CN117879132A - 一种用于巡检机器人的储能供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于供电领域的一种用于巡检机器人的储能供电系统，通过设置与巡检机器人自由连接的移动式储能器，并在巡检路线上设置电源投放点和多个电源取返点，巡检机器人在到达电源投放点后可存留下移动式储能器，使其在此处进行光伏储能，巡检机器人则继续巡检，随后在每到达一处电源取返点时，可对剩余电量以及剩余巡检路程进行检测，当剩余电量不足以完成剩余路程时，可沿设定的最短往返路线回到电源投放点，取回移动式储能器，使其在后续的巡检过程中，持续性为巡检机器人进行供电，便于高效地完成大范围巡检，另外，本申请采用的对移动式储能器进行定点存留以及选择性取回过程，也不易增加巡检机器人的体积和重量负担。

Description

一种用于巡检机器人的储能供电系统

技术领域

本发明涉及的一种储能供电系统，特别是涉及应用于供电领域的一种用于巡检机器人的储能供电系统。

背景技术

随着国家电网公司对建设智能电网、智能变电站的政策的出台，变电站巡检机器人代替人工对变电站电力设备巡检，实现了变电站电力设备监测的智能化，这种机器人平台需要大范围、多次数的移动巡检，这就需要巡检机器人有一套续航能力持久、稳定性能强的供电系统。

巡检机器人一般采用蓄电池提供能源，沿着巡检线路进行巡检，当电池能量降低到一定程度后，巡检机器人就需要进行能源的补充传统的巡检机器人，大多采用离线充电方法，需要巡检机器人下线后进行充电操作，即通过部署在巡检路径沿线的多个分布式充电桩对蓄电池进行充电，充电时间较长，且充电期间内无法进行巡检作业。

因此，目前巡检机器人中电源充电的单一化、时间长等问题造成了巡检机器人在执行大范围、多设备巡检任务时非常不方便，且效率低下。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是巡检机器人由于在巡检过程中电池续航不足、充电方式单一的问题，导致在执行大范围巡检任务时巡检效率低下。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于巡检机器人的储能供电系统，包括供电控制系统和移动式储能器，供电控制系统包括充电路线规划模块、余电检测模块、返点判断模块、主定位模块、连接模块和电源接收模块；

充电路线规划模块用于在已确定好的机器人巡检路线上设置一个电源投放点A和多个电源取返点B，并在电源投放点A和每个电源取返点B之间均设定一条最短的往返路线S；

余电检测模块用于对巡检机器人在到达电源取返点B时的剩余电量进行检测，并将电量数据传送至返点判断模块；

返点判断模块根据巡检机器人所在的电源取返点B和剩余电量数据，判断其是否需要从该电源取返点B沿设定路线前往电源投放点A以取回移动式储能器；

连接模块用于控制巡检机器人与移动式储能器之间的结构连接和断开；

移动式储能器包括储能器本体和储能子系统，储能子系统包括电源发射模块、备用电源、太阳能储能模块和副定位模块，电源接收模块用于接收电源发射模块传递的能量并对巡检机器人进行充电。

作为本申请的进一步补充，电源投放点A和电源取返点B位置关系为：沿巡检路线前进方向，巡检机器人先经过电源投放点A，再依次经过多个电源取返点B。

作为本申请的进一步补充，储能器本体包括带有多个行走轮的机体，机体的上端固定连接有光伏板，光伏板与太阳能储能模块电性连接，机体的前端固定连接有连板，连板的前端固定连接一对磁片。

作为本申请的进一步补充，巡检机器人的后端内部固定连接有一对与磁片位置相对应的电磁铁，电磁铁与连接模块电性连接。

作为本申请的又一种改进，巡检机器人的后端开设有凹槽，凹槽的内部设有压力传感器、压缩弹簧和受压块，压力传感器与凹槽的内壁固定连接，受压块位于靠近凹槽槽口的一侧，且其与凹槽内部滑动连接，压缩弹簧固定连接于压力传感器感应端和受压块之间。

作为本申请的又一种改进的补充，供电控制系统还包括断连监测模块，压力传感器与断连监测模块电性连接，断连监测模块用于监测巡检机器人与移动式储能器之间是否处于结构连接状态。

一种用于巡检机器人的储能供电系统，其使用方法包括以下步骤：

步骤1、巡检机器人携带着移动式储能器，沿着巡检路线前进，执行巡检过程；

步骤2、当到达电源投放点A时，巡检机器人与移动式储能器脱离，移动式储能器停留在电源投放点A，在有光照的情况下可光伏储能过程，巡检机器人继续沿巡检路线进行巡检；

步骤3、当巡检机器人到达电源取返点B时，检测自身的剩余电量，当剩余电量不足以完成剩余巡检路程时，进行步骤3.1，当剩余电量足够完成剩余巡检路程时，进行步骤3.2；

