CN217692333U - 电力巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电力巡检机器人，包括机器人主体、行走轮、升降组件、全向云台组件、驱动电机以及第一控制器；还包括第二控制器以及与第二控制器连接的双目紫外成像仪、第一网络收发模块、第二网络收发模块以及定位模块。本实用新型提出的电力巡检机器人配置采用远程控制或者遥控控制其到达预定的巡检位置点，巡检位置点可预先通过激光测距等方式确定处距离，由此再通过双目紫外成像仪的短波红外和紫外通道的成像数据，通过后台的监控与分析平台进行光子数的计数和比对，从而根据光子数与电晕放电危险等级确定出每个巡检点的实时的危险情况，实现非人工巡检的实时在线监测的目的，成像数据实时传输，后台分析结果准确实时。

Description

电力巡检机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体而言涉及一种电力巡检机器人。

背景技术

高压绝缘子一般用于电力系统的高压、超高压架空输电线路和变电所，在电力输送过程中起到支撑支承以及绝缘的作用。以架空输电线路中的绝缘子串为例，每片绝缘子的电压分布是不均匀的，离导线近的几片绝缘子上电压降最大。当出现零值绝缘子时，沿绝缘子串的电压将重新分布，离导线近的几片绝缘子上的电压将急剧升高，会引起表面局部放电或者增加表面局部放电的强度。

同时由于环境恶化、长期暴露于空气或者复杂环境下使用，尤其是高温环境下，当绝缘子单元局部电压超过临界电压时会使空气游离而产生电晕放电，剧烈的电晕放电还会使绝缘子单元随着时间出现劣化，进而可能导致其强度和绝缘能力变差，对电力系统的安全造成沿着的影响。因此在电力系统的运维实践中，均包含对电晕放电的实时在线监测，从而保证电力系统安全运行。

实用新型内容

根据本实用新型目的的第一方面提处一种电力巡检机器人，包括：

机器人主体；

升降组件，设置在机器人主体表面并可向上延伸；

全向云台组件，设置在升降组件的顶部；

行走轮，设置位于主体下方，并由转轴支撑在主体的两侧；

驱动电机，设置位于主体内部，能够被驱动旋转而驱动转轴运动，从而驱动行走轮转动；

第一控制器，与驱动电机连接，用于控制驱动电机的运行，包括启停、正反转以及转速控制；

第二控制器；以及

与第二控制器连接的双目紫外成像仪、第一网络收发模块、第二网络收发模块以及定位模块；

其中，所述定位模块用于获取电力巡检机器人的实时位置信息；

所述双目紫外成像仪安装位于所述全向云台组件上，用于通过紫外和红外成像通道对绝缘子电晕放电成像；

所述第一网络收发模块用于与外部的控制设备建立第一无线通讯通道，接收控制指令，所述控制指令包括电力巡检机器人移动控制指令以及云台转动控制指令；

所述第二网络收发模块用于与远程监控分析平台建立第二无线通讯通道，发射绝缘子电晕放电成像数据；

所述第二控制器与第一控制器之间通过总线实现数据通信；

所述第二控制器根据实时位置信息与预设的位置信息匹配结果来确定是否到达巡检位置，并由所述第一控制器控制继续行走或到位停止。

与现有技术相比，本实用新型的显著的有益效果在于：

本实用新型提出的电力巡检机器人配置采用远程控制或者遥控控制其到达预定的巡检位置点，巡检位置点可预先通过激光测距等方式确定处距离，由此再通过双目紫外成像仪的短波红外和紫外通道的成像数据，通过后台的监控与分析平台进行光子数的计数和比对，从而根据光子数与电晕放电危险等级确定出每个巡检点的实时的危险情况，实现非人工巡检的实时在线监测的目的，成像数据实时传输，后台分析结果准确实时。

同时，本实用新型的电力巡检机器人配置的双目紫外成像仪，融合短波红外和紫外成像的优势，短波红外成像具备灰度图像特征，成像对比度高，目标细节清晰的有限，可以利用大气辉光在低照的夜晚成像，例如在傍晚和黎明，而在白天的时段，太阳辐射强，单独短波红外会丢失细节，而结合紫外成像和短波红外，利用紫外成像在白天检测不受强烈太阳光影响，也不受环境变化（雾、霾及昼夜变化）的影响，可实现透雾、霾、烟尘的能力，继而再监控分析平台可进行融合的可视化表征，实现对电晕的有效检测，监测的准确度和适应性强。

