CN114378829A - 一种gis水平腔体检修机器人及gis水平腔体检修系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种GIS水平腔体检修机器人，其包括检修机器人本体，安装于检修机器人本体底部的可转向驱动机构，安装于检修机器人本体前端的柔性机械臂机构和视觉检测系统，安装于检修机器人本体内的控制系统和电源系统。本发明进一步公开了GIS水平腔体检修系统，其包括人机交互系统和GIS水平腔体检修机器人，人机交互系统与GIS水平腔体检修机器人通讯连接。本发明可本发明检修机器人本体两侧可沿垂向向上或向下旋转变形，从而能够使检修机器人底部变形弯曲，不仅能够跨越障碍物，实现无障碍运行；还可以适应不同型号的GIS设备腔体，具有较强的普适性。

Description

一种GIS水平腔体检修机器人及GIS水平腔体检修系统

技术领域

本发明属于电力系统GIS设备自动可视化检修技术领域，涉及一种GIS腔体检修机器人及检修系统，具体涉及一种可变形GIS水平腔体检修机器人及检修系统。

背景技术

由于GIS(Gas insulated Switchgear，气体绝缘组合电气设备)为全封闭设备，内部有导电杆、支撑绝缘子及其它各种元件，其检修过程较为复杂，检修人员很难进入设备内部查找故障点。现阶段GIS设备检修技术基本上都是拆卸GIS设备后人工对GIS设备进行检修，该过程非常复杂，费时费力，效率低下，导致事故后平均停电检修时间比常规高压电气设备长，所涉及的停电区域范围大。且由于GIS设备在运行过程中内部充满了有毒的六氟化硫气体，现阶段的技术难免对检修人员的健康带来风险。

为了GIS设备在检修过程中尽可能少的对设备进行拆解、减少GIS设备检修中的人工直接进入腔体环节，以避免了六氟化硫、二氧化硫、硫化氢等有毒气体和粉末对人员健康带来潜在风险，提高检修效率，采用机器人代替人工进行GIS设备检修是未来发展的趋势。

目前已有的GIS腔体内部检修维护机器人，主要适用于对GIS腔体内部进行机器人化清扫、吸尘、擦拭等检修维护作业。但机器人只能适用于单一直径的GIS腔体，越障能力差，且不具备普适性。

发明内容

本发明目的旨在针对传统GIS腔体检修中存在的检修机器人普适性差、越障能力不足等技术问题，提供一种可变形GIS水平腔体检修机器人，能够在GIS水平腔体内实现自动检测，通过变形能够适用多种类型的GIS腔体，具有较好的普适性。

本发明的另一目的旨在提供一种GIS水平腔体检修系统。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案来实现。

本发明提供的GIS水平腔体检修机器人，其包括：检修机器人本体，安装于检修机器人本体底部的可转向驱动机构，安装于检修机器人本体前端的柔性机械臂机构和视觉检测系统，安装于检修机器人本体内的控制系统和电源系统；所述控制系统分别与可转向驱动机构、柔性机械臂机构和视觉检测系统连接；所述电源系统；分别与可转向驱动机构、柔性机械臂机构、视觉检测系统和控制系统电连接；

所述检修机器人本体包括第一壳体以及位于第一壳体两侧、通过车身变形机构与第一壳体转动连接的第二壳体，以使检修机器人本体两侧沿竖向向上或向下旋转变形；

所述可转向驱动机构带动检修机器人本体前后移动或转向；

所述柔性机械臂机构对GIS水平腔体内目前区域的异物进行清理；

所述视觉检测系统对GIS水平腔体内部环境进行图像和视频采集；

所述控制系统依据接收的外部指令，控制车身变形机构、可转向驱动机构、柔性机械臂机构、视觉检测系统执行操作。

上述GIS水平腔体检修机器人，检修机器人本体两侧沿垂向向上或向下旋转变形，从而实现检修机器人本体两侧给定角度(例如0～25°)范围内的变形，使检修机器人本体底盘由平面变成近似弧面，使检修机器人能适应不同曲率的弧面，实现检修机器人适应不同厂家220kV及以上GIS设备，不受腔体外观、型号、结构等差异的影响。

