CN111605570A - 一种轨道式变电站智能巡视机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道式变电站智能巡视机器人，在变电站中铺设有用于巡视机器人行走的巡视轨道，且所述巡视轨道沿变电站中的监测点布置，所述巡视机器人包括底盘，在所述底盘的一侧下端设有第一行走系统、上端设有第二行走系统，所述巡视轨道通过立柱架设于地面上方，包括轨道本体以及分别设置在所述轨道本体上下两侧的第一轨道沿和第二轨道沿；所述巡视机器人还包括巡视系统以及驱动系统，所述驱动系统包括安装在底盘上的驱动齿轮，所述巡视轨道还包括安装在所述轨道本体上、沿所述轨道本体路径延伸的齿条，所述齿条与所述驱动齿轮相啮合；所述巡视系统包括旋转云台、摄像装置以及无线通信模块。

Description

一种轨道式变电站智能巡视机器人

技术领域

本发明涉及电力设备领域，具体而言，涉及一种轨道式变电站智能巡视机器人。

背景技术

随着我国经济的发生，我国电力事业也得到了长足进步，变电站是电力产业中一个重要的组成部分。目前的变电站基本面积较大，人工在变电站中检测设备非常费时费力，特别是在夜间，同时由于人工检测，也存在着漏检的情况。使用机器人代替人工巡视是现有的一种解决办法，机器人一般使用蓄电池作为驱动的能源，为了实现机器人正常运行，需要对其进行自主充电。现有的机器人充电方式耗费时间长，效率低，直接导致了接触式的机器人充电的效率，同时，充电桩设备充电电流较小，充电时间较长，难以满足机器人正常运行需要。市场上已有部分可实现大电流充电的充电桩设备，但存在充电电流不稳定，结构安装不方便等缺陷。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种轨道式变电站智能巡视机器人。

本发明采用的技术方案是：提供一种轨道式变电站智能巡视机器人，在变电站中铺设有用于巡视机器人行走的巡视轨道，且所述巡视轨道沿变电站中的监测点布置，所述巡视机器人包括底盘，在所述底盘的一侧下端设有第一行走系统、上端设有第二行走系统，所述巡视轨道通过立柱架设于地面上方，包括轨道本体以及分别设置在所述轨道本体上下两侧的第一轨道沿和第二轨道沿，所述第一轨道沿和第二轨道沿分别用于所述第一行走系统和第二行走系统行驶，且所述第一轨道沿和第二轨道沿的几何形状分别与所述第一行走系统和第二行走系统的行走路径相一致，且分别与所述第一行走系统和第二行走系统相嵌合或刚性抵接，使所述巡视机器人在所述轨道上行走时所述第一行走系统和第二行走系统始终分别与所述第一轨道沿和第二轨道沿紧密接触；所述巡视机器人还包括安装在底盘顶部的巡视系统以及用于驱动机器人行走的驱动系统，所述驱动系统包括安装在底盘上的驱动齿轮，所述巡视轨道还包括安装在所述轨道本体上、沿所述轨道本体路径延伸的齿条，所述齿条与所述驱动齿轮相啮合；所述巡视系统包括旋转云台、安装在所述旋转云台上的摄像装置以及用于无线连接所述摄像装置和后台终端的无线通信模块。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述第一行走系统包括两个对轮，第二行走系统包括一个独轮，所述独轮至两个所述对轮的距离相同。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述对轮的轮体平行于所述第一轨道沿设置且轮面设有环状的第一沟槽，所述独轮的轮体平行于所述第二轨道沿设置且轮面设有环状的第二沟槽，所述第一轨道沿的自由端可与所述对轮上的第一沟槽相互嵌合，所述第二轨道沿的自由端可与所述独轮上的第二沟槽相互嵌合。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述驱动系统还包括与所述驱动齿轮相连的电机和与所述电机相连的开关构件；所述开关构件用于根据所述监测点的分布控制所述电机的动作。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述摄像装置包括可见光摄像头和红外摄像头。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述底盘的另一侧设有充电系统，所述巡视轨道旁架设有充电桩，所述充电桩包括外壳、设置在所述外壳外表面一侧的送电线圈、通过支架连接固定在所述外壳内部并与所述送电线圈电性相连的充电电路，所述充电系统包括用于给巡视机器人供电的电源管理单元以及与所述电源管理单元电性相连的受电线圈，当所述巡视机器人移动到与所述充电桩相对的位置时，所述送电线圈的位置恰好与所述受电线圈的位置相对应，并可进行无线充电。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述送电线圈与所述受电线圈处于同一高度且两者间的距离小于10cm。

在本发明所述的轨道式变电站智能巡视机器人中所述充电桩的外壁还设有红外接收器，所述巡视机器人的机身上设有与所述红外接收器对应的红外发射器，所述红外接收器和红外发射器用于传递所述机器人的电量信息。

