CN210335931U - 一种用于巡检gis的机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于巡检GIS的机器人，包括：机器人主体、移动组件、机械手臂、主控器、摄像机模块和用于为机器人主体提供吸附力的吸附组件；移动组件和主控器均安装于机器人主体上；机械手臂可转动地设置于机器人主体上，且摄像机模块装配于机械手臂上；移动组件、摄像机模块、吸附组件均和主控器电连接；机械手臂和吸附组件分布于机器人主体的不同侧，解决了现有GIS的检修方式对人体危害大且检测效率低的技术问题。

Description

一种用于巡检GIS的机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于巡检GIS的机器人。

背景技术

气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear，GIS)是内部充有SF₆气体的高压配电装置，其结构如图1所示，其因体积小、集成化程度高、安装方便、稳定性好等优点而被广泛应用于高压、超高压、特高压等领域。随着电压等级和系统容量不断增加，GIS内(尤其是GIS腔体内)的故障也随之增多。

因SF₆气体毒害且GIS腔体内人员难以到达，亟需研制机器人实现对人工检测的替代，避免人工检测毒害大、效率低的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种用于巡检GIS的机器人，解决了现有GIS的检修方式对人体危害大且检测效率低的技术问题。

本申请提供了一种用于巡检GIS的机器人，包括：机器人主体、移动组件、机械手臂、主控器、摄像机模块和用于为所述机器人主体提供吸附力的吸附组件；

所述移动组件和所述主控器均安装于所述机器人主体上；

所述机械手臂可转动地设置于所述机器人主体上，且所述摄像机模块装配于所述机械手臂上；

所述移动组件、所述摄像机模块、所述吸附组件均和所述主控器电连接；

所述机械手臂和所述吸附组件分布于所述机器人主体的不同侧。

可选地，所述移动组件包括：移动轮和电机；

所述电机和所述主控器电连接；

所述移动轮安装于所述机器人主体的底盘上，且所述移动轮和所述电机电连接。

可选地，所述移动轮为麦克纳姆轮；

所述麦克纳姆轮的数量为偶数个，且所述电机和所述麦克纳姆轮的数量相同；

偶数个所述麦克纳姆轮和偶数个所述电机一一对应连接。

可选地，所述机械手臂具体为五自由度机械臂，所述五自由度具体为主自由度、腕部三自由度、末端转动自由度。

可选地，所述机械手臂的末端可转动地设置有若干作业工具。

可选地，所述作业工具包括：夹爪、螺丝刀、扳手、锉刀。

可选地，所述吸附组件包括：风机、吸盘、密封圈；

所述风机和所述吸盘的内侧顶部连接，且所述风机安装在所述底盘上，所述风机和所述主控模块电连接；

所述吸盘开口背向所述底盘地设置，且所述吸盘上开设有第一通孔，所述第一通孔和所述风机的入风口连通；

所述密封圈设置在所述吸盘的底端边缘上。

可选地，所述检修机器人还包括：反向支撑装置；

所述反向支撑装置包括：弹性部件和滚珠；

所述弹性部件第一端连接所述吸盘的内侧顶部；

所述滚珠可转动地设置于所述弹性部件的第二端。

可选地，还包括：定位模块；

所述定位模块安装于所述机器人主体上，且和所述主控器连接。

可选地，所述定位模块具体为：陀螺仪或惯性测量单元。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供的一种用于巡检GIS的机器人包括：机器人主体、移动组件、机械手臂、主控器、摄像机模块和用于为机器人主体提供吸附力的吸附组件；移动组件和主控器均安装于机器人主体上；机械手臂可转动地设置于机器人主体上，且摄像机模块装配于机械手臂上；移动组件、摄像机模块、吸附组件均和主控器电连接；机械手臂和吸附组件分布于机器人主体的不同侧。本申请中的机器人在进行巡检时，通过吸附组件将机器人吸附于GIS内，然后移动组件进行移动，同时机械手臂摆动，此时随着机械手臂的摆动，安装在机械手臂上的摄像机模块对GIS内进行巡检，在进行GI巡检时，利用本申请中的机器人即可进行，无需人员进入GIS内，解决了现有GIS的检修方式对人体危害大且检测效率低的技术问题。

附图说明

图1为GIS的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种GIS的检修机器人的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种GIS的检修机器人的俯视图；

