专利名称：面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统及测试方法
技术领域：
本发明属于机器人轨道系统设计领域，尤其涉及一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统及测试方法。
背景技术：
在输配电过程中，部分电缆被铺设于电缆隧道中。目前，隧道电缆巡检工作由人完成。此方式难以实现全面准确的隧道巡视，且耗费大量人力物力。运用隧道巡检机器人执行巡检任务与以往人工观察相比，克服了工作效率低、劳动强度大、工作环境危险等弊端。应用运动在固定轨道上的隧道巡检机器人执行巡检任务时，需要有合适的运动载体平台来引导机器人运动，完成要求的巡检任务。在此背景下，本发明提出了面向电缆隧道巡检机器人的轨道系统，为隧道巡检机 器人执行长距离、大規模的巡检任务提供了保障。为了在实验室环境下测试该轨道系统，研发实际隧道环境中巡检机器人的控制和巡检方法，在分析采集真实地下电缆隧道巡检环境的基础上设计了面向电缆隧道巡检机器人的轨道测试方法。
发明内容
为了辅助地下电缆隧道巡检机器人完成巡检任务，本发明提出了一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统及测试方法。一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统，其特征在于，所述系统包括金属支架、轨道吊杆、轨道、辅助控制附属设备和环形绕轨道显示屏；其中，所述轨道吊杆两端分别与金属支架和轨道内侧连接，用于连接金属支架和轨道；所述轨道悬挂在金属支架上；所述轨道作为巡检机器人的运动载体平台，用于使隧道机器人沿该轨道运动；所述金属支架用干支撑轨道；所述辅助控制附属设备安放在轨道下方；用于巡检机器人与地面控制站之间无线信号的接カ传输，及时为巡检机器人补给能量，辅助巡检机器人定位并规划运动控制策略，同时保护巡检机器人不会冲出轨道。所述轨道包括水平线路，高低起伏线路和弯道线路；所述轨道的截面是底部两个相対的T型凹槽。所述辅助控制设备包括无线通讯基站、充电站、无线传感器模块和末端制动装置；所述无线通信基站用于与机器人之间建立无线数据链路，实现控制信号与视频信号的传输；所述充电站安装于设定间隔距离的轨道下方，用以为巡检机器人补给能量；所述无线传感器用于采集局部环境信息并存储路段信息，并将局部环境信息和路段信息传输给巡检机器人；所述末端制动装置安装在轨道末端，用于防止巡检机器人冲出轨道。所述环形绕轨道显示屏由若干个显示屏拼接而成；用于切换显示不同的景象，模拟电缆隧道的巡检作业环境。
一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道测试方法，其特征包括以下步骤步骤I :将巡检机器人悬挂于包含水平线路、高低起伏线路和弯道线路的环形轨道上运行；通过实时监测巡检机器人在轨道线路上的运行平稳程度来评估轨道设计的合理性；步骤2 :巡检机器人利用自身的无线传感器采集局部环境信息并存储路段信息，实时获取自身所处的位置和轨道走势，并借助这些辅助信息，机器人随时定位自身并规划随后的运动控制策略，进而评估运动控制策略的优劣；
步骤3 :在轨道下方间隔一定距离安放充电站为巡检机器人补给能量；测试一次充电所能运行的最远距离；步骤4 :在轨道下方预先安放无线通讯基站，在距离巡检机器人最近的无线通讯基站与机器人之间建立无线数据链路，实现控制信号与视频信号的远距离无线传输，通过检验视频信号与控制信号的传输可靠性，验证该系统为电缆隧道巡检任务提供服务的可靠性；步骤5 :控制巡检机器人的匀速驶向轨道末端，轨道末端安放的末端制动装置用于制动巡检机器人，防止巡检机器人冲出轨道，损伤设备。本发明的有益效果在于，面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统设计简洁，通过组合三种不同类型的轨道可构建整个隧道顶部的轨道线路。为巡检机器人的通信和能量供给提供支持。测试方法为测试轨道各项性能參数，以及研发巡检机器人控制算法提供重要保障。同时，避免频繁入隧道测试，提高安全性，降低各项成本。
图I是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道横截面图；图2是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道左视图；图3是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道俯视图；图4是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道前视图；其中，I-水平线路轨道；2_高低起伏线路轨道；3_弯道线路轨道；4_金属支架；5-轨道吊杆；6_軌道；7_通讯线路；8_充电线路；9_无线传感器；10_末端制动装置；11_隧道顶部。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。图I是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道横截面图。图I中，通过轨道横截面图可以看到轨道吊杆5、轨道6、通讯线路7、充电线路8、无线传感器9、末端制动装置10和隧道顶部11。轨道吊杆5分别与轨道6和隧道顶部11连接，轨道6的截面是底部两个相対的T型凹槽，在轨道6的末端有末端制动装置10 ;并在轨道6的下方还安装了通讯线路7、充电线路8和无线传感器9，用于将采集局部环境信息并存储路段信息，并将局部环境信息和路段信息传输给巡检机器人。