CN202171746U - 基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人 - Google Patents

基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人 Download PDF

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王明瑞
肖鹏
张宝喜
韩磊
王海鹏
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State Grid Intelligent Technology Co Ltd
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Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
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Abstract

本实用新型公开了一种基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，包括机器人底盘，定位解算装置，所述机器人底盘上设有避障模块，运动控制器，云台支柱，充电电池，电源管理装置，工控机，网络集线器，无线网桥；所述云台支柱上部安装有云台和电力设备检测单元；所述定位解算装置与机器人底盘连接，所述定位解算装置与运动控制器连接，运动控制器与工控机连接；所述运动控制器与驱动电机和避障模块连接，所述运动控制器与定位解算装置及工控机连接；所述工控机与网络集线器连接；所述无线网桥与网络集线器连接，所述无线网桥顶端装有天线；所述电源管理装置与充电电池连接；具有不受变电站环境中强电磁场干扰、运行可靠、导航定位精确优点。

Description

基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人
技术领域
本实用新型涉及一种工业用移动机器人，尤其涉及一种基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人
背景技术
随着科技进步和电力体制改革的不断深入和发展，电力系统自动化程度已有了很大提高，许多变电站实现了遥测、遥信、遥控、遥调功能，为少人或无人值班变电站，但一定程度上都还存在因无人在现场及时监视、巡视而带来的一系列问题甚至留下隐患。为此，有人设计了变配电设备巡检机器人系统，如国家知识产权局公布的专利号ZL200420040968.9，名称为“变配电设备巡检机器人”的专利中提出了一种采用机器人自动巡检变电站中变配电设备运行状况的技术方案。该方案机器人主要利用了GPS系统进行导航定位，采用GPS全球定位系统和激光测距传感器组成导航信息传递单元，由于变电站巡检机器人需要在室外全天候工作，GPS系统具有无需外围设备辅助、定位精度最高可达厘米级、可全天24小时实时得到当前定位点的绝对坐标等优势，与其它定位方式相比GPS系统无疑是室外机器人导航定位的最佳选择，但该系统存在着如下缺陷：
GPS卫星发射的信号要经长距离空间传输，信号到达地面时强度已经很弱，再加上变电站强电磁环境下GPS卫星信号非常容易受到干扰，造成导航信息传递单元中GPS设备输出的定位信息精度变差甚至出现失效、无法定位问题，影响机器人完成巡检工作质量。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为解决在变电站强电磁环境中导航信息传递单元存在输出导航定位信息精度降低甚至失效的问题；提供一种基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人；具有不受变电站环境中强电磁场干扰、运行可靠、导航定位精确优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，包括机器人底盘，定位解算装置，机器人底盘上设有避障模块，运动控制器，云台支柱，充电电池，电源管理装置，工控机，网络集线器，无线网桥；所述云台支柱上部安装有云台和电力设备检测单元；所述定位解算装置与机器人底盘连接，所述定位解算装置通过通信电缆与运动控制器连接，运动控制器通过通信电缆与工控机连接；所述运动控制器通过控制电缆与驱动电机和避障模块连接，所述运动控制器通过通信电缆与定位解算装置及工控机连接；所述工控机通过以太网接口与网络集线器连接；所述无线网桥与网络集线器连接，所述无线网桥顶端装有天线；所述电源管理装置与充电电池连接。
所述电力设备检测单元包括温度采集器图像采集器，所述温度采集器是红外热像仪，图像采集器是可见光摄像机，所述红外热像仪和可见光摄像机输出的模拟视频图像通过视频服务器压缩后接入网络集线器，红外测温数据通过红外热像仪上附带以太网接口直接与网络集线器连接。
所述机器人运行区域内多个固定点安装特定的信号发射装置，定位解算装置固定于机器人上，所述定位解算装置安装位置相对于机器人底盘位置固定。
下面结合本实用新型的具体结构说明工作原理：
基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，包括机器人底盘，定位解算装置，机器人底盘上设有避障模块，运动控制器，云台支柱，充电电池，电源管理装置，工控机，网络集线器，无线网桥；所述云台支柱上部安装有云台和电力设备检测单元，所述电力设备检测单元包括温度采集器图像采集器，所述温度采集器是红外热像仪，图像采集器是可见光摄像机，所述红外热像仪和可见光摄像机输出的模拟视频图像通过视频服务器压缩后接入网络集线器，红外测温数据通过红外热像仪上附带以太网接口直接与网络集线器连接；所述定位解算装置与机器人底盘连接，所述定位解算装置通过通信电缆与运动控制器连接，运动控制器通过通信电缆与工控机连接；所述运动控制器通过控制电缆与驱动电机和避障模块连接，所述运动控制器通过通信电缆与定位解算装置及工控机连接；所述工控机通过以太网接口与网络集线器连接；所述无线网桥与网络集线器连接，所述无线网桥顶端装有天线；所述电源管理装置与充电电池连接；所述在机器人运行区域内多个固定点安装特定的信号发射装置，而定位解算装置固定于机器人上，其安装位置相对于机器人底盘位置固定。
