CN109572842B - 一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法，包括机座和爬杆臂，所述爬杆臂设置有四根，所述爬杆臂设置在所述机座的四个边角上，所述爬杆臂包括爬杆外臂和伸缩臂，所述爬杆外臂的内壁上设有导向滑轨，所述导向滑轨连接有导向滑块，所述导向滑块连接有丝杆模组，所述丝杆模组连接有伸缩臂，丝杆模组可带动伸缩臂进行伸缩运动，所述伸缩臂连接有爬杆装置。该巡检机器人匹配四根爬杆臂，前面两根，后面两根，前面两根爬杆臂协调工作，后面两根爬杆臂协调工作。爬杆智能巡检机器人可在无人干预的情况下，完全可靠、快速高效地实现完全自治。

Description

一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法

技术领域

本发明 涉及变电站自动巡检领域，具体涉及一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法。

背景技术

随着世界电网的进步，尤其是当智能电网的概念被提出后，世界范围内关于如何提升电网的安全性、效率和稳定性成为争相研究的热点。变电站作为电网设备使用的集中点和关键点，确保变电站的智能化、安全化运行关系到企业的生产和人民的正常生活。目前变电站进行日常检查与维护大多采用人工巡检的方式，然而这种方式需定期、定时的检查相应设备与记录数据，然后依据经验进行判别处理。这就需要工作人员进行重复性的工作，容易使员工产生厌烦情绪，不利于工作的展开，同时设备的检查多为依靠感官上的简单分析和定性，用触觉感知设备的升温和振动情况，利用听觉检测是否有杂音，用嗅觉检查是否有异味，在正常天气或许记录与观察的数据较为准确，但在极端天气下如下雨、刮风、暴雪等气候条件下，存在着危险度高、困难度大、误检漏检等事件频繁发生。

根据我国电力部门在2011年关于电网的调查和运行报告中明确指出，变电站中的设备因为人的工作失误和各种意外情况的影响，造成的经济直接损失每年可达26亿元。由此可见用上述方式检测变电站设备，很难满足广大人民和企业对供电质量的要求。为了减少设备的损失和确保变电站的正常运行，使用机器人代替人进行变电站巡检的想法被提了出来]。智能巡检机器人按巡检方式分为自主模式和遥控模式，携带高清CCD相机，红外成像仪和拾音器等设备，根据变电站中设备和线路的安置点，在此区间进行运动和检测，能够提前根据温度判断线路是否存在超功率或者短路情况，根据仪器仪表的读数能够判断设备是否存在压力不足或过大以及是否存在漏油等情况。及时提供设备潜在隐患的数据，通过分析提前发现问题，自动报警或者进行一些简单的维护处理。

变电站的检测工作大致一般分为厂房内设备的检测和厂房外设备的检测，而不管是设备的检测和厂房外设备的检测均要涉及地面检测和高空检测，针对厂房内设备的地面检测和厂房外设备的地面检测，常常需要通过越障智能巡检机器人来进行检测，帮助巡检机器人进行越障或者避障，保证其工作的进行。而对于厂房内设备的高空检测和厂房外设备的高空检测，对于巡检机器人的要求更高，常常需要具有爬坡、爬梯、爬杆、爬臂、爬线等多种功能，才能完成相应变电站设备的检测工作。

有鉴于此，本发明针对高空检测，提出一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法，保证完成变电站内的检测工作。

发明 实用新型内容

本发明 的目的在于针对现有技术的不足，提供一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种爬杆机构，包括机座和爬杆臂，所述爬杆臂设置有四根，所述爬杆臂设置在所述机座的四个边角上，所述爬杆臂包括爬杆外臂和伸缩臂，所述爬杆外臂的内壁上设有导向滑轨，所述导向滑轨连接有导向滑块，所述导向滑块连接有丝杆模组，所述丝杆模组连接有伸缩臂，丝杆模组可带动伸缩臂进行伸缩运动，所述伸缩臂连接有爬杆装置，所述爬杆装置包括爬杆连接座、爬杆夹臂、弧形导轨和爬杆夹臂驱动组件，所述爬杆连接座的上部连接所述伸缩臂，所述爬杆连接座的中部固定于所述弧形导轨上，所述爬杆连接座的下部设有上夹头，所述爬杆夹臂包括第一爬杆夹臂和第二爬杆夹臂，所述第一爬杆夹臂和第二爬杆夹臂的结构相同，所述第一爬杆夹臂的端部设有左夹头，所述第二爬杆夹臂的端部设有右夹头，所述第一爬杆夹臂设置于所述弧形导轨的左侧，所述第二爬杆夹臂设置于所述弧形导轨的右侧，所述第一爬杆夹臂和第二爬杆夹臂内均设有爬杆夹臂驱动组件。

进一步，所述爬杆夹臂驱动组件包括爬杆夹臂电机、爬杆夹臂主动转轴、爬杆夹臂从动转轴、爬杆夹臂主动齿轮、爬杆夹臂从动齿轮、上齿条和下齿条，所述上齿条设置于所述弧形导轨的上部，所述下齿条设置于所述弧形导轨的下部，所述爬杆夹臂电机固定安装于所述爬杆夹臂的内壁上，所述爬杆夹臂电机连接有爬杆夹臂主动转轴，所述爬杆夹臂主动转轴上设有爬杆夹臂主动齿轮，所述爬杆夹臂主动齿轮连接所述上齿条，所述爬杆夹臂从动转轴设置于所述弧形导轨的下方，所述爬杆夹臂从动转轴连接有爬杆夹臂从动齿轮，所述爬杆夹臂从动齿轮连接所述下齿条。

进一步，所述丝杆模组包括传动丝杆、传动螺母、螺母座和丝杆电机，所述丝杆电机设置于所述爬杆外臂的端部，所述丝杆电机连接所述传动丝杆，所述传动丝杆上设有传动螺母，所述传动螺母连接有螺母座，所述螺母座连接所述伸缩臂。

进一步，所述爬杆外臂连接有爬杆臂旋转调节装置，所述爬杆臂旋转调节装置包括双向调节电机、调节输出轴、调节主动轮、调节从动轮、调节从动轴和旋转调节座，所述双向调节电机设置于所述机座内，所述双向调节电机的输出端设有减速机，所述减速机连接有调节输出轴，所述调节输出轴上设有调节主动轮，所述调节主动轮连接有调节从动轮，所述调节从动轮连接有调节从动轴，所述调节从动轴的两端设有旋转调节座，所述旋转调节座连接所述爬杆外臂。

又一方面，本发明提供一种爬杆智能巡检机器人，其包括本体，所述本体包括所述的爬杆机构。

进一步，所述本体还包括设置在机座两侧的履带机构。

进一步，所述本体还包括设置在机座上的主控系统、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，所述运动控制系统、信息采集系统和电源系统均与所述主控系统相连接；

所述主控系统：用于接收远程遥控指令，控制相关电机驱动，完成行走、爬杆、避障功能并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到远程控制端，以获取变电站周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作；

所述运动控制系统：用于控制丝杆电机、双向调节电机、履带电机的驱动，保证爬杆机构的正常工作；

所述信息采集系统：通过传感器，采集变电站巡检点周围的相关信息，并将其传输给主控系统，以便完成相关巡检工作；

所述电源系统：用于给巡检机器人上的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

进一步，所述信息采集系统包括三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器、控制质量传感器和传感器采集模块，所述三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器、控制质量传感器均与所述传感器采集模块相连接，所述传感器采集模块连接所述主控系统。

进一步，所述本体还包括报警系统，所述报警系统包括报警灯和报警喇叭；

所述报警灯：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯，起到警示的作用；

所述报警喇叭：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。。

一种爬杆智能巡检机器人的变电站爬杆方法，包括以下步骤：

(a)将巡检机器人放置在变电站内进行巡检工作，利用信息采集系统探知周围的环境，通过探知与周围物体的距离信息以及主控系统自带的GPS定位模块来确定巡检机器人自身的位置。

