CN111015684B - 一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，属于巡检机器人领域，一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，包括机器人主体，机器人主体的外端固定连接有一对支撑架，支撑架的外端固定连接有一对上下分布的驱动轮和压紧轮，压紧轮的外端固定连接有压力感应器，机器人主体的外端还固定连接有多个均匀分布的固定杆，本发明针对机器人在巡线过程中意外坠落的情况，可以为坠落过程中的机器人提供一个向上的加速度，有效减缓机器人向下坠落速度，并使其以一个安全缓慢的速度保持匀速向下坠落状态，从而使其可以安全平稳地落地，不但大大减少机器人掉落坠毁的情况，更降低了对地面人员造成的安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及巡检机器人领域，更具体地说，涉及一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人。
背景技术
输电线路野外分布点多、面广,所处地形复杂,多为深山老林,山高路陡,自然环境恶劣,传统的人工巡检风险高、难度大,车辆人员进入困难,作业人员人身安全难以保证，由此用于输电线路的巡线机器人应运而生。
巡线机器人能够带电作业,以一定的速度沿输电线爬行,通过搭载可见光摄像机、红外热像仪、激光雷达等巡检设备,对输电线路及其附属金具、杆塔、线路走廊进行智能巡检。该机器人安装简单,只要对地线进行局部的改造,即可借助地线跨越杆塔实现全线路巡检,巡检结果既可在线实时查看,也能导入后台数据管理系统进行整理、归类与分析,可以进一步提高巡线的工作效率和巡检精度。
与人工巡检相比,它具有突出特点:一是安全,能适应野外气候环境,在通信、续航、环境适应能力方面优势明显,可以完成长距离典型化输电线路的例行巡检及专项巡检,取代大部分恶劣环境下的人工作业,尤其是在恶劣气候条件下能在线巡检；二是近距离巡检质量高、效果好,可同时完成可见光摄像、红外测温、线路走廊三维可视化巡视工作；三是使用简单、安装方便,能实现无人或少人化作业,降低人工劳动强度,提高巡视效果,在一定程度上降低线路外力破坏的可能性,降低运行维护成本,进一步提高线路供电可靠性,保障电网安全稳定运行。
巡线机器人是未来发展的方向,它能够协助或取代巡线人员,对急、难、险、重的输电线路杆段进行巡检。既可以减轻工人巡线的劳动强度,降低高压输电的运行维护成本,还可以提高巡检作业的质量和科学管理技术水平。
巡检机器人通过行走轮与线路接触，行走轮转动时利用其与线路之间的摩擦力驱动机器人运动。但在巡线过程中常常发生行走轮打滑现象，或是在跨越杆塔时失误，导致行走轮从输电线上脱落，因此机器人在巡线过程中常常发生坠落坠毁的情况，而现有巡线机器人针对这一意外情况缺少有效的防坠毁措施，不但造成机器人坠毁，带来巨大损失，甚至给地面人员造成安全隐患。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，它针对机器人在巡线过程中意外坠落的情况，可以为坠落过程中的机器人提供一个向上的加速度，有效减缓机器人向下坠落速度，并使其以一个安全缓慢的速度保持匀速向下坠落状态，从而使其可以安全平稳地落地，不但大大减少机器人掉落坠毁的情况，更降低了对地面人员造成的安全风险。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，包括机器人主体，所述机器人主体的外端固定连接有一对支撑架，所述支撑架的外端固定连接有一对上下分布的驱动轮和压紧轮，所述压紧轮的外端固定连接有压力感应器，所述机器人主体的外端还固定连接有多个均匀分布的固定杆，所述固定杆远离机器人主体的一端固定连接有强力抽风机，所述机器人主体的内部固定连接有控制器、线性速度感应器和线性加速度感应器，所述控制器包括主控系统，所述主控系统连接有巡检系统、自主导航系统、驱动系统、紧急减速系统、感应系统和监控总站，所述驱动轮和驱动系统连接，所述压力感应器、线性速度感应器和线性加速度感应器均与感应系统连接，所述强力抽风机与紧急减速系统连接，本发明针对机器人在巡线过程中意外坠落的情况，可以为坠落过程中的机器人提供一个向上的加速度，有效减缓机器人向下坠落速度，并使其以一个安全缓慢的速度保持匀速向下坠落状态，从而使其可以安全平稳地落地，不但大大减少机器人掉落坠毁的情况，更降低了对地面人员造成的安全风险。
进一步的，所述机器人主体的下端固定连接有缓冲底盘，缓冲底盘采用软质弹性材料制成，缓冲底盘为机器人的落地过程提供一个缓冲作用，在机器人缓慢落地的情况下，更进一步地为坠落的机器人的完好提供一层保障。
进一步的，所述缓冲底盘上开设有多个均匀分布的气流通道，所述气流通道位于强力抽风机的正下侧。
进一步的，多个所述强力抽风机的出风端分别位于多个气流通道的内部，气流通道可以方便强力抽风机的气体的喷出，所述气流通道的内壁固定连接有加固环，加固环采用绝热性硬质材料制成，加固环可以减少气流过大对气流通道内壁造成的冲击与损坏，使气流通道内壁不易发生破裂。
