CN111092465A - 一种输电线路巡线机器人的充电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种输电线路巡线机器人的充电方法及系统。输电线路巡线机器人上的障碍检测装置在检测到有障碍物时，机器人的控制器控制机器人减速；机器人上的限位开关在触碰到充电桩的情况下，机器人停止运动；机器人以无线方式发射充电请求信号。充电桩基于接收到的充电请求信号，控制充电桩上的电磁铁通电，以吸附机器人；充电桩的控制器接通充电桩的放电线圈的电源，以便对机器人的电池进行充电。通过该方法实现了机器人与充电桩之间的可靠锁止，提高了巡线机器人的充电效率，解决了现有机器人充电困难的技术问题。

Description

一种输电线路巡线机器人的充电方法及系统

技术领域

本申请涉及机器人无线充电技术领域，尤其涉及一种输电线路巡线机器人的充电方法及系统。

背景技术

现有的输电线路大都采用巡线机器人来代替人工进行巡检，巡线机器人挂接在架空线路上方的地线上运动。现有的输电线路巡线机器人充电方式主要有三种：通过人工更换电池的方式、通过机器人自身携带充电设备进行充电的方式、通过增加塔体充电桩的方式。

通过人工更换电池的方式，不仅占用大量的人力物力，而且操作人员在更换电池的过程中，具有安全隐患；有的机器人采用自身携带太阳能板或小型风车或采用电场感应取电的方式进行充电，效率较低，达到机器人巡航的条件时间较长，降低巡检效率；目前，较多的方案都是通过机器人与塔体充电桩连接的方式进行能量传递，通过有线连接进行充电，要求机器人与充电桩之间进行精确对接与锁止，实现操作的难度较大且实施方案较为复杂，容易出现对接失败的情况。有些机器人也采用无线充电的方式，但是由于对接失败等问题，容易出现机器人充电效率较低、巡检利用较低等情况。

发明内容

本申请实施例提供了一种输电线路巡线机器人的充电方法及系统，用以解决现有的巡线机器人充电效率低、有线连接充电操作难度大、无线充电容易对接失败的问题。

本申请提供了一种输电线路巡线机器人的充电方法，包括：

输电线路巡线机器人上的障碍检测装置在检测到有障碍物时，机器人的控制器控制机器人减速。

在本申请的一种实现方式中，障碍物包括巡线机器人的充电桩。

在本申请的一种实现方式中，机器人滑动设置于输电线路上方的地线上，充电桩固定设置于输电线路上方的地线上。

机器人上的限位开关在触碰到充电桩的情况下，机器人停止运动。机器人以无线方式发射充电请求信号。

充电桩基于接收到的充电请求信号，控制充电桩上的电磁铁通电，以使电磁铁吸附机器人。

充电桩的控制器接通充电桩的放电线圈的电源，以便对机器人的电池进行充电。

在本申请的一种实现方式中，机器人接收来自服务器的巡检指令，巡检指令包括目标巡检位置信息；

机器人根据目标巡检位置信息以及当前机器人所处位置信息，确定目标巡线距离；

机器人根据机器人电池的剩余电量，确定当前最大巡线距离；

机器人根据所述目标巡线距离与所述当前最大巡线距离，确定预设时间后机器人巡检或者充电，并将确定结果发送给服务器。

在本申请的一种实现方式中，在充电桩接通充电桩上的放电线圈的电源之后：

机器人确定充电完成，机器人向充电桩发送充电完成指令，充电桩断开充电桩放电线圈的电源及电磁铁电源。

机器人向服务器发送充电完成指令，并发送充电桩剩余电量信息。

本申请还提供了一种输电线路巡线机器人的充电系统，包括：输电线路巡线机器人和充电桩。

在本申请的一种实现方式中，机器人滑动设置于输电线路上方的地线上，充电桩固定设置于所述输电线路上方的地线上。

巡线机器人包括障碍检测装置、机器人的控制器、限位开关、机器人的射频单元、电池；充电桩包括充电桩外壳、充电桩的控制器、充电桩的射频单元、电磁铁、放电线圈。

障碍检测装置用于检测障碍物；机器人的控制器用于控制所述机器人减速；限位开关在触碰到所述充电桩的情况下，机器人停止运动；机器人的射频单元用于以无线方式发射充电请求信号；

