CN208904529U - 一种输电线路高空巡线智能巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，本实用新型结构简单、采用单根曲臂作为整个机器人的骨架、刚性好，使得机器人线上行走车体结构设计紧凑、重量轻、适合便携；前后行走轮各有一对电机带动的轮提供动力，实现了四轮驱动，动力强大，四轮独立控制，可根据不同工况采取不同的工作策略，实现能量利用率最大化；检测手段丰富，不仅搭载有可见光摄像头等常规检测设备，同时还搭载有激光雷达、红外摄像头等高端检测设备，使其机器人几乎可以无死角的进行检测，极大的提高巡检的效率和准确性；可实现地图定位，实时判定机器人所处的位置。

Description

一种输电线路高空巡线智能巡检机器人

技术领域

本实用新型属于电力设备领域，尤其涉及一种输电线路高空巡线智能巡检机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，电力特种机器人成为特种机器人领域的一个研究热点。传统的巡检方法普遍采用的是人工巡检、手工记录的方式，需要工作人员逐塔巡视。这种方法费时费力，而且受恶劣的自然环境影响，工作条件艰苦、巡检周期长、效率低，同时，人工攀爬铁塔及上线检测对工作人员造成安全隐患。巡线机器人能够代替人工巡检、提高效率和检测精度、降低成本，大大提高作业安全性，进而可实现高压线路巡检的全面自动化。因此，提出一种新型的输电线路高空智能巡检机器人具有重要的意义。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，安装在输电线路的地线上，包括安装在弧形悬臂两端的左连接板和右连接板，所述悬臂内设有使其绕悬臂两端旋转的旋转电机，左、右连接板的侧面分别安装有内置陀螺仪的舵机；

左、右连接板上分别连接有沿地线方向滚动的行走装置，所述行走装置包括位于地线上方的行走轮和位于地线下方的夹紧轮，行走轮和夹紧轮相互啮合，并通过弧形连接杆连接在连接板上，所述连接杆内设有驱动电机一以调节连接杆的弧度，从而实现行走轮与夹紧轮的张开、闭合以及与地线之间的摩擦力；行走轮内设有驱动电机二，用于为行走轮提供滚动动力，行走轮的侧面设有导板，导板上设有传感器，所述行走轮和夹紧轮上对应设有凹槽，两者相互啮合后，凹槽位置形成地线通道；

所述悬臂的中部上方设有控制箱，控制箱内安装有控制器和蓄电池，控制器与智能终端无线连接，控制箱上方设有为蓄电池充电的第一太阳能板，悬臂下方设有激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头，所述悬臂侧面还设有充电插头；

所述控制器和蓄电池分别与旋转电机、舵机、驱动电机一、驱动电机二、传感器、激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头连接。

进一步的，所述的每个行走轮由相互连接的前轮和后轮组成，两个轮子内均设有驱动电机，分别由控制器单独控制。

进一步的，所述悬臂为中空结构。

进一步的，所述控制箱内还安装有GPS定位器，所述GPS定位器分别与控制器和蓄电池连接。

进一步的，所述悬臂下方还设有风速计、PM 2.5设备。

进一步的，所述激光雷达的测量距离可达40米，扫描角度为360度，测距分辨率小于10cm，角度分辨率小于0.5度。

进一步的，所述凹槽的数量为多个。

本实用新型具有如下优点：

1、结构简单、采用单根曲臂作为整个机器人的骨架、刚性好，使得机器人线上行走车体结构设计紧凑、重量轻、适合便携；2、前后行走轮各有一对电机带动的轮提供动力，实现了四轮驱动，动力强大，四轮独立控制，可根据不同工况采取不同的工作策略，实现能量利用率最大化；3、检测手段丰富，不仅搭载有可见光摄像头等常规检测设备，同时还搭载有激光雷达、红外摄像头等高端检测设备，使其机器人几乎可以无死角的进行检测，极大的提高巡检的效率和准确性；4、可实现地图定位，实时判定机器人所处的位置；5、可进行铁塔倾斜检测。

