中一些实施例中，所述云台机构安装于所述机器人车体上沿所述机器人车体前进方向的前部位置，所述图传机构与所述天线安装于所述机器人车体上沿所述机器人车体前进方向的后部位置。

其中一些实施例中，所述天线的数量为两个，分别安装于所述机器人车体的相对两侧。

其中一些实施例中，所述机器人车体上沿所述机器人车体前进方向的前部位置还安装有信号灯。

其中一些实施例中，所述小型巡检机器人的尺寸为30CM*25CM*33CM。

本发明还提供一种小型巡检机器人系统，其包括所述的小型巡检机器人及遥控装置，所述遥控装置包括远程控制模块及分别信号连接远程控制模块的显示模块与远程控制遥杆，所述远程控制模块与所述无线通讯机构信号连接。

附图说明

图1是本发明实施例一所述小型巡检机器人的结构示意图；

图2是图1所述小型巡检机器人的其中一侧面的结构示意图；

图3是图1所述小型巡检机器人的另一侧面的结构示意图；

图4是图1所述小型巡检机器人的俯视图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

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。

实施例一

请参照图1至图4，本发明提供一种小型巡检机器人100，用于监测电力设备的情况，当然，也可以监测其他设备或环境状况。上述的小型巡检机器人100包括机器人车体10、移动机构20、检测机构30、云台机构40、无线通讯机构及信号灯70；移动机构20连接机器人车体10，用于驱动机器人车体10移动；检测机构30用于观测机器人车体10周边的环境信息和电力仪表盘等设备的状态；云台机构40用于搭载检测机构30并驱动检测机构30移动位置，以扩大检测范围，实现无死角检测；无线通讯机构包括图传机构50及电连接图传机构50的天线60，图传机构50安装于机器人车体10上并电连接检测机构30，天线60安装于所述机器人车体上，用于与遥控装置信号连接；图传机构50用于接收检测机构30的图像或视频信息并通过天线60发送给外部遥控装置端，以使得外部遥控装置可以对电力设备的情况进行实时监控；信号灯70用于显示巡检机器人的电量或运行状况。

上述的小型巡检机器人100整体的尺寸为30CM*25CM*33CM，即长度33CM、宽度25CM、高度30CM，适于在狭小的空间行走。

机器人车体10的体积较小，内部设有主控制模块、电源模块及移动驱动部件，主控制模块分别电连接电源模块、图传机构50及天线60。主控制模块为巡检机器人100的主控系统，用于控制巡检机器人100运行，可以将检测机构30检测到的图像和视频信息通过无线通讯机构发送至遥控端。

主控制模块可以为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)，又称单片微型计算机(Single Chip Microconmputer)或单片机，体积很小，为巡检机器人的主控装置，用于将控制云台机构40转动，从而通过检测机构30检测设备状态和环境信息，并发送视频和检测结果。同时，主控制模块可以接收远程控制指令，使移动机构20按指定命令行走。本实施例中，移动机构20体积较小且行动灵活，结合主控制模块，可以减小机器人的体积，从而可以搭载各种检测仪器实现对狭窄路面或者空间狭窄的场所进行巡检。

电源模块用于为整个机器人提供电量，主控制模块通过无线通讯机构与外部遥控装置端通讯，天线60采用RF无线收发通讯方式，外部遥控装置也通过RF无线收发通讯方式通讯，主控制模块通过RF无线收发通讯方式与外部遥控装置进行数据传输和通信。例如，主控制模块可以通过天线60接收遥控装置发来的操控指令，并执行相应的指令。主控制模块控制图传机构50将检测机构30检测出的信息通过天线60发送给遥控装置，遥控装置端的工作人员通过巡检机器人拍摄的图像或视频控制巡检机器人移动。

移动驱动部件用于驱动移动机构20移动，从而带动机器人车体10移动，向前行走。移动驱动部件为电机。主控制模块可以控制移动驱动部件的方向，以控制机器人车体10行走的方向。

请参照图1，机器人车体10的相对两侧各安装一移动机构20。移动机构20包括连接移动驱动部件的主动轮21、位于主动轮21下方的两个从动轮22及连接主动轮21与从动轮22的履带23，主动轮21连接驱动移动机构20，当驱动移动机构20开启时，主动轮21转动，通过履带23带动从动轮22转动，从而带动机器人车体10前进。主动轮21安装于机器人车体10侧部靠上的位置，从动轮22安装于机器人车体10侧部靠下位置，且从动轮22的底部与机器人车体10的底盘相齐平。