图4为本申请实施例中麦克纳姆轮的运动原理示意图；

图5为本申请实施例中吸附组件的结构示意图；

其中，附图标记如下：

1、机器人主体；11、吸附组件；12、移动组件；13、底盘；21、主控器；22、定位模块；24、摄像机模块；261、机械手臂；262、作业工具；111、风机；112、吸盘；113、密封圈；114、反向支撑装置；141、弹性部件；142、滚珠。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种用于巡检GIS的机器人，解决了现有GIS的检修方式对人体危害大且检测效率低的技术问题。

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例提供一种用于巡检GIS的机器人的一个实施例，具体请参阅图2和图3。

本实施例中的用于巡检GIS的机器人包括：机器人主体1、移动组件12、机械手臂261、主控器21、摄像机模块24和用于为机器人主体1提供吸附力的吸附组件11；移动组件12和主控器21均安装于机器人主体1上；机械手臂261可转动地设置于机器人主体1上，且摄像机模块24装配于机械手臂261上；移动组件12、摄像机模块24、吸附组件11均和主控器21电连接；机械手臂261和吸附组件11分布于机器人主体1的不同侧。

主控器21在获取到摄像机模块24采集到的视野信息(可以为图片或视频等)后，对视野信息进行判断，以得到每一视野信息对应的检测结果。具体根据视野信息得到检测结果，可以为主控器21内预先设置有故障缺陷库，其中包括若干缺陷图片，得到视野信息后，将视野信息与故障缺陷库进行对比，判断到与每一缺陷图片相似，则认为该视野信息的检测结果为存在缺陷，缺陷结果为对比的那张缺陷图片的缺陷。

本实施例中为了便于摄像机获取到的视野信息更为准确且覆盖面广，将摄像机模块24安装在机械手臂261上，每次随着机械手臂261的移动，摄像机模块24即可获取到不同的视野信息，进而进行故障检测等，这样使得移动组件12虽然移动了较少的距离，但同样获取了较大区域内的检测结果。

具体地，摄像机模块24可以是现有的多种摄像机模块24，可以为常规摄像机，也可以为TOF深度相机或双目相机，当然也可以为上述结构的多种组合形式，在具体设置时可以根据需要等进行选择，此处不做具体限定。

需要说明的是，考虑到机械手臂261移动时，摄像机模块24获取视野信息，机械手臂261具备随时可移动的特性，而吸附组件11吸附到GIS后，附着的一面与GIS内壁紧密接触，故机械手臂262和吸附组件11需安装于机器人主体的不同侧。

考虑到上述背景技术中的问题，本申请中的机器人在进行巡检时，通过吸附组件11将机器人吸附于GIS内，然后移动组件12进行移动，同时机械手臂261摆动，此时随着机械手臂261的摆动，安装在机械手臂261上的摄像机模块24对GIS内进行巡检，在进行GI巡检时，利用本申请中的机器人即可进行，无需人员进入GIS内，解决了现有GIS的检修方式对人体危害大且检测效率低的技术问题。

以上为本申请实施例提供的一种用于巡检GIS的机器人的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种用于巡检GIS的机器人的实施例二，具体请参阅图2和图3。

本实施例中的用于巡检GIS的机器人包括：机器人主体1、移动组件12、机械手臂261、主控器21、摄像机模块24和用于为机器人主体1提供吸附力的吸附组件11；移动组件12和主控器21均安装于机器人主体1上；机械手臂261可转动地设置于机器人主体1上，且摄像机模块24装配于机械手臂261上；移动组件12、摄像机模块24、吸附组件11均和主控器21电连接；机械手臂261和吸附组件11分布于机器人主体1的不同侧。

具体地，移动组件12的结构可以是多种多样的，可以为滑轨与滑块的配合结构，也可以为移动轮配合电机的方式，本实施例具体采用移动轮与电机方式设计，主控器21连接电机，电机连接移动轮，这样在移动时，主控器21给电机移动指令(可以为电流等)，电机执行对应的动作，从而带动与其连接的移动轮转动，实现移动。

由于GIS腔内空间狭小，机器人的移动较为困难，为了使得机器人能够灵活移动，本实施例中的机器人可以实现全向移动，全向移动的方式即说明机器人可以在平面内做出任意方向平移同时自转的动作。具体的本实施例中的移动轮为麦克纳姆轮，由于麦克纳姆轮的运动特性在设置麦克纳姆轮时，麦克纳姆轮的数量为偶数个，且每一个麦克纳姆轮连接有一个电机，使得每一麦克纳姆轮被其对应的电机独立控制。