上述GIS水平腔体检修机器人，所述车身变形机构包括第一驱动舵机、用于将第一驱动舵机安装于第一壳体上的U型连接件以及与第一驱动舵机的舵机盘固连的U型支架；所述U型支架安装于第二壳体上；所述第一驱动舵机的舵机盘带动第二壳体旋转，以使检修机器人本体两侧在给定角度范围内沿竖向向上或向下旋转变形变形。在具体实现方式中，所述第一壳体中部开设有第一卡槽；所述第二壳体边缘中部开设有第二卡槽；所述U型支架开口端安装于第二卡槽内，封闭端深入至第二壳体内部；所述U型连接件开口端安装于第一卡槽内，封闭端延伸至U型支架开口端内；所述第一驱动舵机固定安装于U型连接件开口端一侧内壁；所述第一驱动舵机输出端舵机盘嵌入U型支架侧壁设置的轴承内；所述第一驱动舵机的舵机盘带动第二壳体旋转。进一步的，第一驱动舵机内置编码器，可精确反馈第二壳体旋转角度，进而确定检修机器人本体变形角度。

上述可变形GIS水平腔体检修机器人，所述可转向驱动机构主要为轮式行进机构，其包括安装于检修机器人本体底盘四周的滚轮、驱动滚轮滚动的车轮驱动电机和驱动滚轮转向的第二驱动舵机。这里车轮驱动电机通过电机安装组件转动连接于第二壳体端部，车轮驱动电机的输出端与滚轮轮毂连接，驱动滚轮前进或后退。第二驱动舵机安装于第二壳体内，驱动车轮驱动电机与之同步转动，从而实现滚轮左右转向。本发明中，电机安装组件包括用于承载车轮驱动电机的电机安装盒和设置于电机安装盒上的转轴，转轴经轴承安装于与第二壳体固定连接的连接板上；第二驱动舵机输出端和转轴经相互啮合的齿轮组连接。所述可转向驱动机构进一步包括用于精确反馈车轮转向角度的绝对值编码器；本发明中，绝对值编码同轴连接的齿轮与第二驱动舵机输出端齿轮啮合，这样可以实现对车轮转向角度的实时反馈。进一步的，所述滚轮设置有橡胶套，用于增加滚轮与GIS水平腔体之间的摩擦力，从而能够更加精确的控制滚轮转向方向及移动距离。

上述可变形GIS水平腔体检修机器人，所述柔性机械臂机构包括设置于检修机器人本体前端的多关节柔性机械臂、安装于检修机器人本体内的柔性机械臂驱动单元及设置于多关节柔性机械臂末端的异物清理工具，所述柔性机械臂驱动单元(32)与多关节柔性机械臂驱动连接。柔性机械臂机构通过柔性机械臂驱动单元驱动多关节柔性机械臂将异物清理工具移动至GIS水平腔体内的目前区域，对异物进行清理。所述多关节柔性机械臂包括经连接关节连接的第一柔性机械臂和第二柔性机械臂；第一柔性机械臂和第二柔性机械臂均为柔性可弯曲软管，第一柔性机械臂的前端固定安装于检修机器人本体的第一壳体前端中部，第一柔性机械臂内安装有延伸至第二柔性机械臂的柔性支柱；第二柔性机械臂的末端关节安装有支架，支架底部设置有呈锥形结构的异物清理工具。柔性机械臂驱动单元包括设置于第一柔性机械臂和第二柔性机械臂内的若干驱动合金丝和与驱动合金丝连接、用于带动驱动合金丝往复移动的伺服驱动部件；所有驱动合金丝分为两组，一组驱动合金丝与连接关节固连，另一组驱动合金丝与末端关节固连。所述伺服驱动部件安装于第一壳体内。为了减小检修机器人体积及伺服驱动部件在第一壳体内的占用空间，本发明将伺服驱动部件设计为以整体结构，其包括安装于检修机器人本体内底部的滑动平台以及平行设置于滑动平台上侧或/下侧的丝杆驱动组件；丝杆驱动组件与驱动合金丝数量一致。所述丝杆驱动组件包括丝杆，安装于丝杆上的螺母，与丝杆一端驱动连接的伺服电机；所述螺母与驱动合金丝固连；所述丝杆和伺服电机平行设置于滑动平台上。进一步设计中，所述螺母底部设置有滑块，其与滑动平台上设计的直线导轨形成滑动副。

