CN109318205A - 红外检测机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外检测机器人，包括机器人本体、云台、角度传感器、红外检测仪、工控机、云台控制系统和上位机；云台设置在机器人本体上，角度传感器和红外检测仪分别设置在云台上；角度传感器与云台控制系统电连接，云台控制系统与工控机电连接，云台控制系统还与云台驱动连接，工控机还分别与红外检测仪和上位机电连接。上述红外检测机器人，在巡检过程中实现自由调整控制云台角度，从而带动红外检测仪对待检测物体进行精准定位，检测精度高；且红外检测机器人可在工控机的控制下按照指定路线进行大范围的巡检，并将检测结果实时上传；另外，检测结果可通过上位机与本地监控后台及远程集控后台进行数据、视频、音频等信息交互。
Description
技术领域
本发明涉及智能机器人领域，特别是涉及一种红外检测机器人。
背景技术
当前SF6等特殊化学气体主要用于电力工业中。SF6气体用于4种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧：SF6断路器及GIS(在这里指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为"气体绝缘开关设备"(Gas Insulated Switchgear))、SF6负荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变压器及SF6绝缘变电站。SF6气体80％用于高中压电力设备。在六氟化硫气体绝缘的电气设备运行过程中，若发生SF6气体泄露，可能使得设备绝缘性能大大降低，给设备带来很大的安全隐患，影响电网的完全运行，并且劣化的SF6气体对人体等生物也具有毒性，对环境也会造成污染。因此，所以对于化学气体的检漏就变的至关重要。另外，当电气设备存在过热、受潮和放电等缺陷时会导致局部温度过高，进而导致设备缺陷。
在化学气体检漏方面，目前国内外常用的SF6等化学气体检漏在线检测技术主要有紫外线电离型、高频振荡无极电离型、电子捕获型、铂丝热电子发射型及负电晕放电型。这些方法泄漏部位定位性能差，易受干扰，检测误差随环境变化大，很难做到精确定位和定量检测。而电气设备测温方面，目前现场检测最有效的方法就是基于红外检测原理的测温装置。由于目前红外测温或气体检漏的仪器均是以手持为主，现场工作量大，效率低，受主观因素影响大，且分析判断手段简单，很难做到精确定位和定量检测。
发明内容
基于此，有必要针对目前红外测温或气体检漏的仪器均是以手持为主，现场工作量大，效率低，受主观因素影响大，且分析判断手段简单，很难做到精确定位和定量检测的技术问题，提供一种红外检测机器人。
一种红外检测机器人，包括机器人本体、云台、角度传感器、红外检测仪、工控机、云台控制系统和上位机；所述云台设置在所述机器人本体上，所述角度传感器和所述红外检测仪分别设置在所述云台上；所述角度传感器与所述云台控制系统电连接，所述云台控制系统与所述工控机电连接，所述云台控制系统还与所述云台驱动连接，所述工控机还分别与所述红外检测仪和所述上位机电连接。
在其中一个实施例中，所述云台控制系统包括云台控制器、电机驱动器和伺服电机，所述云台控制器分别与所述工控机和所述角度传感器电连接，所述云台控制器还与所述电机驱动器电连接，所述电机驱动器与所述伺服电机驱动连接，所述伺服电机与所述云台驱动连接。
在其中一个实施例中，所述机器人本体包括主体、移动驱动组件和移动组件；所述云台设置在所述主体上，所述移动组件活动设置于所述主体上；所述移动驱动组件与所述工控机电连接，所述移动驱动组件还与所述移动组件驱动连接。
在其中一个实施例中，所述移动组件包括前轮和后轮，其中，所述前轮包括至少一个驱动轮，所述后轮包括至少两个万向轮；各所述驱动轮和各所述万向轮分别设置于所述主体上；所述移动驱动组件分别与各所述驱动轮和各所述万向轮驱动连接。
在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元设置在所述机器人本体上，所述惯性测量单元与所述工控机电连接。
在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括超声波传感器，所述超声波传感器设置于所述云台上，所述超声波传感器与所述工控机电连接。
在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括激光雷达，所述激光雷达设置于所述云台上，所述激光雷达与所述工控机电连接。
在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括报警器，所述报警器于所述工控机电连接。
