变电站巡检机器人的制作方法

文档序号:15531876发布日期:2018-09-25 21:40阅读:158来源:国知局

本实用新型涉及机器人领域。更具体地说,本实用新型涉及一种变电站巡检机器人。



背景技术:

传统的变电站巡视主要是通过人工方式,综合运用感官以及一些配套的检测仪器对变电设备进行以简单定性判断为主的检查,该方式存在劳动强度大、检测质量分散、主观因素多等缺陷。近年来,随着计算机技术的进展和微机监控技术在变电站的推广使用,变电站巡检机器人系统因其灵活的控制运行方式、不受天气因素影响等优点,逐渐在无人值班或少人值守变电站对户外高压设备执行巡检任务,为及时发现和消除设备缺陷,预防事故发生,确保设备安全运行发挥了一定的作用,但是,现有的变电站巡检机器人因为系统集成度不高体积庞大,不能适应一些窄小空间的工作环境,感应装置设置于机器人内部,造成信号传递滞后,行走路线出现偏差。



技术实现要素:

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题,并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种结构简单紧凑,能适应窄小空间的变电站巡检机器人。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点,提供了一种变电站巡检机器人,包括:

底盘;

一对行走轮组,其沿所述底盘的中心线对称设置于所述底盘的两侧,每一行走轮组包括主动轮、悬挂轮、多个行走轮和一条履带,所述主动轮、悬挂轮、多个行走轮的转轴均转动连接在所述底盘上,所述主动轮、悬挂轮、多个行走轮位于同一竖直平面,多个行走轮沿所述底盘的中心线水平排成一列,所述悬挂轮的圆心位置高于多个行走轮的圆心位置,所述主动轮的圆心位置略高于所述悬挂轮的圆心位置,所述履带绕在所述主动轮、悬挂轮、多个行走轮外形成一四边形图案,所述底盘上还设置有两个电机,每一电机的输出轴与不同行走轮组中的主动轮的转轴连接;

π形支架,其水平设置在所述底盘的前端,所述π形支架的两支脚与所述底盘连接,且所述π形支架的两支脚与所述底盘的中心线平行,所述π形支架的横杆的两端分别连接有一个工字电感,所述工字电感的感应端朝下;

顶板,其位于所述底盘上方且与所述底盘平行,所述顶板下板面的四角均连接有一支撑杆,所述支撑杆的下端均连接在所述底盘上,所述顶板上板面上设置有一NI myRIO嵌入式设备,所述NI myRIO嵌入式设备与一上位机无线通信连接;

其中,所述底盘上设置有两电机驱动模块,所述NI myRIO嵌入式设备分别与两电机驱动模块通信连接,每一电机驱动模块与一电机电连接;

其中,所述底盘上设置有两电磁传感器放大模块,所述NI myRIO嵌入式设备分别与两电机驱动模块通信连接,每一工字电感均与一电磁传感器放大模块通信连接。

优选的是,还包括:

非接触式红外温度传感器,其设置于顶板上,所述非接触式红外温度传感器与所述NI myRIO嵌入式设备通信连接。

优选的是,还包括:

第一舵机,其设置在所述顶板上,所述第一舵机的输出端在水平面转动;

第二舵机,其连接在所述第一舵机的输出端上,所述第二舵机的输出端在竖直面转动;

摄像头,其连接在所述第二舵机的输出端上,所述摄像头与所述NI myRIO嵌入式设备通信连接。

优选的是,还包括:

电源模块,其设置于所述底盘上,所述电源模块与所述电机驱动模块电连接。

优选的是,所述电机驱动模块的型号为LM298。

优选的是,所述电源模块的型号为LM2596。

优选的是,所述电机的额定输入电压为12V。

优选的是,所述非接触式红外温度传感器的型号为MLX90614。

优选的是,所述电磁传感器放大模块的型号为OPA2350。

本实用新型至少包括以下有益效果:

1、通过使用NI myRIO嵌入式设备和位于机器人外的上位机,将能输入预定程序的上位机从机器人上分离出来且省掉了存储预定程序的硬盘类零部件,极大的精简了机器人的结构,使得机器人体积减小。

