CN202423926U - 基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，包括巡检机器人和通过无线信道与该巡检机器人通讯的主控设备，其中，所述巡检机器人载有下位控制单元和与该控制单元连接的用于预定巡检任务相对应的采集单元，所述主控设备配有主控单元并配有支持鼠标手势的人机交互装置，并关联该人机交互装置于记录有巡检对象的电子地图的存储设备，从而，被鼠标手势确定的巡检任务通过所述无线信道下发到所述机器人；对应地，所述巡检机器人还包括与所述下位控制单元相连以提供巡检机器人位置信息的导航定位模块。依据本实用新型的驱动系统可以直观且灵活的选择巡检任务。

Description

基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统

技术领域

本实用新型涉及一种变电站巡检机器人的驱动系统。

背景技术

随着智能电网的建设，越来越多的变电站采用巡检机器人对变电站进行巡检，以实现机器人对变电站内设备的定时巡检，节省人力。不过有时工作人员需要对指定设备进行特殊巡视，针对这种情况目前巡检机器人存在问题有：

由于巡检后台不能直观的展示每个设备，工作人员不能对巡检机器人进行随机编程，以应对具体的巡视。

或许本领域的技术人员认为对于某些特定目标的巡视可以采用遥控机器人进行巡视，不过当采用了既定的巡视程式的机器人被投入使用时，想针对具体的巡检路线改变其程式往往会比较困难。

对应的问题还还表现在基于一般性定时巡检的机器人对指定设备的特殊巡视配置过于复杂。

发明内容

因此，本实用新型针对变电站巡检机器人对指定设备进行特殊巡视不灵活的缺点，提供了一种基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，它可以直观且灵活的选择巡检任务。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，包括巡检机器人和通过无线信道与该巡检机器人通讯的主控设备，其中，所述巡检机器人载有下位控制单元和与该控制单元连接的用于预定巡检任务相对应的采集单元，所述主控设备配有主控单元并配有支持鼠标手势的人机交互装置，并关联该人机交互装置于记录有巡检对象的电子地图的存储设备，从而，被鼠标手势确定的巡检任务通过所述无线信道下发到所述机器人；对应地，所述巡检机器人还包括与所述下位控制单元相连以提供巡检机器人位置信息的导航定位模块。

鼠标手势作为鼠标输入和手势输入的结合体，在基于WIMP（Windows+IIS+Mysql+PHP的简称）的人机交互环境中开始得到日益广泛的关注和应用。鼠标手势能够在完成链接动作上具有很大的优势，从而完成一些常规的操作，匹配丰富的手势命令，依据电子地图，完成巡检路线和对象的选择。而电子地图只需简单的与带巡检的设备进行关联即可，通过内部程序就可以完成相关路线和检测目标的生成，进而，把该操作逻辑下发给所述巡检机器人，完成相应的巡检任务。从而，依据本实用新型的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，不仅可能针对不同的操作对象进行灵活的操作，而且能够更直观的对操作对象进行设定，进而，便于维护人员针对指定设备进行巡视，为机器人更好的实现全方位巡视提供便利。

上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，用于建立所述无线信道的通讯模块为基于8.2.11N的无线网桥，具有在复杂电磁环境下保持较好的通讯质量。

上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，所述导航定位模块包括RFID阅读器，且对应地，在预定的巡检线路上对应被巡检的对象设有用于表示该对象的ID卡，这种定位方式具有更准确地定位效果，尤其是根据标签信息可以进行预设的巡检或者测控。

进一步地，上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，所述RFID阅读器有两块，一种考量是巡检对象的多样性，降低一块RFID阅读器的负担；另一个考量是可进行冗余设计，满足系统的可靠性要求。

上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，所述导航定位模块还包括全球定位模块，尽管该定位方式定位精度较差，但可以扶助进行定位，然后通过其他的定位精度较高的定位单元进行进一步的定位。

较佳地，基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，所述导航定位模块还包括磁导航单元，以对应预置的磁性导航器件，扩展定位方式；且该导航定位模块还包括一激光测距仪，在用于定位的同时，可用于障碍物的识别等应用。

上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，为了提高巡检机器人的自持力，所述巡检机器人上还载有自动充电设备，并通过所述导航定位模块的导航进行充电连接。

