CN201442264U - 变电站智能巡检机器人 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种变电站智能巡检机器人。其包括作为载具的移动小车，其前部设有导航系统，并在该移动小车上设有电源、电子元件的防护外壳和机械臂，以及信息处理系统，所述机械臂安装于所述防护外壳上部的舱室上，且其主要包括具有轴向移动和周向转动两个自由度且内部为空腔的基臂、具有移动销轴可沿所述空腔运行而使本体缩入所述空腔并在伸出空腔时具有绕所述移动销轴转动一个自由度的中臂和通过销轴安装于所述中臂端部的前臂，其中空腔横截面大于所述中臂和前臂折叠状态的横截面。基于本实用新型技术方案的机器人智能化程度高，安全性高。

Description

变电站智能巡检机器人
(一)技术领域
本实用新型涉及一种变电站智能巡检机器人，属于工业用机器人技术领域，其具有作为载体的移动车体，机械臂和驱动移动车体和机械臂的驱动系统，以及与之匹配的信息处理系统和导航系统。
(二)背景技术
在电力系统中，由于电能生产、输送、分配和使用的连续性，对系统中各设备单元的安全可靠运行都有很高的要求。特别是随着电力工业向着大机组、大容量、高电压方向的迅速发展，保障设备运行的可靠性更成为安全生产的突出课题。因此，电力设备的巡检，特别是一些先进设备、方法在设备故障诊断中的应用也越来越受到普遍的重视。目前，35KV、110KV变电站已基本实现无人值班，220KV变电站无人值班化发展也很快。但现有的巡检方式和技术与电力生产的安全性要求相比仍有相当的距离。用以替代人工巡检的智能移动机器人巡检方式，可以提高工作效率和质量，真正起到减员增效的作用，能更快的加快变电站无人值守的进程。
现有用于变电站巡检的机器人都具有作为载体的车体，用于检修的机械臂和驱动所述车体和机械臂的驱动装置，并匹配有信息处理系统(控制机)和导航系统。中国知识产权局第200410024231号实用新型专利就公开了一种巡检机器人，但不具有机械臂；另现有设有机械臂的机器人多设置至少一个机械臂，但目前所说的机械臂都是设置在机器人本体外部，占据的空间较大，不利于机器人的巡检避障和对机械臂的保护。
(三)发明内容
因此，本实用新型为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种具有机械臂的变电站职能巡检机器人，其采用伸缩结构，在机械臂非使用状态下可以将其收入对其保护的装置内，利于机器人的巡检避障和对机械臂自身的保护。
本实用新型采用以下技术方案：
该实用新型变电站智能巡检机器人，包括作为载具的移动小车，其前部设有导航系统，并在该移动小车上设有电源、电子元件的防护外壳和机械臂，以及信息处理系统，所述机械臂安装于所述防护外壳上部的舱室上，且其主要包括具有轴向移动和周向转动两个自由度且内部为空腔的基臂、具有移动销轴可沿所述空腔运行而使本体缩入所述空腔并在伸出空腔时具有绕所述移动销轴转动一个自由度的中臂和通过销轴安装于所述中臂端部的前臂，其中空腔横截面大于所述中臂和前臂折叠状态的横截面。
根据本实用新型技术方案的变电站智能巡检机器人设有机械臂，并且该机械臂可以缩入防护外壳上部的舱室上，可以有效的保护机械臂，并且在巡检过程中不需要机械臂参与的情况下，将其缩入舱室，减小空间体积，利于其巡检。
机械臂的存在可以方便一些空间狭小区域的检测，并且其分为三段的整体结构和各段的运动方式使前臂可以获得在空间内5个自由度，方便其在各个方位的检测。
上述变电站智能巡检机器人，所述移动销轴安装于一滑块上，该滑块通过蜗杆机构驱动而沿所述基臂空腔构成的轨道直线运行，同时空腔对该滑块周向限位；所述基臂通过滑键与一伺服电机驱动的套筒链接，使其具有所述花键联接传动的周向自由度和沿滑键键槽运行的轴向自由度。
所述中臂连接有前臂的端部设有用于检测器完全缩入所述舱室的磁卡感应片。
所述移动销轴和销轴通过伺服电机驱动，使中臂和前臂各具有一个转动自由度。
所述前臂端部侧面设有用于信息采集的超声探测头、微型摄像头和激光探测头，并设有工装机械手。