上述可变形GIS水平腔体检修机器人，所述视觉检测系统主要用于实现GIS水平腔体内部环境三维重建，其包括双目视觉定位相机、视频检查相机和深度相机。其中，双目视觉定位相机主要用于GIS水平腔体内的异物定位，其安装于检修机器人本体的第一壳体前端并位于多关节柔性机械臂的两侧；视频检查相机主要用于GIS水平腔体内的全方位视频检查，尤其是用于近距离观察，例如近距离观察GIS内的裂纹等缺陷，视频检查相机安装于多关节柔性机械臂末端支架内；深度相机为RGB-D相机，用于获取GIB腔体内地三维图像，深度相机安装于检修机器人本体的第一壳体后端。

上述可变形GIS水平腔体检修机器人，所述控制系统包括安装在电路板上的处理器以及与处理器连接车轮驱动电机驱动器、伺服电机驱动器和通讯模块等。车轮驱动电机驱动器和伺服电机驱动器分别与车轮驱动电机和伺服电机连接。所述处理器还与第一驱动舵机、第二驱动舵机连接，依据来自外部的操作指令，控制第一驱动舵机、第二舵机、车轮驱动电机、伺服电机各部件动作，使检修机器人完成变形、移动及清理异物等操作。所述处理器进一步与双目视觉定位相机、视频检查相机和深度相机连接，用于基于深度相机采集的图像信息采用常规方法进行处理获取三维图像，并依据双目视觉定位相机对GIS水平腔体内地异物定位，然后将三维图像、异物定位信息与视频检查相机采集的视频信息一起上传至人机交互系统。通讯模块用于接收外部指令、并将指令发送给处理器，或者将处理器中的图像、视频数据等发送给人机交互系统。

上述可变形GIS水平腔体检修机器人，所述电源系统包括电源。电源为车身变形机构、可转向驱动机构、柔性机械臂机构、视觉检测系统供电，具体为为处理器、第一驱动舵机、第二舵机、车轮驱动电机驱动器、伺服电机驱动器、双目视觉定位相机、视频检查相机和深度相机等供电。为了避免外接电源线，电源优选为可充电电池组，此时电源系统进一步包括与电源连接的电量检测模块，用于实时检测电源电量，避免电源电量不足，影响检修机器人正常使用。

本发明进一步提供了一种GIS水平腔体检修系统，其包括人机交互系统和GIS水平腔体检修机器人，人机交互系统与GIS水平腔体检修机器人通讯连接。通过该人机交互系统的人机交互界面，可实现画面传输反馈GIS腔体内的实际工况，并显示GIS腔体可视化及内部异物在GIS腔体中所处位置，提示相关操作步骤及重点，显示电量使用情况，控制检修机器人操作、GIS腔体可视化及内部异物清理装置自动回位。

本发明提供的GIS水平腔体检修机器人及系统具有以下有益效果：

(1)本发明检修机器人本体两侧可沿垂向向上或向下旋转变形，从而能够使检修机器人底部变形弯曲，不仅能够跨越障碍物，实现无障碍运行；还可以适应不同型号的GIS设备腔体，具有较强的普适性。