进一步地，在两个从动轮22之间还设有引导轮24，履带23的内侧抵接引导轮24的外侧，从而引导轮24引导履带23行走。

请继续参照图1，检测机构30包括支撑体31及安装于支撑体31上的检测相机32与红外热成像仪33，检测相机32与红外热成像仪33的电路部分安装于支撑体31内并由支撑体31进行密封，检测相机32与红外热成像仪33的镜头均伸出于支撑体31设置，检测相机32可以较好地捕捉环境中的电力设备或其他设备、环境的可见光图像或视频，红外热成像仪33可以捕捉环境中的电力设备或其他设备、环境的红外图像或视频，从而检测环境和电力设备的温度是否异常。检测相机32与红外热成像仪33均与主控制模块电连接，使得主控制模块可以控制检测相机32与红外热成像仪33打开或关闭。检测相机32采集到的可见光图像或视频信息和红外热成像仪33检测到的红外图像或视频信息均发送给图传机构50，图传机构50通过天线60的RF无线收发模块发送给遥控装置。

检测机构30还可以对前方障碍物发出提醒。检测机构30内设置有障碍检测装置，例如障碍检测装置可以为激光传感器，可以将激光传感器设置于移动机构20，可以进一步减小体积。激光传感器用于检测前方障碍物，判断机器人能否继续前进。由于工作人员观测到的视频信息因角度问题可能存在视差，在控制移动机构20时可能撞到障碍物，此时通过主控制模块可以向工作人员发送“前方有障碍物，不能通过”的信息，对工作人员进行提醒。

上述的检测机构30还包括安装于支撑体31上的补光灯34，补光灯34的电路部分安装于支撑体31内并由支撑体31进行密封，补光灯34的灯体伸出于支撑体31设置，该补光灯34用于为检测相机32拍摄时补光，使得检测相机32在黑暗或光线较弱的环境下也可以成功抓到图像，提高检测相机32的可见光图像或视频的质量。本实施例中，该补光灯34为LED补光灯。补光灯34与主控制模块电连接，使得主控制模块可以控制补光灯34打开或关闭，即在光线较强的情况下，关闭补光灯34，在光线较弱的情况下，打开补光灯34。

请参照图1与图2，云台机构40包括云台本体41、云台水平驱动部件、云台水平转轴42、云台俯仰驱动部件、云台俯仰转轴43及连接臂44；上述云台水平驱动部件连接云台水平转轴42，用于驱动云台水平转轴42转动，云台水平转轴42连接云台本体41及机器人车体10的顶部，以将云台本体41安装在机器人车体10上；云台俯仰转轴43位于云台本体41内并连接云台俯仰驱动部件，云台俯仰驱动部件驱动云台俯仰转轴43转动，连接臂44的两端分别连接所述云台俯仰转轴43及检测机构30的支撑体31，以将检测机构30安装在云台本体41上。云台水平转轴42可以带动云台本体41及连接云台本体41的检测机构30水平转动角度，以使检测机构30更大范围地捕捉周围的环境图像，云台俯仰转轴43带动云台本体41竖直转动角度，以使检测机构30更大范围地捕捉上下位置的环境图像，实现无死角检测。

上述的云台水平驱动部件与云台俯仰驱动部件均为电机，安装于云台本体41内。云台水平驱动部件与云台俯仰驱动部件均电连接主控制模块，用于通过主控制模块控制其运行。

进一步地，云台本体41还安装有电机驱动器，电机驱动器用于控制云台水平驱动部件和云台俯仰驱动部件的转动方向和角度。云台水平转轴42的转动范围0-360度，云台俯仰转轴43的俯仰角度为45-90度。

云台水平驱动部件及云台俯仰驱动部件均电连接主控制模块，使得当需要转动检测机构30时，主控制模块控制水平转动驱动部件42或俯仰转动驱动部件43打开，以带动云台水平转轴42或云台俯仰转轴43动作。遥控装置还可以通过主控制模块控制云台水平驱动部件和云台俯仰驱动部件的转动角度，以控制云台机构40的转动角度。