(b)当巡检机器人需要进行爬杆巡检工作时，先通过红外测距传感器测量出巡检机器人与需要攀爬的杆子的相对距离，然后通过三目视觉传感器采集杆子的图像，获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统。

(c)所述主控系统处理传感器采集模块传输过来的信息，判断巡检机器人能否攀爬通过杆子，如果能攀爬通过杆子则进行步骤(d)，如果不能攀爬通过杆子则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理。

(d)先通过履带机构行走到杆子的底部，根据三目视觉传感器获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，调整前侧和后侧的爬坡臂的伸出长度，将巡检机器人的姿态调整与杆子相匹配的状态，然后通过控制前侧爬坡臂的爬杆装置，由三个夹头夹住杆子，使前侧的爬杆臂爬上杆子，接着用相同的方式，控制后侧爬坡臂的爬杆装置，由三个夹头夹住杆子，使后侧的爬杆臂爬上杆子，最后重复上述的爬杆操作，完成整个爬杆过程。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明 为一种爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法，该爬杆智能巡检机器人匹配四根爬杆臂，前面两根，后面两根，前面两根爬杆臂协调工作，后面两根爬杆臂协调工作，即前面两根爬杆臂的工作和后面两根爬杆臂的工作独立。正常地面上的巡检，在不遇到障碍物的情况下，由履带机构完成平面行走，满足巡检机器人的一般行走需要。先通过红外测距传感器测量出巡检机器人与需要攀爬的杆子的相对距离，然后通过三目视觉传感器采集杆子的图像，获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统，由主控系统判断出该以智能巡检机器人何种姿态爬杆或这爬线进行巡检工作。具体地，先通过履带机构行走到杆子的底部，根据三目视觉传感器获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，调整前侧和后侧的爬坡臂的伸出长度，将巡检机器人的姿态调整与杆子相匹配的状态，然后通过控制前侧爬坡臂的爬杆装置，由三个夹头夹住杆子，使前侧的爬杆臂爬上杆子，接着用相同的方式，控制后侧爬坡臂的爬杆装置，由三个夹头夹住杆子，使后侧的爬杆臂爬上杆子，最后重复上述的爬杆操作，完成整个爬杆过程。这样爬杆智能巡检机器人可在无人干预的情况下，完全可靠、快速高效地实现完全自治。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例1中一种变电站智能巡检系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1中巡检机器人的控制结构示意图；

图3为本发明实施例1中信息采集系统的结构示意图；

图4为本发明实施例2中一种磁轨迹线导航智能巡检机器人的结构示意图；

图5为本发明实施例2中直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线之间相互连接形成巡检机器人的行走线路的结构示意图；

图6为本发明实施例2中丁字形交叉路口的磁轨迹线布设结构示意图；

图7为本发明实施例2中十字形交叉路口的磁轨迹线布设结构示意图；

图8为本发明实施例2中弧形交叉路口的磁轨迹线布设结构示意图；

图9为本发明实施例3中越障智能巡检机器人的结构示意图；

图10为本发明实施例3中越障臂旋转调节装置和重心调节机构设置于越障智能巡检机器人机座内的结构示意图；

图11为本发明实施例3中越障臂的内部结构示意图；

图12为本发明实施例4中爬坡智能巡检机器人的结构示意图；

图13为本发明实施例4中爬坡臂旋转调节装置和重心调节机构设置于爬坡智能巡检机器人机座内的结构示意图；

图14为本发明实施例4中爬坡臂的内部结构示意图；

图15为本发明实施例5中爬杆智能巡检机器人的结构示意图；

图16为本发明实施例4中爬杆臂旋转调节装置设置于爬杆智能巡检机器人机座内的结构示意图；

图17为本发明实施例4中爬杆臂的内部结构示意图；

图18为本发明实施例4中爬杆夹臂驱动组件的结构示意图

图19 为本发明实施例4中爬杆夹臂驱动组件的侧面结构示意图。

图中：1-机器人本体；2-直线磁轨迹线；3-弧形线磁轨迹线；4-RFID识别器；5-变向RFID标签；6-检测RFID标签；7-主控系统；8-前磁传感设备；9- 后磁传感设备；10-三目视觉传感器；11-雷达避障传感器；12-姿态传感器；13- 红外测距传感器；14-温湿度传感器；15-报警灯；16-报警喇叭；17-履带机构； 18-机座；19-越障臂；20-越障外臂；21-伸缩臂；22-导向滑轨；23-导向滑块；24-传动丝杆；25-传动螺母；26-丝杆电机；27-双向调节电机；28-调节输出轴； 29-调节主动轮；30-调节从动轮；31-调节从动轴；32-旋转调节座；33-减速机；34-配重块；35-调节滑块；36-调节滑轨；37-重心调节丝杆模组；38-爬坡臂； 39-爬坡外臂；41-吸盘旋转电机；42-吸盘旋转臂；43-吸盘驱动电机；44-电动吸盘；45-螺母座；46-爬杆臂；47-爬杆外臂；48-爬杆装置；49-爬杆连接座； 50-第一爬杆夹臂；51-第二爬杆夹臂；52-弧形导轨；53-左夹头；54-右夹头； 55-上夹头；56-爬杆夹臂电机；57-爬杆夹臂主动转轴；58-爬杆夹臂从动转轴； 59-爬杆夹臂主动齿轮；60-爬杆夹臂从动齿轮；61-上齿条；62-下齿条；63-杆子。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

参看图1-3，一种变电站智能巡检系统，包括监控后台终端、无线通信设备和巡检机器人，

监控后台终端是整个巡检系统的数据接收、处理、显示和储存中心，通过无线通信设备与巡检机器人实现远程控制和数据传输，实现对变电站设备的自动识别、巡检和报警。

监控后台终端主要包括应用单元、功能服务单元、接口通信单元和数据库。，

应用单元根据变电站巡检业务需要提供各种应用操作，应用单元的具体功能可根据需要而自行配置，主要应用的内容包括：巡检视频显示、变电站电子地图显示、巡检机器人遥控操作、巡检任务查看、巡检日志查看、巡检数据分析、监测数据趋势图、用户报表等。

功能服务单元主要围绕变电站巡检业务提供一些基本功能服务，为应用单元提供支撑，主要包括：巡检模式配置选择、巡检任务设置与调度、巡检数据处理、巡检数据检索、报警事项设置、日志服务及变电站地图管理。

接口通信单元：主要是指通过无线网络设备，实现巡检机器人与控制中心的交互，主要包括：巡检机器人检测图像、数据、机器人自身状态以及控制中心对机器人的遥控指令。

数据库主要包括有模型数据库、历史数据库和实时数据库，通过数据库包括的信息，不但可以辅助巡检机器人完成深度学习，而且用于整个系统数据的存储，方便监控后台终端随时调用。

无线通讯设备用于监控后台终端和巡检机器人信息的无线传输。

无线通讯设备包括有网络交换机和无线网络基站，网络交换机设置有多个，网络交换机在监控后台终端和巡检机器人上均有安装。

巡检机器人通过无线通信设备与监控后台终端实时通信，实现巡检数据的远传和监控后台终端命令的遥控。

巡检机器人包括主控系统、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，运动控制系统、信息采集系统、电源系统和无线通讯系统均与主控系统相连接。

主控系统用于接收远程遥控指令，控制运动控制系统，完成行走、越障、避障、爬坡、爬梯、爬杆、爬线工作，并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到监控后台终端，以获取巡检机器人的周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作。