(2)本发明设置的可转向驱动机构，能够使检修机器人完成前进、后退、转向等操作。

(3)本发明设置的多关节柔性机械臂机构，能够延伸至检修机器人本体无法到达的目标区域，获取GIS设备内部更加全面的环境信息并去除GIS设备内的异物。

(4)本发明通过设置的双目视觉定位相机、视频检查相机和深度相机能够实现GIS水平腔体内部环境三维重建。

附图说明

图1为GIS水平腔体检修机器人结构示意图。

图2为GIS水平腔体检修机器人内部示意图。

图3为检修机器人本体内部示意图。

图4为可变形GIS水平腔体检修机器人在GIS腔体内使用状态示意图。

图中，1-检修机器人本体，11-第一壳体，111-第一卡槽，12-车身变形机构，121-第一驱动舵机，122-U型支架，123-U型连接件，13-第二壳体，131-第二卡槽，2-可转向驱动机构，21-滚轮，22-第二驱动舵机，23-绝对值编码器，24-电机安装组件，241-电极安装盒，242-转轴，243-连接板，3-柔性机械臂机构，31-多关节柔性机械臂，311-连接关节，312-第一柔性机械臂，313-第二柔性机械臂，314-末端关节，322-支架，32-柔性机械臂驱动单元，321-伺服驱动部件，3211-滑动平台，32111-直线导轨，3212-丝杆驱动组件，32121-丝杆，32122-螺母，32123-伺服电机，3213-安装板33-异物清理工具，4-视觉检测系统，41-双目视觉定位相机，42-视频检查相机，43-深度相机，5-电源系统，6-通讯线缆，7-人工交互系统，8-GIS水平腔体。

具体实施方式

结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明。

实施例1

本实施例提供的GIS水平腔体检修机器人，如图1至图3所示，其包括：检修机器人本体1，安装于检修机器人本体底部的可转向驱动机构2，安装于检修机器人本体前端的柔性机械臂机构3和视觉检测系统4，安装于检修机器人本体内的控制系统和电源系统5。

检修机器人本体1两侧沿垂向向上或向下旋转变形。如图1所示，检修机器人本体1包括第一壳体11以及位于第一壳体两侧，通过车身变形机构12与第一壳体转动连接的第二壳体13。车身变形机构12驱动第二壳体13沿竖向向上或向下旋转，从而实现检修机器人本体两侧给定角度(例如0～25°)范围内的变形，使检修机器人本体底盘由平面变成近似弧面，使检修机器人能适应不同曲率的弧面，实现检修机器人适应不同厂家220kV及以上GIS设备，不受腔体外观、型号、结构等差异的影响。

如图2及图3所示，第一壳体中部开设有第一卡槽111；第二壳体边缘中部开设有第二卡槽131；车身变形机构12包括第一驱动舵机121、U型支架122和U型连接件123。U型支架122开口端安装于第二卡槽内，封闭端深入至第二壳体内部；U型连接件开口端安装于第一卡槽内，封闭端延伸至U型支架开口端内。第一驱动舵机固定安装于U型连接件开口端一侧内壁；第一驱动舵机输出端舵机盘嵌入U型支架122侧壁设置的轴承内。为了对第一驱动舵机进行保护，U型连接件设置有与第一驱动舵机输出端适配的弧形盖板。由第一驱动舵机121驱动舵机盘转动，舵机盘带动与之连接的U型支架122转动，从而带动第二壳体旋转，进一步的，第一驱动舵机121内置编码器，可精确反馈第二壳体旋转角度，进而确定检修机器人本体变形角度。

如图2及图3所示，可转向驱动机构安装于第二壳体13上。可转向驱动机构2为轮式行进机构，其包括安装于检修机器人本体底盘四周的四个滚轮21、车轮驱动电机和第二驱动舵机22。车轮驱动电机与滚轮21驱动连接；第二驱动舵机22与车轮驱动电机转动连接，第二驱动舵机驱动车轮驱动电机与之同步转动。

