CN205721365U - 一种机器人室内外自动巡检控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人室内外自动巡检控制系统，通过在室内门上设置门轴电机以及在防鼠板上设置防鼠板升降电机，控制门轴电机开关门，同时控制防鼠板升降电机升降防鼠板，实现机器人能够自动控制室内门打开，实现室内外都能巡检的目的。同时，在室内外均设有wifi转发器，通过该wifi转发器实现将室内外的巡检信息均同步传送给远程监控装置，实现室内外巡检信息的及时获取。

Description

一种机器人室内外自动巡检控制系统

技术领域

本实用新型属于变电站巡检设备领域，具体涉及一种机器人室内外自动巡检控制系统。

背景技术

目前变电站巡检机器人大多为室外巡检机器人，由于室内巡检不但改造工程大，而且由于室内的屏蔽原因不能跟后台通讯直接连接，无法实现室内巡检。所以目前室内巡检往往还要通过巡检人员进行人工巡检，不仅劳动强度大，而且容易发生漏检。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人室内外自动巡检控制系统，能够实现室内外完全由机器人自动巡检完成，而且巡检效率高。

为了达到上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种机器人室内外自动巡检控制系统，包括远程监控装置、wifi转发器、机器人，还包括设在室内门上的门轴电机、设在室内门下方防鼠板上的防鼠板升降电机；

所述机器人上设有蓄电池、驱动装置、行走执行机构、拍摄三维图像的拍摄装置、进行二维扫描的激光扫描装置、计量机器人运行距离的里程计数装置和主控装置；

所述远程监控装置通过所述wifi转发器与所述主控装置通信连接；

所述主控装置与所述驱动装置、行走执行机构、拍摄装置、激光扫描装置、里程计数装置相连；所述主控装置包括：

计数模块，获取所述里程计数装置计量的机器人从初始位置行走至当前位置的行走距离；

存储模块，存储室内、外路径的三维立体地图；接收所述行走距离，确定机器人当前在所述三维立体地图中的区域位置；获取所述激光扫描装置扫描的二维坐标数据以及所述拍摄装置拍摄的三维图像；在所述区域位置内，将所述二维坐标数据或将所述三维图像与所述三维立体地图比对，精确定位机器人的当前位置，并与目标位置比对、确认，机器人停止行走；

数据接收和传送模块，接收所述停止行走信息，发送开启或关闭信息至所述门轴电机，门轴电机动作之后回馈门已打开或门已关闭信息；获取所述门已打开或关闭信息后发送上升或下降信息至所述防鼠板升降电机，所述防鼠板升降电机动作后回馈防鼠板已上升或已下降信息；获取所述防鼠板已上升或已下降信息并发送至所述驱动装置；发送机器人室内外巡检数据以及行走路径数据至所述wifi转发器传送给所述远程监控装置；

所述驱动装置，获取所述防鼠板已上升信息，驱动所述行走执行机构带动机器人进入或走出室内；获取所述防鼠板已下降信息，驱动所述行走执行机构带动机器人开始室内巡检或者离开室内门前。

本实用新型提供的一种机器人室内外自动巡检控制系统，能够通过主控自动控制室内门的开关以及门底部设置的防鼠板的升降，实现机器人室内外都能巡检的目的。同时，在室内外均设有wifi转发器，通过该wifi转发器能够实现将室内外的巡检信息均同步传送给远程终端，这样能够实现室内外巡检信息的及时获取。

进一步地，所述门轴电机和所述防鼠板升降电机上均设有限位装置，所述门轴电机和所述防鼠板升降电机分别通过所述限位装置开门或关门、上升或下降至预设位置。

进一步地，所述主控装置为PLC控制面板。

进一步地，所述驱动装置为伺服电机。

进一步地，所述行走执行机构包括头部和用于带动机器人行走两个行动轮；

所述两个行动轮设在机器人的底部，所述头部设在机器人的顶部，所述头部和两个行动轮均通过转轴与机器人主体连接。

进一步地，所述拍摄装置为双目立体相机，所述激光扫描装置为激光扫描仪，所述双目立体相机和所述激光扫描仪均设在机器人的头部。

进一步地，所述激光扫描仪的扫描角度最大为190°，扫描精度为±15mm，扫描的最大距离为80米。

进一步地，所述里程计数装置为码盘。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型通过在室内门上设置门轴电机以及在防鼠板上设置防鼠板升降电机，控制门轴电机开关门，同时控制防鼠板升降电机升降防鼠板，实现机器人能够自动控制室内门打开，实现室内外都能巡检的目的。同时，在室内外均设有wifi转发器，通过该wifi转发器实现将室内外的巡检信息均同步传送给远程监控装置，实现室内外巡检信息的及时获取。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的一种机器人室内外自动巡检控制系统的结构图。

其中：1.机器人，2.头部，3.行动轮，4.驱动装置，5.蓄电池，6.拍摄装置，7.激光扫描装置，8.里程计数装置，9.主控装置，9-1.计数模块，9-2.数据接收和传送模块，9-3.存储模块；10.远程监控装置，10-1.主机，10-2.显示器；11. wifi转发器；12.室内门，12-1.门轴电机，13.防鼠板，13-1.防鼠板升降电机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对实用新型进行清楚、完整的描述。