上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，所述巡检机器人还包括独立的人机交互装置，并配有用于上位机调试并与所述下为控制单元连接的通讯端口，以便于巡检机器人的调试和检修等操作。这里的上位机泛指能够对巡检机器人进行调试的设备，与本文其他地方的特指的上位机有所区别。

上述基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，为了保障巡检机器人的顺利巡检，所述巡检机器人配有障碍物超声检测单元、倒车后视单元、巡检路线坑洼地形声光检测单元以及设置在巡检机器人边侧的触发开关。

较佳地，的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述下位控制单元为基于RISC架构的工业级通讯服务器。

附图说明

附图1为依据本实用新型的一种基于2.5维电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统结构示意图。 

图中：2、基站系统，3、巡检机器人， 22、上位机（特指基站系统的主控单元），23、无线通信模块I，31、无线通信模块II，32、下位机，33、导航定位模块，34、云台控制模块，35、显示模块，36、移动平台，37、信息采集模块，38、安全防护模块，39、电源管理模块。 

具体实施方式

参照说明附图1，一种基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，包括基站2和巡检机器人3，其中基站2构成主控设备，设置在变电站控制室后台，或者根据需要设置在独立的操作室内；基站2包括上位机22、无线通信模块I23，巡检机器人3则包括承载于移动平台上的下位机32，以及连接于该下位机的导航定位模块33、信息采集模块37、云台控制模块34、显示模块35、安全防护模块38、电源管理模块39、和无线通信模块II31，其中无线通信模块II匹配所述无线通信模块I，建立无线信道，用于基站2与巡检机器人的交互。

关于所述无线通信模块I23、无线通信模块II31均为基于802.11N的无线网桥。

不同的电力系统所需要的巡检内容会不一样，那么如何配置巡检器材，发明人认为，可以综合配置在一台巡检机器人上多种类型的巡检器材，可能根据具体的巡检对象的预定的巡检内容进行设定，并在该对应的巡检对象被巡检到时，启动相应的巡检逻辑进行巡检。

从而，依据变电站的特点，所述信息采集模块37采集信息的装置包括：可见光摄像机、红外热像仪、紫外成像仪、视频服务器、云台、电机驱动器、温湿度传感器、磁传感器、拾音器、电池、超声传感器中。但并不表示每一基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统均需配置上述所有的信息采集模块，可以针对需要配置成专用的信息采集模块，对应于专用巡检机器人，如仅配有可见光摄像机、红外热象仪、紫外成像仪和视频服务器的专用的光学机器人。本领域的技术人员根据具体的巡检对象和巡检内容进行选择。

另外，可以在巡检时，对暂时不用的信息采集设备时期进入休眠，并在进入相关的巡检逻辑后，激活对应的信息采集设备。

关于电子地图的配置，发明人认为，给予不同的巡检内容可以配置成二维电子地图，三位电子地图，或介于前两者之间的2.5维电子地图。本方案是对基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统的更具体的应用，请求保护的是该硬件架构，并被限定完成相应的目的，当然，电子地图属于支持性的内容，类同于上位机和下位机上配置的操作系统或者嵌入式系统。

导航定位模块33包括两个RFID阅读器、一个GPS单元、一个磁导航单元与一个激光测距单元，所述GPS单元接收GPS定位信息，通过RFID阅读器读取RFID导航信息，通过磁导航单元读取磁导航标识，通过激光测距单元读取目标/障碍物距离信息，信息采集后传送至下位机。

信息采集模块37包括视频信息采集单元和/或图像信息采集单元和/或声音信息采集单元和/或温/湿度信息采集单元，依据前述的内容和思想可知，可以为属于选配单元，同时也可以认为是全部配置，应用方式根据需要进行选择，满足具体的应用。从而能够采集变电站中的视频信息、图像信息、声音信息、温/湿度信息、配电设备运行信息，并可根据现场需要进行配置添加其它信息采集设备，信息采集后传送至下位机。

显示模块35包括LCD显示器、触摸屏、指示灯中的至少一种以及按键，用于显示下位机的输出数据，并提供操作命令输入功能，并且该显示模块通过IO接口、VGA接口或RS232方式与下位机进行通信连接。