充电桩的控制器用于基于充电请求信号，控制充电桩上的电磁铁通电，以使电磁铁吸附机器人；充电桩的控制器用于接通充电桩的放电线圈的电源，以便对机器人的电池进行充电。

在本申请的一种实现方式中，充电桩的外壳为喇叭口式结构；且喇叭开口朝向机器人。

在本申请的一种实现方式中，机器人还包括控制箱，控制箱壳体靠近充电桩一侧设有铁片，以在对机器人充电之前锁止机器人；充电桩上的电磁铁的数量为两个或者多个。

在本申请的一种实现方式中，巡线机器人的障碍检测装置包括超声检测装置、红外检测装置中的一个或多个；超声检测装置用于检测远距离障碍，红外检测装置用于检测近距离障碍。

在本申请的一种实现方式中，机器人还包括处理器；

机器人的射频单元用于在巡检或者充电过程中接收巡检指令，巡检指令包括目标巡检位置信息；

机器人的处理器用于根据所述目标巡检位置信息及当前机器人所处位置信息，确定目标巡线距离；机器人的处理器根据机器人电池的剩余电量，确定当前最大巡线距离；

机器人的处理器根据目标巡线距离与当前最大巡线距离，确定预设时间后机器人巡检或者充电。

机器人的射频单元还用与将所确定的结果发送给服务器。

在本申请的一种实现方式中，巡线机器人前端还设有除冰装置，除冰装置采用间歇性碰撞的方式消除冰棱。

本申请实施例提供一种输电线路巡线机器人的充电方法及系统，能够实现巡线机器人与充电装置的良好对接，保证巡线机器人接收端无线线圈与充电桩发射端的无线线圈上下左右对正，以此达到满功率传输，提高了机器人充电效率。通过射频单元实现信息的交互与指令的传输，实现了无线充电的对接，充电较为方便，提高了巡线机器人的巡检利用率，解决了现有的巡线机器人充电困难的难题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种输电线路巡线机器人的充电系统示意图；

图2为本申请实施例提供的喇叭口式结构示意图；

图3为本申请实施例提供的巡线机器人的控制箱内部结构示意图；

图4为本申请实施例提供的限位开关与铁片位置示意图；

图5为本申请实施例提供的限位开关接触位置与电磁铁相对位置示意图；

图6为本申请实施例提供的一种输电线路巡线机器人的充电方法流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种输电线路巡线机器人的充电系统示意图。如图1所示，充电系统包括输电线路巡线机器人和充电桩。

巡线机器人上方设有两组滑轮，机器人通过滑轮设置于输电线路上方的地线上，可在输电线路上方的地线上滑动以检测输电线路。

充电桩通过充电桩支架9设置于输电线路上方地线的固定位置上。

如图1所示，巡线机器人主要包括机器人控制箱1、红外检测装置3、超声检测装置2、限位开关4、电池。

在本申请的一个实施例中，上述红外检测装置3设置于机器人滑轮的前端，用于检测近距离障碍。超声检测装置2设置于机器人控制箱壳体的前端，用于检测远距离障碍；限位开关4设置于机器人控制箱1并靠近充电桩一侧的侧面上。

充电桩主要包括充电桩外壳、充电桩支架9、太阳能电池板、充电桩电池。

上述太阳能电池板固定于输电线路的铁塔上，充电桩电池设置于充电桩内。

上述充电桩支架9用于将充电桩固定在具体位置支撑充电桩，使其不能随意移动。

在本申请的一个实施例中，上述充电桩外壳设置为喇叭口式结构。

上述喇叭口式结构具体示意图如图2所示。

喇叭结构的开口方向朝向机器人进入方向，方便机器人进入充电桩；与开口相对面为直板结构，直板两侧各连接一块侧直板；侧直板再各连接一块斜板；两侧斜板构成开口。利用此喇叭口式的结构，可实现机器人与充电桩的良好对接。

图3为本申请实施例提供的巡线机器人的控制箱1内部结构示意图。如图3所示，巡线机器人控制箱内部主要包括机器人控制器5、无线充电线圈模组6、磷酸铁锂电池7。

在本申请实施例中，上述无线充电线圈模组6的传输功率可达到20W满功率传输。

下面详细阐述巡线机器人如何通过充电桩进行充电。

如图3所示，上述充电装置还包括电磁铁10，上电后具有吸力，可以吸住巡线机器人后侧的铁片11，用于对巡检机器人进行可靠锁止。

在本申请的实施例中，充电桩的电磁铁10的数量可根据锁止要求及机器人大小不同设置为两个或者多个。

上述铁片11与限位开关4在巡线机器人的相对位置如图4所示。

在本申请的实施例中，上述充电桩上与限位开关4接触的位置与电磁铁10不在一个平面上，电磁铁10较接触位置凸出。二者的相对位置如图5所示。

在本申请的一个实施例中，上述巡线机器人还包括拍照控制模块、运动控制模块、线圈及能量接收模块、充电管理模块。

拍照控制模块及射频模块负责与充电桩进行通讯，控制充电及电磁锁的锁止情况，获取充电桩电池的电量信息；线圈主要用于接收来自于充电桩发射线圈的能量；能量接收模块用于将线圈接收到的能量转换成电池的充电电压；充电管理模块用于对电池充电进行管理，按照涓流、恒流、恒压三种模式进行充电，同时通过库伦计记录电池的吸收能量。

