CN220691300U - 应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机器人控制应用技术领域，具体公开了应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，包括基板、缆线、直线爬行机器、微处理器、复位电路模块、晶振电路模块、A/D转换接口、SPI接口、摄像头模组、头部光电测距传感器、尾部光电测距传感器等。本实用新型有益效果在于：通过4G模组将数据传输至后台监控中心。后台监控中心发出开机控制命令，机器人本体微处理器在接收到运行命令后，通过行走电机驱动线接口启动机器人沿输电线爬行，控制迅速、响应及时；行走过程中，通过机器人头、尾部安装的头部光电测距传感器、尾部光电测距传感器检测到与自身的相对距离，微处理器控制头、尾部的偏转摆动角度来自动避开障碍物，功能丰富。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人控制应用技术领域，具体涉及应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统。
背景技术
配网输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，导线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化、环境等的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，必须及时修复或更换。
必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况，线路周围环境和线路某某区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。
传统的人工巡检方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是山区和跨越大江大河的输电线路的巡检，存在很大的困难，甚至有一些巡检项目靠常规方法难以完成。随之无人机巡线也越来越多的得到使用，但无人机巡线也存在凸出的缺点，主要表现在受高压电磁场干扰大，巡检往往需要靠近高压导、地线，此时会出现遥控操作失灵、图线画面不清晰。另外无人机续航能力差、受天气环境影响较大、操控难度大，需要一种能在高压输电线路导、地线上自主爬行的机器人载体，根据巡检任务需求可塔载不同监测探头的机器人装置，在特定重要线段进行全天候的不间断的自动巡检，而如何实现对爬行机器人进行稳定的控制是当前所亟待解决的。
因此，基于上述问题，本实用新型提供应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是提供应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，解决背景技术中传统的爬行机器人作业时的远程控制问题。
技术方案：本实用新型提供的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，包括基板、缆线和直线爬行机器人，所述基板上插接有微处理器，所述基板上插接有分别与微处理器连接的复位电路模块、晶振电路模块，所述基板上一侧设置有第一I/O输入输出端口、PWM接口、第二I/O输入输出端口、A/D转换接口和SPI接口，所述第一I/O输入输出端口、PWM接口、第二I/O输入输出端口、A/D转换接口和SPI接口上分别接装有摄像头模组、行走电机驱动线接口、云台驱动线接口、头部光电测距传感器、尾部光电测距传感器；其中，摄像头模组、行走电机驱动线接口、云台驱动线接口、头部光电测距传感器、尾部光电测距传感器分别通过第一I/O输入输出端口、PWM接口、第二I/O输入输出端口、A/D转换接口、SPI接口与微处理器连接，基板安装在直线爬行机器人上。
本技术方案，所述应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在基板上另一侧的第三I/O输入输出端口、第四I/O输入输出端口、第五I/O输入输出端口和第六I/O输入输出端口，及分别接装在第三I/O输入输出端口、第四I/O输入输出端口、第五I/O输入输出端口、第六I/O输入输出端口上的4G模组、WiFi模块、RJ45接口、SD卡接口；其中，4G模组、WiFi模块、RJ45接口、SD卡接口分别通过第三I/O输入输出端口、第四I/O输入输出端口、第五I/O输入输出端口、第六I/O输入输出端口与微处理器连接。
本技术方案，所述应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在基板上另一侧的第七I/O输入输出端口，及与第七I/O输入输出端口接装的备用扩展接口。
本技术方案，所述应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在一端的JTAG接口、RTC接口。
本技术方案，所述微处理器的型号包括但不限于STM32FX，所述复位电路模块的型号包括但不限于1812L110/33MR，所述晶振电路模块的型号包括但不限于RV-4162-C7。
与现有技术相比，本实用新型的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统的有益效果在于：1、通过4G模组将数据传输至后台监控中心。后台监控中心发出开机控制命令，机器人本体微处理器在接收到运行命令后，通过行走电机驱动线接口启动机器人沿输电线爬行，控制迅速、响应及时；2、行走过程中，通过机器人头、尾部安装的头部光电测距传感器、尾部光电测距传感器检测到与自身的相对距离，微处理器控制头、尾部的偏转摆动角度来自动避开障碍物，功能丰富、实用性强；3、行走过程中，高清摄像头模组对线路进行拍摄，拍到的图像通过4G模组实时传输到后台监控中心，视频数据可存储在SD卡中或通过WiFi模块传递存储在后台监控中心硬盘，后台工作人员对线路情况进行判断，决定是否对线路实施维护，同时机器人工作状态数据可在后台进行查看，决定是否对机器人的运动给予干预。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统的结构示意图；
图2是本实用新型的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统的控制的直线爬行机器人工作状态示意图；
图3是本实用新型的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统的演示示意图；
其中，图中序号如下：10-基板、11-微处理器、12-复位电路模块、13-晶振电路模块、14-第一I/O输入输出端口、15- PWM接口、16-第二I/O输入输出端口、17- A/D转换接口、18-SPI接口、19-摄像头模组、20-行走电机驱动线接口、21-云台驱动线接口、22-头部光电测距传感器、23-尾部光电测距传感器、24-第三I/O输入输出端口、25-第四I/O输入输出端口、26-第五I/O输入输出端口、27-第六I/O输入输出端口、28-第七I/O输入输出端口、29-4G模组、30- WiFi模块、31- RJ45接口、32- SD卡接口、33-备用扩展接口、34-JTAG接口、35-RTC接口、36-缆线、37-直线爬行机器人。