所述舱室上侧通过云台设有一用来支撑主视频采集组件的支撑架，其中主视频采集组件为装置在防护罩内的可见光摄像机和红外摄像机。
其进一步包括用于通过天线与用户端计算机通讯的网络系统及辅助的信息处理装置，用于建立用户端计算机与包括机械臂信息采集、主视频采集的信息采集系统的链接，其中信息采集系统还包括用于采集所述防护外壳内温、湿度的传感器，采集外部环境温、湿度的传感器，所采集信息通过信息处理装置处理并传输给网络系统。
所述移动小车具有两个后轮和两个用于作为驱动轮的前轮，其中后轮为万向轮。
该机器人的电源设置在所述移动小车中部，并设有自动充电装置，且该自动充电装置的充电丝杆平行于移动小车横轴线。
(四)附图说明
下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步的阐述，使本领域的技术人员更好的理解本实用新型，其中：
图1为本实用新型实施例电厂巡检机器人的主视结构示意图。
图2为本实用新型实施例电厂巡检机器人的小车及主要附件右视结构布局图。
图3为本实用新型实施例机械臂的结构示意图。
图4为机械臂的前臂和中臂折叠状态图。
图5为机械臂缩入舱室状态图。
图中：1、防护罩，2、可见光摄像机，3、红外摄像机，4、支撑架，5、云台，6、舱室，7、基臂，8、中臂，9、前臂，10、防护外壳前盖，11、充电丝杆，12、充电端，13、后轮，14、信息处理装置，15、驱动装置，16、前轮，17、防护外壳，18、温度传感器，19、驱动机构，20、天线，21、工作状态指示灯，22、电源，23、移动小车，24、网络系统，25、滑轨，26、磁卡感应片，27、销轴，28、超声探测头，29、微型摄像机，30、激光探测头，31、工装机械手，32、移动销轴。
(五)具体实施方式
下面对本实用新型的技术方案作示例性说明：
参照说明书附图1至5，本实施例变电站智能巡检机器人，包括作为载具的移动小车23，其前部设有导航系统，并在该移动小车上设有电源、电子元件的防护外壳17和机械臂，以及信息处理系统，所述机械臂安装于所述防护外壳上部的舱室6上，且其主要包括具有轴向移动和周向转动两个自由度且内部为空腔的基臂7、具有移动销轴32可沿所述空腔运行而使本体缩入所述空腔并在伸出空腔时具有绕所述移动销轴转动一个自由度的中臂8和通过销轴27安装于所述中臂端部的前臂9，其中空腔横截面大于所述中臂和前臂折叠状态的横截面。
变电站智能巡检机器人的主要机动动作可以受控于自身控制机，也就是本方案所说的信息处理系统，也可以通过无线网络系统对其远程控制。对于所说的导航系统，则主要用来处理移动小车的移动路线信息，设定移动小车移动路径。
所述移动销轴安装于一滑块上，该滑块通过蜗杆机构驱动而沿所述基臂空腔构成的轨道25直线运行，同时空腔对该滑块周向限位；所述基臂通过滑键与一伺服电机驱动的套筒链接，使其具有所述花键联接传动的周向自由度和沿滑键键槽运行的轴向自由度。至于所述滑块的直线运动，也可以采用链传动，结构相对比较简单，当然，链传动存在传动精度地的缺陷。
能够实现上述运动方式的传动机构多种多样，在机械原理上都是常规的传动方式，容易实现，制造成本也比较低。本领域的技术人员在本方案所提供运动方式的及具体现实机械结构的启示下所作的等同改进应当落入本实用新型的保护范围之内。
为了便于检测机械臂完全缩入舱室内，所述中臂连接有前臂的端部设有用于检测器完全缩入所述舱室的磁卡感应片26。当然，也可以采用其他的方式，比如上述位置设置一行程开关，通过行程开关的触发来获得准确的缩入位置。
所述移动销轴和销轴通过伺服电机驱动，使中臂和前臂各具有一个转动自由度。由于机械臂的功用决定了其结构比较紧凑，重量比较轻，所以对应于所述中臂和前臂的伺服电机功率相对也比较小，装置在相应销轴处，对整体尺寸影响不大。
为了广域的获得数据信息，所述前臂端部侧面设有用于信息采集的超声探测头28、微型摄像头29和激光探测头30，并设有工装机械手31。对于工装机械手可以进行比较简单的工装操作。