运动控制系统用于控制驱动设备的正常工作，保证巡检工作的正常进行。

信息采集系统通过传感器，采集巡检机器人当前的环境信息，并将其传输给主控系统，完成需要巡检的变电站设备的信息采集工作。

电源系统：用于给巡检机器人的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

巡检机器人分为越障智能巡检机器人、爬坡智能巡检机器人、爬杆智能巡检机器人和磁轨迹线导航智能巡检机器人。

越障智能巡检机器人通过本体所设的越障机构帮助巡检机器人完成越障和避障工作，便于对变电站需要进行越障的区域进行日常巡检。

爬坡智能巡检机器人通过本体所设的爬坡机构帮助巡检机器人完成爬坡和爬梯工作，便于对变电站需要进行爬坡和爬梯的区域进行日常巡检。

爬杆智能巡检机器人通过本体所设的爬杆机构帮助巡检机器人完成爬杆和爬线工作，便于对变电站需要进行爬坡和爬梯的区域进行日常巡检。

磁轨迹线导航智能巡检机器人通过本体所设的本体所设的RFID识别器，配合在需要巡检的变电站平地上铺设的磁轨迹线和RFID标签，完成巡检机器人的平面行走巡检工作。

具体地，信息采集系统包括三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器和传感器采集模块，三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器均与传感器采集模块相连接，传感器采集模块连接主控系统。

三目视觉传感器设置于主控系统的上部，雷达避障传感器设置于机座的侧面，姿态传感器、红外测距传感器和温湿度传感器设置于机座上。

三目视觉传感器的下方设有云台，用于控制三目视觉传感器的姿态。三目视觉传感器是在原来双目视觉传感器的基础上增加一台高清摄像机，摄取巡检机器人前方的图片，经过图像处理获取三维信息，再由曲面拟合构造CAD模型，获取巡检机器人前方的信息。由于增加了一台摄像机，减少测量的盲区，同时尽可能的避免了双目视觉中由于特征点模糊而产生的误匹配现象。

具体地，三目视觉传感器通过对前方目标物识别后，并由红外测距传感器测出巡检机器人与其的相对位置，计算出目标物的体积和大小，将其信息发送给主控系统，主控系统将其数据传输给运动控制系统，由运动控制系统控制巡检机器人走到目标物跟前进行相关巡检作业。

雷达避障传感器用于当检测到前方的障碍物不能越过时，需要通过雷达避障传感器来帮助避开障碍物。

姿态传感器用于测量当前巡检机器人的三维姿态。

红外测距传感器通过获取与变电站周围环境物体的具体来确定巡检机器人的自身位置。

温湿度传感器用于测量变电站周围环境的温湿度信息。

传感器采集模块用于采集三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器的信息。

具体地，巡检机器人上还设有报警系统，报警系统包括报警灯和报警喇叭。报警灯和报警喇叭设置于主控系统的前侧。

报警灯：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯，起到警示的作用。

报警喇叭：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。

与之系统匹配的，本发明又提供一种变电站智能巡检方法，包括以下步骤：

(a)先通过监控后台终端的数据库调取该变电站的地理地图信息；然后根据需要检测的变电站设备划分检测区域，该检测区域包括地面检测区域和高空检测区域；最后根据需要检测区域匹配相应的巡检机器人，在地面检测区域匹配越障智能巡检机器人和磁迹线导航智能巡检机器人，在高空检测区域匹配具有爬坡智能巡检机器人和爬杆智能巡检机器人。

这里的地面检测区域一般指的是变电站厂房内第一层地面区域和变电站厂房外的地面区域，该区域范围一般均为平地为主，方便布设直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线，从而方便设计巡检规划路线，通过磁迹线导航智能巡检机器人来进行巡检工作比较方便快捷。另外地面检测区域上还有一部分高低不平的区域，这里一方面布设磁轨迹线不方便，因此需要通过越障智能巡检机器人来进行单独检测，细化变电站巡检分工，从而提高检测效率。

这里的高空检测区域一般指的是厂房内第二层以上的楼层区域、厂房内的墙壁和层顶区域、厂房外的高空输电线检测及其一些特殊的位置，比如该特殊的位置相对于巡检机器人本身来说是较高的位置，比如该特殊的位置需要经过爬坡，爬线、爬杆等之后，才能检测到变电站设备。这些位置的检测需要通过爬坡智能巡检机器人和爬杆智能巡检机器人才能完成相关的检测工作。

(b)将需要参加巡检的巡检机器人进行深度学习，深度学习的内容包括该巡检机器人需要检测的区域、行走的直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线的规划线路和行走长度、需要检测的变电站设备的检测内容，待需要参加巡检的巡检机器人深度学习完毕后，投入到变电站的日常巡检中。

(c)根据检测地面检测区域的地形和地貌，参看图5，在地面检测区域上设置多根直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线，将他们首尾相连，形成巡检线路，并设置的多根直线磁轨迹线标记为A1直线磁轨迹线、A2直线磁轨迹线、A3直线磁轨迹线……，设置的多根弧形线磁轨迹线标记为B1弧形线磁轨迹线、B2弧形线磁轨迹线、B3弧形线磁轨迹线……；在地面检测区域的交叉路口设置变向 RFID标签，并将变向RFID标签标记为C1变向RFID标签、C2变向RFID标签、 C3变向RFID标签……，为变电站的巡检工作做相应的前期准备。

(d)在需要巡检的变电站设备上设置检测RFID标签，并将检测RFID标签标记为D1检测RFID标签、D2检测RFID标签、D3检测RFID标签……，方便巡检机器人智能识别变电站巡检设备。

(e)巡检机器人对地面检测区域进行巡检工作：根据步骤(a)中对地面检测区域的划分，工作人员对越障智能巡检机器人和磁迹线导航智能巡检机器人进行相应的位置布设，将其放置到相应的直线磁轨迹线的起点位置开始进行工作。比如针对越障智能巡检机器人，主要检测的地面区域为地面不平、需要越障和避障的检测区域，依赖越障智能巡检机器人来进行检测工作，比较合适。比如针对地面平地区域，磁轨迹线便于布设，方便设计巡检规划路线，通过磁迹线导航智能巡检机器人来进行巡检工作比较方便快捷。

(f)巡检机器人对高空检测区域进行巡检工作：根据步骤(a)中对高空检测区域的划分，工作人员对爬坡智能巡检机器人和爬杆智能巡检机器人进行相应的位置布设，将其放置到相应的直线磁轨迹线的起点位置开始进行工作。比如对于需要爬坡和爬梯的地区，采用爬坡智能巡检机器人来进行检测工作比较合适。对于需要爬杆和爬线，比如对厂房外的输电线进行检测时，往往需要通过爬杆机器人来进行检测工作。

具体地，在步骤(e)中，的磁迹线导航智能巡检机器人具体工作如下：通过主控系统控制运动控制系统，使巡检机器人沿着直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线行走，根据数字PID位置型控制算法，得知当前巡检机器人的实时位置和路况，并确认巡检机器人的在该时刻位置的偏差量，具体表达为

公式中c(j)为目标值与当前时刻的巡检机器人的位置和姿态之差，c(j-1)为上一时刻的值；当遇到交叉路口时，通过三目视觉传感器采集当前交叉路口的路况信息，将路况信息发送给主控系统，并通过磁轨迹线的定向导航识别，由视觉采集和磁轨迹线相结合后，由主控系统做出相应的判断，选择合适的路线，并通过巡检机器人上的RFID识别器和相应的变向RFID标签匹配通过后，主控系统控制运动控制系统，使巡检机器人通过交叉路口，进行接下来的巡检工作；当三目视觉传感器采集到前方需要巡检的变电站设备后，通过巡检机器人上的RFID识别器识别相应的检测RFID标签，由巡检机器人完成该变电站设备的巡检工作，判断该变电站设备是否正常，如果该变电站设备正常，巡检机器人进行接下来的巡检工作；如果电站设备异常，巡检机器人对该变电站设备进行检修，待检修完成后进行接下来的巡检工作。

