定位机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种用于变电站电源定位的定位机器人。

背景技术：

特高压变电站内设备众多，分布范围较广，现有技术中，变电站电源的定位依靠人工移动并布置传感器，工作量大、花费时间多，难以在大型变电站内巡视较大的范围，需要连续工作较长时间。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供一种定位机器人，该定位机器人包括：

移动底盘；

车身，所述车身安装于所述移动底盘；

升降平台，所述升降平台安装于所述车身内、并具有可沿所述车身的高度方向往复升降的台板；

定位系统，所述定位系统安装于所述台板、并由所述台板举升至所述车身的上方或者回降至所述车身内；

其中，所述定位系统包括与台板相连的安装板和多个布置于所述安装板的机械臂；

所述安装板具有沿自身法线方向周向转动的旋转自由度、以及相对于台板俯仰的俯仰自由度；

所述机械臂具有相对于所述安装板翻转的上摆臂、相对所述上摆臂翻转的下摆臂以及相对所述下摆臂翻转的定位传感器安装部。

可选地，所述定位系统还包括旋转动力装置，所述旋转动力装置安装于所述升降平台的台板，并且所述安装板安装于所述旋转动力装置的转动轴，所述转动轴带动所述安装板沿所述转动轴的轴线转动。

可选地，所述转动轴的末端安装有俯仰动力装置；

所述安装板安装于所述俯仰动力装置的输出轴，所述俯仰动力装置带动所述安装板相对转动轴俯仰转动。

可选地，所述上摆臂铰接于所述安装板的边缘，并且所述安装板装设有驱动所述上摆臂相对所述安装板翻转的第一翻转动力装置。

可选地，所述下摆臂铰接于所述上摆臂，并且所述上摆臂装设有驱动所述下摆臂相对所述上摆臂翻转的第二翻转动力装置。

可选地，所述定位传感器安装部铰接于所述下摆臂，并且所述下摆臂装设有驱动所述定位传感器安装部相对所述下摆臂翻转的第三翻转动力装置。

可选地，所述移动底盘包括：

框架；

转向系统，所述转向系统铰接于所述框架的前端；

转向轮，成对的所述转向轮分别安装于所述转向系统的两端；

支撑轮，成对的所述支撑轮安装于所述框架的后端；

车身支撑件，所述车身支撑件沿所述框架的宽度方向成对地布置于所述框架的后端和所述转向系统的上端；

其中，所述车身支撑件具有在外力作用下沿所述框架的高度方向被压缩、压力消失回复原状的弹性自由度；当成对的所述转向轮所处的位置存在高度差时，所述转向系统相对于所述框架倾斜、所述车身支撑件被压缩以保持所述框架水平。

可选地，所述转向系统通过轴承安装于所述框架的前端，并且所述轴承的轴线方向沿所述框架的前后方向延伸。

可选地，所述移动底盘还包括辅助轮；

所述辅助轮活动安装于所述框架的侧面和后端，并且所述辅助轮可在外力驱动下沿所述框架的宽度反向往复移动以改变所述辅助轮与所述框架的侧面之间距离。

可选地，所述框架的上表面设置有滑槽和与所述滑槽相适配的滑板，所述辅助轮安装于所述滑板的末端，并且所述滑板具有在滑动动力装置的驱动下带动所述辅助轮沿所述滑槽往复滑动的滑动自由度。

由以上技术方案可知，本发明的定位机器人通过移动底盘实现在变电站内的位置移动，升降平台安装于车身内，机械臂可随台板的升降而伸出车外或者回降至车身的内部，在定位机器人移动时，定位系统随升降平台回降至车身的内部，节省空间，在需要对电源定位时，每个机械臂均具有三个方向的自由度，通过安装板的周向转动和俯仰以及机械臂自身的自由度改变定位传感器的定位方向和形成的定位阵列，以使得定位传感器单次定位能够覆盖更广的定位范围。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1为本发明实施例的定位机器人使用状态示意图。