机器人断电后，通过射频单元以无线方式向充电桩发出充电请求指令。

上述充电桩还包括充电桩控制器，充电桩接收到充电请求指令后，控制器控制充电桩上的电磁铁10通电，以使电磁铁10吸附机器人；控制接通充电桩的放电线圈的电源，以便对机器人的电池进行充电。

在本申请的实施例中，上述放电线圈放出能量，机器人线圈接收放出的能量，通过能量接收模块把接收到的能量，转换为电量，实现对巡线机器人的充电过程。

在本申请的实施例中，上述充电桩电池上侧还内置一个加热盘，在冬季冰雪天气下，平台服务器下发除冰指令，充电桩的控制器控制加热盘开通工作，融化冰层。

在本申请的实施例中，上述巡线机器人前端还设有除冰装置。

在我国冬季温度较低，输电线路上容易形成许多大小不一致的冰凌，巡线机器人在巡检过程中，遇到冰凌阻碍无法前进。通过巡线机器人前方的拍照控制模块智能识别冰凌，上报服务器发出报警信号；之后控制器控制机器人开启除冰凌模式，采用间歇性碰撞的方式消除较长的冰凌，完成后上报服务器并继续进行巡检任务。

在本申请实施例中，上述巡线机器人还可以实时监测自身电池电量信息，充电桩实时检测自身电池电量信息。巡线机器人接触充电桩时，发出指令实时查询充电桩电池电量信息。当充电桩电池电量不足以完成对巡线机器人的充电过程时，机器人上报平台服务器充电桩电池电量信息及自身电量，并给出可完成的最大巡检距离。

图6为本申请实施例提供的一种输电线路巡线机器人的充电方法流程图。

如图6所示，上述方法包括：

输电线路巡线机器人上的障碍检测装置在检测到有障碍物时，机器人的控制器控制机器人减速。

在本申请实施例中，如果机器人在行进过程中遇到障碍物，且上述障碍物不是机器人的充电桩，经超声检测装置2检测到障碍后，机器人减速运动；经红外检测装置3检测到障碍物后，机器人进一步减速，确定障碍物不是机器人充电桩，向控制平台发出警报。

如果机器人检测到的障碍物为充电桩，机器人减速后保持低速运动前进，直到限位开关4接触到充电桩位置后，机器人断电，停止运动。通过射频单元以无线方式向充电桩发出充电请求指令。

在本申请的实施例中，上述障碍检测装置包括超声检测装置2和红外检测装置3。超声检测装置2的检测距离大于红外检测装置3的检测距离。因此，超声检测装置2首先检测到前方障碍，红外检测装置3近距离检测到前方障碍，进一步减速；机器人减速后保持低速运动，以使机器人的限位开关4碰到充电桩时，机器人的运行速度较低，不会对机器人造成损害。

在本申请的实施例中，巡线机器人与充电桩通过射频单元以无线方式实现指令的传输以及数据信息的交互。

充电桩基于接收到的充电请求信号，控制充电桩上的电磁铁10通电，以使电磁铁10吸附所述机器人；

在本申请的一个实施例中，上述电磁铁10上电后有吸力，断电后不具有吸力。

充电桩的控制器控制接通充电桩的放电线圈的电源，以便对所述机器人的电池7进行充电。

在本申请的一个实施例中，如果巡线机器人在充电未完成，即充电过程中，再次接到巡检指令，上述巡检指令包括目标巡检位置信息，机器人根据目标巡检位置信息确定目标巡检距离。然后机器人自行判断当前电量信息，计算出可以完成的最大巡检距离，并留有一定的裕量；与目标巡检距离进行比对，确定继续充电或者进行巡检，并将确定结果及充电桩电量信息上报给平台服务器。

巡线机器人在巡检过程中，再次接收到巡检命令时，同样对自身电量进行判断，计算出可以完成的最大巡检距离，并留有一定的裕量；与平台下发的巡检距离进行比对，如果满足则进行巡检；不满足则通知服务器。

在本申请的一个实施例中，在充电桩接通充电桩上的放电线圈的电源之后：

巡线机器人确定充电完成，机器人向充电桩发送充电完成指令，充电桩断开充电桩放电线圈的电源及电磁铁10的电源；

机器人向服务器发送充电完成指令，并发送充电桩剩余电量信息。

在本申请实施例中，巡线机器人控制箱壳体1后面有一块铁片11，用于吸附充电桩的电磁铁10。

在本申请的一个实施例中，充电桩接通放电线圈的电源后，放电线圈放出能量；机器人充电线圈接收放出的能量，能量接收模块将接收到的能量转换为机器人电池的充电电压，机器人开始进行充电。