请参照图1，上述的云台机构40还包括云台固定底盘45，该云台固定底盘45安装于机器人车体10的顶部并连接云台水平转轴42，以通过云台固定底盘45将云台本体41固定于机器人车体10的顶部。

上述的云台机构40安装于机器人车体10上沿机器人车体10前进方向的前部位置，以使得机器人车体10前进时，可以清楚地拍摄到周围的设备情况。

请参照图1与图2，图传机构50安装于机器人车体10上并电连接主控制模块并信号连接遥控装置，用于将检测机构30的检测相机32和红外热成像仪33采集的图像或视频信息通过天线60实时发送给遥控装置，以便控制中心的工作人员能够实时监控电力设备的状况。

本实施例中，图传机构50安装于机器人车体10上沿机器人车体10前进方向的后部位置。

天线60安装于机器人车体10上，用于与遥控装置进行通讯，天线60可以接收遥控装置发来的操作指令，通过主控制模块控制巡检机器人执行相应的指令。例如，当工作人员观察到图像或视频信息判断设备巡检情况，通过可见光视频信息观察机器人前方的路况信息，并根据路况信息通过操作遥杆控制机器人行走。

请参照图1与图3，本实施例中，天线60安装于机器人车体10上沿机器人车体10前进方向的后部位置。天线60的数量为两个，分别安装于机器人车体10的相对两侧，即位于图传机构50的相对两侧位置。

请参照图1，信号灯70为LED灯，可以根据不同的警示信息发出不同颜色的光。当机器人电池电量即将耗尽时通过遥控装置控制信号灯70闪烁，向工作人员发送警示信息。

上述的巡检机器人，红外热成像仪33发现温度异常情况时，将异常信息上报给主控制模块。异常信息通过天线60发送给工作人员。在一个实施例中，检测相机32采集的实时图像通过图传机构50进行传输。同样，当障碍检测装置发现障碍物时，“前方有障碍物，不能通过”的信息可以通过天线60进行发送。

天线60和图传机构50可以采用射频(Radio Frequency，RF)无线收发技术，射频为一种高频交流变化电磁波的简称。可以理解，天线60用于接收控制指令并向工作人员发送温度或障碍物等警示信息。图传机构50用于向工作人员发送视频图像，给工作人员提供前方的视频信息。

上述的巡检机器人还包括遥控装置。遥控装置分别与天线60和图传机构50无线信号连接，用于发送控制指令并接收检测信息。采用遥控装置，解决了由于狭窄空间障碍物过多、地形环境复杂，自主导航系统容易出现错误的问题。

遥控装置包括显示模块和远程控制模块。远程控制模块采用射频(RadioFrequency，RF)无线收发技术，与显示模块信号连接。远程控制模块分别与天线60和图传机构50无线信号连接，用于发送控制指令并接收检测信息，可见光或红外图像、视频以及和云台机构的姿态通过远程控制模块接收到遥控装置。显示模块用于显示从图传机构传输过来的视频图像，方便工作人员了解前方的环境情况。远程控制模块可以控制显示模块显示异常温度信息和障碍物信息，对工作人员发出警报。工作人员可以依据所述显示模块显示的信息发送控制指令控制移动机构20行走以及云台机构40的姿态即控制巡检机器人云台机构的水平旋转和垂直俯仰。具体地，通过控制云台水平驱动部件和云台俯仰驱动部件的运行来控制云台机构的水平旋转和垂直俯仰。

遥控装置还包括远程控制遥杆。控制遥杆与远程控制模块信号连接，用于远程控制移动机构20和云台机构40。远程控制遥杆可以为两个。两个远程控制遥杆均可以前后左右移动，其中一个远程控制遥杆控制移动机构20前后左右移动，另一个远程遥杆控制云台机构40的俯仰和水平旋转。工作人员可通过显示模块显示的视频信息操作远程控制摇杆控制巡检机器人本体的移动。

上述的小型巡检机器人，搭载有检测机构能够检测狭窄空间的设备状态和周围环境的信息，图传机构能够实时监测器人车体行走过程中的情况，便于工作人员主控制模块人车体；该巡检机器人装有天线，能通过遥控装置来控制机器人行走，且结构简单，整体体积小于30CM*25CM*33CM，解决了机器人在障碍物过多、空间狭窄、环境状况复杂条件下的行进问题。