在具体实现方式中，滚轮主要由轮毂以及设置于轮毂外的橡胶套组成，橡胶套能够增加滚轮与GIS水平腔体之间的摩擦力，从而能够更加精确的控制滚轮转向方向及移动距离，从而能够更加精确的控制检修机器人运行至目标位置。车轮驱动电机通过电机安装组件24转动连接于第二壳体端部。电机安装组件24包括电机安装盒241和设置于电机安装盒上的转轴242。车轮驱动电机设置于电机安装盒241内，且车轮驱动电机输出端与滚轮轮毂连接。转轴242经轴承安装于与第二壳体固定连接的连接板243上。第二驱动舵机22输出端和转轴经相互啮合的齿轮组连接。本实施例中，可转向驱动机构2进一步包括绝对值编码器23。绝对值编码23同轴连接的齿轮与第二驱动舵机输出端齿轮啮合，这样可以实现对车轮转向角度的实时反馈。

如图1至图3所示，柔性机械臂机构3安装于第一壳体前端。柔性机械臂机构3包括设置于检修机器人本体前端的多关节柔性机械臂31、安装于检修机器人本体内的柔性机械臂驱动单元32及设置于多关节柔性机械臂末端支架322的异物清理工具33；柔性机械臂驱动单元32与多关节柔性机械臂31驱动连接。

在具体实现方式中，多关节柔性机械臂包括经连接关节311连接的第一柔性机械臂312和第二柔性机械臂313，且安装于检修机器人本体前端。第一柔性机械臂和第二柔性机械臂均为柔性可弯曲软管；第一柔性机械臂的前端固定安装于检修机器人本体的第一壳体前端中部，第二柔性机械臂的末端关节321安装有支架322，支架底部设置有呈锥形结构的异物清理工具33。第一柔性机械臂内安装有延伸至第二柔性机械臂的柔性支柱，用于支撑第一柔性机械臂和第二柔性机械臂；柔性支柱需要既有一定的刚度又有一定的弹性，可以采用弹簧作为柔性支柱。柔性机械臂驱动单元用于驱动第一柔性机械臂和第二柔性机械臂移动；本实施例中，所采用的柔性机械臂驱动单元包括设置于第一柔性机械臂和第二柔性机械臂内的若干驱动合金丝和与驱动合金丝连接、用于带动驱动合金丝伸缩的伺服驱动部件。驱动合金丝数量为六根，均分为两组，一组驱动合金丝与连接关节311固连，另一组驱动合金丝与第二柔性机械臂末端关节314固连。伺服驱动部件32安装于第一壳体内。为了减小检修机器人体积及伺服驱动部件在第一壳体内的占用空间，这里将伺服驱动部件设计为以整体结构，其包括安装于检修机器人本体内底部的滑动平台3211以及平行设置于滑动平台上侧和下侧的若干丝杆驱动组件3212，每组丝杆驱动组件用于控制一根驱动合金丝。丝杆驱动组件包括丝杆32121，安装于丝杆上的螺母32122，与丝杆一端驱动连接的伺服电机32123，另一端转动安装在第一壳体前端安装板3213上；所述螺母与驱动合金丝固连，伺服电机通过安装座固定于滑动平台上。进一步的，滑动平台上设计与丝杆平行的直线导轨32111，螺母32122底部设置的滑块与直线导轨形成滑动副。通过伺服电机带动相应的驱动合金丝沿丝杆移动，从而控制第一柔性机械臂或第二柔性机械臂移动。六根驱动合金丝，可以实现第一柔性机械臂和第二柔性机械臂不同方向的移动，从而驱动多关节柔性机械臂携带异物清理工具移动至GIS水平腔体内的目前区域，对异物进行清理。异物清理工具33可以根据需要设置其形状和结构。本实施例实例的异物清理工具为锥形结构，头部交尖锐，有利于去除异物。