步骤3.1、沿该电源取返点B与电源投放点A之间的往返路线S前进，取回移动式储能器并进行充电，随后沿往返路线S返回至该电源取返点B，继续巡检，直至达到巡检终点；

步骤3.2、继续沿巡检路线进行巡检，当到达下一电源取返点B时，再次进行步骤3，直至巡检机器人到达巡检终点，完成巡检。

作为本申请的再一种改进，储能子系统还包括驱动模块，行走轮与驱动模块电性连接。

作为本申请的再一种改进的补充，供电控制系统还包括与充电路线规划模块连接的耗电预估模块，耗电预估模块用于估算巡检机器人单次经过往返路线S所需的电量。

作为本申请的再一种改进的补充，在进行步骤3.1时，通过耗电预估模块估算巡检机器人剩余电量是否足以到达电源投放点A，当巡检机器人剩余电量不足以支撑对应的往返路线S路程时，充电路线规划模块在该往返路线S上设定新的交汇点C，同时将信息反馈至移动式储能器，移动式储能器接收到信息后，沿该往返路线S向电源取返点B移动，使巡检机器人和移动式储能器在交汇点C汇合，二者再一同向电源取返点B返回，继续巡检。

综上所述，本申请通过设置与巡检机器人自由连接的移动式储能器，并在巡检路线上设置电源投放点和多个电源取返点，巡检机器人在到达电源投放点后可存留下移动式储能器，使其在此处进行光伏储能，巡检机器人则继续巡检，随后在每到达一处电源取返点时，可对自身剩余电量以及剩余巡检路程进行检测和评判，当剩余电量不足以完成剩余路程时，可沿着设定的往返路线S回到电源投放点，取回移动式储能器，使其在沿往返路线S返回电源取返点以及后续的巡检过程中，持续性为巡检机器人进行供电，使巡检机器人高效地完成大范围巡检，另外，本申请所采用的定点存留移动式储能器的方式，并在需要时选择性使用，也不易增加巡检机器人的体积和重量负担。

附图说明

图1为本申请的系统图；

图2为本申请的巡检路线图；

图3为本申请的巡检机器人和移动式储能器的立体图一；

图4为本申请的巡检机器人和移动式储能器的立体图二；

图5为本申请的巡检机器人和移动式储能器的立体图三；

图6为本申请的巡检机器人和移动式储能器的顶面结构示意图一；

图7为本申请的巡检机器人和移动式储能器的顶面结构示意图二；

图8为本申请的巡检机器人在巡检过程中的位置示意图一；

图9为本申请的巡检机器人在巡检过程中的位置示意图二；

图10为本申请实施方式2巡检机器人和移动式储能器在巡检过程中的位置示意图。

图中标号说明：

1机体、2光伏板、3行走轮、4连板、5磁片、6电磁铁、7压力传感器、8压缩弹簧、9受压块。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的3种实施方式作详细说明。

第1种实施方式：

本发明提供了一种用于巡检机器人的储能供电系统，请参阅图1，包括供电控制系统和移动式储能器，供电控制系统包括充电路线规划模块、余电检测模块、返点判断模块、主定位模块、连接模块和电源接收模块。

结合图2所示，充电路线规划模块用于在已确定好的机器人巡检路线上设置一个电源投放点A和多个电源取返点B，并在电源投放点A和每个电源取返点B之间均设定一条最短的往返路线S，且电源投放点A和电源取返点B位置关系为：沿巡检路线前进方向，巡检机器人先经过电源投放点A，再依次经过多个电源取返点B。

余电检测模块用于对巡检机器人在到达电源取返点B时的剩余电量进行检测，并将电量数据传送至返点判断模块，随后返点判断模块根据巡检机器人所在的电源取返点B和剩余电量数据，判断其是否需要从该电源取返点B沿设定路线前往电源投放点A以取回移动式储能器。

连接模块用于控制巡检机器人与移动式储能器之间的结构连接和断开，如图3至图5所示，当二者处于结构连接状态时，巡检机器人在前期巡检过程中，可带动移动式储能器进行滚动，当巡检机器人到达电源投放点A时，通过断开与移动式储能器的连接，可使移动式储能器停留在电源投放点A处，主定位模块用于提供巡检机器人在巡检过程中的位置信息。

移动式储能器包括储能器本体和储能子系统，储能子系统包括电源发射模块、备用电源、太阳能储能模块和副定位模块，太阳能储能模块可将太阳能转化为电能，太阳能储能模块和备用电源均可作为电源发射模块运行时的电量来源，电源接收模块用于接收电源发射模块传递的能量并对巡检机器人进行充电，副定位模块用于提供储能器本体的位置信息。

