一种水泥杆塔验电及接地线机器人控制系统的制作方法

本发明涉及机器人控制领域，具体地说是一种水泥杆塔验电及接地线机器人控制系统。

背景技术：

停电、验电、装设接地线是电力施工、检修和维护中保证电力作业人员的安全技术措施。目前这些常规的电力作业安全措施均由人工完成，人工攀爬水泥杆塔作业，不仅耗时、耗力，而且具有危险性，另外，现场作业中多存在配网t接(主线路带电，t接出线停电)、交叉跨越等情况，作业人员人身安全、设备稳定运行无法保障。

停电、验电、装设接地线等电力施工过程中的作业主要采用人工作业方式，劳动强度大，危险性高。因此10kv水泥杆塔验电及接地线机器人研制对于提高效率，减轻人员劳动强度，确保输电线路的安全运行具有重要意义。现已设计出一种10kv水泥杆塔验电及接地线机器人，但目前还没有针对此机器人机构配备一套完备的控制系统。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种水泥杆塔验电及接地线机器人控制系统。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种水泥杆塔验电及接地线机器人控制系统，包括机器人控制器设置于机器人端，且与地面基站无线连接，采集机器人的状态信息和图像信息发送到地面基站；地面基站接收机器人的状态信息和图像信息，并向机器人控制器发送控制指令，通过机器人控制器控制机器人工作。

所述机器人控制器包括：

目标信息采集模块，连接图像处理板，采集目标信息后发送到图像处理板；

图像处理板，一端通过rs485串口通信模块连接机器人端的嵌入式工控机，将采集到的目标信息发送到机器人端的嵌入式工控机；另一端连接无线图像传输系统的发射端，将采集到的目标信息通过无线图像传输系统的发射端发送到地面基站中无线图像传输系统的接收端；

云台摄像机，一端通过rs485串口通信模块连接机器人端的嵌入式工控机，接收机器人端的嵌入式工控机发送的控制指令；另一端连接无线图像传输系统的发射端，将图像信息通过无线图像传输系统的发射端发送到地面基站中无线图像传输系统的接收端；

外围扩展模块，一端连接传感器，另一端连接机器人端的嵌入式工控机；

机器人端的数传电台，通过rs232串口通信模块连接机器人端的嵌入式工控机，接收地面基站发送的控制指令，并将机器人的状态信息反馈到地面基站；

机器人端的嵌入式工控机，通过伺服驱动器连接电机，控制伺服驱动器对机器人进行驱动。

所述目标信息采集模块包括工业相机和结构光发射器；其中

工业相机采集图像信息传输到图像处理板，通过图像处理板的解算得到机械臂末端相对于末端目标的相对位姿；

结构光发射器采集反射光的信息，并传输给图像处理板，通过图像处理板的解算得到机械臂末端相对于末端目标的相对位姿。

所述外围扩展模块包括：

数字i/o模块，一端连接传感器，接收传感器发送的数字i/o信息，另一端连接机器人端的嵌入式工控机，将数字i/o信息发送到机器人端的嵌入式工控机；

ad采集模块，一端连接传感器，采集传感器的模拟量信息，另一端连接机器人端的嵌入式工控机，将模拟量信息发送到机器人端的嵌入式工控机。

所述地面基站包括：

地面基站端的数传电台，连接地面基站端的嵌入式工控机，接收机器人端的数传电台发送的机器人的状态信息，发送到地面基站端的嵌入式工控机；

无线图像传输系统的接收端，通过图像采集卡连接地面基站端的嵌入式工控机，图像采集卡采集无线图像传输系统的发送端发送的目标信息和图像信息，发送到面基站端的嵌入式工控机；

