CN111618849A - 变电站工作用的清扫机械臂及系统 - Google Patents

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CN111618849A CN202010381620.XA CN202010381620A CN111618849A CN 111618849 A CN111618849 A CN 111618849A CN 202010381620 A CN202010381620 A CN 202010381620A CN 111618849 A CN111618849 A CN 111618849A
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Abstract

本发明公开了一种变电站工作用的清扫机械臂及系统，清扫机械臂包括位置采集单元、控制单元、驱动单元、倾斜角度采集单元和执行单元；位置采集单元获取待清扫设备的位置信息；倾斜角度采集单元与执行单元相连，采集执行单元的倾斜角度信息；控制单元接收位置采集单元发送的待清扫设备的位置信息，以及倾斜角度采集单元发送的倾斜角度信息，并基于接收到信息发送控制信号至驱动单元；驱动单元基于接收到的控制信号驱动执行单元运行至待清扫设备处，并调整执行单元的倾斜角度，最后驱动执行单元执行清扫工作。本发明能够应用于变电站停电检修情况下的设备清扫，显著提升了清扫工作的工作质量和安全性，提升了变电站设备状态管控水平。

Description

变电站工作用的清扫机械臂及系统
技术领域
本发明属于清扫设备技术领域，具体涉及一种变电站工作用的清扫机械臂及系统。
背景技术
传统的瓷套清扫方式包括人工登高清扫和人工地面清扫刷清扫两种，人工除污方式普遍存在着清洗效率低、难度大、除污质量对人员的依赖性大，清洗质量一致性不高，工作人员安全难以得到保障等缺点。
大型的一次设备工作往往需要涉及电网检修单位和施工单位的联合工作，电网检修单位又涉及内部一次检修、电气试验、变电运维等部门协同，施工单位也涉及多工种的配合，在特殊时期(如抗击新型冠状病毒疫情时期)，工作人员来源复杂，涉及人员人数较多的工作本身在安全管控上面临着严峻的挑战，此外，疫情期间必要的多轮人员健康筛查、工作前后的隔离留观，工程车辆公路上的管制关卡通行，工作期间人员必要的密集程度，都是这种多人人工工作当前需要面对的难题。抗击疫情有长期性和艰巨性，电力保障是抗击疫情的重要一环，疫情期间如何确保电力检修工作质量的同时，降低大型工作中的疫情风险，是当前重要的研究课题。
近年来，随着IoT相关技术的发展，各种感知器在变电站广泛应用，利用物联网技术实现电器设备的信息读取和状态感知，进一步通过5G技术实变电站一次设备现场和控制中心的数据交互，为大幅提升变电站智能运检水平打下了通讯条件层面的基础。
目前，国内外变电站为了实现电气设备的自动清洗做了许多尝试。但是所研制出的设备普遍存在调平系统不健全，带点区域感知不准确，自动化程度不高，清洗存在死角等问题，给清扫设备的广泛应用带来了阻碍。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种变电站工作用的清扫机械臂及系统，能够应用于变电站停电检修情况下的设备清扫，显著提升了清扫工作的工作质量和安全性，提升了变电站设备状态管控水平。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种变电站工作用的清扫机械臂，包括：位置采集单元、控制单元、驱动单元、倾斜角度采集单元和执行单元；
所述位置采集单元获取待清扫设备的位置信息；
所述倾斜角度采集单元与所述执行单元相连，采集所述执行单元的倾斜角度信息；
所述控制单元接收位置采集单元发送的待清扫设备的位置信息，以及倾斜角度采集单元发送的倾斜角度信息，并基于接收到信息发送控制信号至驱动单元；
驱动单元，基于接收到的控制信号驱动执行单元运行至待清扫设备处，并调整执行单元的倾斜角度，最后驱动执行单元执行清扫工作。
可选地，所述位置采集单元包括光电开关，所述光电开关用于判断出待清扫设备的位置信息。
可选地，所述位置采集单元还限位开关，所述限位开关与所述执行单元相连，配合光电开关完成待清扫设备位置的精确判断。
可选地，所述执行单元包括：
升降台，与所述驱动单元相连，由所述驱动单元驱动调整其自身的倾斜角度；
丝杠模组，与所述升降台相连，且与所述驱动单元相连，由所述驱动单元驱动在升降台上移动；
刷头，与所述丝杠模组相连，且由所述驱动单元驱动完成清扫工作。
可选地，所述倾斜角度采集单元包括三组陀螺仪，三组陀螺仪分别用于采集执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；所述驱动单元包括：第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；所述第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件分别用于调整执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；
所述控制单元基于三组陀螺仪实时采集到的绝对倾角，根据下述公式产生第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的转速调节信号；
所述第一驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA0002482331570000021
其中，
Figure BDA0002482331570000022
θ1＞θ0；θ1、θ0分别为绝对倾角的门限上下阈值；
Figure BDA0002482331570000023
为执行单元在X轴的绝对倾角；rX为第一驱动件的转速调节速率；
Figure BDA0002482331570000027