进一步的，所述主控系统还连接有除障系统，其中一个所述支撑架的侧端固定连接有摄像机，在机器人巡检过程中，摄像机用于对前方输电线上的异物进行捕捉和瞄准。
进一步的，所述摄像机的下侧设有旋转云台和激光发射器。
进一步的，所述旋转云台转动连接于支撑架的外端，所述旋转云台远离支撑架的一端与激光发射器固定连接，通过旋转云台的转动进行调节激光发射器的位置，使激光发射器方便瞄准输电线上的异物进行切割清除，保证机器人可以顺利地沿着输电线进行巡检过程。
进一步的，所述激光发射器的发射端固定连接有扩束镜，扩束镜的作用是扩展激光束的直径以及减小激光束的发散角，使激光束可以更加准确地对异物进行切割清除。
进一步的，所述摄像机、旋转云台、激光发射器和扩束镜均与除障系统连接，除障系统控制摄像机、旋转云台、激光发射器和扩束镜进行工作。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案针对机器人在巡线过程中意外坠落的情况，可以为坠落过程中的机器人提供一个向上的加速度，有效减缓机器人向下坠落速度，并使其以一个安全缓慢的速度保持匀速向下坠落状态，从而使其可以安全平稳地落地，不但大大减少机器人掉落坠毁的情况，更降低了对地面人员造成的安全风险。
(2)机器人主体的下端固定连接有缓冲底盘，缓冲底盘采用软质弹性材料制成，缓冲底盘为机器人的落地过程提供一个缓冲作用，在机器人缓慢落地的情况下，更进一步地为坠落的机器人的完好提供一层保障。
(3)缓冲底盘上开设有多个均匀分布的气流通道，气流通道位于强力抽风机的正下侧，多个强力抽风机的出风端分别位于多个气流通道的内部，气流通道可以方便强力抽风机的气体的喷出，气流通道的内壁固定连接有加固环，加固环采用绝热性硬质材料制成，加固环可以减少气流过大对气流通道内壁造成的冲击与损坏，使气流通道内壁不易发生破裂。
(4)主控系统还连接有除障系统，其中一个支撑架的侧端固定连接有摄像机，在机器人巡检过程中，摄像机用于对前方输电线上的异物进行捕捉和瞄准。
(5)摄像机的下侧设有旋转云台和激光发射器，旋转云台转动连接于支撑架的外端，旋转云台远离支撑架的一端与激光发射器固定连接，通过旋转云台的转动进行调节激光发射器的位置，使激光发射器方便瞄准输电线上的异物进行切割清除，保证机器人可以顺利地沿着输电线进行巡检过程。
(6)激光发射器的发射端固定连接有扩束镜，扩束镜的作用是扩展激光束的直径以及减小激光束的发散角，使激光束可以更加准确地对异物进行切割清除。
附图说明
图1为本发明的立体图一；
图2为本发明的立体图二；
图3为本发明的背面结构示意图；
图4为本发明的侧面结构示意图；
图5为本发明的系统框图。
图中标号说明：
1机器人主体、2支撑架、3驱动轮、4压紧轮、5压力感应器、6固定杆、7强力抽风机、8缓冲底盘、801气流通道、9加固环、10摄像机、11旋转云台、12激光发射器、13扩束镜、14控制器、15线性速度感应器、16线性加速度感应器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1和图2，一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，包括机器人主体1，机器人主体1的外端固定连接有一对支撑架2，支撑架2的外端固定连接有一对上下分布的驱动轮3和压紧轮4，压紧轮4的外端固定连接有压力感应器5，通过驱动轮3转动使机器人沿着输电线前进，压紧轮4对输电线进行压紧，使输电线较稳定地位于驱动轮3和压紧轮4时间，压力感应器5用于检测输电线对压紧轮4的压力，机器人主体1的外端还固定连接有多个均匀分布的固定杆6，固定杆6远离机器人主体1的一端固定连接有强力抽风机7，请参阅图4，机器人主体1的内部固定连接有控制器14、线性速度感应器15和线性加速度感应器16，控制器14包括主控系统，主控系统连接有巡检系统、自主导航系统、驱动系统、紧急减速系统、感应系统和监控总站，驱动轮3和驱动系统连接，压力感应器5、线性速度感应器15和线性加速度感应器16均与感应系统连接，强力抽风机7与紧急减速系统连接，通过主控系统和监控总站之间的无线信号传输，使得监控总站可以实时监测机器人的巡检过程。
请参阅图3，机器人主体1的下端固定连接有缓冲底盘8，缓冲底盘8采用软质弹性材料制成，缓冲底盘8为机器人的落地过程提供一个缓冲作用，在机器人缓慢落地的情况下，更进一步地为坠落的机器人的完好提供一层保障，缓冲底盘8上开设有多个均匀分布的气流通道801，气流通道801位于强力抽风机7的正下侧，多个强力抽风机7的出风端分别位于多个气流通道801的内部，气流通道801可以方便强力抽风机7的气体的喷出，气流通道801的内壁固定连接有加固环9，加固环9采用绝热性硬质材料制成，加固环9可以减少气流过大对气流通道801内壁造成的冲击与损坏，使气流通道801内壁不易发生破裂。