基站端的嵌入式工控机，连接人机界面，用于人机交互。

所述图像处理板为研华mio-5272。

还包括电池系统为机器人控制器和地面基站供电。

所述电池系统包括：

电量监控模块，连接电池组，用于对电池电量进行监控；

开关电源，连接电池组，用于进行电压转换并输出。

所述传感器包括：电机电流传感器、电池电压采集传感器、零位开关传感器、极限位置传感器、倾角传感器和温湿度传感器。

所述机器人的状态信息包括：机器人状态信息、作业工具状态信息、传感器信息、电池电量信息以及报警信息。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明机器人控制系统以嵌入式工控机为核心，通过数传实现地面基站和机器人之间的无线通讯，通过图传系统实现地面基站和机器人之间的图像传输，人机界面上不仅能够直接读取机器人的状态信息，发送机器人的控制指令，实现了灵活控制、远程传输等，实现完成对线路验电及接地线作业任务；

2.本发明应用于10kv水泥杆塔验电及接地线机器人控制领域，简单灵活，具有使用价值；

3.本发明适用于输电线路环境下的机器人验电与接地线作业机构，应用范围广。

附图说明

图1是本发明的机器人控制器结构图；

图2是本发明的地面基站结构图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

机器人控制器设置于机器人上，且与地面基站无线连接，采集机器人的状态信息和图像信息发送到地面基站，地面基站接收机器人的状态信息和图像信息，并向机器人控制器发送控制指令，通过机器人控制器控制机器人工作。

如图1所示为本发明的机器人控制器结构图。

机器人控制系统包括嵌入式工控机及外围扩展模块，数传电台、工业相机、结构光、图像处理板、云台摄像机、无线图像传输系统、伺服驱动器、电池、开关电源及电量监控。其中嵌入式工控机是机器人控制系统的核心，负责机器人的运动规划和控制算法的实现，通过外围的扩展模块接收机器人的状态信息。通过数传模块接收机器人的控制指令。

外围扩展模块包括数字i/o模块、ad采集模块和485通讯模块，其中数字i/o模块用于控制机器人传感器的i/o量，读取i/o输入值；ad采集模块用于模拟量信息的采集，485通讯模块接收图像处理板的处理信息及发送云台摄像机的控制指令。

数传连接嵌入式工控机的外围模块，接收地面基站发送到控制指令，并将机器人的状态信息反馈至地面基站。

工业相机和结构光用于采集线路的目标信息，通过图像处理板的将图像的信息进行处理，得到机械臂相对于目标的位姿信息，实现对机械臂验电及接地线作业的引导。

云台摄像机控制端连接嵌入式工控机，接收嵌入式工控机发出的控制信号。云台摄像机的输出图像接入图传的发射端，将采集到的图像信息传送至地面基站。

无线图像传输系统为可实现视频实时传输，系统包括图像无线发射单元、图像无线接收单元，云台相机与图像无线发射单元连接，通过图像无线接收单元接收云台相机的图像，并通过液晶显示屏显示。

伺服驱动器用于直流电机的控制，实现机器人的爬行和机械臂运动控制。控制系统采用电池供电方式，再通过开关电源将电压转换给各个子系统供电，电量监控模块用于电池电量的监控指示。

如图2所示为本发明的地面基站结构图。

嵌入式工控机是地面基站的核心，负责机器人的控制指令的发送和状态信息的反馈，并可将机器人采集到的图像信息显示。

图传接收端将接收的图像信息传输给图像采集卡，通过图像采集卡将图像信息显示在人机界面，实现对机器人的监控；

数传接收机器人控制器发送的机器人状态信息，通过串口发动给嵌入式工控机，并将嵌入式工控机的控制指令送到机器人控制器；

人机界面是人与机器人之间传递、交换信息的接口，显示机器人的状态信息，图像信息以及发送操作者的控制指令。

所述机器人的状态信息包括：机器人状态信息、作业工具状态信息、传感器信息以、电池电量信息以及报警信息等。

地面基站采用电池供电，再通过开关电源将电压转换给各个子系统供电，电量监控模块用于电池电量的监控指示。