图2是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道左视图。图2中，通过轨道左视图可以看到高低起伏线路轨道2、弯道线路轨道3、金属支架4和轨道吊杆5。轨道吊杆5作为连接金属支架4和轨道的桥梁的一端连接金属支架4，另一端连接高低起伏线路轨道2和弯道线路轨道3。图3是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道俯视图。图3中，通过轨道俯视图可以看到本发明设计的三种不同类型的轨道包括水平线路轨道I、高低起伏线路轨道2、弯道线路轨道3和金属支架4。水平线路轨道I、高低起伏线路轨道2和弯道线路轨道3悬挂在金属支架上；，作为巡检机器人的运动载体平台，使隧道电缆巡检机器人沿水平线路轨道I、高低起伏线路轨道2或弯道线路轨道3轨道运动；而金属支架4则用干支撑轨道。图4是本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统的轨道前视图。图4中，通过轨道前视图可以看到水平线路轨道I、高低起伏线路轨道2、弯道线路轨道3、金属支架4和轨道吊杆5。轨道吊杆5分别与水平线路轨道I、高低起伏线路轨道2、弯道线路轨道3和金属支架4连接；用于和金属支架4 一起作为轨道支撑。 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统，其特征在于，所述系统包括金属支架、轨道吊杆、轨道、辅助控制附属设备和环形绕轨道显示屏； 其中，所述轨道吊杆两端分别与金属支架和轨道内侧连接，用于连接金属支架和轨道; 所述轨道悬挂在金属支架上；所述轨道作为巡检机器人的运动载体平台，用于使隧道机器人沿该轨道运动；所述金属支架用干支撑轨道； 所述辅助控制附属设备安放在轨道下方；用于巡检机器人与地面控制站之间无线信号的接カ传输，及时为巡检机器人补给能量，辅助巡检机器人定位并规划运动控制策略，同时保护巡检机器人不会冲出轨道。
2.根据权利要求I所述的ー种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统，其特征在于，所述轨道包括水平线路，高低起伏线路和弯道线路；所述轨道的截面是底部两个相対的T型凹槽。
3.根据权利要求I所述的ー种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统，其特征在于，所述辅助控制设备包括无线通讯基站、充电站、无线传感器模块和末端制动装置；所述无线通信基站用于与机器人之间建立无线数据链路，实现控制信号与视频信号的传输；所述充电站安装于设定间隔距离的轨道下方，用以为巡检机器人补给能量；所述无线传感器用于采集局部环境信息并存储路段信息，并将局部环境信息和路段信息传输给巡检机器人；所述末端制动装置安装在轨道末端，用于防止巡检机器人冲出轨道。
4.根据权利要求I所述的ー种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统，其特征在于，所述环形绕轨道显示屏由若干个显示屏拼接而成；用于切换显示不同的景象，模拟电缆隧道的巡检作业环境。
5.一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道测试方法，其特征包括以下步骤 步骤I :将巡检机器人悬挂于包含水平线路、高低起伏线路和弯道线路的环形轨道上运行；通过实时监测巡检机器人在轨道线路上的运行平稳程度来评估轨道设计的合理性； 步骤2 :巡检机器人利用自身的无线传感器采集局部环境信息并存储路段信息，实时获取自身所处的位置和轨道走势，并借助这些辅助信息，机器人随时定位自身并规划随后的运动控制策略，进而评估运动控制策略的优劣； 步骤3 :在轨道下方间隔一定距离安放充电站为巡检机器人补给能量；测试一次充电所能运行的最远距离； 步骤4 :在轨道下方预先安放无线通讯基站，在距离巡检机器人最近的无线通讯基站与机器人之间建立无线数据链路，实现控制信号与视频信号的远距离无线传输，通过检验视频信号与控制信号的传输可靠性，验证该系统为电缆隧道巡检任务提供服务的可靠性； 步骤5 :控制巡检机器人的匀速驶向轨道末端，轨道末端安放的末端制动装置用于制动巡检机器人，防止巡检机器人冲出轨道，损伤设备。
全文摘要
本发明公开了机器人轨道系统设计领域的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统及测试方法。其技术方案是，所述系统包括金属支架、轨道吊杆、轨道、辅助控制附属设备和环形绕轨道显示屏；所述轨道吊杆两端分别与金属支架和轨道内侧连接；所述轨道悬挂在金属支架上；所述轨道作为巡检机器人的运动载体平台；所述金属支架用于支撑轨道；所述辅助控制附属设备安放在轨道下方。本发明提供的一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道系统设计简洁，通过组合三种不同类型的轨道可构建整个隧道顶部的轨道线路。同时本发明还提供了一种面向隧道电缆巡检机器人的轨道测试方法，从而避免频繁入隧道测试，提高安全性，降低各项成本。
文档编号G05D1/02GK102841604SQ20121031094
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者杨国田, 刘涛, 吴华, 刘春阳, 柳长安, 邓方远 申请人:华北电力大学