机器人上的定位解算装置通过通信电缆与运动控制器(含电机驱动器，下同)相连，运动控制器同时通过控制电缆连接机器人底盘前部的驱动电机和避障模块；安装于机器人上的工控机一方面与运动控制器进行通信，另一方面也通过通信电缆接云台控制器以控制云台运行，云台顶部安装电力设备检测单元；机器人上的无线网桥完成机器人与监控主机的数据交互；电源管理装置与充电电池连接，负责为机器人各部件提供电源。基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人特点是：在机器人运行区域内多个固定点安装特定的信号发射装置，而定位解算装置固定于机器人上，其安装位置相对于机器人底盘位置固定。当机器人运行时，定位装置接收到至少3个信号发射装置所发出的信号就可计算得到其位置和航向，再经过转换后就得到机器人导航所需位置及航向数据。机器人运动控制器负责将得到的数据与运行路径数据比较，得到机器人当前位置与路径的距离和航向偏差，并由该偏差得到机器人两驱动轮差速控制量，最后通过调整两轮驱动电机转速从而使机器人沿预定路径运行。
本实用新型的有益效果：
1.无线局域定位系统具有不受电磁干扰影响，导航定位精度高，定位精度可达厘米级。
2.设备集成度高，对外接口简单易用，保证了机器人可靠高效的完成巡检工作。
3.可广泛应用于发电厂和变电站各种变配电设备的巡检。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人结构示意图；
图2是本实用新型实际应用示意图。
图中：1、定位解算装置，2、云台，3、温度采集器，4、图像采集器，5、云台控制器，6、视频服务器，7、天线，8、无线网桥，9、网络集线器，10、工控机，11、电源管理装置，12、充电电池，13、云台支柱，14、运动控制器，15、驱动电机，16、固定支架，17、机器人底盘，18、避障模块，19、信号发射装置。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
结合图1，图2，基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，包括机器人底盘17，定位解算装置1，机器人采用前轮驱动后轮随动的驱动结构，机器人底盘17上从前往后依次安装有避障模块18、运动控制器14、充电电池12、电源管理装置11、工控机10、网络集线器9和无线网桥8；机器人底盘17上的云台支柱13顶端安装有云台2和电力设备检测单元；定位解算装置1通过固定支架16与机器人底盘17保持固定位置关系。运动控制器14通过控制电缆与驱动电机15和避障模块18)连接，并通过通信电缆连接定位解算装置1及工控机10，在综合避障模块18和定位解算装置1输出信息的基础上按照工控机10下发的指令导航机器人沿预定路线运行至指定位置。云台2由云台控制器5接收工控机10下发的指令控制，安装在其顶部的电力设备检测单元中，所述电力设备检测单元包括温度采集器3图像采集器4，所述温度采集器3是红外热像仪，图像采集器4是可见光摄像机，所述红外热像仪和可见光摄像机输出的模拟视频图像通过视频服务器6压缩后接入网络集线器9，红外测温数据通过红外热像仪上附带以太网接口直接与网络集线器9连接。工控机10通过以太网接口直接与网络集线器9连接，其负责整个机器人与监控后台间的信息交互，一方面它将收集到得机器人运行状态信息回传给监控后台，两一方面也按照监控后台要求控制机器人各功能部件运行。无线网桥8也接入网络集线器9，其顶端装有天线7，机器人与后台交互的所有数据通过无线网桥8传送。电源管理装置11与充电电池12连接，负责为机器人各部件提供电源，同时也通过通信电缆将相关信息传送至工控机10。定位解算装置1通过通信电缆与运动控制器14连接，运动控制器14同时通过通信电缆与工控机10连接，工控机10存储了机器人运行路径信息和巡检任务，在机器人运行时其根据运行任务将路径信息传送至运动控制器14。所述在机器人运行区域内多个固定点安装特定的信号发射装置，而定位解算装置固定于机器人上，其安装位置相对于机器人底盘位置固定；定位解算装置1接收区域内固定位置的信号发射装置19发出的信号，其接收到至少三个信号发射装置发出的信号后就可解算出当前位置和航向，再经过转换后就得到机器人导航所需位置及航向数据。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，其特征是，包括机器人底盘，定位解算装置，机器人底盘上设有避障模块，运动控制器，云台支柱，充电电池，电源管理装置，工控机，网络集线器，无线网桥；所述云台支柱上部安装有云台和电力设备检测单元；所述定位解算装置与机器人底盘连接，所述定位解算装置通过通信电缆与运动控制器连接，运动控制器通过通信电缆与工控机连接；所述运动控制器通过控制电缆与驱动电机和避障模块连接，所述运动控制器通过通信电缆与定位解算装置及工控机连接；所述工控机通过以太网接口与网络集线器连接；所述无线网桥与网络集线器连接，所述无线网桥顶端装有天线；所述电源管理装置与充电电池连接。
2.如权利要求1所述的基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，其特征是，所述电力设备检测单元包括温度采集器图像采集器，所述温度采集器是红外热像仪，图像采集器是可见光摄像机，所述红外热像仪和可见光摄像机输出的模拟视频图像通过视频服务器压缩后接入网络集线器，红外测温数据通过红外热像仪上附带以太网接口直接与网络集线器连接。
3.如权利要求1所述的基于无线局域定位系统的变电站巡检机器人，其特征是，机器人运行区域内多个固定点安装特定的信号发射装置，定位解算装置固定于机器人上，所述定位解算装置安装位置相对于机器人底盘位置固定。 
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Denomination of utility model: Transformer substation patrol robot based on wireless local positioning system

Granted publication date: 20120321

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