为
Figure BDA0002482331570000024
时第一驱动件的转速调节速率；
Figure BDA0002482331570000028
为
Figure BDA0002482331570000025
时第一驱动件的转速调节速率；
所述第二驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA0002482331570000026
其中，
Figure BDA0002482331570000031
θ1＞θ0；θ1、θ0分别为绝对倾角的门限上下阈值；
Figure BDA0002482331570000032
为执行单元在Y轴的绝对倾角，rY为第二驱动件的转速调节速率；
Figure BDA00024823315700000317
为
Figure BDA0002482331570000033
时第二驱动件的转速调节速率；
Figure BDA00024823315700000318
为
Figure BDA0002482331570000034
时第二驱动件的转速调节速率；
所述第三驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA0002482331570000035
其中，
Figure BDA0002482331570000036
θ1＞θ0，θ1、θ0分别为绝对倾角的门限上下阈值，
Figure BDA00024823315700000315
为执行单元在Z轴的绝对倾角，rZ为第三驱动件的转速调节速率，
Figure BDA00024823315700000316
为
Figure BDA0002482331570000038
时第三驱动件的转速调节速率；
Figure BDA00024823315700000319
为
Figure BDA0002482331570000039
时第三驱动件的转速调节速率；
可选地，所述倾斜角度采集单元包括三组陀螺仪，各组陀螺仪分别用于采集执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；所述驱动单元包括：第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；所述第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件分别用于调整执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；
所述控制单元基于三组陀螺仪实时采集到的绝对倾角，根据下述公式产生第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的转速调节信号：
所述第一驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA00024823315700000310
其中，γ为转换速度参数，
Figure BDA00024823315700000311
所述第二驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA00024823315700000312
其中，γ为转换速度参数，
Figure BDA00024823315700000313
所述第三驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA00024823315700000314
其中，γ为转换速度参数，
Figure BDA0002482331570000041
第二方面，本发明提供了一种变电站工作用的清扫系统，包括：
权利要求1-7中任一项所述的变电站工作用的清扫装置；
UWB标签，设于所述变电站工作用的清扫装置上；
UWB基站，与所述UWB标签进行数据交互，且与所述变电站工作用的清扫装置中控制单元相连；
报警器，与所述变电站工作用的清扫装置中控制单元相连；
当所述UWB基站与UWB标签之间距离满足设定要求时，所述报警器发出报警信号。
可选地，所述清扫系统包括若干个移动式UWB基站，所有移动式UWB基站以阵列形式布置在停电工作区域周围，实现变电站工作用的清扫装置与带电工作区域的距离的动态计算，当任意一个移动式UWB基站与UWB标签之间的距离小于第一预警阈值时，则所述报警器发出报警信号；当UWB基站与UWB标签的距离小于第二预警阈值时，则闭锁所述清扫装置同时强制断开动力电源，所述第一预警阈值大于所述第二预警阈值。
可选地，所述清扫系统包括若干个驻点式UWB基站，所有驻点式UWB基站以阵列形式在变电站工作区域中布置，获得UWB标签与不同的驻点式UWB基站之间的距离信息，利用三个以上的距离信息即可通过相交圆原理确定自动清扫装置在变电站工作区域的具体位置，并利用网络将相关位置信息和清扫信息传输至远程中心。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出的变电站工作用的清扫机械臂及系统，能够应用于变电站停电检修情况下的设备清扫，显著提升了清扫工作的工作质量和安全性，提升了变电站设备状态管控水平
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的变电站工作用的清扫机械臂的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的变电站工作用的清扫系统的定位示意图。
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的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
实施例1
本发明实施例中提供了一种变电站工作用的清扫机械臂，包括：位置采集单元、控制单元、驱动单元、倾斜角度采集单元和执行单元；