请参阅图5和图6，储能器本体包括带有多个行走轮3的机体1，机体1的上端固定连接有光伏板2，光伏板2与太阳能储能模块电性连接，机体1的前端固定连接有连板4，连板4的前端固定连接一对磁片5，巡检机器人的后端内部固定连接有一对与磁片5位置相对应的电磁铁6，电磁铁6与连接模块电性连接，巡检机器人和移动式储能器的连接和断开方式为：巡检机器人先移动至移动式储能器前端，并使自身后端与移动式储能器前端相靠近，随后通过连接模块打开电磁铁6，使其对磁片5产生磁吸力，移动式储能器在磁吸力作用下，其前端自动与巡检机器人后端相贴合，此时，巡检机器人在移动时，即可带动机体1下侧的行走轮3一起滚动。

一种用于巡检机器人的储能供电系统，其使用方法包括以下步骤：

步骤1、巡检机器人携带着移动式储能器，沿着巡检路线前进，执行巡检过程；

步骤2、当到达电源投放点A时，巡检机器人与移动式储能器脱离，移动式储能器停留在电源投放点A，在有光照的情况下可光伏储能过程，巡检机器人继续沿巡检路线进行巡检，如图8所示；

步骤3、当巡检机器人到达电源取返点B时，检测自身的剩余电量，当剩余电量不足以完成剩余巡检路程时，进行步骤3.1，当剩余电量足够完成剩余巡检路程时，进行步骤3.2；

步骤3.1、沿该电源取返点B与电源投放点A之间的往返路线S前进，如图9所示，取回移动式储能器并进行充电，随后沿往返路线S返回至该电源取返点B，继续巡检，直至达到巡检终点；

步骤3.2、继续沿巡检路线进行巡检，当到达下一电源取返点B时，再次进行步骤3，直至巡检机器人到达巡检终点，完成巡检。

巡检机器人到达电源投放点A后，先通过电磁铁6实现与移动式储能器的连接，连接完成后，巡检机器人上的电源接收模块可接收移动式储能器上电源发射模块传递的能量，实现对巡检机器人进行充电，在沿往返路线S返回以及后续的巡检过程中，移动式储能器可持续性为巡检机器人进行充电，从而有效保证巡检机器人顺利且高效地完成巡检。

第2种实施方式：

本实施方式在实施方式1的基础上，增设了以下结构：请参阅图1，储能子系统还包括驱动模块，行走轮3与驱动模块电性连接，供电控制系统还包括与充电路线规划模块连接的耗电预估模块，耗电预估模块用于估算巡检机器人单次经过往返路线S所需的电量。

通过上述设置，使得本申请在进行步骤3.1时，可通过耗电预估模块估算巡检机器人剩余电量是否足以到达电源投放点A，当巡检机器人剩余电量不足以支撑对应的往返路线S路程时，充电路线规划模块在该往返路线S上设定新的交汇点C，同时将信息反馈至移动式储能器，移动式储能器接收到信息后，沿该往返路线S向电源取返点B移动，使巡检机器人和移动式储能器在交汇点C汇合，二者再一同向电源取返点B返回，继续巡检。

另外，当巡检机器人在任一电源取返点B位置，均检测出剩余电量足够完成剩余巡检路程时，表明巡检机器人在无需取回移动式储能器的情况下，可连续完成巡检过程，并到达巡检终点，因此，在巡检机器人通过最后一处电源取返点B后，返点判断模块可将巡检机器人位置信息发生至移动式储能器，驱动模块控制行走轮3启动，使移动式储能器沿巡检路线返回至巡检起点。

第3种实施方式：

本实施方式在实施方式1或实施方式2的基础上，增设了以下结构：请参阅图6和图7，巡检机器人的后端开设有凹槽，凹槽的内部设有压力传感器7、压缩弹簧8和受压块9，压力传感器7与凹槽的内壁固定连接，受压块9位于靠近凹槽槽口的一侧，且其与凹槽内部滑动连接，压缩弹簧8固定连接于压力传感器7感应端和受压块9之间，供电控制系统还包括断连监测模块，压力传感器7与断连监测模块电性连接，断连监测模块用于监测巡检机器人与移动式储能器之间是否处于结构连接状态。

