专利名称：基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人仿真系统，尤其涉及一种基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统。
背景技术：
变电站设备巡检是有效保证变电站设备安全运行、提高供电可靠性的一项基础工作。变电站巡检机器人可以取代运行人员自动完成变电站日常设备巡视、红外测温、操作前后设备状态检查等工作，从而切实提高设备巡视的工作效率和质量，降低劳动强度和工作风险，提升变电站智能化水平，为变电站无人值守提供支撑。变电站巡检机器人已经成为变电站设备巡检的重要辅助手段。变电站巡检机器人在迅速发展的同时，也存在以下技术问题1、变电站技术人员不能熟练使用机器人进行设备巡检，可能产生误操作，甚至可能损坏机器人和变电站设备，对变电站设备的安全运行造成隐患；2、由于变电站巡检机器人重量体积都比较大，技术人员和商务人员无法对机器人的运行进行演示和培训。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，它既可以作为商务人员进行巡检演示的工具，也可以作为变电站巡检机器人技术培训的教材，其三维可视化效果可以显著提高操作人员的积极性，从而为机器人在变电站巡行提供重要的安全保障。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，它包括外部输入信号装置，外部输入信号装置与虚拟仿真计算机连接，虚拟仿真计算机还分别与音视频输出设备， 虚拟检测用计算机和控制服务器连接；其中虚拟仿真计算机包括外部信号识别模块，夕卜部信号识别模块的输出端分别与用于三维模拟的图像处理模块，数据存储及处理模块和网络连接模块连接，用于三维模拟的图像处理模块与数据存储及处理模块双向通信，数据存储及处理模块与网络连接模块双向通信。所述外部信号输入装置通过匹配的接口与所述外部信号识别模块相连。所述外部输入信号装置任选机器人操控设备或位移跟踪设备或组合。所述机器人操控设备为遥控器，键盘或鼠标。所述音视频输出设备连接所述用于三维模拟的图像处理模块以及所述数据存储及处理模块的输出端。所述音视频输出设备包括视频输出设备和音频输出设备，视频输出设备采用显示器或多通道环幕立体投影系统之一或头盔显示器或立体眼镜或任意组合；音频输出设备采用立体音响或者耳机。[0014]本实用新型中各个部件的功能及连接关系外部信号输入装置，为外部命令输入和/或位移信号输入装置；虚拟仿真计算机，含有用于所述外部信号输入装置接入以获取外部命令并解析的外部信号识别模块，以及与该外部信号识别模块连接的用于三维模拟的图像处理模块和数据存储及处理模块，其中所述用于三维模拟的图像处理模块与所述数据存储及处理模块互联，依据接收到的外部命令提取所述数据存储及处理模块的数据生成仿真描述数据，以描述当前变电站的场景和电力环境，并建立内部对象响应机制；以及音视频输出设备，连接所述三维虚拟现实仿真模块以及所述数据存储及处理模块的输出端，用于输出虚拟仿真计算机描述的当前变电站的场景和电力环境。所述变电站巡检机器人仿真系统，还包括互联的虚拟检测用计算机和控制服务器，而所述虚拟仿真计算机还设有连接于所述外部信号识别模块并与所述数据存储及处理模块互联的网络连接模块，该网络连接模块接入由所述虚拟检测用计算机和控制服务器所形成的网络，用于响应所述外部输入装置的远程命令。所述外部信号输入装置采用当前机器人操控设备或者位移跟踪设备，并通过匹配的接口与所述外部信号识别模块相连。所述音视频输出设备包括音频设备和显示设备，其中显示设备为显示器或者多通道环幕立体投影系统或立体眼镜或头盔显示器。上述未详细描述的设备、结构、连接关系、位置关系等均为本领域的常规设置，属于公知常识，在此不再赘述。本实用新型的有益效果是1、采用三维仿真以提高人机交互的形象性、逼真性，提高变电站技术人员和机器人操作人员的兴趣和工作积极性。2、既可以作为商务人员进行巡检演示的工具，也可以作为变电站巡检机器人技术培训的教材，从而为机器人在变电站巡行提供重要的安全保障。
图1为本实用新型的结构原理框图。其中1、外部信号输入装置，2、虚拟仿真计算机，21、外部信号识别模块，22、用于三维模拟的图像处理模块，23、数据存储及处理模块，24、网络连接模块，3、音视频输出设备，4、虚拟检测用计算机，5、控制服务器。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，包括外部信号输入装置1，可以选择机器人操控系统作为基本的信号输入设备，提高仿真性能，同时，还可以选择或者组合遥控器、位移跟踪设备、键盘、鼠标，根据需要进行配置；音视频输出设备3，主要含有视频输出设备和音频输出设备，其中视频输出设备可以采用显示器、多通道环幕立体投影系统等常规的视频输出设备，或头盔显示器或立体眼镜或者组合使用，而音频输出设备则可以采用立体音响等设备，或者音频、视频设备集成为比如音视频头盔，至于结果显示，其实也可以体现在视频设备上，或者独立设置一屏进行显示；音视频及结果显示装置于所述外部信号输入装置构成完整的人机交互装置，据此，可以选择诸如简单的PC或者其他的人机交互装置；虚拟仿真计算机2，则主要包括用于所述外部信号输入装置1接入的外部信号识别模块21，用于提供接口和相应的板卡，完成连接和数据解析，且该虚拟仿真计算机2还设有用于三维模拟的图像处理模块22、数据存储及处理模块23、网络连接模块对，其中用于三维模拟的图像处理模块与所述数据存储及处理模块23互联并与所述外部信号识别模块 21相连，依据外部指令进行数据的处理和调用。