如图1至图3所示，视觉检测系统4主要包括双目视觉定位相机41、视频检查相机42和深度相机43。双目视觉定位相机41主要用于GIS水平腔体内的异物定位，其安装于检修机器人本体的第一壳体前端并位于多关节柔性机械臂的两侧。视频检查相机42主要用于GIS水平腔体内的全方位视频检查，尤其是用于近距离观察，例如近距离观察GIS内的裂纹等缺陷，视频检查相机安装于多关节柔性机械臂末端支架322内。深度相机43为RGB-D相机，用于获取GIB腔体内地三维图像，深度相机安装于检修机器人本体的第一壳体后端。

如图2及图3所示，电源系统5包括电源和电量检测模块。电源为可充电电池组，用于为车身变形机构、可转向驱动机构、柔性机械臂机构、视觉检测系统供电，具体为处理器(下方给出)、第一驱动舵机、第二舵机、车轮驱动电机驱动器、伺服电机驱动器、双目视觉定位相机、视频检查相机和深度相机等供电。电量检测模块，用于实时检测电源电量，避免电源电量不足，影响检修机器人正常使用。

本实施例提供的控制系统(图中未示出)包括安装在电路板上的处理器以及与处理器连接的车轮驱动电机驱动器、伺服电机驱动器和通讯模块。所述处理器进一步与双目视觉定位相机、视频检查相机和深度相机连接，用于基于深度相机采集的图像信息采用常规方法进行处理获取三维图像，并依据双目视觉定位相机对GIS水平腔体内地异物定位，然后将三维图像、异物定位信息与视频检查相机采集的视频信息一起上传至人机交互系统。车轮驱动电机驱动器和伺服电机驱动器分别与车轮驱动电机和伺服电机连接。所述处理器还与第一驱动舵机、第二驱动舵机连接，依据来自外部的操作指令，控制第一驱动舵机、第二舵机、车轮驱动电机、伺服电机各部件动作，使检修机器人完成变形、移动及清理异物等操作。通讯模块用于接收外部指令(例如来自用于控制GIS水平腔体检修机器人的人工交互系统)、并将指令发送给处理器，或者将处理器中的图像、视频数据发送给人工交互系统，人工交互系统基于接收的图像和视频数据，进行实时显示。

上述可变形GIS水平腔体检修机器人工作原理为：将检修机器人置于GIS水平腔体内，控制系统依据接收来自人机交互系统的外部指令，通过可转向驱动机构驱动检修机器人在GIS水平腔体内移动，利用视觉检测系统得到GIS水平腔体内的三维环境，当遇到障碍物时，驱动检修机器人转向或者通过车身变形机构使检修机器人变形，越过障碍物；并利用多关节柔性机械臂末端的异物清理工具清除异物。

与现有技术对比，本发明采用智能化装置设备，合理设计机身的变形角度。本发明将机器人通过GIS设备开设的用于设备检修的检修手孔进入GIS腔内，不仅能实现各种型号尺寸的GIS的腔内检视，还能完成对GIS腔体的清扫，提高了GIS的维护保养效率，降低了GIS运营成本。本发明应用于GIS水平腔体检修可大大提高GIS停电检修时检测维护的效率和效益，其主要优点表现在：

(1)研发的检修机器人可跨越GIS设备腔体内的支撑绝缘体、导体、开关等障碍，实现无障碍运行，同时能避免在GIS内部运行时造成二次破坏，帮助检修人员及时了解GIS设备腔体内部的情况，有效判断GIS故障类型及故障位置并实时显示在人机交互界面；