当巡检机器人与移动式储能器处于断开状态时，压缩弹簧8处于正常状态，受压块9的局部位置处于凹槽的外侧；在进行巡检机器人与移动式储能器的连接操作过程中，启动电磁铁6之后，当压力传感器7感应的压力数据增大至设定范围时，表明巡检机器人与移动式储能器处于吸附贴合状态，此时连板4会将受压块9向凹槽内部挤压，使压缩弹簧8对压力传感器7的挤压增大，造成压力传感器7的压力数据明显增大的结果，反之，当压力传感器7的压力数据未增大至设定范围时，表明巡检机器人与移动式储能器未处于标准的吸附贴合状态，此时可先关闭电磁铁6，调整巡检机器人位置，再重新启动电磁铁6，直至压力传感器7的压力数据增大至设定范围。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：包括供电控制系统和移动式储能器，所述供电控制系统包括充电路线规划模块、余电检测模块、返点判断模块、主定位模块、连接模块和电源接收模块；

所述充电路线规划模块用于在已确定好的机器人巡检路线上设置一个电源投放点A和多个电源取返点B，并在电源投放点A和每个电源取返点B之间均设定一条最短的往返路线S；

所述余电检测模块用于对巡检机器人在到达电源取返点B时的剩余电量进行检测，并将电量数据传送至返点判断模块；

所述返点判断模块根据巡检机器人所在的电源取返点B和剩余电量数据，判断其是否需要从该电源取返点B沿设定路线前往电源投放点A以取回移动式储能器；

所述连接模块用于控制巡检机器人与移动式储能器之间的结构连接和断开；

所述移动式储能器包括储能器本体和储能子系统，所述储能子系统包括电源发射模块、备用电源、太阳能储能模块和副定位模块，所述电源接收模块用于接收电源发射模块传递的能量并对巡检机器人进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述电源投放点A和电源取返点B位置关系为：沿巡检路线前进方向，巡检机器人先经过电源投放点A，再依次经过多个电源取返点B。

3.根据权利要求1所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述储能器本体包括带有多个行走轮（3）的机体（1），所述机体（1）的上端固定连接有光伏板（2），所述光伏板（2）与太阳能储能模块电性连接，所述机体（1）的前端固定连接有连板（4），所述连板（4）的前端固定连接一对磁片（5）。

4.根据权利要求3所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述巡检机器人的后端内部固定连接有一对与磁片（5）位置相对应的电磁铁（6），所述电磁铁（6）与连接模块电性连接。

5.根据权利要求3所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述巡检机器人的后端开设有凹槽，所述凹槽的内部设有压力传感器（7）、压缩弹簧（8）和受压块（9），所述压力传感器（7）与凹槽的内壁固定连接，所述受压块（9）位于靠近凹槽槽口的一侧，且其与凹槽内部滑动连接，所述压缩弹簧（8）固定连接于压力传感器（7）感应端和受压块（9）之间。

6.根据权利要求5所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述供电控制系统还包括断连监测模块，所述压力传感器（7）与断连监测模块电性连接，所述断连监测模块用于监测巡检机器人与移动式储能器之间是否处于结构连接状态。

7.根据权利要求1所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

步骤1、巡检机器人携带着移动式储能器，沿着巡检路线前进，执行巡检过程；

步骤2、当到达电源投放点A时，巡检机器人与移动式储能器脱离，移动式储能器停留在电源投放点A，在有光照的情况下可光伏储能过程，巡检机器人继续沿巡检路线进行巡检；

步骤3、当巡检机器人到达电源取返点B时，检测自身的剩余电量，当剩余电量不足以完成剩余巡检路程时，进行步骤3.1，当剩余电量足够完成剩余巡检路程时，进行步骤3.2；

步骤3.1、沿该电源取返点B与电源投放点A之间的往返路线S前进，取回移动式储能器并进行充电，随后沿往返路线S返回至该电源取返点B，继续巡检，直至达到巡检终点；

步骤3.2、继续沿巡检路线进行巡检，当到达下一电源取返点B时，再次进行步骤3，直至巡检机器人到达巡检终点，完成巡检。

8.根据权利要求1所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述储能子系统还包括驱动模块，所述行走轮（3）与驱动模块电性连接。

9.根据权利要求7所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：所述供电控制系统还包括与充电路线规划模块连接的耗电预估模块，所述耗电预估模块用于估算巡检机器人单次经过往返路线S所需的电量。

10.根据权利要求9所述的一种用于巡检机器人的储能供电系统，其特征在于：在进行步骤3.1时，通过耗电预估模块估算巡检机器人剩余电量是否足以到达电源投放点A，当巡检机器人剩余电量不足以支撑对应的往返路线S路程时，充电路线规划模块在该往返路线S上设定新的交汇点C，同时将信息反馈至移动式储能器，移动式储能器接收到信息后，沿该往返路线S向电源取返点B移动，使巡检机器人和移动式储能器在交汇点C汇合，二者再一同向电源取返点B返回，继续巡检。