一种机器人巡检路径控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种机器人巡检路径控制系统，通过对行走机器人中当前位置的精确定位，准确掌握机器人的当前所在位置，远程监控装置接收外部即时输入的监控指令，并通过机器人巡检路径调整模块将该监控指令与机器人的当前准确位置结合形成巡检路径调整指令，并将该指令发送给机器人主控装置中的存储模块，存储模块结合三维立体地图生成新的巡检路径，机器人根据新的巡检路径进行巡检。操作简单方便定位准确，监控人员简单操作即可调整机器人的巡检路径。
【专利说明】
一种机器人巡检路径控制系统
技术领域
[0001]本发明属于变电站巡检设备领域，具体涉及一种机器人巡检路径控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，变电站机器人在实际的巡检过程中都是按照预先设定的路径和巡视点进行巡视，如果要改变巡视路线和增加巡视点，往往需要在后台程序里面进行添加和修改，非专业人员无法操作。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种机器人巡检路径控制系统，操作简单方便，非专业人员同样可以简单操作，调控机器人临时改变巡检路径。
[0004]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下:
一种机器人巡检路径控制系统，包括:远程监控装置及机器人，所述机器人上设有蓄电池、驱动装置、行走执行装置、拍摄三维图像的拍摄装置、进行二维扫描的激光扫描装置，计量机器人运行距离的里程计数装置和主控装置；
所述远程监控装置包括主机_、显示机器人当前状态的显示屏-和输入外部监控指令的输入设备-，所述主机-中设有机器人巡检路径调整模块；
所述主控装置与所述远程监控装置、驱动装置、行走执行装置、拍摄装置相连，所述主控装置包括:
计数模块_，获取所述里程计数装置计量的机器人从初始位置行走至当前位置的行走距离；
存储模块_，存储设定路径的三维立体地图；接收所述行走距离;根据所述行走距离确定机器人当前在所述三维立体地图中的区域位置;获取所述激光扫描装置扫描的二维坐标数据以及所述拍摄装置拍摄的三维图像;在所述区域位置内，将所述二维坐标数据与所述三维立体地图比对或者将所述三维图像与所述三维立体地图比对，精确定位机器人的当前位置；
数据接收和传送模块-，接收所述精确定位机器人的当前位置，并发送给所述机器人巡检路径调整模块；
所述机器人巡检路径调整模块，接收所述当前位置并结合外部输入的监控指令进行巡检路径调整，形成巡检路径调整指令，并将所述巡检路径调整指令通过所述数据接收和传送模块发送给所述存储模块-;
所述存储模块-根据巡检路径调整指令结合所述三维立体地图生成新的巡检路径，并发送行走信息至所述驱动装置；
所述驱动装置，驱动行走执行机构按照新的巡检路径行走。
[0005]进一步地，所述驱动装置为伺服电机。
[0006]进一步地，所述行走执行机构包括头部和用于带动机器人行走两个行动轮； 所述两个行动轮设在机器人的底部，所述头部设在机器人的顶部，所述头部和两个行动轮均通过转轴与机器人主体连接。
[0007]进一步地，所述拍摄装置为双目立体相机，所述激光扫描装置为激光扫描仪，所述双目立体相机和所述激光扫描仪均设在机器人的头部。
[0008]进一步地，所述激光扫描仪的扫描角度最大为。，扫描精度为±mm，扫描的最大距离为米。
[0009]进一步地，所述里程计数装置为码盘。
[0010]与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下:
本发明提供的一种机器人巡检路径控制系统，通过对行走机器人中当前位置的精确定位，准确掌握机器人的当前所在位置，远程监控装置接收外部即时输入的监控指令，并通过机器人巡检路径调整模块将该监控指令与机器人的当前准确位置结合形成巡检路径调整指令，并将该指令发送给机器人主控装置中的存储模块，存储模块结合三维立体地图生成新的巡检路径，机器人根据新的巡检路径进行巡检。
