CN206795819U - 轨道式电力巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轨道式电力巡检机器人，包括：顶置轨道，沿多个巡检布控点设置，所述顶置轨道的底部形成有沿所述顶置轨道的长度方向设置的滑道；位于所述滑道的下方的机器人本体，所述机器人本体上设有滑轮，所述滑轮滑设于所述滑道中；驱动机构，包括齿条和驱动齿轮，所述齿条安装于所述顶置轨道的底部且与所述滑道平行设置，所述驱动齿轮安装于所述机器人本体上且啮合于所述齿条；电动云台，安装于所述机器人本体的底部；用于采集所述各巡检布控点的电力设备的温度信息的热成像设备，安装于所述电动云台；下位机，安装于所述机器人本体且通信连接于所述驱动齿轮、所述电动云台和所述热成像设备；以及上位机，通信连接于所述下位机。本实用新型解决了传统的人工巡检效率低，巡检结果不稳定的问题。

Description

轨道式电力巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及一种巡检装置，具体涉及一种轨道式电力巡检机器人。

背景技术

市政、电力、通讯、燃气、给排水等各种设施均需要进行定时的监测，以便及时的发现意外出现的问题。目前，大多数领域的设施均通过人工巡检来完成监测工作。

然而，采用人工巡检的方式有以下缺点：一、人工巡检检测质量依赖于工人经验以及责任心、细心程度；二、随着人力成本提升，这种重复性枯燥的工作很难招人；三、人很难检测出危险气体超标，设备局部过热等安全隐患。所以，采用人工巡检存在着结果不稳定、效率低，而且人工成本高的问题。

实用新型内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种轨道式电力巡检机器人，以解决传统的人工巡检效率低，巡检结果不稳定的问题。

为实现上述目的，提供一种轨道式电力巡检机器人，包括：

顶置轨道，沿多个巡检布控点设置，所述顶置轨道的底部形成有沿所述顶置轨道的长度方向设置的滑道；

位于所述滑道的下方的机器人本体，所述机器人本体上设有滑轮，所述滑轮滑设于所述滑道中；

驱动机构，包括齿条和驱动齿轮，所述齿条安装于所述顶置轨道的底部且与所述滑道平行设置，所述驱动齿轮安装于所述机器人本体上且啮合于所述齿条；

电动云台，安装于所述机器人本体的底部；

用于采集所述各巡检布控点的温度信息的热成像设备，安装于所述电动云台；

下位机，安装于所述机器人本体且通信连接于所述驱动齿轮、所述电动云台和所述热成像设备；以及

上位机，通信连接于所述下位机。

进一步的，所述顶置轨道的底部安装有沿所述滑道的长度方向间隔设置的二检测块，所述机器人本体的顶部设有用于感应所述检测块的接近开关，所述接近开关通信连接于所述下位机，二所述检测块之间的距离为所述机器人本体的行程距离。

进一步的，所述机器人本体的顶部设有用于测量所述机器人本体的顶部与所述顶置轨道的底部之间的距离的测距传感器，所述测距传感器通信连接于所述下位机。

进一步的，所述上位机通过坦克链电缆通信连接于所述下位机。

进一步的，所述顶置轨道的底部安装有用于容置所述坦克链电缆的链槽，所述链槽位于所述机器人本体的一侧。

进一步的，所述顶置轨道的底部设有连接板，所述链槽位于所述连接板和所述机器人本体之间，所述连接板上形成有承托板，所述链槽设于所述承托板上。

进一步的，所述电动云台安装有用于采集所述各巡检布控点的图像信息的摄像机，所述摄像机通信连接于所述下位机。

进一步的，所述滑道的数量为两个，两个所述滑道分别位于所述驱动机构的两侧。

进一步的，所述顶置轨道的底部连接有第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板之间形成所述滑道。

进一步的，所述第一侧板和所述第二侧板均为L形侧板且对称设置。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型轨道式电力巡检机器人主要运用在电力系统中，能有效测量各大，中，小型直流站阀厅内部电气元器件的发热状况，及时准确的与其他设备(消防、声光报警器等)联动，实现便捷操作，系统控制精准，高效管理的目的，防止安全事故的发生，避免对国家电力经济造成损失。

附图说明

图1为本实用新型轨道式电力巡检机器人的示意图。

图2为本实用新型轨道式电力巡检机器人的侧视图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为本实用新型轨道式电力巡检机器人的原理框图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

参照图1至图4所示，本实用新型提供了一种轨道式电力巡检机器人，包括：顶置轨道1、机器人本体2、驱动机构3、电动云台4、下位机5、上位机6、热成像设备7、摄像机8和坦克链电缆9。