所述位置采集单元获取待清扫设备的位置信息；
所述倾斜角度采集单元与所述执行单元相连，采集所述执行单元的倾斜角度信息；
所述控制单元接收位置采集单元发送的待清扫设备的位置信息，以及倾斜角度采集单元发送的倾斜角度信息，并基于接收到信息发送控制信号至驱动单元；
驱动单元，基于接收到的控制信号驱动执行单元运行至待清扫设备处，并调整执行单元的倾斜角度，最后驱动执行单元执行清扫工作。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述位置采集单元包括光电开关，所述光电开关用于判断出待清扫设备的位置信息。进一步地，为了实现待清扫设备位置的精确判断，在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述位置采集单元还限位开关，所述限位开关与所述执行单元相连，配合光电开关完成待清扫设备位置的精确判断。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述执行单元包括：
升降台，与所述驱动单元相连，由所述驱动单元驱动调整其自身的倾斜角度；在实际应用过程中，所述升降台的底部设有支腿，所述支腿分别与三个步进电机(即第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件)相连，用于实现升降台在X、Y、Z三个方向上的倾角调节；
丝杠模组，与所述升降台相连，且与所述驱动单元相连，由所述驱动单元驱动在升降台上移动；如图1所示，所述丝杠模组与第五驱动件相连，由第五驱动件驱动转动，完成在升降台上的运动，所述第五驱动件可以选用步进电机；
刷头，与所述丝杠模组相连，且由所述驱动单元驱动完成清扫工作；如图1所示，所述刷头与第四驱动件相连，由第四驱动件驱动转动，完成清洁工作，所述第四驱动件可以选用刷头直流电机。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了实现升降台的自动调平，本发明实施例中提出采用实时倾角量反馈控制方法，所述实时倾角量反馈控制方法采用的是门限控制策略。具体地：所述倾斜角度采集单元包括三组陀螺仪，三组陀螺仪分别用于采集执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；所述驱动单元包括：第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；所述第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件分别用于调整执行单元的载重面(也即升降台的载重面)与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角。
下面结合一具体实施方式对升降台的自动调平控制过程进行详细说明。在进行倾角采集前，首先设置三组初始倾角基准值，然后按40次/秒的速率分别采集载重面与水平面的在三个维度(X,Y,Z)上的绝对倾角
Figure BDA0002482331570000061
(i∈N，k＝1，2，3，4)，基于每4次绝对倾角平均值计算出控制用绝对倾角，即
Figure BDA0002482331570000062
令
Figure BDA0002482331570000063
表征升降平台在三个维度的绝对倾角。
为了对执行单元中的升降平台进行调平，进一步引入各维度的调节速率理想值
Figure BDA0002482331570000064
(j＝1，2)，根据绝对倾角Ai动态调节设于升降平台底部的第一驱动件(步进电机)、第二驱动件(步进电机)和第三驱动件(步进电机)转动速度。
为减小累计误差的影响，当升降平台运动时每间隔10秒重置各维度倾角基准值，当清扫设备中断重启时重置倾角基准值。
检测得到各组陀螺仪倾角数据以后，控制升降平台底部支腿对应的步进电机运转，实现工作平台的倾角控制。当处于三维空间原点的一个邻域时，即满足
Figure BDA0002482331570000065
∈[-ε,ε]时，步进电机处于锁止状态。其中，εX、εY、εZ为各维度的锁止灵敏角，为简化讨论，各维度的锁止灵敏角推荐值均为θ0。
下面以升降台X轴的调平控制对门限控制策略加以说明，当陀螺仪检测到αi X超过[-θ1,θ1]时，以
Figure BDA0002482331570000066
速率调节步进电机转速；当
Figure BDA0002482331570000067
经控制调节回到[-θ1,θ1]以内且电机不处于锁止状态时，步进电机转速减慢，即以
Figure BDA0002482331570000068
速率调节。
根据门限控制策略，i时刻的X轴调节速率如下式所示：
Figure BDA0002482331570000069
其中，
Figure BDA00024823315700000610
θ1＞θ0。
以Y轴的调平控制对门限控制策略加以说明，当陀螺仪检测到
Figure BDA00024823315700000611
超过[-θ1,θ1]时，以
Figure BDA00024823315700000612
速率调节步进电机转速；当
Figure BDA00024823315700000613
经控制调节回到[-θ1,θ1]以内且电机不处于锁止状态时，步进电机转速减慢，即以
Figure BDA0002482331570000071
速率调节。
根据门限控制策略，i时刻的Y轴调节速率如下式所示：
Figure BDA0002482331570000072
其中，
Figure BDA0002482331570000073
θ1＞θ0。
以Z轴的调平控制对门限控制策略加以说明，当陀螺仪检测到
Figure BDA0002482331570000074
超过[-θ1,θ1]时，以
Figure BDA0002482331570000075
速率调节步进电机转速；当