进一步地，设置麦克纳姆轮的数量为四个，两个左旋轮，两个右旋轮，其中左旋轮和右旋轮对称。如图4所示，分别为：轮a、轮b、轮c、轮d，并以ABAB形式布局。

(1)当轮a、轮b、轮c、轮d以同一转速正转时，机器人沿GIS轴向正方向运动；

(2)当轮a、轮c同一转速正转，轮b、轮d以同一转速反转时，机器人沿GIS周向逆时针方向运动；

(3)当轮a、轮c同一转速正转，轮b、轮d静止时，机器人沿GIS轴向正方向和GIS周向逆时针的复合运动；

(4)当轮a、轮b同一转速正转，轮c、轮d以同一转速反转时，机器人沿自身轴线逆时针转动。

具体地，机械手臂261可以为工业上应用的多种结构，本实施例中考虑到为了摄像机模块24适应不同的检测情况，机械手臂261采用五自由度机械手臂261，其中五自由度分别为主自由度、腕部三自由度、末端转动自由度，即图2中机械手臂安装点的转动关节；腕部三自由度，位于中部地机械臂两端的转动关节和一个直线关节；末端转动自由度，末端转动关节。

本实施例中，在检测到缺陷后，机器人可以直接进行缺陷维修，即机械手臂261末端可转动地设置有若干作业工具262，当检测到每一作业工具262对应的缺陷类型后，将该作业工具262转到与机械手臂261中轴线重合的位置，使得施力方便。

进一步地，本实施例中的作业工具262包括：夹爪、螺丝刀、扳手、锉刀。本实施例中以夹爪的工作过程进行简单说明，当判断到某一视野信息中存在障碍物，便将夹爪转动至机械手臂261末端，并控制夹爪对障碍物进行抓取。可以理解的是，其他作业工具262的使用参见上述过程，在此不再赘述。

具体地，吸附组件11的结构可以是多种多样的。如图5所示，本实施例中的吸附组件11可以包括：风机111、吸盘112、密封圈113；风机111与吸盘112的内侧顶部连接，可以理解为吸盘112的“天花板”，风机111安装在底盘13上，这样相当于将吸盘112安装在了机器人主体上，为了使得吸盘112抽取空气，从而实现将机器人主体吸附到GIS内壁，吸盘112开口(负压腔的入风口)背向底盘13地设置。具体吸盘112抽取空气为：吸盘112上开设有第一通孔(负压腔的出风口)，第一通孔和风机111的入风口连通；密封圈113设置在吸盘112的底端边缘上，使得吸盘112、密封圈113、GIS内壁三者包围的空间形成负压腔。

风机111和吸盘112的连接方式有多种，可以为一体成型，也可以为可拆卸连接，具体地可以根据需要进行设置，在此处不做具体限定。

风机111可以为日常生活中使用的多种，例如离心风机111、轴流风机111和回转风机111等，具体地可以根据需要进行设置，在此处不做具体限定。

设置在吸盘112上的密封圈113，保证当吸盘112套在风机111入风口时，连接处具有较好的密封性能。密封圈113可以是现有的密封圈113中的多种结构，具体地可以根据需要进行设置，在此处不做具体限定。

吸盘112可以是多种多样的结构，例如椭圆吸盘112、波纹吸盘112、扁平吸盘112和特殊吸盘112，具体地可以根据需要进行设置，在此处不做具体限定。

为了防止密封圈113和吸盘112过度吸附，导致机器人移动困难，本实施例中的机器人还可以包括：反向支撑装置114；反向支撑装置114包括：弹性部件141和滚珠142；弹性部件141的第一端安装在吸盘112的内侧底部(相当于“天花板”)，滚珠142可转动地设置在弹性部件141的第二端。滚珠142与GIS接触后，接触点受到作用力，同时弹性部件141有压缩量时，有恢复形变的力，前述的力都与吸附力相反，使得吸盘112不至于吸得过紧。