顶置轨道1沿多个巡检布控点设置，且对位于巡检布控点。顶置轨道1的底部形成有沿顶置轨道1的长度方向设置的滑道10。机器人本体2位于滑道10的下方。机器人本体2上设有滑轮21。滑轮21滑设于滑道10中。驱动机构3包括齿条31和驱动齿轮32。齿条31通过角钢安装于顶置轨道1的底部且与滑道10平行设置。驱动齿轮32安装于机器人本体2上。驱动齿轮32啮合于齿条31，随着驱动齿轮32转动，机器人本体2沿滑道10行走，并通过驱动齿轮32的正反转实现机器人本体2在滑道10上的前行和倒退。电动云台4安装于机器人本体2的底部。热成像设备7安装于电动云台4上。热成像设备7用于采集各巡检布控点的电力设备的温度信息。下位机5安装于机器人本体上且通信连接于驱动齿轮31、电动云台4和热成像设备7。上位机6通过坦克链电缆9通信连接于下位机5。

顶置轨道1采用40mm×40mm的铝型材制成。具体的，顶置轨道1的材质为6063铝合金，其具有抗压性强，装配灵活，拼接精准，强耐腐蚀的特点，符合型材结构安装的工艺要求，能对机器人本体2提供有力的支撑。顶置轨道1设置在巡检场所的高处且横向平行于地面，如贴合于天花板设置，以此来增大热成像设备7及摄像机8的视野范围，从而确保精确监测巡检场所内设备异常事故的发生。

具体的，在顶置轨道1的底部连接有第一侧板11和第二侧板12。第一侧板11和第二侧板12之间形成滑道10。

较佳的，第一侧板11和第二侧板12均为L形侧板且对称设置。

作为一种较佳的实施方式，第一侧板11、第二侧板12以及顶置轨道1为一体成型的铝型材。

在本实施例中，滑道10的数量为两个，两个滑道10分别位于驱动结构3的两侧。

在本实施例中，第一侧板11和第二侧板12均为工字形钢，两个工字形钢沿顶置轨道1的长度方向相对设置。工字型钢包括上翼缘板、下翼缘板以及连接于上翼缘板和下翼缘板之间的腹板。工字型钢采用Q235钢，其硬度大，强度高。工字型钢可以焊接连接顶置轨道1的底部，以实现与顶置轨道1的良好的固定，不会因为小幅度的摇晃而出现坠落的情况。

此外，为了方便材料的周转使用，可以在工字型钢的上翼缘板上开设第一安装孔，在顶置轨道1开设有第二安装孔。第一安装孔和第二安装孔通过螺栓可拆卸的连接在一起。

在本实施例中，工字型钢有四根，其中每两根工字型钢为一组对称设置。一组工字形钢之间形成一滑道10。

机器人本体2为铝型材制成的框架结构。机器人本体2的的框架结构上安装有铝制面板，散热性能良好，满足机器人本体2在室温状况下稳定运行。机器人本体2的整体尺寸大小为400mm×280mm×220mm，符合轻便，小巧的设计理念。机器人本体2的顶部设有四个滑轮21。四个滑轮21呈矩形设置于机器人本体2的顶部。

具体的，机器人本体2的内侧壁上安装有伺服电机34，伺服电机34通信连接于下位机5。上位机6通过下位机5控制伺服电机34、电动云台4、热成像设备7、摄像机8等设备，来实现伺服电机34的正转和反转、电动云台4的旋转角度、热成像设备7采集巡检场所内的温度信息、摄像机8采集巡检场所内图像信息。滑轮21通过轴支撑，4个从动轮结构，用于支撑机器人本体，各个轮配件衔接顺畅，满足巡检机器人在导槽上顺滑移动。

伺服电机34连接减速机33。减速机33用于在伺服电机34与驱动齿轮32之间降低转速，提升扭矩。在机器人本体2的顶部开设有贯孔，减速机33的输出轴穿设于贯孔中且连接有驱动齿轮32，因此，下位机5可以控制伺服电机34的正转和反转以实现驱动齿轮32的正转和反转来实现机器人本体2在滑道10中的前进和后退。

在本实施例中，伺服电机34为日本安川伺服电机，额定功率为400W，额定转速可达到3000转。伺服驱动器能满足通过位置，速度，力矩三种方式对电机控制，实现高精度的传动系统定位。