在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括扬声器，所述扬声器与所述工控机电连接。
在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括蓄电池，所述蓄电池安装在所述机器人本体上，所述蓄电池与所述云台控制系统电连接。
上述红外检测机器人，通过角度传感器采集云台的角度位置信息，并传输给云台控制系统，工控机控制云台控制系统根据该角度位置信息驱动云台进行自由旋转，从而带动红外检测仪自由旋转；红外检测仪在云台旋转的带动下对准检测物体并检测待检测物体的发热信息，并传输给工控机，工控机将该待测物体的发热信息传输给上位机，最终上位机对该待测物体的发热信息进行分析从而测得该待检测物体的温度以及获得化学物体是否泄漏的检测结果。由于红外检测机器人将红外检测仪设置在云台上，并通过角度传感器、云台控制系统、工控机和上位机的共同作用，在巡检过程中实现自由调整控制云台角度，从而带动红外检测仪对待检测物体进行精准定位，检测精度高；且红外检测机器人可在工控机的控制下按照指定路线进行大范围的巡检，并将检测结果实时上传；另外，红外检测机器人不受环境条件影响，检测结果可通过上位机与本地监控后台及远程集控后台进行数据、视频、音频等信息交互，极大地提高自动化水平。
附图说明
图1为一个实施例中红外检测机器人的结构示意图；
图2为一个实施例中红外检测机器人的云台控制系统的模块示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
本发明提供一种红外检测机器人，在其中一个实施例中，如图1所示，一种红外检测机器人10，包括机器人本体100、云台200、角度传感器300、红外检测仪400、工控机500、云台控制系统600和上位机700；所述云台200设置在所述机器人本体100上，所述角度传感器300和所述红外检测仪400分别设置在所述云台200上；所述角度传感器300与所述云台控制系统600电连接，所述云台控制系统600与所述工控机500电连接，所述云台控制系统600还与所述云台200驱动连接，所述工控机500还分别与所述红外检测仪400和所述上位机700电连接。
本实施例的红外检测机器人10，通过角度传感器300采集云台200的角度位置信息，并传输给云台控制系统600，工控机500控制云台控制系统600根据该角度位置信息驱动云台200进行自由旋转，从而带动红外检测仪400自由旋转；红外检测仪400在云台200旋转的带动下对准检测物体并检测待检测物体的发热信息，并传输给工控机500，工控机500将该待测物体的发热信息传输给上位机700，最终上位机700对该待测物体的发热信息进行分析从而测得该待检测物体的温度以及获得化学物体是否泄漏的检测结果。由于红外检测机器人将红外检测仪设置在云台上，并通过角度传感器、云台控制系统、工控机和上位机的共同作用，在巡检过程中实现自由调整控制云台角度，从而带动红外检测仪对待检测物体进行精准定位，检测精度高；且红外检测机器人可在工控机的控制下按照指定路线进行大范围的巡检，并将检测结果实时上传；另外，红外检测机器人不受环境条件影响，检测结果可通过上位机与本地监控后台及远程集控后台进行数据、视频、音频等信息交互，极大地提高自动化水平。
具体地，机器人本体用于作为基座承载云台，以使云台脱离底面可自由移动。角度传感器用于采集云台的角度位置信息并传输给云台控制系统。云台控制系统用于在工控机的控制下根据角度传感器发送的角度位置信息控制云台进行自由旋转。
云台用于在云台控制系统的驱动下自由旋转，以带动红外检测仪旋转。例如，云台为二自由度云台，二自由度包括水平自由度和垂直自由度。
红外检测仪用于在云台的带动下，对准检测物体并检测待检测物体的发热信息，并将待检测物体的发热信息传输给工控机。例如，红外检测仪对准检测物体并获得待测物体的红外热像图。一方面，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，热图像的上面的不同颜色代表待测物体的不同温度，因此可以通过红外检测仪测得待测物体的温度；另一方面，由于六氟化硫气体和空气对波长在10μm～11μm左右的红外线吸收特性存在较大差异，致使两者反映的红外热像图不同，红外检测仪利用上述原理，采用先进的高灵敏度量子阱探测器，配合先进的电子及图像处理技术，被动感应10～11μm波段辐射强的特点成像，实时准确地检测化学气体泄漏部位，并即时形成直观的红外热像图，即将通常可见光下看不到的气体泄漏，以红外热像图的形式直观地反映出来，从而完成获取化学物体是否泄漏的检测结果。
例如，红外检测仪通过无线接入点与工控机连接。其中，红外检测仪可检测的化学气体包括六氟化硫、氨气、乙基氰基丙烯酸酯、二氧化氯、乙酸、氯二氟甲烷、乙烯和丁酮等。