具体地，在步骤(e)中，越障智能巡检机器人的具体工作如下：

当遇到前方障碍物时，根据步骤(b)的深度学习，判断巡检机器人能否越过障碍物，如果能越过障碍物，则先通过履带机构行走到障碍物正前方，然后根据三目视觉传感器采集障碍物的大小、体积和高度，当障碍物的高度小于控制系统设定的高度时，控制系统通过巡检机器人前侧的两根越障臂，带动巡检机器人前侧的越障外臂和伸缩臂工作，并通过配合履带机构，越过障碍物，完成越障工作；当障碍物的高度大于控制系统设定的高度时，控制系统通过巡检机器人前侧的两根越障臂和巡检机器人后侧的两根越障臂同时工作，并通过配合履带机构，越过障碍物，完成越障工作；

如果不能越过障碍物则通过雷达避障传感器判断是否能够绕过障碍物，如果能够绕过障碍物，则通过雷达避障传感器和三目视觉传感器，判断障碍物的大小、体积和宽度，使巡检机器人避开障碍物，保证巡检机器人绕过障碍物进行后续的巡检工作；

如果不能够绕过前方障碍物则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理；

通过障碍物后，巡检机器人根据原来预设的磁轨迹线和弧形线磁轨迹线进行接下来的巡检工作。

具体地，在步骤(f)中，爬坡智能巡检机器人的具体工作如下：

爬坡智能巡检机器人先沿着直线磁轨迹线行走，当遇到坡状障碍物时，根据步骤(b)的深度学习，主控系统处理传感器采集模块传输过来的信息，判断具有爬坡机构的巡检机器人能否以爬坡或者爬梯的方式越过坡状障碍物，如果能越过坡状障碍物，则先通过履带机构行走到坡状障碍物正前方，然后根据三目视觉传感器采集坡状障碍物的整体坡度，调整前侧爬坡臂的伸出长度，同时调整与前侧爬坡臂相匹配的吸盘装置，保证电动吸盘吸附于障碍物的坡面上；接着按照相同的方式，调整后侧爬坡臂的伸出长度，同时调整与后侧爬坡臂相匹配的吸盘装置，保证电动吸盘吸附于坡状障碍物的坡面上；当坡状障碍物的坡度发生变化时，通过调整爬坡臂的伸出长度和方向，找到与该段坡状障碍物坡度相匹配的爬坡臂的长度和方向，并通过吸盘装置，完成该段障碍物的爬坡工作；

如果不能越过坡状障碍物则通过雷达避障传感器判断是否能够绕过坡状障碍物，如果能够绕过坡状障碍物，则通过雷达避障传感器和三目视觉传感器，判断障碍物的大小、体积和宽度，使巡检机器人顺利绕过坡状障碍物，保证巡检机器人绕过障碍物进行后续的巡检工作；

如果不能够绕过前方障碍物则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理；

通过坡状障碍物后，巡检机器人根据原来预设的磁轨迹线和弧形线磁轨迹线进行接下来的巡检工作。

具体地，在步骤(f)中，爬杆智能巡检机器人的具体工作如下：

爬杆智能巡检机器人先沿着直线磁轨迹线行走，当遇到需要攀爬杆子时，先通过红外测距传感器测量出巡检机器人与需要攀爬的杆子的相对距离，然后通过三目视觉传感器采集杆子的图像，获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统；

主控系统处理传感器采集模块传输过来的信息，判断巡检机器人能否攀爬通过杆子，如果能攀爬通过杆子，则先通过履带机构行走到杆子的底部，根据三目视觉传感器获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，调整前侧和后侧的爬坡臂的伸出长度，将巡检机器人的姿态调整与杆子相匹配的状态，然后通过控制前侧爬坡臂的爬杆装置，由三个夹头夹住杆子，使前侧的爬杆臂爬上杆子，接着用相同的方式，控制后侧爬坡臂的爬杆装置，由三个夹头夹住杆子，使后侧的爬杆臂爬上杆子，最后重复上述的爬杆操作，完成整个爬杆过程；

如果不能攀爬通过杆子则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理；

通过杆子后，巡检机器人根据原来预设的磁轨迹线和弧形线磁轨迹线进行接下来的巡检工作。

实施例2

针对具体地地面平面工作，本实施例设置了相应的磁轨迹线导航智能巡检机器人及其导航方法。

参看图4至图8，一种磁迹线导航智能巡检机器人，包括机器人本体1、多根直线磁轨迹线2、多根弧形线磁轨迹线3、RFID标签和RFID识别器4，直线磁轨迹线2连接弧形线磁轨迹线3，直线磁轨迹线2和弧形线磁轨迹线3之间相互连接形成巡检机器人的行走线路。通过设置多根直线磁轨迹线2和多根弧形线磁轨迹线3，铺设巡检路线，为地面平地区域的巡检工作做准备。

机器人本体1上设有RFID识别器4，直线磁轨迹线2和弧形线磁轨迹线3 的侧面设有RFID标签，RFID标签和RFID识别器4相匹配。通过设置RFID标签和RFID识别器4，RFID标签分为变向RFID标签5和检测RFID标签6，变向RFID 标签5设置在弧形线磁轨迹线3上，方便巡检机器人变向识别。检测RFID标签 6设置在检测设备上，检测RFID标签6标存有被测变电站设备的信息，方便RFID 识别器4读取变电站设备信息，提高了巡检机器人的智能化水平。

机器人本体1还包括设置在机座上的主控系统7、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，运动控制系统、信息采集系统、电源系统均与主控系统7相连接。

主控系统7：用于接收远程遥控指令，控制运动控制系统，使巡检机器人沿着直线磁轨迹线2和弧形线磁轨迹线3行走，并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到监控后台终端，以获取变电站周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作。

运动控制系统：用于控制驱动设备的正常工作，保证巡检工作的正常进行。

信息采集系统：通过传感器，采集变电站巡检点周围的相关信息，并将其传输给主控系统7，完成变电站周围的信息采集工作。

电源系统：用于给巡检机器人的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

具体地，参看图4，机器人本体1的下部设有磁传感设备，磁传感设备包括前磁传感设备8和后磁传感设备9，前磁传感设备8用于巡检机器人的前侧导航，后磁传感设备9用于巡检机器人的后侧定位。该磁传感设备为磁传感器，通过设置前后两组磁传感器，配合直线磁轨迹线2和弧形线磁轨迹线3，对巡检机器人进行定位导航，使其在运动过程中不会偏离预设路线，减少巡检故障，提高巡检质量。

具体地，信息采集系统包括三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14和传感器采集模块，三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14均与传感器采集模块相连接，传感器采集模块连接主控系统7。

机器人本体1还包括报警系统，报警系统包括报警灯15和报警喇叭16；

报警灯15：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯15，起到警示的作用；

报警喇叭16：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。

机器人本体1的两侧设有履带机构17。该履带机构17为现有技术的履带机构17，这里不展开叙述其具体结构。

与轨迹线导航智能巡检机器人相匹配的，本实施例提供一种磁迹线导航智能巡检机器人导航方法，包括以下步骤：

(a)先通过监控后台终端的数据库调取该变电站的地理地图信息，根据检测地面检测区域的地形和地貌，参看图5，在地面检测区域上设置多根直线磁轨迹线2和弧形线磁轨迹线3，这里地面检测区域，主要针对的是平地地面，坡度起伏不大的区域。将设置的多根直线磁轨迹线2标记为A1直线磁轨迹线、A2直线磁轨迹线、A3直线磁轨迹线……，设置的多根弧形线磁轨迹线3标记为B1弧形线磁轨迹线、B2弧形线磁轨迹线、B3弧形线磁轨迹线……；在地面检测区域的交叉路口设置变向RFID标签5，并将变向RFID标签5标记为C1变向RFID标签、C2变向RFID标签、C3变向RFID标签……，交叉路口一般分为丁字形交叉路口，十字形交叉路口和弧形交叉路口，具体可参看图6、图7和图8。