具体地，滚珠142在弹性部件141上的安装方式有多种，可以为通过旋转轴套设的方式安装，也可以为本实施例中的，将滚珠142安装在弹性部件141上地安装座上，安装座上开设有凹槽，滚珠142内嵌在凹槽内，为了滚珠142能够实现与GIS内壁的接触，凹槽的深度小于滚珠142的直径。

弹性部件141可以为具有弹性的多种结构，例如弹簧、柔性铰链、弹片等，具体可以根据需要设置，在此不做具体限定。

具体地，为了机器人可以更加准确地进行移动，本实施例中的机器人还包括定位模块22，定位模块22安装在机器人主体1上，且与主控器21连接。可以理解的是，定位模块22的结构可以是多种，可以为GPS定位器，也可以为陀螺仪或惯性测量单元等。

本实施例中的机器人与现有技术相比具有以下有益效果：

一、解决了机器人代替作业人员进入GIS执行检修任务的问题，尤其是能够在空间狭窄、含有高压毒害气体等不利于作业人员执行检修作业任务的GIS内部进行检测作业。

二、具备灵活的运动构型与检测末端，能够突破GIS内部空间狭窄、多障碍遮挡的复杂环境下作业人员或内窥镜的检测死角、从而抵近探查作业、实现高覆盖检测。

三、解决了传统GIS检修过程中，人工作业与内窥镜反复探测耗时长、可靠性低、易污染的问题，检测作业具有较强的自主作业能力，减少人力干预、大幅度提高效率、减少GIS维护或检修过程中的人力物力投入。

四、能够适应多种材质、多种型号GIS以及水平竖直GIS筒体，对不同系列多种GIS具有较好的适应性，具有较好的工程应用以及推广前景。

本申请中的机器人在进行巡检时，通过吸附组件11将机器人吸附于GIS内，然后移动组件12进行移动，同时机械手臂261摆动，此时随着机械手臂261的摆动，安装在机械手臂261上的摄像机模块24对GIS内进行巡检，在进行GI巡检时，利用本申请中的机器人即可进行，无需人员进入GIS内，解决了现有GIS的检修方式对人体危害大且检测效率低的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于巡检GIS的机器人，其特征在于，包括：机器人主体、移动组件、机械手臂、主控器、摄像机模块和用于为所述机器人主体提供吸附力的吸附组件；

所述移动组件和所述主控器均安装于所述机器人主体上；

所述机械手臂可转动地设置于所述机器人主体上，且所述摄像机模块装配于所述机械手臂上；

所述移动组件、所述摄像机模块、所述吸附组件均和所述主控器电连接；

所述机械手臂和所述吸附组件分布于所述机器人主体的不同侧。

2.根据权利要求1所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述移动组件包括：移动轮和电机；

所述电机和所述主控器电连接；

所述移动轮安装于所述机器人主体的底盘上，且所述移动轮和所述电机电连接。

3.根据权利要求2所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述移动轮为麦克纳姆轮；

所述麦克纳姆轮的数量为偶数个，且所述电机和所述麦克纳姆轮的数量相同；

偶数个所述麦克纳姆轮和偶数个所述电机一一对应连接。

4.根据权利要求1所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述机械手臂具体为五自由度机械臂，所述五自由度具体为主自由度、腕部三自由度、末端转动自由度。

5.根据权利要求4所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述机械手臂的末端可转动地设置有若干作业工具。

6.根据权利要求5所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述作业工具包括：夹爪、螺丝刀、扳手、锉刀。

7.根据权利要求2所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述吸附组件包括：风机、吸盘、密封圈；

所述风机和所述吸盘的内侧顶部连接，且所述风机安装在所述底盘上，所述风机和所述主控器电连接；

所述吸盘开口背向所述底盘地设置，且所述吸盘上开设有第一通孔，所述第一通孔和所述风机的入风口连通；

所述密封圈设置在所述吸盘的底端边缘上。

8.根据权利要求7所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述用于巡检GIS的机器人还包括：反向支撑装置；

所述反向支撑装置包括：弹性部件和滚珠；

所述弹性部件第一端连接所述吸盘的内侧顶部；

所述滚珠可转动地设置于所述弹性部件的第二端。

9.根据权利要求1所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，还包括：定位模块；

所述定位模块安装于所述机器人主体上，且和所述主控器连接。

10.根据权利要求9所述的用于巡检GIS的机器人，其特征在于，所述定位模块具体为：陀螺仪或惯性测量单元。

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