附图说明

图1：本实用新型实施例的总体结构图；

图2：本实用新型实施例的行走装置结构示意图，其中(a)为行走轮和夹紧轮闭合状态图，(b)为行走轮和夹紧轮张开状态图；

图3：本实用新型实施例的铁塔倾斜检测图；

图中标记：1-悬臂，2-左连接板，3-右连接板，4-舵机，5-行走装置，51-行走轮，52-夹紧轮，53-凹槽，54，连接杆，6-导板，7-控制箱，8-第一太阳能板，9-控制器，10-蓄电池，11-激光雷达，12-可见光摄像头，13-红外摄像头，14-充电插头。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

图1为本实用新型的整体结构示意图：该智能巡检机器人安装在输电线路的地线上，包括安装在弧形悬臂1两端的左连接板2和右连接板3，所述悬臂1内设有使其绕悬臂1两端旋转的旋转电机，左连接板2、右连接板3的侧面分别安装有内置陀螺仪的舵机4，

左连接板2、右连接板3上分别连接有沿地线方向滑行的行走装置5，所述行走装置5包括位于地线上方的行走轮51和位于地线下方的夹紧轮52，行走轮51和夹紧轮52相互啮合，并通过弧形连接杆54连接在连接板上，所述连接杆54内设有驱动电机一以调节连接杆54的弧度，从而实现行走轮51与夹紧轮52的张开、闭合以及与地线之间的摩擦力；行走轮51内设有驱动电机二，用于为行走轮51提供滚动动力，行走轮51的侧面设有导板6，导板6上设有传感器，所述行走轮51和夹紧轮52上对应设有凹槽53，两者相互啮合后，凹槽53位置形成地线通道；

所述悬臂1的中部上方设有控制箱7，控制箱7内安装有控制器9和蓄电池10，控制器9与智能终端无线连接，控制箱7上方设有为蓄电池10充电的第一太阳能板8，悬臂1的中部下方设有激光雷达11、可见光摄像头12、红外摄像头13，所述悬臂1侧面还设有充电插头14；

所述控制器9和蓄电池10分别与旋转电机、舵机4、驱动电机一、驱动电机二、传感器、激光雷达11、可见光摄像头12、红外摄像头13连接，该巡检机器人还包括设置在铁塔上的风力-太阳能混合充电装置15。

为了进一步节省材料，所述悬臂1为中空结构。

如图2所示，所述行走轮51为相互连接前轮511和后轮512，两个轮子内均设有驱动电机，分别由控制器9单独控制；实现了四轮驱动，动力强大，四轮独立控制，可根据不同工况采取不同的工作策略，实现能量利用率最大化。

所述控制箱7内还安装有GPS定位器，所述GPS定位器分别与控制器9和蓄电池10连接，从而使巡检机器人实现了地图定位。所述的控制器9通过读取GPS信息，配合百度地图的SDK实现地图定位功能。

智能巡线机器人搭载激光雷达12，该激光雷达12可将巡线机器人行驶过程中日光的干扰降低到最小，且能实时无死角地对所经过的区域进行全方位高精度测量。激光雷达10的测量距离可达40米，扫描角度为360度，测距分辨率小于10cm，角度分辨率小于0.5度，极大提高了巡线机器人的检测能力，激光雷达12的扫描频率可以通过软件设置进行很方便的改变。

如图3所示，智能巡线机器人在巡线过程中可对铁塔进行倾斜检测。铁塔倾斜检测由所述的可见光摄像头12和所述舵机4中的陀螺仪配合完成。先由舵机4中的陀螺仪判断当前智能巡线机器人的倾斜情况，对可见光摄像头12的角度进行标定，生成悬垂线D。然后可见光摄像头12对铁塔拍照，提取铁塔轮廓，即探知铁塔桁架的角度，生成悬垂线C。通过对比当前铁塔对于悬垂线D的角度关系。再通过对比上述角度与铁塔通过验收时的角度值，判断铁塔是否倾斜，倾斜的角度是多少。此外舵机4还能检测机器人是否处于平衡状态，防止机器人倾斜对测量数据的准确性造成影响。

智能巡线机器人在巡检过程中可使用自身搭载的红外摄像头13进行红外热成像检测。巡检机器人常规速度行驶时，对整个视场内的致热性设备进行逐一的温度值提取与实时分析，并实时将温度数据与分析传送至管理平台存储与汇总分析。对于设备温度异常数据，巡检机器人将发出预警或报警。同时，还能根据热成像的自动识别判断发生山火的危险等级。