实施例二

本实施例提供一种小型巡检机器人系统，其包括实施例一所述的小型巡检机器人及遥控装置，遥控装置包括显示模块和远程控制模块，该遥控装置与无线通讯机构进行通讯。

具体地，遥控装置包括显示模块和远程控制模块。远程控制模块与显示模块信号连接。远程控制模块分别与天线60和图传机构50无线信号连接，用于发送控制指令并接收检测信息，可见光或红外图像、视频以及和云台机构的姿态通过远程控制模块接收到遥控装置。显示模块用于显示从图传机构传输过来的视频图像，方便工作人员了解前方的环境情况。远程控制模块可以控制显示模块显示异常温度信息和障碍物信息，对工作人员发出警报。工作人员可以依据所述显示模块显示的信息发送控制指令控制移动机构20行走以及云台机构40的姿态即控制巡检机器人云台机构的水平旋转和垂直俯仰。具体地，通过控制云台水平驱动部件和云台俯仰驱动部件的运行来控制云台机构的水平旋转和垂直俯仰。

遥控装置还包括远程控制遥杆。控制遥杆与远程控制模块信号连接，用于远程控制移动机构20和云台机构40。远程控制遥杆可以为两个。两个远程控制遥杆均可以前后左右移动，其中一个远程控制遥杆控制移动机构20前后左右移动，另一个远程遥杆控制云台机构40的俯仰和水平旋转。工作人员可通过显示模块显示的视频信息操作远程控制摇杆控制巡检机器人本体的移动。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种小型巡检机器人，其特征在于，包括：

机器人车体，所述机器人车体内安装有移动驱动部件；

移动机构，所述移动机构安装于所述机器人车体上并与所述移动驱动部件连接，驱动所述机器人车体移动；

检测机构，所述检测机构包括检测相机与红外热成像仪；

云台机构，所述云台机构包括云台本体、云台水平驱动部件、云台水平转轴、云台俯仰驱动部件、云台俯仰转轴及连接臂；所述云台水平转轴连接所述云台水平驱动部件，所述云台水平转轴的两端分别连接所述云台本体及所述机器人车体的顶部；所述云台俯仰转轴位于所述云台本体内并连接所述云台俯仰驱动部件，所述连接臂的两端分别连接所述云台俯仰转轴及所述检测机构；

无线通讯机构，所述无线通讯机构包括图传机构及电连接所述图传机构的天线，所述图传机构安装于所述机器人车体上并电连接所述检测相机与所述热成像仪器，所述天线安装于所述机器人车体上，用于与遥控装置信号连接。

2.根据权利要求1所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述机器人车体内还安装有电源模块以及主控制模块，所述主控制模块分别电连接所述电源模块、无线通讯机构、云台水平驱动部件及所述云台俯仰驱动部件。

3.根据权利要求1所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述检测机构还包括支撑体，所述检测相机与所述红外热成像仪均安装于所述支撑体上，所述检测相机与所述红外热成像仪的电路部分由所述支撑体进行密封。

4.根据权利要求3所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述检测机构还包括安装于所述支撑体上的补光灯，所述补光灯的电路部分由所述支撑体进行密封。

5.根据权利要求1所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述移动机构包括连接所述移动驱动部件的主动轮、位于所述主动轮下方的从动轮及连接所述主动轮与所述从动轮的履带。

6.根据权利要求1所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述云台机构还包括云台固定底盘，所述云台固定底盘安装于所述机器人车体的顶部并连接所述云台水平转轴。

7.根据权利要求1所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述云台机构安装于所述机器人车体上沿所述机器人车体前进方向的前部位置，所述图传机构与所述天线安装于所述机器人车体上沿所述机器人车体前进方向的后部位置。

8.根据权利要求1所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述机器人车体上沿所述机器人车体前进方向的前部位置还安装有信号灯。

9.根据权利要求1-8任一项所述的小型巡检机器人，其特征在于，所述小型巡检机器人的尺寸为30CM*25CM*33CM。

10.一种小型巡检机器人系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的小型巡检机器人及遥控装置，所述遥控装置包括远程控制模块及分别信号连接远程控制模块的显示模块与远程控制遥杆，所述远程控制模块与所述无线通讯机构信号连接。