2、将驱动行走轮组的电机以及电机驱动模块与NI myRIO嵌入式设备分别设置于底盘和顶板上,能够清楚区分不同部件之间的连接线路,便于检修和维护,且这样放置空间利用率更高,缩小了底盘的面积,使得机器人的占用面积能进一步减小。

3、多个行走轮和履带使得行走轮组与地面接触面大,能够保持机器人行驶过程平稳,减小对底盘上精密零部件的震动,履带绕在所述主动轮、悬挂轮、多个行走轮外形成一四边形图案使得机器人在行驶过程中遇到一些高度不高的障碍物也能轻松驶过。

4、使用π形支架将工字电感固定于机器人前面,使得工字电感能预先检测判定前面路线情况,并给出相应信号控制电机运转,避免信号滞后现象发生,减少了机器人行驶路线出现偏差的情况。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型其中一实施例的侧面结构示意图;

图2为本实用新型其中一实施例的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是,在本实用新型的描述中,术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述,并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。

如图1~2所示,本实用新型提供一种变电站巡检机器人,其特征在于,包括:

底盘1;

一对行走轮203组2,其沿所述底盘1的中心线对称设置于所述底盘1的两侧,每一行走轮203组2包括主动轮201、悬挂轮202、多个行走轮203和一条履带204,所述主动轮201、悬挂轮202、多个行走轮203的转轴均转动连接在所述底盘1上,所述主动轮201、悬挂轮202、多个行走轮203位于同一竖直平面,多个行走轮203沿所述底盘1的中心线水平排成一列,所述悬挂轮202的圆心位置高于多个行走轮203的圆心位置,且所述悬挂轮202在沿机器人行走方向上设置于多个行走轮203的前方,所述主动轮201的圆心位置略高于所述悬挂轮202的圆心位置,所述履带204绕在所述主动轮201、悬挂轮202、多个行走轮203外形成一四边形图案,所述底盘1上还设置有两个电机,每一电机的输出轴与不同行走轮203组2中的主动轮201的转轴连接;

π形支架3,其水平设置在所述底盘1的前端,所述π形支架3的两支脚与所述底盘1连接,且所述π形支架3的两支脚与所述底盘1的中心线平行,所述π形支架3的横杆的两端分别连接有一个工字电感4,所述工字电感4的感应端朝下;

顶板5,其位于所述底盘1上方且与所述底盘1平行,所述顶板5下板面的四角均连接有一支撑杆,所述支撑杆的下端均连接在所述底盘1上,所述顶板5上板面上设置有一NI myRIO嵌入式设备6,所述NI myRIO嵌入式设备6与一上位机无线通信连接;

其中,所述底盘1上设置有两电机驱动模块,所述NI myRIO嵌入式设备6分别与两电机驱动模块通信连接,每一电机驱动模块与一电机电连接;

其中,所述底盘1上设置有两电磁传感器放大模块,所述NI myRIO嵌入式设备6分别与两电机驱动模块通信连接,每一工字电感4均与一电磁传感器放大模块通信连接。

所述NI myRIO是一款便携式嵌入式设备6,自带WiFi模块,集成FPGA、嵌入式处理器和模块化IO,集成嵌入式C、HDL代码、m文件脚本或其它IP核。本嵌入式模块的设计,借助LabVIEW直观的图形化编程方式、灵活的RIO(可重配置I/O)硬件结构和集成的软硬件设计平台,克服了传统嵌入式系统开发对编程人员要求高、代码可读性/重复性差、硬件设计/制作/调试周期长等不足,可以使团队更快速地开发本系统项目的嵌入式模块原型和构建正确的解决方案,从而降低设计的复杂性,减少开发人员数量、时间和成本。在电机驱动过程中,主要利用的是其PWM功能。

所述工字电感4测得的信号无法直接使用,需要进行相应的预处理。要进行以下三个步骤才能得到较为理想的信号:信号的滤波,信号的放大,信号的检波。即工字电感4经电磁传感器放大模块再通过NI myRIO嵌入式设备6的AD采集就可获得正比于感应电压幅值的数值。