本实用新型的电力巡检机器人使用独立的巡检控制通道以及图像数据发送通道，实现通道的独立，减少在现场复杂环境下的电磁干扰，保证控制型号以及成像数据的稳定可靠传输，确保对绝缘子电晕监测的安全、可靠以及准确性。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型示例性实施例的电力巡检机器人的结构示意图。

图2是本实用新型示例性实施例的电力巡检机器人的电气与控制原理示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

结合图1和图2所示实施例的电力巡检机器人包括机器人主体10、行走轮20、升降组件30、全向云台组件40、驱动电机50以及第一控制器100。

机器人主体10作为容纳电器元件和电路的承载体，用于起到主体和支撑的作用。

多个行走轮20，成对地设置位于机器人主体10下方，并由转轴支撑在机器人主体10的两侧位置。

行走轮20可区分为主动轮组和从动轮组，主动轮组被设置成由电机驱动转轴而旋转，从而实现驱动整个电力巡检机器人的运动。

升降组件30，设置在机器人主体10的表面并可向上延伸，从而在竖直方向上提供高度可调节的支撑基础。在可选的实施例中，升降组件30可采用手动调节式结构设计，例如多节嵌套式伸缩设计，在最顶端的末端设置平台31，以供全向云台组件40的稳定安装。

全向云台组件40，安装位于升降组件30的顶部。由此，通过升降组件30在竖直方向的上下运动，来调整全向云台组件40的高度。

作为可选的实施例，全向云台组件40包括底座以及可在底座限定的水平面内进行360度旋转的U型组件，所述双目紫外成像仪安装在U型组件的U型空间内，并可调节翻转角度以调整双目紫外成像仪的镜头朝向。

在本实用新型实施例中，全向云台组件40采用海康威视集团提供的全向平台，可在水平方向360度以及空间内180度实现自由转动。全向云台组件40与第二控制器200连接，由第二控制器200控制全向云台组件40的水平或者翻转运动。

驱动电机60，设置位于机器人主体10的内部，能够被驱动旋转而驱动转轴运动，从而驱动行走轮转动。

作为可选的示例，驱动电机60采用直流电机。

第一控制器100，与驱动电机60连接，用于控制驱动电机的运行，包括启停、正反转以及转速控制。

在可选的实施例中，机器人主体10内还设置有至少一组可二次充电的电池组，用于为机器人提供电力供应，例如向全向云台组件40、驱动电机60以及第一控制器100供电，使其能够正常运行。应当理解，电池组可通过BMS管理电路向各个用电器件提供其额定电压水平的电源供应。

其中，机器人主体10的至少一个表面配置有充电接口，与BMS管理电路连接，用于通过外部插入的充电插头（例如基于typec、USB等充电线的插头）对电池组充电。

结合图1、2所示，电力巡检机器人还包括第二控制器200以及与第二控制器200连接的双目紫外成像仪70、第一网络收发模块81、第二网络收发模块82以及定位模块90。

定位模块90可采用基于北斗定位系统、基于GPS定位系统或者基于glonass定位系统的定位模块，其用于获取电力巡检机器人的实时位置信息，以利于后续判断是否到达预设的巡检位置点。

例如，第二控制器200根据实时位置信息与预设的位置信息匹配结果来确定是否到达巡检位置，并由所述第一控制器控制继续行走或到位停止。

前述预设的位置信息是指对应于每个巡检位置点的位置信息，以经纬度表示。

在本实用新型的实施例中，巡检位置点以预设的方式提供和部署好，其对应的经纬度位置信息为已知。在外部控制设备配置的显示器上，可与基于GIS实现对各个巡检位置点的序号标识和位置显示，利于操作人员控制。

在优选的方案中，电力巡检机器人还包括内置于第一控制器100内的路径规划软件，可采用现有的导航类规划软件，用于根据接收到的控制指令进行路径规划以控制行走轮向预设巡检位置点移动。

尤其优选的实施例中，电力巡检机器人还包括超声波传感器，与第一控制器100电连接，用于在行进过程中进行障碍物探测，实现避障。

如前述的，双目紫外成像仪70安装位于全向云台组件40上，用于通过紫外和红外成像通道对绝缘子电晕放电成像。

作为可选的示例，双目紫外成像仪70包括紫外成像通道和红外成像通道以及成像传感器，成像传感器通过接口与数据线与第二控制器连接，所述第二控制还配有与其连接的存储器。在本实用新型实施例中，双目紫外成像仪70采用双利合谱或者北方夜视集团提供的双通道成像相机。