电源管理模块39设有自动充电装置。巡检机器人通过导航定位模块进入充电站并运行至充电站中充电位实现主动充电。

安全防护模块38包括超声障碍检测单位、倒车后视单位、坑洼检测系单位和安全触边，超声障碍检测单位用于检测机器人行进方向的障碍物，防止自动运行时的意外碰撞，倒车后视单位提供机器人后方实时视频，辅助遥控机器人后退，坑洼检测单位检测机器人行进方向地面的坑洞，防止机器人意外跌落。安全触边为最后一关，用于防护机器人意外碰撞。

下位机32采用基于RISC架构的工业级智能通讯服务器，内建嵌入式Linux操作系统，宽温产品适用于恶劣的工作环境。下位机是整个巡检机器人的核心处理部分。下位机32通过无线通信模块II传送到上位机22的数据类型包括由信息采集模块采集到的视频数据、图像数据、声音数据、温/湿度数据，由导航定位模块采集到的RFID（射频识别，Radio Frequency Identification，又称电子标签）、无线射频识别数据、GPS（全球卫星定位系统）数据、目标/障碍物距离数据、磁导航数据，由安全防护模块采集到的机器人电池数据（包括电流、电压、温/湿度数据）与机器人运行参数，并接收上位机22发送的遥控命令与其它指令信息。

移动平台基于中国第200920029428号实用新型专利，它主要包括车轮、驱动装置、机械臂、舱室与移动小车，下位机能够控制移动平台的车轮行进、控制机械臂运动。

云台控制模块34能够调节云台支架的俯仰角度和转动，以获取精确位置达到信息采集模块中各设备所需的采集角度，本云台支架技术基于本申请人已提交且已授权的中国第200920029359.6号实用新型专利。

上位机22通过无线通信模块I23接收到的数据类型包括视频数据、图像数据、声音数据、温/湿度数据、RFID数据、GPS数据、目标/障碍物距离数据、磁导航数据、机器人电池数据（包括电流、电压、温/湿度数据）与机器人运行参数，并发送遥控命令与其它指令信息。上位机22包含有以下模块：数据存储模块用于存放巡检各种数据，包括机器人上报的数据和基站系统自身产生的数据；电子地图模块提供实时巡检机器人位置信息；巡检事项模块将巡检中产生的关键性内容生成事项；巡检日志模块将巡检中产生的日志生成日志文件；图像处理模块可以进行设备温度分析和模式识别，获得重要的超温数据，识别设备是否有缺陷、是否有异物。

尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种形式上的修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，包括巡检机器人和通过无线信道与该巡检机器人通讯的主控设备，其中，所述巡检机器人载有下位控制单元和与该控制单元连接的用于预定巡检任务相对应的采集单元，其特征在于，所述主控设备配有主控单元并配有支持鼠标手势的人机交互装置，并关联该人机交互装置于记录有巡检对象的电子地图的存储设备，从而，被鼠标手势确定的巡检任务通过所述无线信道下发到所述机器人；对应地，所述巡检机器人还包括与所述下位控制单元相连以提供巡检机器人位置信息的导航定位模块。

2.根据权利要求1所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，用于建立所述无线信道的通讯模块为基于8.2.11N的无线网桥。

3.根据权利要求1所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述导航定位模块包括RFID阅读器，且对应地，在预定的巡检线路上对应被巡检的对象设有用于表示该对象的ID卡。

4.根据权利要求3所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述RFID阅读器有两块。

5.根据权利要求3或4所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述导航定位模块还包括全球定位模块。

6.根据权利要求1或3所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述导航定位模块还包括磁导航单元，以对应预置的磁性导航器件；且该导航定位模块还包括一激光测距仪。

7.根据权利要求6所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述巡检机器人上还载有自动充电设备，并通过所述导航定位模块的导航进行充电连接。

8.根据权利要求1所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述巡检机器人还包括独立的人机交互装置，并配有用于上位机调试并与所述下为控制单元连接的通讯端口。

9.根据权利要求1所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述巡检机器人配有障碍物超声检测单元、倒车后视单元、巡检路线坑洼地形声光检测单元以及设置在巡检机器人边侧的触发开关。

10.根据权利要求1所述的基于电子地图的变电站巡检机器人手势驱动系统，其特征在于，所述下位控制单元为基于RISC架构的工业级通讯服务器。

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