机器人本体2的内侧壁上还安装有直流电源。直流电源为DC24V的直流电源。DC24V直流电源结构小巧，输出功率稳定，能满足机器人本体2上的各大电气元件功率的供给。

机器人本体2的内侧壁上安装有下位机5。下位机5为PLC(可编程控制器)，在本实施例中，下位机5采用的是西门子S7-1200款PLC控制器。

一方面，为了能够实现稳定的网络信号传输，避免出现“丢包”的现象、远程精准控制、提高安全性能，避免被不法分子“无线抓包”，窃取监测数据，扰乱控制系统；另一方面，为了在机器人本体2横向运动的过程中，对外部电源线及网线起到保护和牵引的作用，使电缆与坦克链之间不形成相对运动，不产生扭曲变形，下位机5通过坦克链电缆9通信连接于上位机6。

上位机6采用研华工控机IPC-610，满足设备在各种严苛的工业环境中使用，保持设备能稳定运行，达到精确控制机器人的目的。

机器人本体2的内侧壁开设有供坦克链电缆9穿设的电缆孔。

在顶置轨道1的底部安装有用于容置坦克链电缆9的链槽16，链槽16位于机器人本体2的一侧。

具体的，在顶置轨道1的底部设有连接板14，链槽16位于连接板14和机器人本体2之间，连接板14上形成有承托板15，链槽16固接于承托板15上。

作为一种较佳的实施方式，第一侧板11、第二侧板12、顶置轨道1、连接板14、承托板15为一体成型的铝型材。

为了能使得机器人本体2能沿着滑道10并在预设行程中往返监测，在顶置轨道1的底部安装有沿滑道10的长度方向间隔设置有二检测块13。二各检测块13之间的距离为机器人本体的预设的行程距离。机器人本体2的顶部设有接近开关22。接近开关22用于感应检测块13，接近开关22通信连接于下位机。

接近开关22一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当检测物体接近接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使接近开关动作，并给下位机5提供信号。接近开关是种开关型传感器(即无触点开关)，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。

本实施例中，接近开关22为红外线接近开关。当机器人本体2行走并接近第一个检测块13时，接近开关22感应到第一个检测块13并向下位机5发送触发信号，下位机5在接收到接近开关22的触发信号后，再向伺服电机34发送反转信号，则机器人本体2往第二个检测块13的方向行走。当行走靠近第二检测块13时，接近开关22感应到第二个检测块13并向下位机5发送触发信号，下位机5在接收到接近开关22的触发信号后，再向伺服电机34发送正转信号，机器人本体2则往第一个检测块13的方向行走，如此，机器人本体2可往返两个检测块13之间，循环巡检。

为了确保机器人本体2的滑轮21始终容置于滑道10中，在机器人本体2的顶部设有测距传感器23。测距传感器23通信连接于下位机5。测距传感器23主要用于持续测量机器人本体2的顶部与顶置轨道1的底部之间的距离。当测距传感器23持续测量机器人本体2的顶部与顶置轨道1的底部之间的检定距离超出正常范围值(该正常范围值为预设的机器人本体2的顶部与顶置轨道1的底部之间的距离)时，测距传感器23向下位机5发送报警信号，下位机5接收到报警信号后，再向伺服电机34发送停止转动信号、下位机5向上位机6发送机器人本体2位置异常信号以提醒工作人员前往检查排除异常。

直流电源电性连接于伺服电机34、电动云台4、下位机5、热成像设备7、摄像机8、接近开关22以及测距传感器23。

电动云台4上安装有热成像设备7和摄像机8。摄像机8用于采集所述各巡检布控点的图像信息。摄像机8通信连接与下位机5。

在本实施例中，电动云台4为360度旋转云台。

电动云台4满足以下的技术参数：

平旋转角度:0°～360°连续旋转；

水平旋转速度:0.01°～60°/S；

垂直旋转速度:0.01°～30°/S；

承载方式及垂直运动范围:顶载-75°～+90°；

工作温度：-45℃～70℃；

环境湿度：10～95％。

热成像设备7为菲利尔红外热像仪A310。摄像机8海康威视一体摄像机。电动云台4可以搭载热成像设备7及摄像机8满足多个角度，多视野的监测范围。

热成像设备7用于拍摄红外图谱并采集巡检场所内的被测对象温度信息并形成红外热成像画面。

摄像机8满足轨道式巡检机器人对巡检场所内的可见光图像的抓取，方便巡检机器人的预置位设定，及与热成像设备7形成的红外热成像画面做对比，精确快速的判断故障的发生位置。