图2为本发明实施例的定位机器人行驶状态示意图。

图3和图4为本发明实施例的定位系统示意图。

图5为本发明实施例的移动底盘示意图。

图6为本发明实施例的车身内部连接关系示意图。

图7为本发明实施例的升降平台示意图。

其中：1底盘

11框架

111滑槽、112滑板、113第一支板

12转向轮

13转向系统

131第二支板、132支撑梁、133转向电机、134转向减速机、135转向机、136转向拉杆、137转向传感器

14支撑轮、15辅助轮、16车身支撑件、17轴承

18滑动动力装置

181滑动动力电机、182滑动动力减速机、183弹性轮、184滑动动力角度传感器

19配重块

2车身

21数据采集模块、22供电模块、23控制模块

3升降平台

31台板、32连杆机构、33动力油缸、34支撑板

4定位系统

41安装板

42机械臂

421上摆臂、421a第一连接叉、422下摆臂、422a第二连接叉、423定位传感器安装部、423a第三连接叉

43旋转动力装置

431旋转动力电机、432旋转动力减速机、433转动力角度传感器、434轴承、435转动轴

44俯仰动力装置

441俯仰动力电机、442俯仰动力减速机、443俯仰动力角度传感器

45第一翻转动力装置

451第一翻转动力电机、452第一翻转动力减速机、453第一翻转动力角度传感器

46第二翻转动力装置

461第二翻转动力电机、462第二翻转动力减速机、463第二翻转动力角度传感器

47第三翻转动力装置

471第三翻转动力电机、472第三翻转动力减速机、473第三翻转动力角度传感器

48定位传感器

49定位板

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种定位机器人，该定位机器人包括移动底盘1、车身2、升降平台3和定位系统4。

车身2安装于移动底盘2，由移动底盘2带动车身2在变电站内移动，并且车身2内部具有用于安装升降平台2的升降空间，升降平台3安装于车身2的升降空间内、并具有可沿车身2的高度方向往复升降的台板31。定位系统4安装于该台板31，并随台板31的往复升降而由台板31举升至车身2的上方或者回降至车身2内。

如图3和图4所示，定位系统4包括与台板31相连的安装板41和多个布置于安装板41的机械臂42，多个机械臂42可以是均匀布置。

安装板41具有沿自身法线方向周向转动的旋转自由度、以及相对于台板31俯仰的俯仰自由度，即安装板41可相对于台板31周向转动，同时，安装板41可相对台板31俯仰摆动。

机械臂42具有相对于安装板41翻转的上摆臂421、相对上摆臂421翻转的下摆臂422以及相对下摆臂422翻转的定位传感器安装部423，定位传感器安装部423用于安装定位传感器48，定位传感器48用于接收变电站电源发出的电磁信号，确认电源的位置。该机械臂21具有三个方向的自由度，安装于机械臂21末端的定位传感器48可以实现上下、远近方向移动。多个机械臂21末端的定位传感器48可灵活的改变定位方向并组成不用形状的定位阵列，提高定位精度。

该上摆臂421可相对于安装板41上下翻转；下摆臂422和上摆臂421形成一个平面，下摆臂422在该平面内相对于上摆臂421和下摆臂422的交点处翻转；定位传感器安装部423和下摆臂422形成一个平面，定位传感器安装部423在该平面内相对于下摆臂422和定位传感器安装部423的交点处翻转

该定位机器人通过移动底盘1实现在变电站内的位置移动，升降平台3安装于车身内，机械臂42可随台板31的升降而伸出车外或者回降至车身2的内部，在定位机器人移动时，定位系统4随升降平台3回降至车身2的内部，节省空间，在需要对电源定位时，每个机械臂42均具有三个方向的自由度，通过安装板41的周向转动和俯仰以及机械臂42自身的自由度改变定位传感器48的定位方向和形成的定位阵列，以使得定位传感器48单次定位能够覆盖更广的定位范围。

具体地，该定位系统4还包括旋转动力装置43。该旋转动力装置43安装于升降平台3的台板31，并且安装板41安装于旋转动力装置43的转动轴435的末端，由转动轴435带动安装板41沿转动轴435的轴线转动，安装板41可同时带动机械臂42周向转动，实现定位传感器48对周向范围的定位。