所述舱室上侧通过云台5设有一用来支撑主视频采集组件的支撑架4，其中主视频采集组件为装置在防护罩1内的可见光摄像机和红外摄像机3。巡检主要是获得视频信息，因此，主要地，将其单独设置在检测角度更容易控制的上部，并通过云台这一精密控制元件控制所述支架的俯仰和转动，以获取精确位置信息。
本实施例进一步包括用于通过天线20与用户端计算机通讯的网络系统24及辅助的信息处理装置14，用于建立用户端计算机与包括机械臂信息采集、主视频采集的信息采集系统的链接，其中信息采集系统还包括用于采集所述防护外壳内温、湿度的传感器，采集外部环境温、湿度的传感器，所采集信息通过信息处理装置处理并传输给网络系统。
为了便于小车的移动的控制，所述移动小车具有两个后轮13和两个用于作为驱动轮的前轮16，其中后轮为万向轮。采用前驱的方式更容易越障。
该机器人的电源设置在所述移动小车中部，并设有自动充电装置，且该自动充电装置的充电丝杆11平行于移动小车横轴线，便于充电。

Claims (9)

1.一种变电站智能巡检机器人，包括作为载具的移动小车(23)，其前部设有导航系统，并在该移动小车上设有电源、电子元件的防护外壳(17)和机械臂，以及信息处理系统，其特征在于：所述机械臂安装于所述防护外壳上部的舱室(6)上，且其主要包括具有轴向移动和周向转动两个自由度且内部为空腔的基臂(7)、具有移动销轴(32)可沿所述空腔运行而使本体缩入所述空腔并在伸出空腔时具有绕所述移动销轴转动一个自由度的中臂(8)和通过销轴(27)安装于所述中臂端部的前臂(9)，其中空腔横截面大于所述中臂和前臂折叠状态的横截面。
2.根据权利要求1所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：所述移动销轴安装于一滑块上，该滑块通过蜗杆机构驱动而沿所述基臂空腔构成的轨道(25)直线运行，同时空腔对该滑块周向限位；所述基臂通过滑键与一伺服电机驱动的套筒链接，使其具有所述花键联接传动的周向自由度和沿滑键键槽运行的轴向自由度。
3.根据权利要求2所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：所述中臂连接有前臂的端部设有用于检测器完全缩入所述舱室的磁卡感应片(26)。
4.根据权利要求3所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：所述移动销轴和销轴通过伺服电机驱动，使中臂和前臂各具有一个转动自由度。
5.根据权利要求1所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：所述前臂端部侧面设有用于信息采集的超声探测头(28)、微型摄像头(29)和激光探测头(30)，并设有工装机械手(31)。
6.根据权利要求1所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：所述舱室上侧通过云台(5)设有一用来支撑主视频采集组件的支撑架(4)，其中主视频采集组件为装置在防护罩(1)内的可见光摄像机和红外摄像机(3)。
7.根据权利要求1至6之一所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：其进一步包括用于通过天线(20)与用户端计算机通讯的网络系统(24)及辅助的信息处理装置(14)，用于建立用户端计算机与包括机械臂信息采集、主视频采集的信息采集系统的链接，其中信息采集系统还包括用于采集所述防护外壳内温、湿度的传感器，采集外部环境温、湿度的传感器，所采集信息通过信息处理装置处理并传输给网络系统。
8.根据权利要求7所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：所述移动小车具有两个后轮(13)和两个用于作为驱动轮的前轮(16)，其中后轮为万向轮。
9.根据权利要求8所述的变电站智能巡检机器人，其特征在于：该机器人的电源设置在所述移动小车中部，并设有自动充电装置，且该自动充电装置的充电丝杆(11)平行于移动小车横轴线。
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