本发明提供的轨道式变电站智能巡视机器人通过轨道及轨道轮的配合，使该巡视机器人可到达普通机器人无法到达的位置，能对各个较高位置的检测点进行清晰的摄像及监视；由于轨道中的弯轨部分的几何曲面是根据滑轮的实际轨迹而设计，这样可以保证无论轨道车行进在直轨还是弯轨上，滑轮组和轨道的嵌合是保持稳定一致的，避免了轨道车需要设计转向轮的需要，从而极大简化了轨道车的机械结构设计；具有无线充电功能，结构简单，使用方便，制造成本低等优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中巡视机器人及巡视轨道某一视角的结构示意图；

图3是本发明实施例中巡视机器人及巡视轨道另一视角的结构示意图；

图4是本发明实施例中巡视机器人及巡视轨道的透视结构示意图；

图5是本发明实施例中充电系统和充电桩的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，本发明实施例提供的轨道式变电站智能巡视机器人，在变电站中铺设有用于巡视机器人3行走的巡视轨道1，且巡视轨道1沿变电站中的监测点布置。巡视机器人3包括巡视系统6、底盘21、设置在底盘21一端下侧的第一行走系统22、设置在底盘一端上侧的第二行走系统23以及安装在底盘21中心位置处的驱动齿轮24。巡视轨道1通过立柱4架设于地面上方，使其可以延伸在高处的监测点处。巡视轨道1包括轨道本体13、分别设置在轨道本体两侧的第一轨道沿11和第二轨道沿12以及安装在轨道本体13上、沿轨道本体13路径延伸的齿条14，第一轨道沿11和第二轨道沿12分别用于第一行走系统22和第二行走系统23行驶，第一轨道沿11和第二轨道沿12的几何形状分别与第一行走系统22和第二行走系统23的行走路径相一致，且分别与第第一行走系统22和第二行走系统23相嵌合或刚性抵接，使巡视机器人3在巡视轨道1上行走时第一行走系统22和第二行走系统23始终分别与第一轨道沿11和第二轨道沿12紧密接触，当巡视机器人3在巡视轨道1上行走时，齿条14可与巡视机器人3上的驱动齿轮24相啮合，通过电机驱动驱动齿轮24旋转即可使巡视机器人3沿着齿条14的路径行走。巡视系统6包括旋转云台、安装在旋转云台上的摄像装置以及用于无线连接摄像装置和后台终端的无线通信模块。摄像装置进一步包括可见光摄像头和红外摄像头，使其既实现日常的巡视，又能通过红外摄像头通过感知红外能量的多少及位置，为管理人员提供更精准的巡视图像。而通过轨道及轨道轮的配合，使该巡视机器人可到达普通机器人无法到达的位置，能对各个较高位置的检测点进行清晰的摄像及监视。

进一步地，驱动系统还包括与驱动齿轮24相连的电机和与电机相连的开关构件；开关构件用于根据巡视区域内监测点的分布控制电机的动作，可以是单片机或继电器。例如，根据监测点的分布情况，通过开关构件手动控制电机的开启/停止；或者，将巡视区域内监测点的分布情况集成在开关构件内，开关构件根据监测点的分布情况，自动控制电机的开启/停止。例如，在监测点通过开关构件控制电机在各监测点处暂定工作，进而使得巡视机器人3停在各监测点处进行巡视；待巡视机器人3完成巡视后，开关构件再控制电机开启，进而带动巡视机器人3在巡视轨道1上运动，如此重复，以完成巡视机器人3在各监测点的巡视工作。第一行走系统22包括两个对轮，第二行走系统23包括一个独轮，对轮和独轮均为非动力轮，独轮至两个对轮的距离相同。第一轨道沿11和第二轨道沿12设置在同一平面且均垂直与轨道本体13设置，对轮的轮体平行于第一轨道沿11设置且轮面设有环状的第一沟槽15，独轮的轮体平行于第二轨道沿12设置且轮面设有环状的第二沟槽16，第一轨道沿11的自由端可与对轮上的第一沟槽15相互嵌合，第二轨道沿12的自由端可与独轮上的第二沟槽16相互嵌合。第一轨道沿11和第二轨道沿12之间的距离与两个对轮的轮体沟槽底部的连线至独轮的轮体沟槽底部的距离相同，使轨道车2安装到轨道1上时，对轮上的第一沟槽15两侧恰好卡合固定在第一轨道沿11上，独轮上的第二沟槽16两侧恰好卡合固定在第二轨道沿12上，从而使轨道车2整体能通过对轮和独轮与轨道1稳固相连，使驱动齿轮24可仅起到提供动力的作用，有效保护了驱动齿轮24的寿命和可靠性。齿条14和驱动齿轮24均设置成具有一定的宽度，使两者只要部分啮合即可带动轨道车2行走，因此，即使齿条14的路径与第一轨道沿11或第二轨道沿12具有稍小的偏差，驱动齿轮24亦可与齿条14相啮合，带动轨道车2行进。驱动齿轮24通过步进电机控制，使用户可通过驱动齿轮24和齿条14精准控制轨道车2在轨道1上的行进速度、行进距离以及正向或反向移动。