在本申请的实施例中，充电桩由于各种原因无法给巡线机器人进行充电。如果遇到连续的阴雨天气，充电桩利用太阳能进行自身充电无法实现。当充电桩自身电量不足以给巡线机器人进行充电时，机器人主动上报平台充电桩的电池电量以及机器人自身电量，并给出可完成的最大巡检距离。如果充电桩发生故障，导致充电桩无法给机器人进行充电，机器人可以上报平台服务器充电桩的故障信息，等待工作人员进行维修。

在本申请的实施例中，机器人自身电量较低时，主动进入低功耗模式，关闭其它耗电功能，仅保留通讯功能。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线路巡线机器人的充电方法，其特征在于，所述方法包括：

输电线路巡线机器人上的障碍检测装置在检测到有障碍物时，所述机器人的控制器控制所述机器人减速；其中，所述障碍物包括所述机器人的充电桩，所述机器人滑动设置于所述输电线路上方的地线上，所述充电桩固定设置于所述输电线路上方的地线上；

所述机器人上的限位开关在触碰到所述充电桩的情况下，所述机器人停止运动，所述机器人以无线方式发射充电请求信号；

所述充电桩基于接收到的所述充电请求信号，控制所述充电桩上的电磁铁通电，以使所述电磁铁吸附所述机器人；

所述充电桩的控制器接通所述充电桩的放电线圈的电源，以便对所述机器人的电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

所述机器人接收来自服务器的巡检指令，所述巡检指令包括目标巡检位置信息；

所述机器人根据目标巡检位置信息以及当前机器人所处位置信息，确定目标巡线距离；

所述机器人根据所述机器人电池的剩余电量，确定当前最大巡线距离；

所述机器人根据所述目标巡线距离与所述当前最大巡线距离，确定预设时间后所述机器人巡检或者充电，并将确定结果发送给服务器。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述充电桩接通所述充电桩上的放电线圈的电源之后，所述方法还包括：

所述机器人确定充电完成，所述机器人向所述充电桩发送充电完成指令，所述充电桩断开所述充电桩放电线圈的电源及所述电磁铁电源；

所述机器人向所述服务器发送充电完成指令，并发送充电桩剩余电量信息。

4.一种输电线路巡线机器人的充电系统，其特征在于，所述充电系统包括输电线路巡线机器人和充电桩；其中，所述机器人滑动设置于输电线路上方的地线上，所述充电桩固定设置于所述输电线路上方的地线上；

所述巡线机器人包括障碍检测装置、机器人的控制器、限位开关、机器人的射频单元、电池；所述充电桩包括充电桩外壳、充电桩的控制器、充电桩的射频单元、电磁铁、放电线圈；

所述障碍检测装置用于检测障碍物；所述机器人的控制器用于控制所述机器人减速；所述限位开关在触碰到所述充电桩的情况下，所述机器人停止运动，所述机器人的射频单元用于以无线方式发射充电请求信号；

所述充电桩的控制器用于基于所述充电请求信号，控制所述充电桩上的电磁铁通电，以使所述电磁铁吸附所述机器人；所述充电桩的控制器用于接通所述充电桩的放电线圈的电源，以便对所述机器人的电池进行充电。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述充电桩的外壳为喇叭口式结构；且喇叭开口朝向所述机器人。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机器人还包括控制箱，所述控制箱壳体靠近充电桩一侧设有铁片，以在对所述机器人充电之前锁止所述机器人。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述充电桩上的电磁铁的数量为两个或者多个。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述巡线机器人的障碍检测装置包括超声检测装置、红外检测装置中的一个或多个；

所述超声检测装置用于检测远距离障碍，所述红外检测装置用于检测近距离障碍。

9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述机器人还包括处理器；

所述机器人的射频单元用于在巡检或者充电过程中接收巡检指令，所述巡检指令包括目标巡检位置信息；

所述机器人的处理器用于根据所述目标巡检位置信息及当前机器人所处位置信息，确定目标巡线距离；所述机器人的处理器根据所述机器人电池的剩余电量，确定当前最大巡线距离；

所述机器人的处理器根据所述目标巡线距离与所述当前最大巡线距离，确定预设时间后所述机器人巡检或者充电；

所述机器人的射频单元还用与将所确定的结果发送给服务器。

10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述巡线机器人前端还设有除冰装置，所述除冰装置采用间歇性碰撞的方式消除冰棱。

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