(b)将需要参加巡检的巡检机器人进行深度学习，深度学习的内容包括该巡检机器人需要检测的区域、行走的直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线的规划线路和行走长度、需要检测的变电站设备的检测内容，待需要参加巡检的巡检机器人深度学习完毕后，投入到变电站的日常巡检中。

(c)在需要巡检的变电站设备上设置检测RFID标签6，并将检测RFID标签6标记为D1检测RFID标签、D2检测RFID标签、D3检测RFID标签……。

(d)巡检机器人对地面检测区域进行巡检工作：工作人员将磁迹线导航智能巡检机器人到直线磁轨迹线的起点位置开始进行工作；具体过程如下：通过主控系统7控制运动控制系统，使巡检机器人沿着直线磁轨迹线和弧形线磁轨迹线行走，根据数字PID位置型控制算法，得知当前巡检机器人的实时位置和路况，并确认巡检机器人的在该时刻位置的偏差量，具体表达为

公式中c(j)为目标值与当前时刻的巡检机器人的位置和姿态之差，c(j-1)为上一时刻的值；当遇到交叉路口时，通过三目视觉传感器10采集当前交叉路口的路况信息，将路况信息发送给主控系统7，并通过磁轨迹线的定向导航识别，由视觉采集和磁轨迹线相结合后，由主控系统7做出相应的判断，选择合适的路线，并通过巡检机器人上的RFID识别器4和相应的变向RFID标签匹配通过后，主控系统7控制运动控制系统，使巡检机器人通过交叉路口，进行接下来的巡检工作；当三目视觉传感器10采集到前方需要巡检的变电站设备后，通过巡检机器人上的RFID识别器4识别相应的检测RFID标签，由巡检机器人完成该变电站设备的巡检工作，判断该变电站设备是否正常，如果该变电站设备正常，巡检机器人进行接下来的巡检工作；如果电站设备异常，巡检机器人对该变电站设备进行检修，待检修完成后进行接下来的巡检工作。

实施例3

针对具体地地面越障工作，本实施例设置了相应的越障机构、越障智能巡检机器人及其变电站越障方法。

参看图9、图10和图11，一种越障机构，包括机座18和越障臂19，越障臂19设置有四根，越障臂19设置在机座18的四个边角上，越障臂19包括越障外臂20和伸缩臂21，越障外臂20的内壁上设有导向滑轨22，导向滑轨22 连接有导向滑块23，导向滑块23连接有丝杆模组，丝杆模组连接有伸缩臂21，丝杆模组可带动伸缩臂21进行伸缩运动。

具体地，丝杆模组包括传动丝杆24、传动螺母25、螺母座45和丝杆电机 26，丝杆电机26设置于越障外臂20的端部，丝杆电机26连接传动丝杆24，传动丝杆24上设有传动螺母25，传动螺母25连接有螺母座45，螺母座45连接伸缩臂21。通过设置丝杆模组，由丝杆电机26带动传动丝杆24运动，传动丝杆24带动传动螺母25运动，从而带动伸缩臂21运动，从而实现越障臂19的伸缩功能，方便调节越障臂19的整体长度，使其适应不同大小的障碍物。

具体地，越障外臂20连接有越障臂旋转调节装置，越障臂旋转调节装置包括双向调节电机27、调节输出轴28、调节主动轮29、调节从动轮30、调节从动轴31和旋转调节座32，双向调节电机27设置于机座18内，双向调节电机 27的输出端设有减速机33，减速机33连接有调节输出轴28，调节输出轴28上设有调节主动轮29，调节主动轮29连接有调节从动轮30，调节从动轮30连接有调节从动轴31，调节从动轴31的两端设有旋转调节座32，旋转调节座32连接越障外臂20。通过设置越障臂旋转调节装置由双向调节电机27带动调节输出轴28做旋转运动，从而带动调节主动轮29运动，在调节主动轮29和调节从动轮30的啮合作用下，带动旋转调节座32进行旋转，从而带动整个越障臂19进行旋转，从而实现越障臂19的旋转功能，方便调节越障臂19的角度，使其适应不同大小的障碍物。

又一方面提供一种越障智能巡检机器人，其包括本体，其特征在于，本体包括的越障机构。

具体地，本体还包括设置在机座18两侧的履带机构17。该履带机构17为现有技术的履带机构17在，这边不展开叙述。

具体地，本体还包括重心调节机构，重心调节机构包括配重块34、调节滑块35、调节滑轨36和重心调节丝杆模组37，重心调节丝杆模组37设置于机座 18内，重心调节丝杆模组37连接配重块34，配重块34的下部设有调节滑块35，调节滑块35连接调节滑轨36。

具体地，本体还包括设置在机座18上的主控系统7、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，运动控制系统、信息采集系统和电源系统均与主控系统7 相连接；

主控系统7：用于接收远程遥控指令，控制相关电机驱动，完成行走、越障、避障功能并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到远程控制端，以获取变电站周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作。

运动控制系统用于控制丝杆电机26、双向调节电机27、履带电机的驱动，保证越障机构和越障机构的正常工作；

信息采集系统通过传感器，采集变电站巡检点周围的相关信息，并将其传输给主控系统7，完成变电站周围的信息采集工作；

电源系统用于给巡检机器人的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

具体地，信息采集系统包括三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14和传感器采集模块，三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14均与传感器采集模块相连接，传感器采集模块连接主控系统7。

具体地，本体还包括报警系统，报警系统包括报警灯15和报警喇叭16；

报警灯15：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯15，起到警示的作用；

报警喇叭16：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。。

又一方面提供一种智能巡检机器人的变电站越障方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)将巡检机器人放置在变电站内进行巡检工作，利用信息采集系统探知周围的环境，通过探知与周围物体的距离信息以及主控系统7自带的GPS定位模块来确定巡检机器人自身的位置；

(b)先通过红外测距传感器13测量出巡检机器人与障碍物的相对距离，然后通过三目视觉传感器10采集障碍物的图像，获取障碍物的大小、体积和高度，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统7；

(c)主控系统7处理传感器采集模块传输过来的信息，判断巡检机器人能否越过障碍物，如果能越过障碍物则进行步骤(d)，如果不能越过障碍物则通过雷达避障传感器11判断是否能够绕过障碍物，如果能够绕过障碍物则进行步骤(e)，如果不能够绕过前方障碍物则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理；

(d)先通过履带机构17行走到障碍物正前方，然后根据三目视觉传感器 10采集障碍物的大小、体积和高度，当障碍物的高度小于控制系统设定的高度时，控制系统通过巡检机器人前侧的两根越障臂19，带动巡检机器人前侧的越障外臂20和伸缩臂21工作，并通过配合履带机构17，越过障碍物，完成越障工作；当障碍物的高度大于控制系统设定的高度时，控制系统通过巡检机器人前侧的两根越障臂19和巡检机器人后侧的两根越障臂19同时工作，并通过配合履带机构17，越过障碍物，完成越障工作；

(e)通过雷达避障传感器11和三目视觉传感器10，判断障碍物的大小、体积和宽度，使巡检机器人避开障碍物，保证巡检机器人绕过障碍物进行后续的巡检工作。

该越障智能巡检机器人匹配四根越障臂19，前面两根，后面两根，前面两根越障臂19协调工作，后面两根越障臂19协调工作，即前面两根越障臂19的工作和后面两根越障臂19的工作独立。正常地面上的巡检，在不遇到障碍物的情况下，由履带机构17完成平面行走，满足巡检机器人的一般行走需要。当遇到障碍物后，一般先通过三目视觉采集到障碍物的图像后，获取障碍物的大小、体积和高度，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统7，由主控系统7判断出该以智能巡检机器人何种姿态越过障碍物。具体包括三种方式越过障碍物和一种方式避开障碍物，越过障碍物三种方式如下:第一种：障碍物的高度小于履带机构17的轮子高度，不需要依靠四根越障臂19，直接依靠履带机构 17和重心调节机构的作用，即可越过障碍物。第二：障碍物的高度小于越障臂 19的最大伸长量时，不依靠履带机构17，而是依靠前面两根越障臂19和重心调节机构的作用，即可越过障碍物。当障碍物的高度小于越障臂19的1.5倍最大伸长量时，不依靠履带机构17，而是依靠前后四根越障臂19和重心调节机构的作用，即可越过障碍物。当障碍物的高度大于越障臂19的1.5倍最大伸长量时，如果主控系统7判断可以通过以避障的方式的通过障碍物，则巡检机器人避开障碍物，保证巡检机器人绕过障碍物进行后续的巡检工作。如果不能够绕过前方障碍物则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理。这样，根据不同的障碍物情况，越障智能巡检机器人均可完成自主越障，从而机器人在无人干预的情况下，完全可靠、快速高效地实现完全自治。

