巡线机器人远程操控系统的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是指一种巡线机器人远程操控系统。

背景技术：

采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式。电力线及杆塔附件长期暴露在野外,因受到持续的机械张力、电气闪烙、材料老化的影响而容易产生断股、磨损、腐蚀等损伤,如不及时修复更换,原本微小的破损和缺陷就可能扩大,最终导致严重事故,造成大面积的停电和巨大的经济损失。传统的人工巡检方法不仅劳动强度大,而且工作效率和探测精度低,可靠性差，存在检查盲区；现有的航测法虽然有较高的检测效率和精度，但是这种方法受一些环境因素的制约，同时巡检的技术难度高,运行费用较高。巡线机器人技术的发展,为高压输电线的检查工作提供了新的技术手段，巡线机器人是一个复杂的机电一体化系统，涉及到了远程操控系统领域。

现有巡线机器人的远程操控系统主要由电脑终端、WIFI无线网络、各类传感装置和巡线机器人控制器等组成，通过电脑键盘操控巡线机器人和WIFI无线网络传输存在直观性差、传输距离有局限性和操作响应不及时等问题。因此，有必要提供一种既能解决直观性差和传输距离短的问题，又能够提高操作响应速度的巡线机器人远程操控系统。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能解决直观性差和传输距离局限性的问题，又能够提高操作响应速度的巡线机器人远程操控系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种巡线机器人远程操控系统，包括图像数据传输装置和远程操作系统，其中：

所述图像数据传输装置包括摄像头、图像数据发射器、图像数据接收器和显示器，其中，所述摄像头和图像数据发射器用于设置在巡线机器人上，所述摄像头连接所述图像数据发射器，所述图像数据接收器连接所述显示器；

所述远程操作系统包括摇杆及输入模拟终端设备、单片机控制器、无线串口发射器、无线串口接收器和单片机控制器及步进电机转换板，其中，所述无线串口接收器和单片机控制器及步进电机转换板用于设置在巡线机器人上，所述摇杆及输入模拟终端设备连接所述单片机控制器，所述单片机控制器连接所述无线串口发射器，所述无线串口接收器连接所述单片机控制器及步进电机转换板，所述单片机控制器及步进电机转换板驱动连接巡线机器人上的步进电机，所述显示器、摇杆及输入模拟终端设备组成控制器终端。

进一步的，所述摄像头为模拟摄像头，所述图像数据发射器为5.8G图传发射端，所述图像数据接收器为5.8G图传接收端，所述显示器为PV航拍图传双接收显示器。

进一步的，所述摄像头为数字摄像头，所述图像数据发射器为Amimon CONNEX图传发射端，所述图像数据接收器为Amimon CONNEX图传接收端，所述显示器为FPV航拍显示器。

进一步的，所述图像数据发射器和图像数据接收器分别为WIFI无线发射模块、接收模块。

进一步的，所述单片机控制器采用FPGA或Arm控制器。

进一步的，所述单片机控制器及步进电机转换板采用舵机板控制器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的巡线机器人远程操控系统包括图像数据传输装置和远程操作系统，图像数据传输装置包括摄像头、图像数据发射器、图像数据 接收器和显示器，图像数据传输装置的摄像头获取实时图像数据，通过图像数据发射器将实时图像数据发送给图像数据接收器，然后通过显示器显示实时图像数据；远程操作系统通过摇杆及输入模拟终端设备将各种指令发送给单片机控制器，单片机控制器分析、处理摇杆及输入模拟终端设备的各种指令后通过无线串口发射器发送给无线串口接收器，然后通过单片机控制器及步进电机转换板驱动控制巡线机器人上的步进电机，显示器、摇杆及输入模拟终端设备组成控制器终端，需要说明的是，摄像头、图像数据发射器、无线串口接收器和单片机控制器及步进电机转换板均设置在巡线机器人上。与现有技术相比，本实用新型既能解决直观性差和传输距离局限性的问题，又能够提高操作响应速度。

附图说明

图1为本实用新型的巡线机器人远程操控系统的结构原理图；

图2为本实用新型的巡线机器人远程操控系统一种实施例的结构原理图；

图3为本实用新型的巡线机器人远程操控系统另一种实施例的结构原理图；

图4为本实用新型的巡线机器人远程操控系统又一种实施例的结构原理图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种巡线机器人远程操控系统，如图1-4所示，包括图像数据传输装置和远程操作系统，其中：

图像数据传输装置包括摄像头1、图像数据发射器2、图像数据接收器3和显示器4，其中，摄像头1和图像数据发射器3用于设置在巡线机器人上，摄像头1连接图像数据发射器2，图像数据接收器3连接显示器 4；

远程操作系统包括摇杆及输入模拟终端设备11、11'、11"、11*、Arduino单片机控制器10、无线串口发射器9、9'、9"、9*、无线串口接收器8、8'、8"、8*和MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板7，其中，无线串口接收器8、8'、8"、8*和MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板7用于设置在巡线机器人上，摇杆及输入模拟终端设备11、11'、11"、11*连接Arduino单片机控制器10，Arduino单片机控制器10连接无线串口发射器9、9'、9"、9*，无线串口接收器8、8'、8"、8*连接MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板7，MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板7驱动连接巡线机器人上的步进电机6、6'、6"、6*，显示器4、摇杆及输入模拟终端设备11、11'、11"、11*组成控制器终端5、5'、5"。