旋转动力装置43还包括旋转动力电机431、旋转动力减速机432和轴承434。

旋转动力电机431固定安装于台板31的台面，旋转动力减速机432安装于旋转动力电机431的输出轴，轴承434连接于转动轴435和旋转动力减速机432之间，实现旋转动力减速机432带动转动轴435的转动。该处旋转动力电机431是动力设备，通过旋转动力减速机432带动转动轴435旋转，转动轴435竖立于安装板41和台板31之间，由旋转动力电机431带动转动轴435转动，进而实现安装板41和机械臂42绕转动轴435轴线的周向转动。

该定位系统4还包括安装于转动轴435末端的俯仰动力装置44。

安装板41安装于俯仰动力装置44的输出轴，俯仰动力装置44带动安装板41相对转动轴435俯仰转动，具体可以是安装板41的延伸方向平行于俯仰动力装置44的输出轴的轴线方向，该输出轴的转动即可以改变安装板41相对于台板31的倾角，实现安装板41的俯仰。

具体该俯仰动力装置44可以包括俯仰动力电机441和俯仰动力减速机442。

俯仰动力电机441固定于转动轴435，俯仰动力减速机442安装于俯仰动力电机441的输出轴；安装板41安装于俯仰动力减速机442的输出轴。俯仰动力减速机442的输出轴即为俯仰动力装置44的输出轴，安装板41的延伸方向平行于该俯仰动力减速机442的输出轴的轴向。

上摆臂421铰接于安装板41的边缘，并且安装板41装设有驱动上摆臂421相对安装板41翻转的第一翻转动力装置45。具体上摆臂421端部设置第一连接叉421a，第一连接叉421a通过转轴铰接于安装板41的边缘，安装板41可以具有多个均匀突出的边缘，边缘与上摆臂421铰接，第一翻转动力装置45驱动上摆臂421绕该转轴转动。

具体第一翻转动力装置45可以包括第一翻转动力电机451和第一翻转动力减速机452。

第一翻转动力电机451安装于安装板41，第一翻转动力减速机452安装于第一翻转动力电机451的输出轴，上摆臂421安装于第一翻转动力减速机452的输出轴，第一翻转动力电机451提供动力，第一翻转动力减速机452带动上摆臂421相对于安装板41摆动，上摆臂421的摆动可以是在固定面内。

下摆臂422铰接于上摆臂421，并且上摆臂421装设有驱动下摆臂422相对上摆臂421翻转的第二翻转动力装置46。具体下摆臂422端部可以具有第二连接叉422a，第二连接叉422a通过转轴铰接于上摆臂421的末端，第二翻转动力装置46驱动下摆臂422绕该转轴转动。

第二翻转动力装置46可以包括第二翻转动力电机461和第二翻转动力减速机462。

第二翻转动力电机461安装于上摆臂421，第二翻转动力减速机462安装于第二翻转动力电机461的输出轴，下摆臂422安装于第二翻转动力减速机462的输出轴，第二翻转动力电机461提供动力，第二翻转动力减速机462带动下摆臂422相对于上摆臂421摆动，下摆臂422的摆动可以是在固定面内。

定位传感器安装部423铰接于下摆臂422，并且下摆臂422装设有驱动定位传感器安装部423相对下摆臂422翻转的第三翻转动力装置47。定位传感器安装部423可以具有第三连接叉423a，第三连接叉423a通过转轴铰接于下摆臂422的末端，第三翻转动力装置47驱动定位传感器安装部423绕该转轴转动。

第三翻转动力装置47可以包括第三翻转动力电机471和第三翻转动力减速机472。

第三翻转动力电机471安装于下摆臂422，第三翻转动力减速机472安装于第三翻转动力电机471的输出轴，定位传感器安装部423安装于第三翻转动力减速机472的输出轴，第三翻转动力电机471提供动力，第三翻转动力减速机472带动定位传感器安装部423相对于下摆臂422摆动，定位传感器安装部423的摆动可以是在固定面内。