实施例4

针对具体地高空爬坡、爬梯工作，本实施例设置了相应的爬坡机构、爬坡智能巡检机器人及其变电站爬坡方法。

一种爬坡机构，包括机座18和爬坡臂38，爬坡臂38设置有四根，爬坡臂38设置在机座18的四个边角上，爬坡臂38包括爬坡外臂39和伸缩臂21，爬坡外臂39的内壁上设有导向滑轨22，导向滑轨22连接有导向滑块23，导向滑块23连接有丝杆模组，丝杆模组连接有伸缩臂21，丝杆模组可带动伸缩臂21 进行伸缩运动，爬坡臂38的端部设有吸盘装置，吸盘装置包括吸盘旋转电机41、吸盘旋转臂42、吸盘驱动电机43和电动吸盘44，吸盘旋转电机41设置于伸缩臂21的端部，吸盘旋转电机41连接吸盘旋转臂42，吸盘旋转臂42连接吸盘驱动电机43，吸盘驱动电机43连接电动吸盘44。通过设置吸盘装置，由吸盘旋转电机41带动吸盘旋转臂42进行旋转，将其旋转到合适的角度，然后吸盘驱动电机43带动电动吸盘44，使电动吸盘44吸附于坡状物或者梯状物上，从而使爬坡臂38吸附于坡状物或者梯状物上，实现其爬坡工作。

具体地，丝杆模组包括传动丝杆24、传动螺母25、螺母座45和丝杆电机 26，丝杆电机26设置于爬坡外臂39的端部，丝杆电机26连接传动丝杆24，传动丝杆24上设有传动螺母25，传动螺母25连接有螺母座45，螺母座45连接伸缩臂21。通过设置丝杆模组，由丝杆电机26带动传动丝杆24运动，传动丝杆24带动传动螺母25运动，从而带动爬坡臂38运动，从而实现爬坡臂38的伸缩功能，方便调节爬坡臂38的整体长度，使其适应不同大小的爬坡工作。

具体地，爬坡外臂39连接有爬坡臂旋转调节装置，爬坡臂旋转调节装置包括双向调节电机27、调节输出轴28、调节主动轮29、调节从动轮30、调节从动轴31和旋转调节座32，双向调节电机27设置于机座18内，双向调节电机 27的输出端设有减速机33，减速机33连接有调节输出轴28，调节输出轴28上设有调节主动轮29，调节主动轮29连接有调节从动轮30，调节从动轮30连接有调节从动轴31，调节从动轴31的两端旋转调节座32，旋转调节座32连接爬坡外臂39。通过设置爬坡臂旋转调节装置由双向调节电机27带动调节输出轴 28做旋转运动，从而带动调节主动轮29运动，在调节主动轮29和调节从动轮 30的啮合作用下，带动旋转调节座32进行旋转，从而带动整个爬坡臂38进行旋转，从而实现爬坡臂38的旋转功能，方便调节爬坡臂38的角度，使其适应不同大小的爬坡工作。

另一方面，本发明又提供一种爬坡智能巡检机器人，其包括本体，本体包括上述的爬坡机构。

具体地，本体还包括设置在机座18两侧的履带机构17。该履带机构17为现有技术的履带机构17，这里不展开叙述履带机构17的具体结构。

具体地，本体还包括重心调节机构，重心调节机构包括配重块34、调节滑块35、调节滑轨36和重心调节丝杆模组37，重心调节丝杆模组37设置于机座 18内，重心调节丝杆模组37连接配重块34，配重块34的下部设有调节滑块35，调节滑块35连接调节滑轨36。通过设置重心调节机构方便调节巡检机器人的整体重心位置，方便巡检机器人更好地完成爬坡工作。

具体地，本体还包括设置在机座18上的主控系统7、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，运动控制系统、信息采集系统和电源系统均与主控系统7 相连接。

主控系统7：用于接收远程遥控指令，控制相关电机驱动，完成行走、爬坡、避障功能并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到远程控制端，以获取变电站周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作。

运动控制系统：用于控制丝杆电机26、双向调节电机27、履带电机的驱动，保证爬坡机构和爬坡机构的正常工作。

信息采集系统：通过传感器，采集变电站巡检点周围的相关信息，并将其传输给主控系统7，以便完成相关巡检工作。

电源系统：用于给巡检机器人上的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

具体地，信息采集系统包括三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14、控制质量传感器和传感器采集模块，三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14、控制质量传感器均与传感器采集模块相连接，传感器采集模块连接主控系统7。

具体地，本体还包括报警系统，报警系统包括报警灯15和报警喇叭16；

报警灯15：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯15，起到警示的作用；

报警喇叭16：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。

与爬坡智能巡检机器人相匹配的，本发明又一种智能巡检机器人的变电站爬坡方法，包括以下步骤：

(a)将巡检机器人放置在变电站内进行巡检工作，利用信息采集系统探知周围的环境，通过探知与周围物体的距离信息以及主控系统7自带的GPS定位模块来确定巡检机器人自身的位置。

(b)先通过红外测距传感器13测量出巡检机器人与障碍物的相对距离，然后通过三目视觉传感器10采集障碍物的图像，获取障碍物的大小、体积和高度，得到障碍物的整体坡度大小和障碍物的局部坡度大小，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统7。

(c)主控系统7处理传感器采集模块传输过来的信息，判断巡检机器人能否以爬坡的方式越过障碍物，如果能越过障碍物则进行步骤(d)，如果不能越过障碍物则通过雷达避障传感器11判断是否能够绕过障碍物，如果能够绕过障碍物则进行步骤(e)，如果不能够绕过前方障碍物则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理。

(d)先通过履带机构17行走到障碍物正前方，然后根据三目视觉传感器 10采集障碍物的整体坡度，调整前侧爬坡臂38的伸出长度，同时调整与前侧爬坡臂38相匹配的吸盘装置，保证电动吸盘44吸附于障碍物的坡面上；接着按照相同的方式，调整后侧爬坡臂38的伸出长度，同时调整与后侧爬坡臂38相匹配的吸盘装置，保证电动吸盘44吸附于障碍物的坡面上；当障碍物的坡度发生变化时，通过调整爬坡臂38的伸出长度和方向，找到与该段障碍物坡度相匹配的爬坡臂38的长度和方向，并通过吸盘装置，完成该段障碍物的爬坡工作。