用于三维模拟的图像处理模块22根据收到的指令，经过数据存储及处理后，发送给音视频输出设备3进行显示，同时将相关数据发送给根据需要配置的虚拟检测用计算机4和控制服务器5进行交互。所述的外部信号输入装置1、音视频输出设备3通过匹配的接口与虚拟仿真计算机2连接。机器人操控人员通过外部信号输入装置1控制虚拟的机器人，来达到操控训练的目的。所述的外部信号识别模块21，将外部信号输入装置1的命令经外部信号识别模块 21识别后形成本地指令和远程指令，本地指令被送往音视频输出设备22或数据存储及处理模块23进行处理；远程指令被送到控制服务器5上进行处理。所述的用于三维模拟的图像处理模块22用来描述当前机器人巡视所处的变电站虚拟场景。虚拟场景不仅包括虚拟机器人巡检的变电站环境场景，还包括虚拟的变压器、刀闸、绝缘子、母线、机器人、检测设备(摄像机、照相机、红外热像仪、紫外成像仪等)、无线通讯设备等机器人巡视特有的电力环境。所述的数据存储及处理模块23，如前所述，主要用于对操控者发出的本地指令和远程指令进行响应，并输出用于三维模拟的图像处理模块22描述当前场景所需要的数据， 或者将相关处理的结果送到音视频输出设备3进行显示；同时也作为虚拟仿真计算机的核心逻辑控制模块。所述的数据存储及处理模块23能够描述以下几部分第一部分，外部信号输入装置1经过外部信号识别模块21识别后形成的本地指令，经数据存储及处理模块23，控制虚拟机器人在虚拟场景中执行各种动作，第二部分，遥控遥测信息展示，在虚拟训练计算机 2上展示虚拟机器人的各种状态信息，在虚拟检测用计算机上有可以控制云台执行各种旋转、俯仰等动作，显示可见光信息、红外信息、紫外信息、机器人所处GPS信息、温湿度信息； 第三部分，变电站设备故障模拟，能够模拟变压器将军帽发热、母线电晕放电等故障。所述的网络连接模块M，用于对网络进行连接。当外部信号识别模块21需要发送远程命令至控制服务器5时，网络连接模块M就检测当前计算机是否能连接到网络上，并连接到控制服务器5，如果连接失败，则会将连接结果发送到数据存储及处理模块23。所述的网络包含局域网和互联网。所述的控制服务器5，用于处理虚拟机器人操控人员发出的远程指令，并返回相应的数据和处理结果，所述的虚拟仿真计算机2通过有线或无线网络与虚拟检测用计算机4、 控制服务器5相互访问。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了描述，但并非对本实用新
5型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.一种基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，其特征是，它包括外部输入信号装置，外部输入信号装置与虚拟仿真计算机连接，虚拟仿真计算机还分别与音视频输出设备，虚拟检测用计算机和控制服务器连接；其中虚拟仿真计算机包括外部信号识别模块，外部信号识别模块的输出端分别与用于三维模拟的图像处理模块，数据存储及处理模块和网络连接模块连接，用于三维模拟的图像处理模块与数据存储及处理模块双向通信，数据存储及处理模块与网络连接模块双向通信。
2.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，其特征是， 所述外部信号输入装置通过匹配的接口与所述外部信号识别模块相连。
3.如权利要求2所述的基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，其特征是， 所述外部输入信号装置任选机器人操控设备或位移跟踪设备或其组合。
4.如权利要求3所述的基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，其特征是， 所述机器人操控设备为遥控器，键盘或鼠标。
5.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，其特征是， 所述音视频输出设备连接所述用于三维模拟的图像处理模块以及所述数据存储及处理模块的输出端。
6.如权利要求5所述的基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，其特征是， 所述音视频输出设备包括视频输出设备和音频输出设备，视频输出设备采用显示器或多通道环幕立体投影系统或头盔显示器或立体眼镜；音频输出设备采用立体音响或者耳机。
专利摘要本实用新型公开了一种基于虚拟现实技术的变电站巡检机器人仿真系统，它包括外部输入信号装置，外部输入信号装置与虚拟仿真计算机连接，虚拟仿真计算机还分别与音视频输出设备，虚拟检测用计算机和控制服务器连接；本实用新型采用三维仿真以提高人机交互的形象性、逼真性，提高变电站技术人员和机器人操作人员的兴趣和工作积极性。既可以作为商务人员进行巡检演示的工具，也可以作为变电站巡检机器人技术培训的教材，从而为机器人在变电站巡行提供重要的安全保障。
文档编号G09B19/00GK202230635SQ20112027384
公开日2012年5月23日 申请日期2011年7月30日 优先权日2011年7月30日
发明者刘延兴, 孙勇, 孙玉田, 李北斗, 王振利 申请人:山东电力研究院