该定位系统4还可以包括定位板49，旋转动力电机431可以是固定安装于定位板49，定位板49固定于台板31，增加定位系统4与台板31之间的受力面积，减小台板31在使用时的局部应力，提高台板31的使用寿命。

如图5所示，移动底盘1包括：框架11、转向系统13、转向轮12、支撑轮14和车身支撑件16。

框架11为底盘主体支撑，该框架11可以是焊接件，包括横梁和纵梁，横梁和纵梁焊接为整体框架。

转向系统13铰接于框架11的前端；成对的转向轮12分别安装于转向系统13的两端，转向系统13驱动转向轮12转向；成对的支撑轮14安装于框架11的后端，支撑轮14和转向轮12配合对框架11进行支撑，支撑车身2、升降平台3和定位系统4。

车身支撑件16沿框架11的宽度方向成对地布置于框架11的后端和转向系统13的上端，车身支撑件16用于对车身2予以支撑，并且车身支撑件16具有在外力作用下沿框架11的高度方向被压缩、压力消失回复原状的弹性自由度，在车身2的重力作用下，车身支撑件16被压缩，当该定位机器人行驶在颠簸路面时，车身支撑件16可缓冲车身受到的冲击力，保证车身2的稳定；当成对的转向轮12所处的位置存在高度差时，转向系统13相对于框架11倾斜、车身支撑件16被压缩以保持框架11水平。

进一步地，转向系统13通过轴承17安装于框架11的前端，并且轴承17的轴线方向沿框架11的前后方向延伸，转向系统13可沿轴承17的轴线方向转动。具体可以是，框架11的前端具有竖立的第一支板113，转向系统13朝向框架11的一面设置有第二支板131，并且第一支板113和第二支板131相对设置，在第一支板113和第二支板131之间安装有安装轴114，轴承17安装于安装轴114，并且轴承17可相对安装轴114转动，当成对的转向轮12所处的位置存在高度差时，轴承17相对安装轴114转动，成对的转向轮12存在高度差，但车身2仍保持水平，车身支撑件16起缓冲作用。

可选地，转向系统13还可以包括支撑梁132、转向电机133、转向减速机134、转向机135和转向拉杆136。

支撑梁132的上方竖立有第二支板131，成对的转向轮12铰接于支撑梁132的两端，转向电机133安装于支撑梁132，转向减速机134安装于转向电机133的输出轴，转向机135安装于转向减速机134的输出轴，转向机135通过转向拉杆136与转向轮12相连，转向拉杆136带动转向轮12转向。

移动底盘1还包括辅助轮15，辅助轮15可以是万向轮；辅助轮15活动安装于框架11的侧面和后端，并且辅助轮15可在外力驱动下沿框架11的宽度反向往复移动以改变辅助轮15与框架11的侧面之间距离，辅助轮15起辅助支撑作用，当定位机器人行走时，辅助轮15回收至框架11侧面和后侧面，当定位机器人使用时，辅助轮15伸展至远离框架11的位置，起辅助支撑的作用，辅助轮15在外驱动力的作用下相对框架11移动，机器人行走时不占用多余宽度，机器人使用时提供辅助支撑。

具体地，框架11的上表面设置有滑槽111和与滑槽111相适配的滑板112，辅助轮15安装于滑板112的末端，并且滑板112具有在滑动动力装置18的驱动下带动辅助轮15沿滑槽111往复滑动的滑动自由度。滑槽111和滑板112相适配，并且框架11两侧的滑槽沿宽度方向延伸，框架11后端的滑槽111沿长度方向延伸，滑动动力装置18驱动滑板112沿滑槽111往复滑动，由滑板112带动辅助轮15靠近或者远离框架11的边缘，改变辅助轮15和框架11之间的距离。该滑槽111可以是设置于框架11的长度方向的中部，在定位机器人使用时，辅助轮15提供中部支撑，提高机器人的稳定性。并且两侧的辅助轮15可以是对称设置，后端的辅助轮15安装于框架11的前进方向的中线上。