实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“前面”、“后面”、“中间部位”、“内部”、“顶端”、“底端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制；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；此外，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，也可以是可拆卸连接，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实用新型中的具体含义。
实施例一
如图1、图2和图3所示的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，包括基板10、缆线36和直线爬行机器人37，
基板10上插接有微处理器11，
基板10上插接有分别与微处理器11连接的复位电路模块12、晶振电路模块13，
基板10上一侧设置有第一I/O输入输出端口14、PWM接口15、第二I/O输入输出端口16、A/D转换接口17和SPI接口18，
第一I/O输入输出端口14、PWM接口15、第二I/O输入输出端口16、A/D转换接口17和SPI接口18上分别接装有摄像头模组19、行走电机驱动线接口20、云台驱动线接口21、头部光电测距传感器22、尾部光电测距传感器23。
其中，摄像头模组19、行走电机驱动线接口20、云台驱动线接口21、头部光电测距传感器22、尾部光电测距传感器23分别通过第一I/O输入输出端口14、PWM接口15、第二I/O输入输出端口16、A/D转换接口17、SPI接口18与微处理器11连接，基板10安装在直线爬行机器人37上。
实施例二
在实施例一的基础上，应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在基板10上另一侧的第三I/O输入输出端口24、第四I/O输入输出端口25、第五I/O输入输出端口26和第六I/O输入输出端口27，及分别接装在第三I/O输入输出端口24、第四I/O输入输出端口25、第五I/O输入输出端口26、第六I/O输入输出端口27上的4G模组29、WiFi模块30、RJ45接口31、SD卡接口32。
其中，4G模组29、WiFi模块30、RJ45接口31、SD卡接口32分别通过第三I/O输入输出端口24、第四I/O输入输出端口25、第五I/O输入输出端口26、第六I/O输入输出端口27与微处理器11连接。
实施例三
在实施例一或实施例二的基础上，应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在基板10上另一侧的第七I/O输入输出端口28，及与第七I/O输入输出端口28接装的备用扩展接口33。
实施例四
在实施例一或实施例二或实施例三的基础上，应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在一端的JTAG接口34、RTC接口35。
另外，优选的微处理器11的型号包括但不限于STM32FX，复位电路模块12的型号包括但不限于1812L110/33MR，晶振电路模块13的型号包括但不限于RV-4162-C7。
本结构的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统的工作原理或结构原理：
主控模块的核心微处理器选择STM32F417系列，该处理器主频168MHz，在此工作频率下其处理性能可达210MIPS，而功耗仅为38.6mA*3.3V，通过第一I/O输入输出端口14直接与摄相头模组19相连减少外设，同时微处理器11完成图像采、头部光电测距传感器22、尾部光电测距传感器23数据采集，电机驱动控制，通过第三I/O输入输出端口24、第四I/O输入输出端口25连接4G模组及WIFI模块实现机器人的远程及本地控制。
本结构的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，采用传感器自动检测、图像和无线通讯相结合的方式完成导航，完成机器人自主行走与后台人工操控相结合。巡检机器人在行走过程中，遇到典型障碍如防震锤、悬垂线夹、耐张线夹时，通过机器人头、尾部安装的光电测距传感器检测到与自身的相对距离，微处理器11控制头、尾部的偏转摆动角度来自动避开障碍物。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，包括基板（10）、缆线（36）和直线爬行机器人（37），其特征在于：
所述基板（10）上插接有微处理器（11），
所述基板（10）上插接有分别与微处理器（11）连接的复位电路模块（12）、晶振电路模块（13），
所述基板（10）上一侧设置有第一I/O输入输出端口（14）、PWM接口（15）、第二I/O输入输出端口（16）、A/D转换接口（17）和SPI接口（18），
所述第一I/O输入输出端口（14）、PWM接口（15）、第二I/O输入输出端口（16）、A/D转换接口（17）和SPI接口（18）上分别接装有摄像头模组（19）、行走电机驱动线接口（20）、云台驱动线接口（21）、头部光电测距传感器（22）、尾部光电测距传感器（23）；
其中，摄像头模组（19）、行走电机驱动线接口（20）、云台驱动线接口（21）、头部光电测距传感器（22）、尾部光电测距传感器（23）分别通过第一I/O输入输出端口（14）、PWM接口（15）、第二I/O输入输出端口（16）、A/D转换接口（17）、SPI接口（18）与微处理器（11）连接，基板（10）安装在直线爬行机器人（37）上。
2.根据权利要求1所述的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，其特征在于：所述应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在基板（10）上另一侧的第三I/O输入输出端口（24）、第四I/O输入输出端口（25）、第五I/O输入输出端口（26）和第六I/O输入输出端口（27），及分别接装在第三I/O输入输出端口（24）、第四I/O输入输出端口（25）、第五I/O输入输出端口（26）、第六I/O输入输出端口（27）上的4G模组（29）、WiFi模块（30）、RJ45接口（31）、SD卡接口（32）；
其中，4G模组（29）、WiFi模块（30）、RJ45接口（31）、SD卡接口（32）分别通过第三I/O输入输出端口（24）、第四I/O输入输出端口（25）、第五I/O输入输出端口（26）、第六I/O输入输出端口（27）与微处理器（11）连接。
3.根据权利要求1或2所述的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，其特征在于：所述应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，还包括设置在基板（10）上另一侧的第七I/O输入输出端口（28），及与第七I/O输入输出端口（28）接装的备用扩展接口（33）。
4.根据权利要求3所述的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，其特征在于：还包括设置在一端的JTAG接口（34）、RTC接口（35）。
5.根据权利要求1所述的应用于不规则线路直线爬行机器人的智能控制系统，其特征在于：所述微处理器（11）的型号包括但不限于STM32FX，所述复位电路模块（12）的型号包括但不限于1812L110/33MR，所述晶振电路模块（13）的型号包括但不限于RV-4162-C7。
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