CN214648679U - 一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人 - Google Patents

Abstract

一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人，涉及机器人巡检技术领域。本新型为了解决目前对风电或太阳能设备的主要巡检方式为人工巡检或无人机巡检，存在劳动强度大、效率低，易受天气影响等问题。本新型包括巡检小车、主控单元、无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、两个激光雷达、电源模块和报警模块，所述的主控单元分别与无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、激光雷达、电源模块、报警模块和巡检小车的行走机构连接，所述的电源模块分别与无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、激光雷达、报警模块和巡检小车的行走机构连接。本新型主要用于对风电塔机舱和太阳能电站的巡检工作。

Description

一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人巡检技术领域，其涉及一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人。

背景技术

近年来，国家在推进生态文明建设的同时，还发布多项绿色能源产业相关规划和政策，鼓励发展绿色可替代能源，以应对和缓解环境问题以及传统能源紧缺。风能和太阳能都属于绿色可再生能源，可以通过组建大型风电场和太阳能电厂将其转化为电能。随着新型能源大力发展，风电和太阳能设备的装机数量日益增加，对风电塔或太阳能设备的日常检查和维护任务愈来愈繁重。目前对风电或太阳能设备的主要巡检方式为人工巡检或无人机巡检，存在劳动强度大、效率低，易受天气影响等问题。为了更加科学地检测风能和太阳能发电装置的工作状态，把巡检工人从繁重的日常工作中解放出来，现急需一种巡检机器人，以保障发电厂能够正常运转。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是：目前对风电或太阳能设备的主要巡检方式为人工巡检或无人机巡检，存在劳动强度大、效率低，易受天气影响等问题，进而提供一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人；

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：

所述的一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人包括巡检小车、主控单元、无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、两个激光雷达、电源模块和报警模块，所述的主控单元、无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、两个激光雷达、电源模块和报警模块分别设置在巡检小车上，且主控单元分别与无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、激光雷达、电源模块、报警模块和巡检小车的行走机构连接，所述的电源模块分别与无线通讯模块、数据采集系统、GPS模块、激光雷达、报警模块和巡检小车的行走机构连接。

本实用新型与现有技术相比产生的有益效果是：

本实用新型采用自动巡检机器人对风能风塔和太阳能电站进行巡检工作，省去了人工巡检，减少了人工的劳动强度和效率低的问题，而且巡检机器人在巡检过程中不受天气的控制，即使在恶劣的工作环境里，也可以正常工作。

附图说明

图1为自动巡检机器人的主控单元控制关系结构框图；

图2为自动巡检机器人供电关系结构框图；

图3为巡检小车的结构示意图；

图4为无人机底部连接钩座的结构示意图；

图5为无人机与巡检小车连接后的结构示意图；

图6为连接钩的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案：

如图1和图2所示，所述的一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人包括巡检小车1、主控单元2、无线通讯模块3、GPS模块4、两个激光雷达5、电源模块6、报警模块7、高清车载摄像头9、传感器数据采集模块10、无人机连接机构11、免爬器锁紧机构12、云台机构13、传感器系统和调试模块18；

所述的主控单元2、无线通讯模块3、GPS模块4、两个激光雷达5、电源模块6、报警模块7、高清车载摄像头9、传感器数据采集模块10、免爬器锁紧机构12、云台机构13、传感器系统和调试模块18分别设置在巡检小车1上，两个激光雷达5分别设置在巡检小车的前端和后端，所述的主控单元2的信号输入端与GPS模块4的信号输出端连接，主控单元2的信号输入端与两个激光雷达5的信号输出端连接，主控单元2的信号输出端与报警模块7的信号输入端连接，高清车载摄像头9的信号输出端与主控单元2的信号输入端连接，传感器数据采集模块10的信号输出端与主控单元2的信号输入端连接，主控单元2分别控制无人机连接机构11、免爬器锁紧机构12、云台机构13和巡检小车的行走机构的启动，所述的传感器系统的信号输出端与主控单元2的信号输入端连接；

所述的电源模块6分别为无线通讯模块3、GPS模块4、激光雷达5、报警模块7、高清车载摄像头9、传感器数据采集模块10、无人机连接机构11、免爬器锁紧机构12、云台机构13、传感器系统、调试模块18和巡检小车的行走机构供电。

