CN202663153U - 巡线机器人充电装置及巡线机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种巡线机器人充电装置及一种与其相匹配的巡线机器人，所述巡线机器人充电装置包括太阳能电池组、以及与太阳能电池组连接的储能蓄电池，太阳能电池组给储能蓄电池充电，储能蓄电池给巡线机器人充电。还提供一种巡线机器人，利用本实用新型的巡线机器人充电装置进行充电，所述巡线机器人包括充电头和蓄电池，巡线机器人的充电头与所述充电座对接时，所述储能蓄电池通过所述逆变器、所述充电器给巡线机器人的蓄电池充电。本实用新型利用太阳能作为资源实现巡线机器人的在线取电，构思巧妙，对实现对在高压输电线路上作业的巡线机器人的在线充电具有十分重要的意义。

Description

巡线机器人充电装置及巡线机器人

技术领域

本实用新型涉及太阳能充电领域，特别是涉及一种巡线机器人充电装置及与其相匹配的巡线机器人。

背景技术

巡线机器人集成了诸多高新技术，用智能机器人进行线路巡检是机器人技术和电力巡检技术发展的必然趋势，同时也是特种机器人的新研究领域，用机器人进行线路巡检，可以到达人工难以到达的线路，提高巡检效率，极大减低了巡检的劳动强度和人工巡线的潜在的风险。

巡线机器人在高压输电线路上作业时，一般采用内置蓄电池进行供电，但巡线机器人作业时能量消耗大，长时间运行时需要频繁更换蓄电池，高压输电线路往往需要跨越山川湖泊，丛林荒漠，现场更换蓄电池费时费力，给巡线造成了极大的不便，因此在线取电就显得非常必要。

目前巡线机器人比较成熟的在线取电方式是感应取电，然而感应取电的前提是巡线机器人在输电导线作业，即导线上有电流，但是机器人如果在地线上行驶，线路里没有电流，那么感应取电也就不可行了。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于提供一种巡线机器人充电装置，解决巡线机器人在巡检过程中的电能补给问题，并提供一种与巡线机器人充电装置相匹配的巡线机器人。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种巡线机器人充电装置，包括太阳能电池组、以及与太阳能电池组连接的储能蓄电池，太阳能电池组给储能蓄电池充电，储能蓄电池给巡线机器人充电。

依据上述本实用新型的方案，本实用新型利用太阳能作为资源实现巡线机器人的在线取电，首先通过太阳能电池组给储能蓄电池充电，当巡线机器人电量不足时就可以通过储能蓄电池给巡线机器人充电，本实用新型利用太阳能作为资源实现巡线机器人的在线取电，构思巧妙，对实现对在高压输电线路上作业的巡线机器人的在线充电具有十分重要的意义。

在其中一个实施例中，上述巡线机器人充电装置，还可以包括连接在所述太阳能电池组和所述储能蓄电池之间的充电监控与保护电路、以及与所述充电监控与保护电路连接的微控制器，所述充电监控与保护电路实时检测所述太阳能电池组给所述储能蓄电池充电的充电电流及储能蓄电池端电压，并将检测到的充电电流及储能蓄电池端电压传输给所述微控制器，所述微控制器实时判断所述充电电流和/或所述储能蓄电池端电压是否达到对应的预设值，若否，所述微控制器通过所述充电监控与保护电路控制所述太阳能电池组继续给所述储能蓄电池充电。

在其中一个实施例中，上述巡线机器人充电装置，还可以包括与所述微控制器连接的数传单元，以实现所述微控制器与地面基站之间的通信。

在其中一个实施例中，上述巡线机器人充电装置，还可以包括依次连接的逆变器、充电器、充电座，所述逆变器还与所述储能蓄电池连接，所述储能蓄电池通过所述逆变器、充电器、充电座给巡线机器人充电。

在其中一个实施例中，上述充电座与所述充电器之间可以通过导电管连接。

一种巡线机器人，利用上述的巡线机器人充电装置进行充电，所述巡线机器人包括充电头和蓄电池，通过所述储能蓄电池、所述逆变器、所述充电器给巡线机器人的蓄电池充电。

在其中一个实施例中，上述巡线机器人，还包括分别与蓄电池连接的监控单元和通信单元，监控单元接收到通信单元传送的停止充电指令后，或者检测到的蓄电池的电量达到预设值后，控制巡线机器人移动机械臂，使安装在机械臂上的充电头与所述充电座分离，即停止给巡线机器人的充电过程。