作为可选的实施例，第一网络收发模块81用于与外部的控制设备建立第一无线通讯通道，接收控制指令，所述控制指令包括电力巡检机器人移动控制指令以及云台转动控制指令。

第二网络收发模块82用于与远程监控分析平台建立第二无线通讯通道，发射绝缘子电晕放电成像数据。

由此，可实现控制通道与成像数据通道的独立，减少在复杂采集环境下的干扰。

作为可选的实施例，所述外部的控制设备为手持式智能终端，或者是能够控制所述电力巡检机器人前往预设巡检位置点的遥控终端。

作为可选的实施例，第一网络收发模块81、第二网络收发模块82均采用无线网络收发模块，其中第一网络收发模块为蓝牙模块、WiFi模块、Zigbee模块、基于蜂窝网络的无线通信模块中的一种，第二网络收发模块为基于蜂窝网络的无线通信模块。

作为可选的实施例，第一控制器100与第二控制器200可采用嵌入式微控制器，采用自带I/O接口和缓存的ARM处理器，第二控制器100与第一控制器200之间通过总线实现数据通信。

在可选的实施例中，电力巡检机器人还包括测温传感器120，与第二控制器电连接，用于测量环境温度。在巡检场景和同一个环境下，通常具有温度大体不变的特定，在本实用新型中通过测温传感器120来实时监测和记录环境温度，以利于后期对于绝缘子老化环境和老化程度的分析，提供实时准确的环境参数。

应当理解，在实用新型的前述实施例中，基于电性连接的部件或者模块之间，可通过电气线路连接，可以采用单独连接或者采用利于在机器人主体10集成式设计的方式进行集成化连接。

在本实用新型的实施例中，未标明的设计或者型号部件，可采用商用的部件或者现有的行走机器人平台作为基础的结构设计实现。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种电力巡检机器人，其特征在于，包括：

机器人主体；

升降组件，设置在机器人主体表面并可向上延伸；

全向云台组件，设置在升降组件的顶部；

行走轮，设置位于主体下方，并由转轴支撑在主体的两侧；

驱动电机，设置位于主体内部，能够被驱动旋转而驱动转轴运动，从而驱动行走轮转动；

第一控制器，与驱动电机连接，用于控制驱动电机的运行，包括启停、正反转以及转速控制；

第二控制器；以及

与第二控制器连接的双目紫外成像仪、第一网络收发模块、第二网络收发模块以及定位模块；

其中，所述定位模块用于获取电力巡检机器人的实时位置信息；

所述双目紫外成像仪安装位于所述全向云台组件上，用于通过紫外和红外成像通道对绝缘子电晕放电成像；

所述第一网络收发模块用于与外部的控制设备建立第一无线通讯通道，接收控制指令，所述控制指令包括电力巡检机器人移动控制指令以及云台转动控制指令；

所述第二网络收发模块用于与远程监控分析平台建立第二无线通讯通道，发射绝缘子电晕放电成像数据；

所述第二控制器与第一控制器之间通过总线实现数据通信；

所述第二控制器根据实时位置信息与预设的位置信息匹配结果来确定是否到达巡检位置，并由所述第一控制器控制继续行走或到位停止。

2.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述外部的控制设备为手持式智能终端。

3.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述外部的控制设备为能够控制所述电力巡检机器人前往预设巡检位置点的遥控终端。

4.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述第一网络收发模块、第二网络收发模块均采用无线网络收发模块，其中第一网络收发模块为蓝牙模块、WiFi模块、Zigbee模块、基于蜂窝网络的无线通信模块中的一种，第二网络收发模块为基于蜂窝网络的无线通信模块。

5.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述双目紫外成像仪包括紫外成像通道和红外成像通道以及成像传感器，成像传感器通过接口与数据线与第二控制器连接，所述第二控制还配有与其连接的存储器。

6.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述电力巡检机器人还包括内置于第一控制器内的路径规划软件，用于根据接收到的控制指令进行路径规划以控制行走轮向预设巡检位置点移动。

7.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述第二控制器与第一控制器均采用嵌入式微控制器，采用自带I/O接口和缓存的ARM处理器。

8.根据权利要求1所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述电力巡检机器人还包括超声波传感器，与所述第一控制器电连接，用于在行进过程中进行障碍物探测。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述全向云台组件包括底座以及可在底座限定的水平面内进行360度旋转的U型组件，所述双目紫外成像仪安装在U型组件的U型空间内，并可调节翻转角度以调整双目紫外成像仪的镜头朝向。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的电力巡检机器人，其特征在于，所述电力巡检机器人还包括测温传感器，与所述第二控制器电连接，用于测量环境温度。

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