所述的巡检小车行走机构中的轮子为万向轮。

当巡检机器人巡检风电塔机舱或者太阳能电站时，所述的自动巡检机器人通过GPS模块进行导航，沿预先规划路线自动行走完成巡检，自动巡检机器人通过控制单元2控制巡检小车1的行走，并通过高清车载摄像头9对风电塔机舱或太阳能电站设备运行情况进行视频采集，高清车载摄像头9将采集的视频数据通过主控单元和无线通讯模块实时传输至地面控制站点或上传至云服务器，供巡检人员发现设备的外观及仪表出现的异常情况；本新型通过巡检小车前端和后端设置的激光雷达5来防止障碍物的碰撞，本新型通过传感器系统感知周围环境是否存在异常，在周围环境异常的情况下向控制单元发出信号，控制单元控制报警模块报警，传感器数据采集模块10通过无线通讯模块对风电塔机舱内传感器的数据进行采集，并将采集的数据传输给主控单元，再由主控单元对读取的各类传感器数据进行研判，并将计算结果进行实时传输至地面控制站点或上传至云服务器，风电塔机舱内的传感器包括风向传感器、风速传感器、倾角传感器、振动传感器、油温传感器和铁磁性颗粒检测传感器等；

所述的无线通讯模块包括蓝牙模块、Wi-Fi模块和5G通讯模块；

所述的巡检机器人1需要巡检风电塔机舱时，首先需要通过无人机到达风电塔旁指定的停机坪上，然后乘坐免爬器进入风电塔机舱内进行巡检，具体过程如下：

巡检机器人1通过无人机连接机构11搭载无人机8后，无人机通过自身携带的GPS导航系统，将巡检机器人送至风电塔旁指定的停机坪上；巡检机器人首先环绕风电塔基座行驶一周，通过高清车载摄像头对风电塔基座混凝土结构以及风电塔固定螺栓进行巡检，当巡检机器人进入风电塔舱时，巡检机器人1利用高清车载摄像头并通过蓝牙模块自动寻找风塔门上的标记并进行识别，主机发出指令，打开舱门，舱门打开后，巡检机器人进入风电塔舱，舱门关闭，巡检机器人利用免爬器上行至风塔顶部机舱，到达风塔顶部后巡检机器人解除免爬器锁紧机构，并驶出免爬器到达工位，巡检机器人利用传感器数据采集模块采集传感器的数据和利用高清车载摄像头采集视频数据，在收集完所有数据后，巡检机器人自动回到免爬器载物台，并且启动免爬器锁紧机构，发出指令，免爬器下行到地面后打开风塔舱门，小车走出，回到停机坪后，经无人机搭载后飞行至下一座风电塔停机坪或基地；

如图3、图4和图5所示，所述的无人机连接机构11包括四个安装座11-1、四个连接钩11-2、两个第一驱动电机11-3和四个连接钩座11-4，每个安装座11-1内设置有一个连接钩11-2，每两个安装座11-1为一组，两组安装座并排设置在巡检小车1的顶部，在每组安装座中，两个安装座11-1之间设置有一个第一驱动电机11-3，所述的第一驱动电机11-3为双输出电动机，所述的第一驱动电机11-3两端的输出轴分别与转轴的一端连接，转轴的另一端插装在安装座11-1的两侧内壁上，连接钩11-2的尾端套装在转轴上，所述的四个连接钩座11-4设置在无人机8的底部，四个连接钩座11-4与四个连接钩11-2一一对应设置。

如图6所示，为了连接钩与连接钩座连接的稳固性，所述的连接钩11-2为直角钩；

所述的连接钩座正对的无人机底部的位置设置有光源，连接钩座的底部设置有光电传感器；

所述的巡检小车顶部的四个安装座围合成一个长方形，长方形的边与安装座的外壁重合，当无人机飞到巡检小车的正上方时，无人机下方的摄像头通过识别所述的长方形的四个顶点，来确定无人机与巡检小车的相对位置，以达到无人机下方的连接钩座与巡检小车上的连接钩精准对接的目的，无人机向巡检机器人中的控制单元发射信号，控制单元控制第一驱动电机11-3转动，连接钩旋转90度，此时连接钩挡住光电传感器接收光源，光电传感器给无人机发射信号，无人机起飞，将巡检机器人搭载至风电塔旁指定的停机坪上，当到达指定位置后，控制单元控制第一驱动电机11-3反转，巡检小车脱离无人机8。

如图3所示，所述的免爬器锁紧机构12包括四个锁紧钩12-1和两个第二驱动电机，所述的第二驱动电机为双输出轴电动机，所述的巡检小车1的前端两侧和后端两侧分别开有一个安装槽12-2，每个安装槽12-2中设置一个锁紧钩12-1，第二驱动电机两端的输出轴分别与转轴的一端连接，转轴的另一端插装在安装槽12-2的两侧侧壁上，锁紧钩12-1套装在转轴上；