附图说明

图1为本实用新型的巡线机器人充电装置实施例一的结构框图；

图2为本实用新型的巡线机器人充电装置实施例二的结构框图；

图3为本实用新型的巡线机器人充电装置实施例三的结构框图；

图4为本实用新型的巡线机器人充电装置实施例四的结构框图；

图5为本实用新型实施例的太阳能电池组和储能蓄电池的参数配置的流程示意图；

图6为本实用新型的巡线机器人的实施例六的结构框图；

图7为本实用新型的巡线机器人的实施例七的结构框图；

图8为本实用新型实施例的充电监控方法的流程示意图；

图9为本实用新型实施例的通信监控方法的流程示意。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型进行详细阐述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

实施例一

参见图1所示，为本实用新型实施例的巡线机器人充电装置的结构框图，其巡线机器人充电装置包括太阳能电池组101和储能蓄电池102，其中：

太阳能电池组101给储能蓄电池102充电，太阳能是一种安全绿色的能源，通过太阳能电池组给储能蓄电池充电既环保又易于操作与控制；

储能蓄电池102给巡线机器人充电，其中，巡线机器人一般设置有用于给巡线机器人供电的蓄电池，通过储能蓄电池给巡线机器人充电的过程一般就是给巡线机器人的蓄电池供电的过程。

依据上述本实用新型的巡线机器人充电方法的方案，本实用新型利用太阳能作为资源实现巡线机器人的在线取电，首先通过太阳能电池组101给储能蓄电池102充电，当巡线机器人电量不足(或者需要充电)时就可以通过储能蓄电池102给巡线机器人充电，本实用新型利用太阳能作为资源实现巡线机器人的在线取电，构思巧妙，对实现对在高压输电线路上作业的巡线机器人的在线充电具有十分重要的意义。

实施例二

为了监控太阳能电池组101给储能蓄电池102充电的过程以保证充电安全，在其中一个实施例中，如图2所示，在上述实施例的巡线机器人充电装置的基础上还可以包括连接在太阳能电池组101和储能蓄电池102之间的充电监控与保护电路103、以及与充电监控与保护电路103连接的微控制器104，其中：充电监控与保护电路103实时检测太阳能电池组101给储能蓄电池102充电的充电电流及储能蓄电池端电压，并将检测到的充电电流及储能蓄电池端电压传输给所述微控制器104，同时充电监控与保护电路103还可以用来防止瞬间过大的充电电流以及储能蓄电池102给太阳能电池组101充电；微控制器104实时判断所述充电电流和/或所述储能蓄电池端电压是否达到对应的预设值，若否，微控制器104通过充电监控与保护电路103控制太阳能电池组101继续给储能蓄电池102充电，如可以是微控制器104提供PWM波使得太阳能电池组101以恒流恒压方式给储能蓄电池103充电，但也不限于这种方式，微控制器104的判断过程主要是为了判断储能蓄电池是否充满，也可以防止过充等原因造成的危险，一般给储能蓄电池充电可以是采用现有技术中已有的方式，如恒压充电、恒流充电、阶段充电、快速充电等，在此不予赘述，判断蓄电池是否充满一般可以根据给储能蓄电池充电的方式定，可以是判断所述充电电流是否降到预定的电流值(一般选用一个接近零的比较小的值)，也可以是判断储能蓄电池端电压是否升到的预设的电压值，也可以所述充电电流和所述储能蓄电池端电压是否均达到对应的预设值，如当储能蓄电池已经达到最大电压，并且此时的充电电流小于最小充电电流，比如额定电压48V的储能蓄电池的最大电压为56V，并且此时的充电电流小于0.1A，就说明蓄电池已经充满，立即停止充电等，再比如储能蓄电池端电压已经升到了预设的电压值时改用恒压充电或者停止充电，可以防止出现过充，让充电电流和预设的电流值进行比较，可以当充电电流小到某一值，如0.1A，则可以认为储能蓄电池已经充满，微控制器104可以发出信号控制充电的启停。

实施例三

在使用巡线机器充电装置给巡线装置充电时，地面基站往往需要监控充电过程等，因此，如图3所示，本实用新型巡线机器充电装置的还可以包括与微控制器104连接的数传单元105，可以实现所述微控制器104与基站之间的通信，如微控制器104可以将储能蓄电池的一些参数传给地面基站，一般微控制器104与基站之间的通信可以采用无线方式。