上述实施例在使用过程中,对需要巡检的变电站机房铺埋电缆以形成机器人巡检路线,然后给电缆施加交变电流,机器人以NI myRIO嵌入式设备6为控制器接收上位机发送的控制指令,启动巡线后,NI myRIO嵌入式设备6以埋地通电电缆发出的电磁场信号为基础,利用电磁导航的原理,经过相应的比例变换计算车载前方两个工字型电感线圈的电压差,并运用比例积分微分(PID)控制算法及脉宽调制(PWM)通过电机驱动模块完成对电机的控制,从而实现了车体能够准确沿着预设路径自动巡线。由于使用NI myRIO嵌入式设备6和位于机器人外的上位机,将能输入预定程序的上位机从机器人上分离出来且省掉了存储预定程序的硬盘类零部件,极大的精简了机器人的结构,使得机器人体积减小。同时,将驱动行走轮203组2的电机以及电机驱动模块与NI myRIO嵌入式设备6分别设置于底盘1和顶板5上,能够清楚区分不同部件之间的连接线路,便于检修和维护,且这样放置空间利用率更高,缩小了底盘1的面积,使得机器人的占用面积能进一步减小。而且多个行走轮203和履带204使得行走轮203组2与地面接触面大,能够保持机器人行驶过程平稳,减小对底盘1上精密零部件的震动,履带204绕在所述主动轮201、悬挂轮202、多个行走轮203外形成一四边形图案使得机器人在行驶过程中遇到一些高度不高的障碍物也能轻松驶过。另外,使用π形支架3将工字电感4固定于机器人前面,使得工字电感4能预先检测判定前面路线情况,并给出相应信号控制电机运转,避免信号滞后现象发生,减少了机器人行驶路线出现偏差的情况。

在另一实施例中,还包括:

非接触式红外温度传感器7,其设置于顶板5上,所述非接触式红外温度传感器7与所述NI myRIO嵌入式设备6通信连接,当意外出现火光发热的时候,利用非接触式红外温度传感器7可以检测出物体温度和物体周围空气的温度,机器人能够将相关信息发通过NI myRIO嵌入式设备6发送至工作人员,使其尽快采取相应措施,避免发生火灾。

在另一实施例中,还包括:

第一舵机8,其设置在所述顶板5上,所述第一舵机8的输出端在水平面转动;

第二舵机9,其连接在所述第一舵机8的输出端上,所述第二舵机9的输出端在竖直面转动;

摄像头10,其连接在所述第二舵机9的输出端上,所述摄像头10与所述NI myRIO嵌入式设备6通信连接。

上述实施例在使用过程中,当非接触式红外温度传感器7检测到物体温度和物体周围空气的温度异常升高时,机器人调用水平舵机和垂直舵机模块带动摄像头10调整好最佳的拍照角度进行抓拍,并将图片通过NI myRIO嵌入式设备6发送给工作人员,使其快速方便的了解变电站机房的实时情况。

在另一实施例中,还包括:

电源模块,其设置于所述底盘1上,所述电源模块与所述电机驱动模块电连接。这样无需外接电源为电机供电,减少了电线的使用量,还使得机器人不会因为电线的长度而被限制移动范围。

在另一实施例中,所述电机驱动模块的型号为LM298,该电机驱动模块尺寸小,且能提供调节范围较宽的输出功率区。

在另一实施例中,所述电源模块的型号为LM2596,该电源模块尺寸小,且能提供电压合适又稳定的电源。

在另一实施例中,所述电机的额定输入电压为12V,该电机具有91Kg的扭力,可以给机器人提供充足动力。

在另一实施例中,所述非接触式红外温度传感器7的型号为MLX90614,该非接触式红外温度传感器7集成了低噪声放大器、17位模数转换器和强大的数字信号处理单元,使得高精度和高分辨度的温度计得以实现。该非接触式红外温度传感器7根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度,不与被测物体接触,仍可以检测到被测物体温度分布场,具有温度分辨率高、响应速度快、测温范围广、稳定性好等特点。

在另一实施例中,所述电磁传感器放大模块的型号为OPA2350,该电磁传感器放大模块尺寸小,且能得到合适的信号放大比例。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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