工控机用于控制云台控制系统从而控制云台进行自由旋转，工控机还用于接收红外检测仪传输的发热信息并传输给上位机。工控机(Industrial Personal Computer，IPC)即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机主板、CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供稳定、可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。
上位机用于接收工控机传输的发热信息并进行分析从而获得化学物体是否泄漏的检测结果。上位机是指可以直接发出操控命令的计算机，屏幕上显示各种信号变化，所述信号包括液压，水位，温度等。上位机发出的命令首先给工控机，工控机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。工控机不时读取设备状态数据，该状态数据一般为模拟量，转换成数字信号反馈给上位机。
为了方便驱动云台旋转，在其中一个实施例中，如图2所示，所述云台控制系统600包括云台控制器610、电机驱动器620和伺服电机630，所述云台控制器610分别与所述工控机500和所述角度传感器300电连接，所述云台控制器610还与所述电机驱动器620电连接，所述电机驱动器620与所述伺服电机630驱动连接，所述伺服电机630与所述云台200驱动连接。云台控制器610用于接收角度传感器300采集的云台200的角度位置信息，并在工控机500的控制下根据该角度位置信息控制电机驱动器620运动；电机驱动器620用于在云台控制器610的控制下驱动伺服电机630运动；伺服电机630在电机驱动器620的驱动下驱动云台200转动。这样，通过设置云台控制器、电机驱动器和伺服电机，方便驱动云台旋转。
为了使红外检测机器人能够自动检测不同位置的待测物体，在其中一个实施例中，如图1所示，所述机器人本体100包括主体110、移动驱动组件(图未示)和移动组件120；所述云台200设置在所述主体110上，所述移动组件120活动设置于所述主体110上；所述移动驱动组件与所述工控机500电连接，所述移动驱动组件还与所述移动组件120驱动连接。例如，移动驱动组件通过总线与工控机500连接。移动驱动组件用于在工控机500的控制下驱动移动组件120移动，移动组件120用于在移动驱动组件的驱动下进行移动，并带动云台200移动。这样，通过设置移动驱动组件和移动组件，使机器人本体和云台移动，同时带动云台上的角度传感器和红外检测仪移动，使得红外检测机器人能够自动移动到不同位置，从而能够自动检测不同位置的待测物体。例如，所述移动驱动组件通过总线与工控机电连接。
为了方便带动红外检测机器人的移动，在其中一个实施例中，所述移动组件包括前轮和后轮，其中，所述前轮包括至少一个驱动轮，所述后轮包括至少两个万向轮；各所述驱动轮和各所述万向轮分别设置在所述主体上；所述移动驱动组件分别与各所述驱动轮和各所述万向轮驱动连接。这样，通过设置驱动轮和万向轮，可以方便带动红外检测机器人往各个方向移动，使得红外检测仪的探测范围更广。
为了测量红外检测机器人的加速度数据，在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元设置在所述机器人本体上，所述惯性测量单元与所述工控机电连接。惯性测量单元用于检测机器人本体的加速度数据，并将该加速度数据传输给工控机，工控机可根据该加速度数据调整红外检测机器人的运动。例如，惯性测量单元上集成有加速度传感器和陀螺仪。
为了防止红外检测机器人与障碍物碰撞，在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括超声波传感器，所述超声波传感器设置于所述云台上，所述超声波传感器与所述工控机电连接。超声波传感器用于检测障碍物的超声信息。这样，通过设置超声波传感器，可以检测到红外检测机器人附近有障碍物的超声信息，并将该超声信息发送给工控机，工控机将该超声信息传输给上位机，上位机控制工控机调整红外检测机器人的运动轨迹，防止红外检测机器人与障碍物碰撞。
为了精确的计算出障碍物的距离，在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括激光雷达，所述激光雷达设置于所述云台上，所述激光雷达与所述工控机电连接。激光雷达用于检测障碍物的距离信息。这样，通过设置激光雷达，可以检测到红外检测机器人与障碍物之间的距离的距离信息数据，并将该距离信息数据发送给工控机，工控机将该距离信息数据传输给上位机，上位机精确的计算出障碍物的距离，从而可以确定红外检测机器人可运动的无障碍物的范围。