本实用新型的巡线机器人远程操控系统包括图像数据传输装置和远程操作系统，图像数据传输装置包括摄像头、图像数据发射器、图像数据接收器和显示器，图像数据传输装置的摄像头获取实时图像数据，通过图像数据发射器将实时图像数据发送给图像数据接收器，然后通过显示器显示实时图像数据；远程操作系统通过摇杆及输入模拟终端设备将各种指令发送给Arduino单片机控制器，Arduino单片机控制器分析、处理摇杆及输入模拟终端设备的各种指令后通过无线串口发射器发送给无线串口接收器，然后通过MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板驱动控制巡线机器人上的步进电机，显示器、摇杆及输入模拟终端设备组成控制器终端，需要说明的是，摄像头、图像数据发射器、无线串口接收器和MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板均设置在巡线机器人上。与现有技术相比，本实用新型既能解决直观性差和传输距离局限性的问题，又能够提高操作响应速度。

下面以三个具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

实施例一：

如图2所示，本实施例中，摄像头1为MOBIUS actioncam 808模拟摄像头1'，图像数据发射器2为5.8G图传发射端2'，图像数据接收器3 为5.8G图传接收端3'，显示器4为PV航拍图传7寸双接收显示器4'。

本实施例中，5.8G图传发射端、接收端通过使用高速频段5.8G专用通道，具有传输距离远、可靠性高、穿透性强等优点，PV航拍图传7寸双接收显示器屏幕大，直观性好，携带方便，能够及时了解选线机器人的状态。需要说明的是，MOBIUS actioncam 808模拟摄像头的输出接口和PV航拍图传7寸双接收显示器的输入接口均为AV，5.8G图传发射端的发送信号和5.8G图传接收端的接收信号均为AV信号，该接口简单易用，具有传输速度快、响应及时、能够保证信号完整性的优点。

实施例二：

如图3所示，本实施例中，摄像头1为GoPro HERO数字摄像头1"，图像数据发射器2为Amimon CONNEX图传发射端2"，图像数据接收器3为Amimon CONNEX图传接收端3"，显示器4为10.1寸FPV航拍显示器4"。

本实施例中，GoPro HERO数字摄像头上有动态图像处理优化程序，可以及时、高清地获取巡线机器人上机械手臂工作时的图像，拍摄的图像清楚、分辨率高，Amimon CONNEX图传发射端、接收端可以使用内置的OSD视图功能在图像上显示相应的数据，外置接口有用来控制摄像机云台的SBUS和USB接口，10.1寸FPV航拍显示器可以支持HDMI信号，具有携带方便和分辨率高的优点。需要说明的是，GoPro HERO数字摄像头的输出接口均为HDMI，Amimon CONNEX图传发射端的发送信号和Amimon CONNEX图传接收端的接收信号均为HDMI信号，该接口能够保证信号的及时性和完整性。

实施例三：

如图4所示，本实施例中，摄像头1为TEKCAM SJ5000或GoPro HERO摄像机1*，图像数据发射器2和图像数据接收器3分别为WIFI无线发射模块、接收模块12*。

本实施例中，TEKCAM SJ5000(山狗5代SJ5000 1080P高清运动摄像机)或GoPro HERO摄像机具有动态图像处理优化程序，可以及时、 高清地获取巡线机器人上的机械手臂工作时的图像，拍摄的图像具有分辨率高的优点，山狗5代SJ5000 1080P高清运动摄像机或GoPro HERO摄像机能够使用WIFI图传，WIFI图传简单、便捷搭建无线传输系统，WIFI无线发射模块、接收模块可以使用视频服务器套件搭建WIFI图像发送，处理系统能更好的传输巡线机器人工作的图像画面，WIFI无线发射模块、接收模块便于接入WIFI网络，扩展性强。需要说明的是，在本实施例中，TEKCAM SJ5000(山狗5代SJ5000 1080P高清运动摄像机)或GoPro HERO摄像机连接WIFI无线发射模块、接收模块，摇杆或输入模拟终端设备连接无线串口发射器，无线串口接收器连接MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板，MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板驱动连接步进电机。

优选的，Arduino单片机控制器10可以采用FPGA或Arm控制器10'、10"、10*。FPGA或Arm控制器上的控制主板可以快速地解析摇杆及输入模拟终端设备发送的数据，通过控制主板可以设定巡线机器人上机械手臂的工作模式(例如：运行模式在控制主板中设定机械手臂规定的动作，如悬挂动作、抓取动作、旋转动作等,微调模式在控制主板中设定机械手臂每个关节执行时的角度)。

进一步的，无线串口发射器9、9'、9"、9*、无线串口接收器8、8'、8"、8*优先选择成都亿佰特E34-TTL-100无线串口发射器、接收器。这种无线串口可以使用通用串口协议波特率为115200、格式8N1，并且可以设置无线发射通道、发送接受时设备地址，这类无线串口的无线频率为2.4G。

作为本实用新型的一种改进，MINI Arduino单片机控制器及步进电机转换板7可以采用舵机板控制器7'、7"、7*。通过MINI Arduino单片机控制器发送PWM(占空比)信号控制巡线机器人上减速电机旋转的圈数，进一步得到减速器旋转的角度，PWM(占空比)以5MS为最小单位脉宽发送不同频率脉冲控制减速电机速度。进一步的，舵机板控制器可以使用LOBOT舵机控制板或Arduino控制板，LOBOT舵机控制板或Arduino控制板可以发送电机或舵机相对应的脉冲信号及并行的正反向信号。

本实用新型中，优选的，摇杆及输入模拟终端设备11、11'、11"、11*使用专用PSX协议传输数据，通过接受的PSX协议可以获取PSX摇杆各个键值，使用获取PSX摇杆各个键值可以实现不同工作模式的切换，比如使用手动微调模式，首先按下MODE模式按钮切换到手动微调模式，通过摇杆上不同按钮控制巡线机器人上相对应的减速电机，PSX协议传输数据具有稳定、可靠、传输速度快的优点。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。