Figure BDA0002482331570000076
经控制调节回到[-θ1,θ1]以内且电机不处于锁止状态时，步进电机转速减慢，即以
Figure BDA0002482331570000077
速率调节。
根据门限控制策略，i时刻的Z轴调节速率如下式所示：
Figure BDA0002482331570000078
其中，
Figure BDA0002482331570000079
θ1＞θ0。
门限控制策略实现了对绝对倾角的动态控制，其优势在于响应时间快(500ms以内完成)，但调整精度相对稍差。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别在于：为了实现升降台的自动调平，本发明实施例中所述实时倾角量反馈控制方法还采用柔性控制策略；所述倾斜角度采集单元包括三组陀螺仪，各组陀螺仪分别用于采集执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；所述驱动单元包括：第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；所述第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件分别用于调整执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角。
柔性控制策略是指，通过引入机制转换函数进行与支腿相连的步进电机的柔性控制。以X轴为例的机制转换函数表达式为：
Figure BDA00024823315700000710
其中，Δ为阈值；γ为转换速度参数，一般取为正整数，且满足γ远大于
Figure BDA00024823315700000711
以保持
Figure BDA00024823315700000712
时，F→0；
Figure BDA00024823315700000713
时，F＝0.5，处于两种机制的中间；
Figure BDA00024823315700000714
时，F＝1。其中，Δ为离群点阈值参数。
当陀螺仪检测到
Figure BDA0002482331570000081
超过[-θ1，θ1]时，通过机制转换函数过渡到以
Figure BDA0002482331570000082
速率调节；当
Figure BDA0002482331570000083
回到[-θ1,θ1]以内，且步进电机不处于锁止状态时，步进电机转速减慢，进行平台倾角的微调。
因此，所述控制单元基于三组陀螺仪实时采集到的绝对倾角，根据下述公式产生第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的转速调节信号：
所述第一驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA0002482331570000084
其中，γ为转换速度参数，
Figure BDA0002482331570000085
所述第二驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA0002482331570000086
其中，γ为转换速度参数，
Figure BDA0002482331570000087
所述第三驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure BDA0002482331570000088
其中，γ为转换速度参数，
Figure BDA0002482331570000089
柔性控制策略的优势在于调整更为精准，调节过程更为柔和，超调幅度小，能保证载重面倾斜度能以适宜的速度调整至θ1以内。
在实际应用过程中，可根据现场实际需要选择门限控制策略或柔性控制策略。一般情况下，两种策略在调整速度和调整效果上均能满足实际需要。根据实践经验，θ1的建议值为5°，θ0的建议值为2°。
在具体应用过程中，可以通过与控制单元相连的触控屏来选择采用本发明实施例中的实时倾角量反馈控制方法，还是采用实施例1中的实时倾角量反馈控制方法。
实施例3
由于变电站内电气环境复杂，当利用所述自动清扫设备在进行清扫时，首先需要确保与带电区域保持充分的距离，以保护设备安全和人身安全。UWB定位技术定位精度较高，不受粉尘、雨雪等恶劣条件影响，可以在高电压、强磁场条件下使用，同时其位置刷新频率高，可以无延时的将目标对象位置发送到管理平台呈现出来。UWB测距原理是采用双向飞行时间法进行测距。UWB基站在Ta1发射请求性质的脉冲信号，UWB标签在Tb1时刻收到请求信号，并在Tb2时刻发射一个响应性质的信号，UWB基站在Ta2时刻接收到该响应信号，则UWB基站与UWB标签之间的距离R可以通过下式进行计算：
R＝C×[(Ta2-Ta1)-(Tb2-Tb1)]
其中，C为光速。
为此，如图2所示，本发明实施例中提供了一种变电站工作用的清扫系统，包括：
实施例1中所述的变电站工作用的清扫装置；
UWB标签，设于所述变电站工作用的清扫装置上；
UWB基站，与所述UWB标签进行数据交互，且与所述变电站工作用的清扫装置中控制单元相连；
报警器，与所述变电站工作用的清扫装置中控制单元相连；
当所述UWB基站与UWB标签之间距离满足设定要求时，所述报警器发出报警信号。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述清扫系统包括若干个移动式UWB基站，所有移动式UWB基站以阵列形式布置在停电工作区域周围，实现变电站工作用的清扫装置与带电工作区域的距离的动态计算，当任意一个移动式UWB基站与UWB标签之间的距离小于第一预警阈值T1时，则所述报警器发出报警信号；当UWB基站与UWB标签的距离小于第二预警阈值T2时，则闭锁所述清扫装置同时强制断开动力电源，其中，所述第一预警阈值T1大于第二预警阈值T2。