为了在红外检测机器人工作过程中出现异常时进行警示，在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括报警器，所述报警器于所述工控机电连接。例如，所述报警器通过I/O(Input/output，输入/输出)协议与所述工控机连接。报警器用于在有异常情况时进行报警。这样，通过设置报警器，可以在红外检测机器人工作过程中出现异常时进行警示。例如，异常情况可包括红外检测机器人移动异常情况，例如即将与障碍物碰撞等移动异常情况，又例如，异常情况还可包括红外检测机器人检测异常情况，例如红外检测仪不能正常检测等检测异常情况。例如，报警器包括声光报警器。声光报警器即可发声进行警示，还可发光进行警示。
为了使红外检测机器人可以发声，在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括扬声器，所述扬声器与所述工控机电连接。例如，所述扬声器通过I/O协议与所述工控机连接。这样，通过设置扬声器，红外检测机器人可以发声。例如，扬声器可播放检测结果；又如，扬声器可以播放控制指令。
为了使红外检测机器人可以不用插电也可正常使用，在其中一个实施例中，所述红外检测机器人还包括蓄电池，所述蓄电池安装在所述机器人本体上，所述蓄电池与所述云台控制系统电连接。蓄电池用于给红外检测机器人供电。这样，通过蓄电池给红外检测机器人供电，使红外检测机器人不用插电也能正常使用，从而使得红外检测机器人不需要插拔，移动范围也不受线缆和插座的限制，增加了红外检测机器人使用的灵活性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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)
1.一种红外检测机器人，其特征在于，包括机器人本体、云台、角度传感器、红外检测仪、工控机、云台控制系统和上位机；
所述云台设置在所述机器人本体上，所述角度传感器和所述红外检测仪分别设置在所述云台上；
所述角度传感器与所述云台控制系统电连接，所述云台控制系统与所述工控机电连接，所述云台控制系统还与所述云台驱动连接，所述工控机还分别与所述红外检测仪和所述上位机电连接。
2.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述云台控制系统包括云台控制器、电机驱动器和伺服电机，所述云台控制器分别与所述工控机和所述角度传感器电连接，所述云台控制器还与所述电机驱动器电连接，所述电机驱动器与所述伺服电机驱动连接，所述伺服电机与所述云台驱动连接。
3.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述机器人本体包括主体、移动驱动组件和移动组件；
所述云台设置在所述主体上，所述移动组件活动设置于所述主体上；
所述移动驱动组件与所述工控机电连接，所述移动驱动组件还与所述移动组件驱动连接。
4.根据权利要求3所述的红外检测机器人，其特征在于，所述移动组件包括前轮和后轮，其中，所述前轮包括至少一个驱动轮，所述后轮包括至少两个万向轮；
各所述驱动轮和各所述万向轮分别设置于所述主体上；
所述移动驱动组件分别与各所述驱动轮和各所述万向轮驱动连接。
5.根据权利要求3所述的红外检测机器人，其特征在于，所述红外检测机器人还包括惯性测量单元，所述惯性测量单元设置在所述机器人本体上，所述惯性测量单元与所述工控机电连接。
6.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述红外检测机器人还包括超声波传感器，所述超声波传感器设置于所述云台上，所述超声波传感器与所述工控机电连接。
7.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述红外检测机器人还包括激光雷达，所述激光雷达设置于所述云台上，所述激光雷达与所述工控机电连接。
8.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述红外检测机器人还包括报警器，所述报警器于所述工控机电连接。
9.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述红外检测机器人还包括扬声器，所述扬声器与所述工控机电连接。
10.根据权利要求1所述的红外检测机器人，其特征在于，所述红外检测机器人还包括蓄电池，所述蓄电池安装在所述机器人本体上，所述蓄电池与所述云台控制系统电连接。
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