请参阅图2，主控系统还连接有除障系统，其中一个支撑架2的侧端固定连接有摄像机10，在机器人巡检过程中，摄像机10用于对前方输电线上的异物进行捕捉和瞄准，摄像机10的下侧设有旋转云台11和激光发射器12，旋转云台11转动连接于支撑架2的外端，旋转云台11远离支撑架2的一端与激光发射器12固定连接，通过旋转云台11的转动进行调节激光发射器12的位置，使激光发射器12方便瞄准输电线上的异物进行切割清除，保证机器人可以顺利地沿着输电线进行巡检过程，激光发射器12的发射端固定连接有扩束镜13，扩束镜13的作用是扩展激光束的直径以及减小激光束的发散角，使激光束可以更加准确地对异物进行切割清除，摄像机10、旋转云台11、激光发射器12和扩束镜13均与除障系统连接，除障系统控制摄像机10、旋转云台11、激光发射器12和扩束镜13进行工作。
本发明针对机器人在巡线过程中意外坠落的情况，可以为坠落过程中的机器人提供一个向上的加速度，有效减缓机器人向下坠落速度，并使其以一个安全缓慢的速度保持匀速向下坠落状态，从而使其可以安全平稳地落地，不但大大减少机器人掉落坠毁的情况，更降低了对地面人员造成的安全风险。
当机器人在巡检过程中发生坠落时，在自身重力作用下，机器人快速向下坠落，此时，压紧轮4失去输电线的挤压力，压力感应器5检测的压力值发生急剧变化，线性速度感应器15检测到机器人向下坠落的速度逐渐加快，线性加速度感应器16检测到机器人的移动加速度趋近于重力加速度值，当上述三种情况满足任意两种时，控制器14自动启动强力抽风机7，强力抽风机7向下喷出气流，通过喷气的反作用力给予机器人一个向上的推力，即产生一个向上的加速度，且其大小大于重力加速度值，使得机器人开始减速，直至机器的坠落速度达到一个安全值，此时，减小强力抽风机7的气流大小，使向上的推力与机器人的重力相同，机器人达到一个平衡状态，保持安全的坠落速度匀速向下移动，从而使其可以安全平稳地落至地面，实现了坠落的机器人安全落地、减少损失、降低对地面人员造成的安全风险的多重效果。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，包括机器人主体（1）、缓冲底盘（8）、摄像机（10），所述机器人主体（1）的外端固定连接有一对支撑架（2），所述支撑架（2）的外端固定连接有一对上下分布的驱动轮（3）和压紧轮（4），其特征在于：所述压紧轮（4）的外端固定连接有压力感应器（5），所述机器人主体（1）的外端还固定连接有多个均匀分布的固定杆（6），所述固定杆（6）远离机器人主体（1）的一端固定连接有强力抽风机（7），所述机器人主体（1）的内部固定连接有控制器（14）、线性速度感应器（15）和线性加速度感应器（16），所述控制器（14）包括主控系统，所述主控系统连接有巡检系统、自主导航系统、驱动系统、紧急减速系统、感应系统和监控总站，所述驱动轮（3）和驱动系统连接，所述压力感应器（5）、线性速度感应器（15）和线性加速度感应器（16）均与感应系统连接，所述强力抽风机（7）与紧急减速系统连接；缓冲底盘（8）上开设有多个均匀分布的气流通道（801），所述气流通道（801）位于强力抽风机（7）的正下侧；多个所述强力抽风机（7）的出风端分别位于多个气流通道（801）的内部，所述气流通道（801）的内壁固定连接有加固环（9）；所述摄像机（10）的下侧设有旋转云台（11）和激光发射器（12）；所述旋转云台（11）转动连接于支撑架（2）的外端，所述旋转云台（11）远离支撑架（2）的一端与激光发射器（12）固定连接；当机器人在巡检过程中发生坠落时，在自身重力作用下，机器人快速向下坠落，此时，压紧轮（4）失去输电线的挤压力，压力感应器（5）检测的压力值发生急剧变化，线性速度感应器（15）检测到机器人向下坠落的速度逐渐加快，线性加速度感应器（16）检测到机器人的移动加速度趋近于重力加速度值，当以上三种情况满足任意两种时，控制器（14）自动启动强力抽风机（7）。
2.根据权利要求1所述的一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，其特征在于：所述机器人主体（1）的下端固定连接有缓冲底盘（8）。
3.根据权利要求1所述的一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，其特征在于：所述主控系统还连接有除障系统，其中一个所述支撑架（2）的侧端固定连接有摄像机（10）。
4.根据权利要求1所述的一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，其特征在于：所述激光发射器（12）的发射端固定连接有扩束镜（13）。
5.根据权利要求4所述的一种基于远程控制系统的安全型巡线机器人，其特征在于：所述摄像机（10）、旋转云台（11）、激光发射器（12）和扩束镜（13）均与除障系统连接。
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