工作人员可以通过上位机进行监测设置、红外热成像画面自动拍摄功能设置、故障报警设置。

具体的，监测设置包括：系统在运行前，可以进行一些初始参数的设置；针对巡检监测区域初步设置，如机器人本体2在各布控点位置的停留、停留时电动云台4的旋转角度、热成像设备7和摄像机8的拍摄时间等。

红外热成像画面自动拍摄功能设置包括：红外热成像图的拍摄间隔时间等各项设置。

故障报警设置包括：巡检场所内被监测物体的温度报警阈值设置，报警音量控制等；当监测过程中，被监测物体的前后温度差超出预设的报警温度时，通过下位机在监测现场给出现场灯光和语音报警(上位机与监测场所内的消防、声光报警器联动)，接收下位机的报警信号并保存记录自动生成缺陷报告。

通过上位机6设置初始参数后，机器人本体2开始沿滑道10行走。在机器人本体2到达各布控点的预设位置时，停止行走，此时下位机5控制电动云台4旋转预设角度，热成像设备7和摄像机8对被监测物体或电力设备进行拍摄同时将被监测物体或电力设备的温度信息(红外热成像图)及图像信息发送至下位机5，下位机5通过坦克链电缆将温度信息和图像信息发送至上位机6。上位机6接收温度信息和图像信息与设置的报警阈值进行比较判断，属于正常范围则向下位机5发送前往下一个布控点的信号；属于超出报警阈值的，则发出报警信号同时向下位机5发送报警信号，给出现场灯光和语音报警，上位机6自动保存温度信息和图像信息并生成缺陷报告。

本实用新型轨道式电力巡检机器人主要运用在电力系统中，能有效测量各大，中，小型直流站阀厅内部电气元器件的发热状况，及时准确的与其他设备(消防、声光报警器等)联动，实现便捷操作，系统控制精准，巡检结果准确、高效管理的目的，防止安全事故的发生，避免对国家电力经济造成损失。

除应用电力系统之外，本实用新型轨道式电力巡检机器人还可以运用于煤场、车间、开关室、钢厂及诸多需要非接触式温度监测的环境场所，获得监测数据。让这些场所实现安全生产，防患于未然，避免发生因温度超标而导致的安全事故。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (10)

1.一种轨道式电力巡检机器人，其特征在于，包括：

顶置轨道，沿多个巡检布控点设置，所述顶置轨道的底部形成有沿所述顶置轨道的长度方向设置的滑道；

位于所述滑道的下方的机器人本体，所述机器人本体上设有滑轮，所述滑轮滑设于所述滑道中；

驱动机构，包括齿条和驱动齿轮，所述齿条安装于所述顶置轨道的底部且与所述滑道平行设置，所述驱动齿轮安装于所述机器人本体上且啮合于所述齿条；

电动云台，安装于所述机器人本体的底部；

用于采集所述各巡检布控点的温度信息的热成像设备，安装于所述电动云台；

下位机，安装于所述机器人本体且通信连接于所述驱动齿轮、所述电动云台和所述热成像设备；以及

上位机，通信连接于所述下位机。

2.根据权利要求1所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述顶置轨道的底部安装有沿所述滑道的长度方向间隔设置的二检测块，所述机器人本体的顶部设有用于感应所述检测块的接近开关，所述接近开关通信连接于所述下位机，二所述检测块之间的距离为所述机器人本体的行程距离。

3.根据权利要求1所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述机器人本体的顶部设有用于测量所述机器人本体的顶部与所述顶置轨道的底部之间的距离的测距传感器，所述测距传感器通信连接于所述下位机。

4.根据权利要求1所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述上位机通过坦克链电缆通信连接于所述下位机。

5.根据权利要求4所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述顶置轨道的底部安装有用于容置所述坦克链电缆的链槽，所述链槽位于所述机器人本体的一侧。

6.根据权利要求5所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述顶置轨道的底部设有连接板，所述链槽位于所述连接板和所述机器人本体之间，所述连接板上形成有承托板，所述链槽设于所述承托板上。

7.根据权利要求1所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述电动云台安装有用于采集所述各巡检布控点的图像信息的摄像机，所述摄像机通信连接于所述下位机。

8.根据权利要求1所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述滑道的数量为两个，两个所述滑道分别位于所述驱动机构的两侧。

9.根据权利要求1所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述顶置轨道的底部连接有第一侧板和第二侧板，所述第一侧板和所述第二侧板之间形成所述滑道。

10.根据权利要求9所述的轨道式电力巡检机器人，其特征在于，所述第一侧板和所述第二侧板均为L形侧板且对称设置。