如图1所示，一种机器人室内外自动巡检控制系统，包括远程监控装置10、wifi转发器11和机器人1，还包括设在室内门12上的门轴电机12-1、设在室内门12下方防鼠板13上的防鼠板升降电机13-1。

所述机器人1上设有蓄电池5、驱动装置4、行走执行机构、拍摄三维图像的拍摄装置6、进行二维扫描的激光扫描装置7、计量机器人1运行距离的里程计数装置8和主控装置9。

所述远程监控装置10通过所述wifi转发器11与所述主控装置9通信连接。

所述主控装置9与所述驱动装置4、行走执行机构、拍摄装置6、激光扫描装置7、里程计数装置8相连。

所述主控装置包括：

计数模块9-1，获取所述里程计数装置8计量的机器人1从初始位置行走至当前位置的行走距离；

存储模块9-3，存储室内、外路径的三维立体地图；接收所述行走距离，确定机器人1当前在所述三维立体地图中的区域位置；获取所述激光扫描装置7扫描的二维坐标数据以及所述拍摄装置6拍摄的三维图像；在所述区域位置内，将所述二维坐标数据或将所述三维图像与所述三维立体地图比对，精确定位机器人1的当前位置，并与目标位置比对、确认；

数据接收和传送模块9-2，接收所述确认信息，发送开启或关闭信息至所述门轴电机12-1，门轴电机12-1动作之后回馈门已打开或门已关闭信息；获取所述门已打开或关闭信息后发送上升或下降信息至所述防鼠板升降电机13-1，所述防鼠板升降电机13-1动作后回馈防鼠板13已上升或已下降信息；获取所述防鼠板已上升或已下降信息并发送至所述驱动装置4；发送机器人1室内外巡检数据以及行走路径数据至所述wifi转发器11传送给所述远程监控装置10。

所述驱动装置4，获取所述防鼠板13已上升信息，驱动所述行走执行机构带动机器人1进入或走出室内；获取所述防鼠板13已下降信息，驱动所述行走执行机构带动机器人1开始室内巡检或者离开室内门前。

为了方便控制室内门12的打开位置以及防鼠板13的升降位置，便于机器人1顺利进门，优选门轴电机12-1和防鼠板升降电机13-1上均设有限位装置，该门轴电机12-1和防鼠板升降电机13-1分别通过限位装置开门或关门、上升或下降至预设位置。该限位装置可以均限位传感器，所述限位传感器和所述门轴电机12-1、防鼠板升降电机13-1分别连接。

其中的主控装置9优选为PLC控制面板。

优选驱动装置4为伺服电机，伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

行走执行机构包括头部2和用于带动机器人1行走两个行动轮3；两个行动轮3设在机器人1的底部，所述头部2设在机器人1的顶部，所述头部2和两个行动轮3均通过转轴与机器人1主体连接，在运行过程中，可以在可执行范围内转动任意角度。

拍摄装置6为双目立体相机，所述激光扫描装置7为激光扫描仪，所述双目立体相机和所述激光扫描仪均设在机器人的头部2。激光扫描仪的扫描角度最大为190°，扫描精度为±15mm，扫描的最大距离为80米，可以优选德国进口LMS511 SICK激光雷达。

里程计数装置8优选为码盘（encoding disk），也叫里程计，测量角位移的数字编码器。它具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。本方案中码盘主要采用脉冲计数，每个脉冲车轮转动多少来确定机器人1行走的距离，将脉冲数反馈给主控装置9中的计数模块9-1，由计数模块9-1计算出机器人1行走距离。

具体作业时，机器人1室外巡检完毕，会将巡检的仪表数据以及行走路径数据均通过wifi转发器11传送给远程监控装置10。之后，在机器人1进入室内之前，由拍摄装置6、激光扫描装置7以及里程计数装置8配合精确定位机器人1的所在位置，并通过主控装置9控制驱动装置4，驱使行走执行机构带动机器人1停止或者行走。例如，当机器人1行走至距离室内门2米的位置并被精确定位，存储模块9-3发送停止信息给驱动装置4，机器人1停止行走，同时，数据接收和传送模块9-2接收机器人1停止行走信息，发送开启信息至门轴电机12-1，门轴电机12-1动作，室内门12被打开。随后，数据接收和传送模块9-2获取室内门12已经被打开信息，并发送上升信息至防鼠板升降电机13-1，防鼠板升降电机13-1动作，防鼠板13上升，数据接收和传送模块9-2获取防鼠板13已经上升信息，发送行走信息至驱动装置4，此时室内门12被完全打开，机器人1进入室内。

机器人1进入室内距室内门2米的位置，再次发送信息，控制防鼠板13下降，之后控制室内门12关闭，室内门12完全关闭后，机器人1开始室内巡检，并将巡检的仪表数据以及行走的路径信息通过wifi转发器11传送给远程控制装置10。