(e)通过雷达避障传感器11和三目视觉传感器10，判断障碍物的大小、体积和宽度，使巡检机器人避开障碍物，保证巡检机器人绕过障碍物进行后续的巡检工作。

针对具体地高空爬杆、爬线工作，本实施例设置了相应的爬杆机构、爬杆智能巡检机器人及其变电站爬杆方法。

一种爬杆机构，包括机座18和爬杆臂46，爬杆臂46设置有四根，爬杆臂 46设置在机座18的四个边角上，爬杆臂46包括爬杆外臂47和伸缩臂21，爬杆外臂47的内壁上设有导向滑轨22，导向滑轨22连接有导向滑块23，导向滑块23连接有丝杆模组，丝杆模组连接有伸缩臂21，丝杆模组可带动伸缩臂21 进行伸缩运动，伸缩臂21连接有爬杆装置48，爬杆装置48包括爬杆连接座49、爬杆夹臂、弧形导轨52和爬杆夹臂驱动组件，爬杆连接座49的上部连接伸缩臂21，爬杆连接座49的中部固定于弧形导轨52上，爬杆连接座49的下部设有上夹头55，爬杆夹臂包括第一爬杆夹臂50和第二爬杆夹臂51，第一爬杆夹臂 50和第二爬杆夹臂51的结构相同，第一爬杆夹臂50的端部设有左夹头53，第二爬杆夹臂51的端部设有右夹头54，第一爬杆夹臂50设置于弧形导轨52的左侧，第二爬杆夹臂51设置于弧形导轨52的右侧，第一爬杆夹臂50和第二爬杆夹臂51内均设有爬杆夹臂驱动组件。该爬杆机构先通过爬杆外臂47和伸缩臂 21，将上夹头55顶到杆子63上，然后通过第一爬杆夹臂50和第二爬杆夹臂51，分别夹住杆子63的左右两部，从而实现三点式夹紧，确保夹紧的牢固度，使之可以顺利完成爬杆或者爬线工作。

具体地，爬杆夹臂驱动组件包括爬杆夹臂电机56、爬杆夹臂主动转轴57、爬杆夹臂从动转轴58、爬杆夹臂主动齿轮59、爬杆夹臂从动齿轮60、上齿条61和下齿条62，上齿条61设置于弧形导轨52的上部，下齿条62设置于弧形导轨52的下部，爬杆夹臂电机56固定安装于爬杆夹臂的内壁上，爬杆夹臂电机56连接有爬杆夹臂主动转轴57，爬杆夹臂主动转轴57上设有爬杆夹臂主动齿轮59，爬杆夹臂主动齿轮59连接上齿条61，爬杆夹臂从动转轴58设置于弧形导轨52的下方，爬杆夹臂从动转轴58连接有爬杆夹臂从动齿轮60，爬杆夹臂从动齿轮60连接下齿条62。爬杆夹臂驱动组件通过爬杆夹臂电机56带动爬杆夹臂主动转轴57做旋转运动，从而带动爬杆夹臂主动齿轮59运动，在爬杆夹臂主动齿轮59和上齿条61的啮合作用下，并通过爬杆夹臂从动齿轮60和下齿条62的从动作用，使整个爬杆夹臂在弧形导轨52上运动，由于爬杆夹臂设置有两个，即爬杆夹臂分为第一爬杆夹臂50和第二爬杆夹臂51，使左夹头53 和右夹头54分别夹住杆子63的两端，并通过上夹头55的作用，想实现对杆子63的夹紧。

具体地，丝杆模组包括传动丝杆24、传动螺母25、螺母座45和丝杆电机 26，丝杆电机26设置于爬杆外臂47的端部，丝杆电机26连接传动丝杆24，传动丝杆24上设有传动螺母25，传动螺母25连接有螺母座45，螺母座45连接伸缩臂21。通过设置丝杆模组，由丝杆电机26带动传动丝杆24运动，传动丝杆24带动传动螺母25运动，从而带动伸缩臂21运动，从而实现伸缩臂21的伸缩功能，方便调节爬杆臂46的整体长度，使其适应不同大小的爬杆工作。

具体地，爬杆外臂47连接有爬杆臂46旋转调节装置，爬杆臂46旋转调节装置包括双向调节电机27、调节输出轴28、调节主动轮29、调节从动轮30、调节从动轴31和旋转调节座32，双向调节电机27设置于机座18内，双向调节电机27的输出端设有减速机33，减速机33连接有调节输出轴28，调节输出轴 28上设有调节主动轮29，调节主动轮29连接有调节从动轮30，调节从动轮30 连接有调节从动轴31，调节从动轴31的两端旋转调节座32，旋转调节座32连接爬杆外臂47。通过设置爬杆臂46旋转调节装置，由双向调节电机27带动调节输出轴28做旋转运动，从而带动调节主动轮29运动，在调节主动轮29和调节从动轮30的啮合作用下，带动旋转调节座32进行旋转，从而带动整个爬杆臂46进行旋转，从而实现爬杆臂46的旋转功能，方便调节爬杆臂46的角度，使其适应不同大小的爬坡工作。

又一方面，本发明提供一种爬杆智能巡检机器人，其包括本体，本体包括的爬杆机构。

具体地，本体还包括设置在机座18两侧的履带机构17。该履带机构17为现有技术的履带机构17，这里不展开叙述履带机构17的具体结构。

具体地，本体还包括设置在机座18上的主控系统7、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，运动控制系统、信息采集系统和电源系统均与主控系统7 相连接；

主控系统7：用于接收远程遥控指令，控制相关电机驱动，完成行走、爬杆、避障功能并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到远程控制端，以获取变电站周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作；

运动控制系统：用于控制丝杆电机26、双向调节电机27、履带电机的驱动，保证爬杆机构的正常工作；

信息采集系统：通过传感器，采集变电站巡检点周围的相关信息，并将其传输给主控系统7，以便完成相关巡检工作；

电源系统：用于给巡检机器人上的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

具体地，信息采集系统包括三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14、控制质量传感器和传感器采集模块，三目视觉传感器10、雷达避障传感器11、姿态传感器12、红外测距传感器13、温湿度传感器14、控制质量传感器均与传感器采集模块相连接，传感器采集模块连接主控系统7。

具体地，本体还包括报警系统，报警系统包括报警灯15和报警喇叭16；

报警灯15：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯15，起到警示的作用；

报警喇叭16：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。。

一种爬杆智能巡检机器人的变电站爬杆方法，包括以下步骤：

(a)将巡检机器人放置在变电站内进行巡检工作，利用信息采集系统探知周围的环境，通过探知与周围物体的距离信息以及主控系统7自带的GPS定位模块来确定巡检机器人自身的位置。

(b)当巡检机器人需要进行爬杆巡检工作时，先通过红外测距传感器13 测量出巡检机器人与需要攀爬的杆子63的相对距离，然后通过三目视觉传感器 10采集杆子63的图像，获取杆子63的直径大小、杆子63的竖直高度和杆子 63与水平面的夹角，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统7。

(c)主控系统7处理传感器采集模块传输过来的信息，判断巡检机器人能否攀爬通过杆子63，如果能攀爬通过杆子63则进行步骤(d)，如果不能攀爬通过杆子63则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理。

(d)先通过履带机构17行走到杆子63的底部，根据三目视觉传感器10 获取杆子63的直径大小、杆子63的竖直高度和杆子63与水平面的夹角，调整前侧和后侧的爬坡臂38的伸出长度，将巡检机器人的姿态调整与杆子63相匹配的状态，然后通过控制前侧爬坡臂38的爬杆装置48，由三个夹头夹住杆子 63，使前侧的爬杆臂46爬上杆子63，接着用相同的方式，控制后侧爬坡臂38 的爬杆装置48，由三个夹头夹住杆子63，使后侧的爬杆臂46爬上杆子63，最后重复上述的爬杆操作，完成整个爬杆过程。

实施例6

具体在变电站巡检工作中，为了巡检工作的需要，对地面区域进行巡检工作时，可以将磁轨迹线导航智能巡检机器人和越障智能巡检机器人相结合，使其不但可以适应平面地面的区域检测，也可以适应地面不平，障碍物较多的地面区域检测。