实施例四

在其中一个实施例中，参见图4所示，本实用新型的巡线机器充电装置还包括依次连接的逆变器106、充电器107、充电座108，逆变器106还与储能蓄电池102连接，储能蓄电池102通过逆变器106、充电器107、充电座108给巡线机器人充电，其中，太阳能电池组101、充电监控与保护电路103、储能蓄电池104、微控制器104、数传单元105、逆变器106、充电器107一般是位于装置箱内，充电座108位于装置箱外，在实际使用中，太阳能电池组101一般建立在高空杆塔的塔头上，逆变器106，与储能蓄电池102连接，将储能蓄电池102输出的直流电转换为交流电(如210V的交流电)，提供给充电器107，其中，逆变器106可以根据储能蓄电池102的参数进行选型，充电器107，接收逆变器106输出的210V交流电，并将交流电转化为直流电给机器人蓄电池充电，充电器可以根据机器人蓄电池的参数进行选型，在给巡线机器人充电过程中，巡线机器人通过移动机械臂使充电头101与充电座对接，对接完成后，储能蓄电池102开始给机器人蓄电池102充电。

实施例五

在其中一个实施例中，上述充电座108通过导电管与充电器107连接，在使用时，充电座108可以固定在悬垂线夹上，位于地线的正上方，距离地线的高度与巡线机器人机械臂上的充电头距离地线的高度相同。

对于在高压输电线路上作业的巡线机器人，要想实现在线充电，采用上述的巡行机器人充电装置，还要考虑对太阳能电池的选型、储能蓄电池的选型等因素，因此在设计上，还应该考虑巡线机器人充电装置的参数配置问题，下面给出了对于实施例四或者实施例五中的巡线机器人充电装置的太阳能电池组101和储能蓄电池102的参数配置方法，但具体的参数配置方法不限于此，如图5所示，太阳能电池组和储能蓄电池的参数包括如下步骤：

步骤S201：确定巡线机器人的蓄电池额定电压U₀、容量K₀、最大放电深度T0％，这三个参数一般是根据巡线机器人的实际用电要求确定的；

步骤S202：根据U₁·K₁·T₁％·η₀·η₁＝U₀·K₀·T₀％确定储能蓄电池的额定电压U₁、容量K₁、最大放电深度T₁％，其中，η₀为逆变器106的效率，η₁为充电器107的效率，市面上常见蓄电池的额定电压一般为12V、24V、36V、48V等；容量为10AH，10AH，30AH，40AH等，最大放电深度有30％、40％等，通过U₁·K₁·T₁％·η₀·η₁＝U₀·K₀·T₀％可以合理选择蓄电池的型号(U₁，K₁，T₁)，即通过这三个参数的合理匹配，使得U₁、K₁、T₁满足要求；

步骤S203：根据T·P·Y·X·η₂＝U₁·K₁·T₁％确定每块太阳能电池正常光照下的输出功率P，太阳能电池组101的总块数T，其中Y是使储能蓄电池102充满电所需要的天数，X为当地平均每天可以提供的正常光照小时数为，η₂为充电监控与保护电路103的效率，市面上每块太阳能电池板有不同的功率，如：3W，5W，10W，20W，30W等，先选好每块太阳能电池板的功率P后，再选择块数T；

步骤S204：根据P＝U₂·I₂，确定每块太阳能电池相应的输出电压U₂，输出电流I₂，对应某一功率P的太阳能电池板，会有对应的输出电流和输出电压，这个需要结合具体厂家的产品进行确定，例如长沙一家公司其5W的太阳能电池对应的输出电压为17.5V，输出电流为0.29A；

步骤S205：根据

确定M和N，M为太阳能电池组101采用串并联方式将T块太阳能电池平均分成的组数，N为每组串联的太阳能电池的个数，其中，M和N均为整数。

实施例六

通过上述的本实用新型的巡线机器人充电装置，本实用新型还提供一种与上述巡线机器人充电装置相匹配的巡线机器人，利用上述巡线机器人充电装置进行充电，如图6所示，该巡线机器人包括充电头301和蓄电池302，巡线机器人的充电头301与充电座108对接时，储能蓄电池102通过逆变器106、充电器107给巡线机器人的蓄电池301充电，其中，充电头301与的巡线机器人充电装置中的充电座108一般需要相互匹配，包括型号匹配、安装的高度匹配等，在给巡线机器人充电过程中，巡线机器人通过移动机械臂使充电头301与充电座对接，对接完成后，储能蓄电池102开始给机器人的蓄电池302充电。