进一步的，如图5所示，本实施例中的巡视机器人3的底盘21的另一侧设有充电系统，巡视轨道1旁架设有充电桩5，充电桩5包括外壳51、设置在外壳51外表面一侧的送电线圈52、通过支架连接固定在外壳51内部并与送电线圈52电性相连的充电电路。充电系统包括用于给巡视机器人供电的电源管理单元以及与电源管理单元电性相连的受电线圈53，当巡视机器人移动到与充电桩相对的位置时，送电线圈的位置恰好与受电线圈的位置相对应，并可进行无线充电。为实现最佳的充电效果，送电线圈52与受电线圈53处于同一高度且两者间的距离小于10cm。为了使充电桩获取巡视机器人3的充电情况，充电桩1的外壁还设有红外接收器，红外接收器位于送电线圈52的上方，并且巡视机器人3的机身设有与红外接收器对应的红外发射器，充电过程中，巡视机器人3通过红外发射器发送包括电池电量、充电请求的数据，充电桩通过红外接收器接收该数据，并根据巡视机器人3的充电请求进行充电模式控制，当巡视机器人3的充电请求为低速充电时，充电桩通过充电电路的模式变化对巡视机器人3进行涓流充电，从而对巡视机器人3的电池系统进行保养维护；当充电桩通过红外接收器接收到巡视机器人3的快速充电请求时，充电桩通过充电电路的模式变化对机器人进行大电流的快速充电，从而可以在最端的时间内使机器人完成充电并投入到工作中。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，在变电站中铺设有用于巡视机器人行走的巡视轨道，且所述巡视轨道沿变电站中的监测点布置，所述巡视机器人包括底盘，在所述底盘的一侧下端设有第一行走系统、上端设有第二行走系统，所述巡视轨道通过立柱架设于地面上方，包括轨道本体以及分别设置在所述轨道本体上下两侧的第一轨道沿和第二轨道沿，所述第一轨道沿和第二轨道沿分别用于所述第一行走系统和第二行走系统行驶，且所述第一轨道沿和第二轨道沿的几何形状分别与所述第一行走系统和第二行走系统的行走路径相一致，且分别与所述第一行走系统和第二行走系统相嵌合或刚性抵接，使所述巡视机器人在所述轨道上行走时所述第一行走系统和第二行走系统始终分别与所述第一轨道沿和第二轨道沿紧密接触；所述巡视机器人还包括安装在底盘顶部的巡视系统以及用于驱动机器人行走的驱动系统，所述驱动系统包括安装在底盘上的驱动齿轮，所述巡视轨道还包括安装在所述轨道本体上、沿所述轨道本体路径延伸的齿条，所述齿条与所述驱动齿轮相啮合；所述巡视系统包括旋转云台、安装在所述旋转云台上的摄像装置以及用于无线连接所述摄像装置和后台终端的无线通信模块。

2.根据权利要求1所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述第一行走系统包括两个对轮，第二行走系统包括一个独轮，所述独轮至两个所述对轮的距离相同。

3.根据权利要求1所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述对轮的轮体平行于所述第一轨道沿设置且轮面设有环状的第一沟槽，所述独轮的轮体平行于所述第二轨道沿设置且轮面设有环状的第二沟槽，所述第一轨道沿的自由端可与所述对轮上的第一沟槽相互嵌合，所述第二轨道沿的自由端可与所述独轮上的第二沟槽相互嵌合。

4.根据权利要求1所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述驱动系统还包括与所述驱动齿轮相连的电机和与所述电机相连的开关构件；所述开关构件用于根据所述监测点的分布控制所述电机的动作。

5.根据权利要求1所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述摄像装置包括可见光摄像头和红外摄像头。

6.根据权利要求1所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述底盘的另一侧设有充电系统，所述巡视轨道旁架设有充电桩，所述充电桩包括外壳、设置在所述外壳外表面一侧的送电线圈、通过支架连接固定在所述外壳内部并与所述送电线圈电性相连的充电电路，所述充电系统包括用于给巡视机器人供电的电源管理单元以及与所述电源管理单元电性相连的受电线圈，当所述巡视机器人移动到与所述充电桩相对的位置时，所述送电线圈的位置恰好与所述受电线圈的位置相对应，并可进行无线充电。

7.根据权利要求6所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述送电线圈与所述受电线圈处于同一高度且两者间的距离小于10cm。

8.根据权利要求6所述的轨道式变电站智能巡视机器人，其特征在于，所述充电桩的外壁还设有红外接收器，所述巡视机器人的机身上设有与所述红外接收器对应的红外发射器，所述红外接收器和红外发射器用于传递所述机器人的电量信息。

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