基于本实施例中的清扫系统，可以实现清扫设备工作区域的小范围定位，实现了对作业附近带电区域的隔离，确保清扫工作中的设备与人身安全。
实施例3
在本发明实施例与实施例3的区别在于，所述清扫系统包括若干个驻点式UWB基站，所有驻点式UWB基站以阵列形式在变电站工作区域中布置，获得UWB标签与不同的驻点式UWB基站之间的距离信息，利用三个以上的距离信息即可通过相交圆原理确定自动清扫装置在变电站工作区域的具体位置，并利用网络将相关位置信息和清扫信息传输至远程中心。
基于本实施例中的清扫系统，可以实现检测人员的定位，对其运动轨迹进行高效管控，有效防止工作人员走错间隔等重大事故。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种变电站工作用的清扫机械臂，其特征在于，包括：位置采集单元、控制单元、驱动单元、倾斜角度采集单元和执行单元；
所述位置采集单元获取待清扫设备的位置信息；
所述倾斜角度采集单元与所述执行单元相连，采集所述执行单元的倾斜角度信息；
所述控制单元接收位置采集单元发送的待清扫设备的位置信息，以及倾斜角度采集单元发送的倾斜角度信息，并基于接收到信息发送控制信号至驱动单元；
驱动单元，基于接收到的控制信号驱动执行单元运行至待清扫设备处，并调整执行单元的倾斜角度，最后驱动执行单元执行清扫工作。
2.根据权利要求1所述的一种变电站工作用的清扫机械臂，其特征在于，所述位置采集单元包括光电开关，所述光电开关用于判断出待清扫设备的位置信息。
3.根据权利要求2所述的一种变电站工作用的清扫机械臂，其特征在于：所述位置采集单元还限位开关，所述限位开关与所述执行单元相连，配合光电开关完成待清扫设备位置的精确判断。
4.根据权利要求1所述的一种变电站工作用的清扫机械臂，其特征在于，所述执行单元包括：
升降台，与所述驱动单元相连，由所述驱动单元驱动调整其自身的倾斜角度；
丝杠模组，与所述升降台相连，且与所述驱动单元相连，由所述驱动单元驱动在升降台上移动；
刷头，与所述丝杠模组相连，且由所述驱动单元驱动完成清扫工作。
5.根据权利要求1所述的一种变电站工作用的清扫机械臂，其特征在于：所述倾斜角度采集单元包括三组陀螺仪，三组陀螺仪分别用于采集执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；所述驱动单元包括：第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；所述第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件分别用于调整执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；
所述控制单元基于三组陀螺仪实时采集到的绝对倾角，根据下述公式产生第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的转速调节信号；
所述第一驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure FDA0002482331560000011
其中，
Figure FDA0002482331560000021
θ1＞θ0；θ1、θ0分别为绝对倾角的门限上下阈值；
Figure FDA0002482331560000022
为执行单元在X轴的绝对倾角；rX为第一驱动件的转速调节速率；r1 X为
Figure FDA0002482331560000023
时第一驱动件的转速调节速率；
Figure FDA0002482331560000024
为
Figure FDA0002482331560000025
时第一驱动件的转速调节速率；所述第二驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure FDA0002482331560000026
其中，
Figure FDA0002482331560000027
θ1＞θ0；θ1、θ0分别为绝对倾角的门限上下阈值；
Figure FDA0002482331560000028
为执行单元在Y轴的绝对倾角，rY为第二驱动件的转速调节速率；
Figure FDA0002482331560000029
为
Figure FDA00024823315600000210
时第二驱动件的转速调节速率；
Figure FDA00024823315600000211
为
Figure FDA00024823315600000212
时第二驱动件的转速调节速率；
所述第三驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure FDA00024823315600000213
其中，
Figure FDA00024823315600000214
θ1＞θ0θ1、θ0分别为绝对倾角的门限上下阈值，
Figure FDA00024823315600000215
为执行单元在Z轴的绝对倾角，rZ为第三驱动件的转速调节速率，
Figure FDA00024823315600000216
为
Figure FDA00024823315600000217
时第三驱动件的转速调节速率；
Figure FDA00024823315600000218
为
Figure FDA00024823315600000219
时第三驱动件的转速调节速率。
6.根据权利要求7所述的一种变电站工作用的清扫机械臂，其特征在于：所述倾斜角度采集单元包括三组陀螺仪，各组陀螺仪分别用于采集执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；所述驱动单元包括：第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件；所述第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件分别用于调整执行单元的载重面与水平面在X、Y、Z轴上的绝对倾角；