实施例7

具体在变电站巡检工作中，为了巡检工作的需要，对高空区域进行巡检工作时，可以将越障智能巡检机器人和爬坡智能巡检机器人相结合，使其可以适应更加复杂的高空区域检测。

实施例8

具体在变电站巡检工作中，为了巡检工作的需要，对高空区域进行巡检工作时，可以将越障智能巡检机器人和爬杆智能巡检机器人相结合，使其可以适应更加复杂的高空区域检测。

实施例9

具体在变电站巡检工作中，为了巡检工作的需要，对高空区域进行巡检工作时，可以将爬坡智能巡检机器人和爬杆智能巡检机器人相结合，使其可以适应更加复杂的高空区域检测。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种爬杆机构，其特征在于：包括机座(18)和爬杆臂(46)，所述爬杆臂(46)设置有四根，所述爬杆臂(46)设置在所述机座(18)的四个边角上，所述爬杆臂(46)包括爬杆外臂(47)和伸缩臂(21)，所述爬杆外臂(47)的内壁上设有导向滑轨(22)，所述导向滑轨(22)连接有导向滑块(23)，所述导向滑块(23)连接有丝杆模组，所述丝杆模组连接有伸缩臂(21)，丝杆模组可带动伸缩臂(21)进行伸缩运动，所述伸缩臂(21)连接有爬杆装置(48)，所述爬杆装置(48)包括爬杆连接座(49)、爬杆夹臂、弧形导轨(52)和爬杆夹臂驱动组件，所述爬杆连接座(49)的上部连接所述伸缩臂(21)，所述爬杆连接座(49)的中部固定于所述弧形导轨(52)上，所述爬杆连接座(49)的下部设有上夹头(55)，所述爬杆夹臂包括第一爬杆夹臂(50)和第二爬杆夹臂(51)，所述第一爬杆夹臂(50)和第二爬杆夹臂(51)的结构相同，所述第一爬杆夹臂(50)的端部设有左夹头(53)，所述第二爬杆夹臂(51)的端部设有右夹头(54)，所述第一爬杆夹臂(50)设置于所述弧形导轨(52)的左侧，所述第二爬杆夹臂(51)设置于所述弧形导轨(52)的右侧，所述第一爬杆夹臂(50)和第二爬杆夹臂(51)内均设有爬杆夹臂驱动组件；

所述爬杆夹臂驱动组件包括爬杆夹臂电机(56)、爬杆夹臂主动转轴(57)、爬杆夹臂从动转轴(58)、爬杆夹臂主动齿轮(59)、爬杆夹臂从动齿轮(60)、上齿条(61)和下齿条(62)，所述上齿条(61)设置于所述弧形导轨(52)的上部，所述下齿条(62)设置于所述弧形导轨(52)的下部，所述爬杆夹臂电机(56)固定安装于所述爬杆夹臂的内壁上，所述爬杆夹臂电机(56)连接有爬杆夹臂主动转轴(57)，所述爬杆夹臂主动转轴(57)上设有爬杆夹臂主动齿轮(59)，所述爬杆夹臂主动齿轮(59)连接所述上齿条(61)，所述爬杆夹臂从动转轴(58)设置于所述弧形导轨(52)的下方，所述爬杆夹臂从动转轴(58)连接有爬杆夹臂从动齿轮(60)，所述爬杆夹臂从动齿轮(60)连接所述下齿条(62)。

2.根据权利要求1所述的一种爬杆机构，其特征在于：所述丝杆模组包括传动丝杆(24)、传动螺母(25)、螺母座(45)和丝杆电机(26)，所述丝杆电机(26)设置于所述爬杆外臂(47)的端部，所述丝杆电机(26)连接所述传动丝杆(24)，所述传动丝杆(24)上设有传动螺母(25)，所述传动螺母(25)连接有螺母座(45)，所述螺母座(45)连接所述伸缩臂(21)。

3.根据权利要求1所述的一种爬杆机构，其特征在于：所述爬杆外臂(47)连接有爬杆臂旋转调节装置，所述爬杆臂旋转调节装置包括双向调节电机(27)、调节输出轴(28)、调节主动轮(29)、调节从动轮(30)、调节从动轴(31)和旋转调节座(32)，所述双向调节电机(27)设置于所述机座(18)内，所述双向调节电机(27)的输出端设有减速机(33)，所述减速机(33)连接有调节输出轴(28)，所述调节输出轴(28)上设有调节主动轮(29)，所述调节主动轮(29)连接有调节从动轮(30)，所述调节从动轮(30)连接有调节从动轴(31)，所述调节从动轴(31)的两端设有旋转调节座(32)，所述旋转调节座(32)连接所述爬杆外臂(47)。

4.一种爬杆智能巡检机器人，其包括本体，其特征在于，所述本体包括如权利要求1-3中任一所述的爬杆机构。

5.根据权利要求4所述的一种爬杆智能巡检机器人，其特征在于：所述本体还包括设置在机座(18)两侧的履带机构(17)。

6.根据权利要求5所述的一种爬杆智能巡检机器人，其特征在于：所述本体还包括设置在机座(18)上的主控系统、运动控制系统、信息采集系统和电源系统，所述运动控制系统、信息采集系统和电源系统均与所述主控系统相连接；

所述主控系统：用于接收远程遥控指令，控制相关电机驱动，完成行走、爬杆、避障功能并实时的将巡检机器人的位置、位姿、传感器信息发回到远程控制端，以获取变电站周围环境信息，保证巡检机器人完成变电站的巡检工作；

所述运动控制系统：用于控制丝杆电机(26)、双向调节电机(27)、履带电机的驱动，保证爬杆机构的正常工作；

所述信息采集系统：通过传感器，采集变电站巡检点周围的相关信息，并将其传输给主控系统，以便完成相关巡检工作；

所述电源系统：用于给巡检机器人上的用电设备供电，保证巡检机器人的可持续续航工作。

7.根据权利要求6所述的一种爬杆智能巡检机器人，其特征在于：所述信息采集系统包括三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器、控制质量传感器和传感器采集模块，所述三目视觉传感器、雷达避障传感器、姿态传感器、红外测距传感器、温湿度传感器、控制质量传感器均与所述传感器采集模块相连接，所述传感器采集模块连接所述主控系统。

8.根据权利要求7所述的一种爬杆智能巡检机器人，其特征在于：所述本体还包括报警系统，所述报警系统包括报警灯和报警喇叭；

所述报警灯：用于巡检机器人遇到特殊情况时闪烁报警灯，起到警示的作用；

所述报警喇叭：用于巡检机器人遇到特殊情况时鸣笛，起到警示的作用。

9.一种如权利要求4-8任一项的爬杆智能巡检机器人的变电站爬杆方法，其特征在于包括以下步骤：

(a)将巡检机器人放置在变电站内进行巡检工作，利用信息采集系统探知周围的环境，通过探知与周围物体的距离信息以及主控系统自带的GPS定位模块来确定巡检机器人自身的位置；

(b)当巡检机器人需要进行爬杆巡检工作时，先通过红外测距传感器测量出巡检机器人与需要攀爬的杆子的相对距离，然后通过三目视觉传感器采集杆子的图像，获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，并将采集的信息通过传感器采集模块传输给主控系统；

(c)所述主控系统处理传感器采集模块传输过来的信息，判断巡检机器人能否攀爬通过杆子，如果能攀爬通过杆子则进行步骤(d)，如果不能攀爬通过杆子则由报警系统发出警报，提示工作人员前来处理；

(d)先通过履带机构行走到杆子的底部，根据三目视觉传感器获取杆子的直径大小、杆子的竖直高度和杆子与水平面的夹角，调整前侧和后侧的爬坡臂的伸出长度，将巡检机器人的姿态调整与杆子相匹配的状态，然后通过控制前侧爬坡臂的爬杆装置(48)，由三个夹头夹住杆子，使前侧的爬杆臂(46)爬上杆子，接着用相同的方式，控制后侧爬坡臂的爬杆装置(48)，由三个夹头夹住杆子，使后侧的爬杆臂(46)爬上杆子，最后重复上述的爬杆操作，完成整个爬杆过程。

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