(2)研发的检修机器人采用可变形设计，可适应不同厂家220kV及以上GIS设备，不受腔体外观、型号、结构差异的影响，能够在一定程度上利用机器人直接解决由于腔体内异物所引起的GIS系统故障问题，从而避免了不必要的设备拆解，省时省力，稳定高效。减小了GIS设备检修中的人工直接进入腔体环节，在极大程度上避免了二氧化硫、硫化氢等有毒气体和粉末对人员健康带来潜在风险；

(3)针对传统人工GIS设备故障检修需要进行设备拆解，检修过程复杂，效率低下等问题以及现有GIS设备检测手段的诸多不足或应用侧重点的不同，研制的检修机器人可携带传感器和作业设备进入GIS腔体内部，利用智能控制、图像识别、机器学习等技术，实现GIS腔体自动检测以及腔体内异物智能清理，为GIS设备检修提供一种智能化手段，从而提高GIS设备检修效率，保证GIS设备安全稳定运行。

实施例2

如图4所示，本实施例提供了一种GIS水平腔体检修系统，其包括实施例1给出的可变形GIS水平腔体检修机器人以及人机交互系统7，两者通过通讯线缆6连接，通讯线缆一端与人机交互系统连接，另一端与检修机器人本体内控制系统的通讯模块连接。这里的人机交互系统可以使用本领域已经披露的常规人工交互系统。GIS水平腔体检修系统设置的人机交互系统主要将对第一驱动舵机、第二舵机、车轮驱动电机、伺服电机等部件的操作指令通过通讯模块发送给控制系统，由控制系统控制各部件动作；此外，人工交互系统还基于接收的图像和视频数据，通过常规图像识别方法识别图像和视频数据中的异物及缺陷，并在图像和视频中标识，最后将标识完成的图像和视频数据显示在人机交互界面。人工系统设置的人机交互界面，可实现画面传输反馈GIS腔体内的实际工况，并显示GIS腔体可视化及内部异物在GIS腔体中所处位置，提示相关操作步骤及重点，显示电量使用情况，控制检修机器人操作、GIS腔体可视化及内部异物清理装置自动回位。

如图4所示，GIS水平腔体检修系统工作原理为：将人工交互系统和检修机器人通过通讯线缆连接，然后将检修机器人置于GIS水平腔体8内，检修机器人控制系统依据接收的外部指令，通过可转向驱动机构驱动检修机器人在GIS水平腔体内移动，利用视觉检测系统得到GIS水平腔体内的三维环境，当遇到障碍物时，驱动检修机器人转向或者通过车身变形机构使检修机器人变形，越过障碍物；并利用多关节柔性机械臂末端的异物清理工具清除异物。通过该人机交互系统的人机交互界面，可实现画面传输反馈GIS腔体内的实际工况，并显示GIS腔体可视化及内部异物在GIS腔体中所处位置，提示相关操作步骤及重点，显示电量使用情况，控制检修机器人操作、GIS腔体可视化及内部异物清理装置自动回位。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，包括：检修机器人本体(1)，安装于检修机器人本体底部的可转向驱动机构(2)，安装于检修机器人本体前端的柔性机械臂机构(3)和视觉检测系统(4)，安装于检修机器人本体内的控制系统和电源系统(5)；所述控制系统分别与可转向驱动机构、柔性机械臂机构和视觉检测系统连接；所述电源系统(5)分别与可转向驱动机构、柔性机械臂机构、视觉检测系统和控制系统电连接；

所述检修机器人本体(1)包括第一壳体(11)以及位于第一壳体两侧、通过车身变形机构(12)与第一壳体转动连接的第二壳体(13)，以使检修机器人本体(1)两侧沿竖向向上或向下旋转变形；