滑动动力装置18可以包括滑动动力电机181、滑动动力减速机182和弹性轮183。

滑动动力电机181安装于框架11，滑动动力减速机182安装于滑动动力电机181的输出轴，滑动动力减速机182的输出轴安装有弹性轮183，弹性轮183与滑板112弹性接触，并且滑动动力电机182带动弹性轮183转动，弹性轮183与滑板112之间存在弹性力，由弹性轮183带动滑板112往复移动，弹性轮183材质可以是橡胶，橡胶与滑板112之间的弹性力带动滑板112移动。

移动底盘1还可以包括设置于框架11的配重块19，配重块19位于框架11的前侧，防止位于框架上方的定位系统4上升至车身2的上方时，底盘1因前后方向受力不均衡而失稳，保证整个车身2的底盘1的稳定性。

上述的旋转动力减速机432、俯仰动力减速机442、第一翻转动力减速机452、第二翻转动力减速机462、第三翻转动力减速机472、转向减速机134和滑动动力减速机182均可以是自锁减速机，在预设位置，减速机452自锁，实现在预设位置的驻留。

如图6所示，车身2内安装有数据采集模块21、供电模块22和控制模块23。

数据采集模块21采集传感器的数据信息，并将数据信息传输至控制模块23，控制模块23控制各电机的运行，供电模块为数据采集模块21、控制模块23和电机等供电。

转动力电机431的输出轴安装有转动力角度传感器433，俯仰动力电机441的输出轴安装有俯仰动力角度传感器443，第一翻转动力电机451的输出轴安装有第一翻转动力角度传感器453，第二翻转动力电机461的输出轴安装有第二翻转动力角度传感器463，第三翻转动力电机471的输出轴安装有第三翻转动力角度传感器473，转向电机133的输出轴安装有转向传感器137，滑动动力电机181的输出轴安装有滑动动力角度传感器184，数据采集模块21与所有传感器相连。

如图7所示，升降平台3可以是剪叉式升降平台，该升降平台3包括连杆机构32和动力油缸33，动力油缸33提供连杆机构32变形的动力，台板31位于连杆机构32的上方，由连杆机构32带动台板31上升或者下降，具体连接机构32的具体形式是现有的，此处不再赘述。升降平台3还可以包括支撑板34，连杆机构32和动力油缸33可固定于支撑板34，支撑板34固定安装于车身2内。

特高压变电站内设备众多，分布范围较广，现有技术中，变电站放电源的定位依靠人工移动并布置传感器，工作量大、花费时间多，难以在大型变电站内巡视较大的范围、连续工作较长的时间、且灵活的移动。本发明中变电站放电源定位机器人的移动底盘通过转向系统可灵活的控制移动底盘在变电站内移动。辅助轮安装于移动底盘两侧和后端，起到稳定移动底盘的作用，在变电站放电源定位机器人定位过程中辅助轮向外伸展，增加整车稳定性，在定位结束后辅助轮回收，不增加车身的宽度，提高整车移动的灵活性。车身安装有供电模块、控制模块和数据采集模块，具体可以是数据采集模块位于车身的车头中上部，控制系统和供电模块位于车头前部，车头还可以设置显示屏，数据采集模块可实时采集传感器接收到的电信号，并对电信号进行对位运算获得变电站内放电源的位置，控制模块通过控制机械臂的运动进而改变定位传感器群的定位阵列和定位方向，定位系统安装于电动液压升降平台，通过升降平台可将机械臂定位装置移入或移出车身，在变电站放电源定位机器人定位过程中升降平台可将机械臂定位系统移出车厢，有利于机械臂定位系统的伸展和转向，在定位结束后升降平台可将机械臂定位装置移入车厢，增加整车移动的灵活性。机械臂定位系统上的机械臂分别安装于基板的四周，每个机械臂至少有3个自由度可上下、远近方向移动,每个机械臂的顶端安装有一个定位传感器，用于接收变电站放电源发出的电磁信号，该机械臂定位系统可灵活的组成不用形状的定位阵列和改变定位方向，增加定位精度和定位速度。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。