所述控制单元基于三组陀螺仪实时采集到的绝对倾角，根据下述公式产生第一驱动件、第二驱动件和第三驱动件的转速调节信号：
所述第一驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure FDA00024823315600000220
其中，γ为转换速度参数，
Figure FDA00024823315600000221
所述第二驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure FDA0002482331560000031
其中，γ为转换速度参数，
Figure FDA0002482331560000032
所述第三驱动件的转速调节信号为转速调节速率，计算公式为：
Figure FDA0002482331560000033
其中，γ为转换速度参数，
Figure FDA0002482331560000034
7.一种变电站工作用的清扫系统，其特征在于，包括：
权利要求1-7中任一项所述的变电站工作用的清扫装置；
UWB标签，设于所述变电站工作用的清扫装置上；
UWB基站，与所述UWB标签进行数据交互，且与所述变电站工作用的清扫装置中控制单元相连；
报警器，与所述变电站工作用的清扫装置中控制单元相连；
当所述UWB基站与UWB标签之间距离满足设定要求时，所述报警器发出报警信号。
8.根据权利要求7所述的一种变电站工作用的清扫系统，其特征在于：所述清扫系统包括若干个移动式UWB基站，所有移动式UWB基站以阵列形式布置在停电工作区域周围，实现变电站工作用的清扫装置与带电工作区域的距离的动态计算，当任意一个移动式UWB基站与UWB标签之间的距离小于第一预警阈值时，则所述报警器发出报警信号；当UWB基站与UWB标签的距离小于第二预警阈值时，则闭锁所述清扫装置同时强制断开动力电源，所述第一预警阈值大于所述第二预警阈值。
9.根据权利要求7或8所述的一种变电站工作用的清扫系统，其特征在于：所述清扫系统包括若干个驻点式UWB基站，所有驻点式UWB基站以阵列形式在变电站工作区域中布置，获得UWB标签与不同的驻点式UWB基站之间的距离信息，利用三个以上的距离信息即可通过相交圆原理确定自动清扫装置在变电站工作区域的具体位置，并利用网络将相关位置信息和清扫信息传输至远程中心。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186244A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Kochi Univ Of Technology 傾斜角度推定システム、相対角度推定システム及び角速度推定システム
JP2013238097A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd 建設機械の転倒防止装置
CN107962589A (zh) * 2017-06-09 2018-04-27 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于多传感器融合的变电站设备带电水冲洗机器人绝缘防护系统
CN107971266A (zh) * 2017-06-09 2018-05-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于双机协同控制的变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法
CN108714883A (zh) * 2018-06-08 2018-10-30 山东鲁能智能技术有限公司 一种变电站带电检修自主作业机器人平台
CN108724192A (zh) * 2018-06-28 2018-11-02 河南工程学院 一种机器人运动控制系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009186244A (ja) * 2008-02-04 2009-08-20 Kochi Univ Of Technology 傾斜角度推定システム、相対角度推定システム及び角速度推定システム
JP2013238097A (ja) * 2012-05-17 2013-11-28 Sumitomo Heavy Ind Ltd 建設機械の転倒防止装置
CN107962589A (zh) * 2017-06-09 2018-04-27 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于多传感器融合的变电站设备带电水冲洗机器人绝缘防护系统
CN107971266A (zh) * 2017-06-09 2018-05-01 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于双机协同控制的变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法
CN108714883A (zh) * 2018-06-08 2018-10-30 山东鲁能智能技术有限公司 一种变电站带电检修自主作业机器人平台
CN108724192A (zh) * 2018-06-28 2018-11-02 河南工程学院 一种机器人运动控制系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王智杰等: "变电站室内巡检机器人系统研究与应用", 《山东工业技术》 *
闫庆磊等: "模糊数学方法在唐庄煤矿构造复杂性评价研究中的应用", 《中国煤炭地质》 *

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