室内巡检完毕后，机器人1再次精确定位，并控制门轴电机12-1驱动室内门12上升后，控制防鼠板升降电机13-1驱动防鼠板13上升，室内门12打开，机器人1走出室内。之后，机器人1再次精确定位，控制防鼠板升降电机13-1驱动防鼠板13下降，控制门轴电机12-1驱动室内门12下降，室内门关闭，机器人1离开。

也就是说，机器人1在室内外巡检的过程中，室内门12的开关和防鼠板13的升降能够完全自动控制，方便机器人1的进出，提高了巡检效率。而门轴电机12-1和防鼠板升降电机13-1上设置的限位装置能够准确控制室内门的打开位置以及防鼠板的升降位置。同时，机器人具备爬坡功能，能够准确从配电室门进入小室进行巡视。

由于室内和室外环境不一样，对机器人行走精度要求也不一样，在室内巡检的时候精度要求高，室外巡检行走过程中精度要求不太高，但在巡视点要求精度也需要很高。因此我们设计的机器人在不同环境中行走可以按照不同的精度要求。

当在室外行走的时候需要提高机器人的速度，加快巡检的进度，室外行走路线比较宽松，精度要求放的低一点可以增加机器人行走速度。

比如，当机器人接近巡视点2米范围内时需要精确定位，对巡视点进行巡检，这时就需要提高机器人行走定位精度，保证能够在正确的位置停车。机器人在室内巡检时，空间比较小，这时也需要提高定位精度，确保机器人在行走过程中不要碰到开关柜等设备。

对于行走定位精度的设定，在规划行走路线的时候，可以在行走路线的线段上指定机器人走到此段路径时需要的定位精度。这样机器人在行走过程中到达某段路线自动切换精度要求。

当机器人靠近预设距离范围内后，三维图像拍摄装置和二维激光扫描装置实时进行路径图像拍摄和激光扫描定位，并实时将拍摄和扫描的数据信息传送给所述主控，与存储的三维立体地图比对，定位机器人当前位置。

以上，虽然说明了本实用新型的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子提出的，并非用于限定本实用新型的范围。对于这些新的实施方式，能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本实用新型的要旨的范围内，能够进行各种省略、置换、及变更。这些实施方式和其变形，包含于本实用新型的范围和要旨中的同时，也包含于权利要求书中记载的实用新型及其均等范围内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，包括远程监控装置、wifi转发器、机器人，还包括设在室内门上的门轴电机、设在室内门下方防鼠板上的防鼠板升降电机；

所述机器人上设有蓄电池、驱动装置、行走执行机构、拍摄三维图像的拍摄装置、进行二维扫描的激光扫描装置、计量机器人运行距离的里程计数装置和主控装置；

所述远程监控装置通过所述wifi转发器与所述主控装置通信连接；

所述主控装置与所述驱动装置、行走执行机构、拍摄装置、激光扫描装置、里程计数装置相连；

所述主控装置包括：

计数模块，获取所述里程计数装置计量的机器人从初始位置行走至当前位置的行走距离；

存储模块，存储室内、外路径的三维立体地图；接收所述行走距离，确定机器人当前在所述三维立体地图中的区域位置；获取所述激光扫描装置扫描的二维坐标数据以及所述拍摄装置拍摄的三维图像；在所述区域位置内，将所述二维坐标数据或将所述三维图像与所述三维立体地图比对，精确定位机器人的当前位置，并与目标位置比对、确认；

数据接收和传送模块，接收所述确认信息，发送开启或关闭信息至所述门轴电机，门轴电机动作之后回馈门已打开或门已关闭信息；获取所述门已打开或关闭信息后发送上升或下降信息至所述防鼠板升降电机，所述防鼠板升降电机动作后回馈防鼠板已上升或已下降信息；获取所述防鼠板已上升或已下降信息并发送至所述驱动装置；发送机器人室内外巡检数据以及行走路径数据至所述wifi转发器传送给所述远程监控装置；

所述驱动装置，获取所述防鼠板已上升信息，驱动所述行走执行机构带动机器人进入或走出室内；获取所述防鼠板已下降信息，驱动所述行走执行机构带动机器人开始室内巡检或者离开室内门前。

2.根据权利要求1所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述门轴电机和所述防鼠板升降电机上均设有限位装置。

3.根据权利要求1所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述主控装置为PLC控制面板。

4.根据权利要求1所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述驱动装置为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述行走执行机构包括头部和用于带动机器人行走两个行动轮；

所述两个行动轮设在机器人的底部，所述头部设在机器人的顶部，所述头部和两个行动轮均通过转轴与机器人主体连接。

6.根据权利要求5所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述拍摄装置为双目立体相机，所述激光扫描装置为激光扫描仪，所述双目立体相机和所述激光扫描仪均设在机器人的头部。

7.根据权利要求5所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述激光扫描仪的扫描角度最大为190°，扫描精度为±15mm，扫描的最大距离为80米。

8.根据权利要求1所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述里程计数装置为码盘。

9.根据权利要求1所述的一种机器人室内外自动巡检控制系统，其特征在于，所述机器人采用四驱驱动，可以平稳爬15度角的坡。