所述可转向驱动机构(2)带动检修机器人本体前后移动或转向；

所述柔性机械臂机构(3)对GIS水平腔体内目前区域的异物进行清理；

所述视觉检测系统(4)对GIS水平腔体内部环境进行图像和视频采集；

所述控制系统依据接收的外部指令，控制车身变形机构、可转向驱动机构、柔性机械臂机构、视觉检测系统执行操作。

2.根据权利要求1所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述车身变形机构(12)包括第一驱动舵机(121)、用于将第一驱动舵机(121)安装于第一壳体(11)上的U型连接件(123)以及与第一驱动舵机(121)的舵机盘固连的U型支架(122)；所述U型支架安装于第二壳体(13)上；所述第一驱动舵机(121)的舵机盘带动第二壳体旋转，以使检修机器人本体两侧在给定角度范围内沿竖向向上或向下旋转变形变形。

3.根据权利要求2所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述第一壳体中部开设有第一卡槽(111)；所述第二壳体边缘中部开设有第二卡槽(131)；所述U型支架(122)开口端安装于第二卡槽内，封闭端深入至第二壳体内部；所述U型连接件开口端安装于第一卡槽内，封闭端延伸至U型支架开口端内；所述第一驱动舵机固定安装于U型连接件开口端一侧内壁；所述第一驱动舵机的输出端舵机盘嵌入U型支架(122)侧壁设置的轴承内。

4.根据权利要求1所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述可转向驱动机构(2)安装于第二壳体(13)上；所述可转向驱动机构(2)包括安装于检修机器人本体底盘四周的滚轮(21)、车轮驱动电机和第二驱动舵机(22)；所述车轮驱动电机与滚轮(21)连接，驱动滚轮滚动；所述第二驱动舵机(22)与车轮驱动电机连接，驱动电机和与之连接的滚轮同步转向。

5.根据权利要求4所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述车轮驱动电机通过电机安装组件(24)转动连接于第二壳体端部，车轮驱动电机的输出端与滚轮轮毂连接；第二驱动舵机(22)安装于第二壳体内，驱动车轮驱动电机(22)与之同步转动。

6.根据权利要求1所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述柔性机械臂机构(3)包括设置于检修机器人本体前端的多关节柔性机械臂(31)、安装于检修机器人本体内的柔性机械臂驱动单元(32)及设置于多关节柔性机械臂末端的异物清理工具(33)；所述柔性机械臂驱动单元(32)与多关节柔性机械臂(31)驱动连接。

7.根据权利要求6所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述多关节柔性机械臂(31)包括经连接关节(311)连接的第一柔性机械臂(312)和第二柔性机械臂(313)；所述柔性机械臂驱动单元(32)包括设置于第一柔性机械臂和第二柔性机械臂内的若干驱动合金丝和与驱动合金丝连接、用于带动驱动合金丝伸缩的伺服驱动部件(321)；所有驱动合金丝分为两组，一组驱动合金丝与连接关节固连，另一组驱动合金丝与第二柔性机械臂末端关节固连。

8.根据权利要求7所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述伺服驱动部件(321)包括安装于检修机器人本体内底部的滑动平台(3211)以及平行设置于滑动平台上侧或/下侧的丝杆驱动组件(3212)；丝杆驱动组件与驱动合金丝数量一致；所述丝杆驱动组件包括丝杆(32121)，安装于丝杆上的螺母(32122)，与丝杆一端驱动连接的伺服电机(32123)；所述螺母(32122)与驱动合金丝固连；所述丝杆(32121)和伺服电机(32123)平行设置于滑动平台上。

9.根据权利要求6所述的GIS水平腔体检修机器人，其特征在于，所述视觉检测系统(4)包括双目视觉定位相机(41)、视频检查相机(42)和深度相机(43)；所述双目视觉定位相机(41)安装于检修机器人本体的第一壳体前端并位于多关节柔性机械臂的两侧；所述视频检查相机(42)安装于多关节柔性机械臂末端支架内；所述深度相机(43)安装于检修机器人本体的第一壳体后端。

10.一种GIS水平腔体检修系统，其特征在于，包括人机交互系统(7)和权利要求1-9任意一项所述的GIS水平腔体检修机器人，人机交互系统(7)与GIS水平腔体检修机器人通讯连接。

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