[0011]根据本方案提供监控系统，不需要专业人员在后台程序中进行添加或修改，只需要作业者使用鼠标在既定的三维立体地图中进行选择添加或者移动即可，也就是说随时输入新的路径调整指令，远程监控装置则会自动处理修改后的巡检路径数据，并通过数据接收和传输模块发送给机器人主控装置，机器人主控装置中的存储模块生成新的巡检路径，指令机器人按照新的巡检路径进行巡检。该系统操作简单，定位准确，能够更加容易地生成新的巡检路径，减少了误操作和不必要的设备故障。
【附图说明】
[0012]附图1为本发明一种机器人巡检路径控制系统结构图；
1.机器人，2.头部，3.行动轮，4.驱动装置，5.蓄电池，6.拍摄装置，7.激光扫描装置，8.里程计数装置，9.主控装置，9-1.计数模块，9-2.数据接收和传送模块，9-3.存储模块；
10.远程监控装置，10-1.主机，10-2.显示屏，10-3.输入设备。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图1对本发明进行进一步详细的叙述。
[0014]如附图1所示，一种机器人巡检路径控制系统，包括:远程监控装置10及机器人I，机器人I上设有蓄电池5、驱动装置4、行走执行装置、拍摄三维图像的拍摄装置6、进行二维扫描的激光扫描装置7，计量机器人I运行距离的里程计数装置8和主控装置9;
所述远程监控装置10包括主机10-1、显示机器人I当前状态的显示屏10-2和输入外部监控指令的输入设备10-3，所述主机10-1、显示屏10-2和输入设备10-3相互连接，其中的输入设备10-3可以通过鼠标和键盘来实现。所述主机10-1中设有机器人I巡检路径调整模块。
[0015]所述主控装置9与所述远程监控装置10、驱动装置4、行走执行装置、拍摄装置6相连，所述主控装置9包括:
计数模块9-1，获取所述里程计数装置8计量的机器人I从初始位置行走至当前位置的行走距离；
存储模块9-3，存储设定路径的三维立体地图；接收所述行走距离;根据所述行走距离确定机器人I当前在所述三维立体地图中的区域位置;获取所述激光扫描装置7扫描的二维坐标数据以及所述拍摄装置6拍摄的三维图像;在所述区域位置内，将所述二维坐标数据与所述三维立体地图比对或者将所述三维图像与所述三维立体地图比对，精确定位机器人I的当前位置；
数据接收和传送模块9-2，接收所述精确定位机器人I的当前位置，并发送给所述机器人I巡检路径调整模块；
所述机器人I巡检路径调整模块，接收所述当前位置并结合外部输入的监控指令进行巡检路径调整，形成巡检路径调整指令，并将所述巡检路径调整指令通过所述数据接收和传送模块9-2发送给所述存储模块9-3;
所述存储模块9-3根据巡检路径调整指令结合所述三维立体地图生成新的巡检路径，并发送行走信息至所述驱动装置4;
所述驱动装置4，驱动行走执行机构按照新的巡检路径行走。
[0016]其中的驱动装置4为伺服电机。伺服电机可使控制速度、位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
[0017]行走执行机构包括头部2和用于带动机器人I行走两个行动轮3;两个行动轮3设在机器人I的底部，头部2设在机器人I的顶部，头部2和两个行动轮3均通过转轴与机器人I主体连接，在运行过程中，可以在可执行范围内转动任意角度。
[0018]所述拍摄装置6为双目立体相机，所述激光扫描装置7为激光扫描仪，所述双目立体相机和所述激光扫描仪均设在机器人I的头部2。激光扫描仪的扫描角度最大为190°，扫描精度为± 15mm，扫描的最大距离为80米，可以优选德国进口 LMS511 SICK激光雷达。
[0019]里程计数装置8优选为码盘(encoding disk)，也叫里程计，测量角位移的数字编码器。它具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种最常用的位移传感器。本方案中码盘主要采用脉冲计数，每个脉冲车轮转动多少来确定机器人I行走的距离，将脉冲数反馈给主控装置9中的计数模块9-1，由计数模块9-1计算出机器人I行走距离。