事先采集多种异常情况的模型图，通过现场红外摄像头13采集到的红外图像与系统库中的模型进行比对，从而快速确定异常情况的类型，因此智能巡线机器人可自动识别导线断股、雷击点、绝缘子自爆、防震锤移位、鸟巢等异常情况。当机器人判断线路或铁塔存在异常情况时，会将数据发回后台服务器，由后台更加强大细腻的算法进一步分析。当后台判断此为异常情况后，会自动报告给工作人员，并生成日志。

智能巡线机器人跨越障碍物通过行走轮51与夹紧轮52的松紧结合、加上悬臂1的旋转运动来实现。以机器人右边的导板6碰到障碍物为例，传感器将信号传递给控制器9，所述控制器9依次控制驱动电机二使机器人降速或停止，然后控制左边行走装置中的驱动电机一以增加连接杆的弧度，从而使行走轮和夹紧轮张开，进一步控制旋转电机使悬臂绕其右端旋转，当悬臂旋转180°之后，控制左边行走装置的驱动电机一以减少连接杆的弧度，从而使行走轮和夹紧轮闭合，待左边的行走装置准确夹紧地线后，然后控制右边行走装置中的驱动电机一以增加连接杆的弧度，从而使行走轮和夹紧轮张开，控制旋转电机使悬臂绕其左端旋转，最后控制右边行走装置中的驱动电机一以减少连接杆的弧度，从而使行走轮和夹紧轮闭合。

智能巡线机器人配备的手持智能终端，其集成了虚拟摇杆、各种功能按钮、各种状态信息等，十分直观、简单。巡检人员可以在现场通过WIFI直接连接上巡检机器人的控制器9，从而对机器人发送各种指令，实时获得各种监控数据等。

智能巡线机器人还能进行环境检测，通过所述的可见光摄像头12、红外摄像头13、风速计、PM 2.5设备等，可以探知高压线一定范围内的环境情况，机器人根据探测情况，每隔固定时间向后台发送数据，报告当地环境信息。

本实用新型的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变形而不脱离本实用新型的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围内，则本实用新型的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (7)

1.一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，安装在输电线路的地线上，其特征在于：包括安装在弧形悬臂两端的左连接板和右连接板，所述悬臂内设有使其绕悬臂两端旋转的旋转电机，左、右连接板的侧面分别安装有内置陀螺仪的舵机；

左、右连接板上分别连接有沿地线方向滚动的行走装置，所述行走装置包括位于地线上方的行走轮和位于地线下方的夹紧轮，行走轮和夹紧轮相互啮合，并通过弧形连接杆连接在连接板上，所述连接杆内设有驱动电机一以调节连接杆的弧度，从而实现行走轮与夹紧轮的张开、闭合以及与地线之间的摩擦力；行走轮内设有驱动电机二，用于为行走轮提供滚动动力，行走轮的侧面设有导板，导板上设有传感器，所述行走轮和夹紧轮上对应设有凹槽，两者相互啮合后，凹槽位置形成地线通道；

所述悬臂的中部上方设有控制箱，控制箱内安装有控制器和蓄电池，控制器与智能终端无线连接，控制箱上方设有为蓄电池充电的第一太阳能板，悬臂下方设有激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头，所述悬臂侧面还设有充电插头；

所述控制器和蓄电池分别与旋转电机、舵机、驱动电机一、驱动电机二、传感器、激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头连接。

2.如权利要求1所述的一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，其特征在于：所述的每个行走轮由相互连接的前轮和后轮组成，两个轮子内均设有驱动电机，分别由控制器单独控制。

3.如权利要求1所述的一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，其特征在于：所述悬臂为中空结构。

4.如权利要求1所述的一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，其特征在于：所述控制箱内还安装有GPS定位器，所述GPS定位器分别与控制器和蓄电池连接。

5.如权利要求1所述的一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，其特征在于：所述悬臂下方还设有风速计、PM 2.5设备。

6.如权利要求1所述的一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，其特征在于：所述激光雷达的测量距离可达40米，扫描角度为360度，测距分辨率小于10cm，角度分辨率小于0.5度。

7.如权利要求1所述的一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，其特征在于：所述凹槽的数量为多个。