免爬器或助爬器平台上设置有四个钩座，每个钩座的位置与巡检小车的四个锁紧钩12-1相对应设置；所述的免爬器为风电塔现有的免爬器，无需重新设置，仅需要在搭载平台上设置钩座即可；

每个锁紧钩12-1的内壁可以设置一个行程开关，当巡检小车行至免爬器或助爬器平台上时，巡检小车两端的第二驱动电机驱动锁紧钩12-1旋转，锁紧钩12-1转动勾住免爬器平台上的钩座，行程开关触碰到钩座的表面给免爬器控制模块发射信号，免爬器控制模块控制免爬器爬升至风电塔机舱为了保证巡检机器人采集的视频更加全面，所述的高清车载摄像头9底部连接有云台机构13，所述的云台机构13分别与主控单元2和电源模块6连接。

所述的传感器系统包括烟雾传感器14、温湿度传感器15、热感传感器16和气体传感器17。

所述的巡检小车1上还设置有扩展接口，可以为以后拓展功能预留出更多的接口。

Claims (8)

1.一种用于风能风塔和太阳能电站的自动巡检机器人，其特征在于：它包括巡检小车(1)、主控单元(2)、无线通讯模块(3)、数据采集系统、GPS模块(4)、两个激光雷达(5)、电源模块(6)和报警模块(7)，所述的主控单元(2)、无线通讯模块(3)、数据采集系统、GPS模块(4)、两个激光雷达(5)、电源模块(6)和报警模块(7)分别设置在巡检小车(1)上，且主控单元(2)分别与无线通讯模块(3)、数据采集系统、GPS模块(4)、激光雷达(5)、电源模块(6)、报警模块(7)和巡检小车(1)的行走机构连接，所述的电源模块(6)分别与无线通讯模块(3)、数据采集系统、GPS模块(4)、激光雷达(5)、报警模块(7)和巡检小车(1)的行走机构连接。

2.根据权利要求1所述的自动巡检机器人，其特征在于：所述的数据采集系统包括传感器数据采集模块(10)和高清车载摄像头(9)。

3.根据权利要求2所述的自动巡检机器人，其特征在于：它还包括无人机连接机构(11)，无人机连接机构(11)分别与主控单元(2)和电源模块(6)连接，所述的无人机连接机构(11)包括四个安装座(11-1)、四个连接钩(11-2)、两个第一驱动电机(11-3)和四个连接钩座(11-4)，每个安装座(11-1)内设置有一个连接钩(11-2)，每两个安装座(11-1)为一组，两组安装座(11-1)并排设置在巡检小车(1)的顶部，在每组安装座(11-1) 中，两个安装座(11-1)之间设置有一个第一驱动电机(11-3)，所述的第一驱动电机(11-3)两端的输出轴分别与转轴的一端连接，转轴的另一端插装在安装座(11-1)的两侧内壁上，连接钩(11-2)的尾端套装在转轴上，所述的四个连接钩座(11-4)设置在无人机(8)的底部，四个连接钩座(11-4)与四个连接钩(11-2)一一对应设置。

4.根据权利要求3所述的自动巡检机器人，其特征在于：它还包括免爬器锁紧机构(12)，免爬器锁紧机构(12)分别与主控单元(2)和电源模块(6)连接，所述的免爬器锁紧机构(12)包括四个锁紧钩(12-1)和两个第二驱动电机，所述的巡检小车(1)的前端两侧和后端两侧分别开有一个安装槽(12-2)，每个安装槽(12-2)中设置一个锁紧钩(12-1)，第二驱动电机两端的输出轴分别与转轴的一端连接，转轴的另一端插装在安装槽(12-2)的两侧侧壁上，锁紧钩(12-1)套装在转轴上。

5.根据权利要求4所述的自动巡检机器人，其特征在于：所述的高清车载摄像头(9)底部连接有云台机构(13)，所述的云台机构(13)分别与主控单元(2)和电源模块(6)连接。

6.根据权利要求5所述的自动巡检机器人，其特征在于：所述的巡检小车(1)上还安装有传感器系统，所述的传感器系统分别与主控单元(2)和电源模块(6)相连接，所述的传感器系统包括烟雾传感器(14)、温湿度传感器(15)、热感传感器(16)和气体传感器(17)。

7.根据权利要求6所述的自动巡检机器人，其特征在于：它还包括调试模块(18)，所述的调试模块(18)设置在巡检小车(1)上，并分别与主控单元(2)和电源模块(6)相连接。

8.根据权利要求7所述的自动巡检机器人，其特征在于：所述的巡检小车(1)上还设置有扩展接口。

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