[0020]具体作业时，机器人I在正常巡检的过程中，会不断地进行当前环境位置的扫描和拍摄，并将扫描的二维坐标数据和拍摄的三维图像反馈给远程监控装置10，后台的监控人员能够在远程监控装置10的显示屏10-2上看到机器人I目前的准确定位。此时，后台的监控人员临时需要正在巡检的机器人I马上去巡检某一指定位置，该人员可以通过远程监控装置10输入监控指令，主机10-1根据目前机器人I的准确位置和接收到的监控指令，形成巡检路径调整指令，并将该调整指令反馈给机器人I，机器人I的主控装置9中的存储模块9-3根据该巡检路径调整指令结合存储的既定三维立体地图形成新的巡检路径，并指令机器人I按照新的巡检路径进行巡检。
[0021]而在实际操作中，远程监控装置10的显示屏10-2上会显示出整个巡检场地的平面图，同时，也能够显示出机器人I当前的所在位置，为了方便监控人员的操作，可以在平面图上使用不同颜色标明机器人I可以行走的区域、不能行走的区域，需要巡检的设备区域，之后监控人员可以在平面图上通过拖动鼠标，选择不同的区域作为临时巡检场所，之后机器人I将会按照监控人员的指令进行巡检。
[0022]所以，本方案提供的机器人I巡检路径控制系统，不仅操作简单，而且定位准确，能够容易地形成新的巡检路径，满足远程监控的需求。
[0023]以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1.一种机器人巡检路径控制系统，其特征在于，其包括:远程监控装置(10)及机器人(1)，所述机器人(I)上设有蓄电池(5)、驱动装置(4)、行走执行装置、拍摄三维图像的拍摄装置(6)、进行二维扫描的激光扫描装置(7)，计量机器人运行距离的里程计数装置(8)和主控装置(9); 所述远程监控装置(10)包括主机(10-1)、显示机器人当前状态的显示屏(10-2)和输入外部监控指令的输入设备(10-3)，所述主机(10-1)中设有机器人巡检路径调整模块； 所述主控装置(9)与所述远程监控装置(10)、驱动装置(4)、行走执行装置、拍摄装置(6)相连，所述主控装置(9)包括: 计数模块(9-1)，获取所述里程计数装置计量的机器人从初始位置行走至当前位置的行走距离； 存储模块(9-3)，存储设定路径的三维立体地图；接收所述行走距离;根据所述行走距离确定机器人当前在所述三维立体地图中的区域位置;获取所述激光扫描装置扫描的二维坐标数据以及所述拍摄装置拍摄的三维图像;在所述区域位置内，将所述二维坐标数据与所述三维立体地图比对或者将所述三维图像与所述三维立体地图比对，精确定位机器人的当前位置； 数据接收和传送模块(9-2)，接收所述精确定位机器人的当前位置，并发送给所述机器人巡检路径调整模块； 所述机器人巡检路径调整模块，接收所述当前位置并结合外部输入的监控指令进行巡检路径调整，形成巡检路径调整指令，并将所述巡检路径调整指令通过所述数据接收和传送模块发送给所述存储模块(9-3); 所述存储模块(9-3)根据巡检路径调整指令结合所述三维立体地图生成新的巡检路径，并发送行走信息至所述驱动装置； 所述驱动装置(4)，驱动行走执行机构按照新的巡检路径行走。2.根据权利要求1所述的一种机器人巡检路径控制系统，其特征在于，所述驱动装置(4)为伺服电机。3.根据权利要求1所述的一种机器人巡检路径控制系统，其特征在于，所述行走执行机构包括头部(2)和用于带动机器人行走两个行动轮(3); 所述两个行动轮(3)设在机器人的底部，所述头部(2)设在机器人(I)的顶部，所述头部(2)和两个行动轮(3)均通过转轴与机器人(I)主体连接。4.根据权利要求1所述的一种机器人巡检路径控制系统，其特征在于，所述拍摄装置(6)为双目立体相机，所述激光扫描装置(7)为激光扫描仪，所述双目立体相机和所述激光扫描仪均设在机器人(I)的头部(2)。5.根据权利要求4所述的一种机器人巡检路径控制系统，其特征在于，所述激光扫描仪的扫描角度最大为190°，扫描精度为± 15mm，扫描的最大距离为80米。6.根据权利要求1所述的一种机器人巡检路径控制系统，其特征在于，所述里程计数装置(8)为码盘。
【文档编号】G05D1/02GK106054883SQ201610419193
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】冯洪润, 常浩, 李晓龙, 刘朝辉, 肖奎欧
【申请人】国家电网公司, 国网河北省电力公司检修分公司, 河北德普电器有限公司