实施例七

在其中一个实施例中，如图7所示，上述巡线机器人还可以包括分别与蓄电池连接的监控单元303和通信单元304：

监控单元303实时检测所述蓄电池的电量，当接收到通信单元传送的停止充电指令，或者当检测到的蓄电池的电量达到预设值时，则控制巡线机器人移动机械臂，使安装在机械臂上的充电头与安装在悬垂线夹上的充电座分离，其中，停止充电指令一般是基站发送的；通信单元304实现了巡线机器人与基站之间的通信，包括将基站发送的停止充电指令转发给监控单元303，一般在储能蓄电池102的电量不足时，基站接收到相应信心后会向巡线机器人发送停止充电指令，通信单元304接收到该指令后转发给监控单元303。

为了便于理解本实用新型，下面再分别叙述一下监控巡线机器人充电装置中的太阳能电池组101给储能蓄电池102充电的过程，以及监控巡线机器人充电装置给权巡线机器人充电的通信过程，但不限于下述方式。

其中监控巡线机器人充电装置中的太阳能电池组101给储能蓄电池102充电的过程，参见图8所示，包括如下步骤：

步骤S401：微控制器104通过充电监控与保护电路103使太阳能电池组101以恒流恒压的方式对储能蓄电池102充电，进入步骤S402；

步骤S402：充电监控与保护电路103实时检测太阳能电池组101对储能蓄电池102充电的充电电流值和蓄电池102端电压值，进入步骤S503；

步骤S403：充电监控与保护电路103实时将检测到的充电电流和蓄电池102端电压传给微控制器104，进入步骤S404；

步骤S404：微控制器104实时判断所述充电电流和/或所述储能蓄电池端电压是否达到对应的预设值，若否，进入步骤S401，若是则进度步骤S405；

步骤S405：通过充电监控与保护电路103停止对储能蓄电池102的充电。

其中监控巡线机器人充电装置给权巡线机器人充电的通信过程，如图9所示，包括如下步骤：

储能蓄电池102通过逆变器106、充电器107给机器人的蓄电池302进行充电，充电监控与保护电路103实时检测储能蓄电池102的端电压值，并通过数传单元105传给地面基站；

地面基站判断储能蓄电池102是否低于安全放电电压，同时巡线机器人对自身的蓄电池302的电量进行检测；

若储能蓄电池102低于安全放电电压或者巡线机器人的蓄电池302充满，则监控单元303控制巡线机器人移动机械臂，使安装在机械臂上的充电头101与安装在悬垂线夹上的充电座106分离。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种巡线机器人充电装置，其特征在于，包括太阳能电池组、以及与太阳能电池组连接的储能蓄电池，太阳能电池组给所述储能蓄电池充电，所述储能蓄电池给巡线机器人充电。

2.根据权利要求1所述的巡线机器人充电装置，其特征在于还包括连接在所述太阳能电池组和所述储能蓄电池之间的充电监控与保护电路、以及与所述充电监控与保护电路连接的微控制器，所述充电监控与保护电路实时检测所述太阳能电池组给所述储能蓄电池充电的充电电流及储能蓄电池端电压，并将检测到的充电电流及储能蓄电池端电压传输给所述微控制器，所述微控制器实时判断所述充电电流和/或所述储能蓄电池端电压是否达到对应的预设值，若否，所述微控制器通过所述充电监控与保护电路控制所述太阳能电池组继续给所述储能蓄电池充电。

3.根据权利要求2所述的巡线机器人充电装置，其特征在于，还包括与所述微控制器连接的数传单元。

4.根据权利要求2或3所述的巡线机器人充电装置，其特征在于还包括依次连接的逆变器、充电器、充电座，所述逆变器还与所述储能蓄电池连接，所述储能蓄电池通过所述逆变器、充电器、充电座给巡线机器人充电。

5.根据权利要求4所述的巡线机器人充电装置，其特征在于，所述充电座与所述充电器之间通过导电管连接。

6.一种巡线机器人，其特征在于，利用权利要求4或5所述的巡线机器人充电装置进行充电，所述巡线机器人包括充电头和蓄电池，通过所述储能蓄电池、所述逆变器、所述充电器给巡线机器人的蓄电池充电。

7.根据权利要求6所述的巡线机器人，其特征在于，还包括分别与蓄电池连接的监控单元和通信单元，监控单元接收到通信单元传送的停止充电指令后，或者检测到的蓄电池的电量达到预设值后，控制巡线机器人移动机械臂，使安装在机械臂上的充电头与所述充电座分离。

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