一种具有子母机结构的变电站巡检机器人的制作方法

本发明涉及机器人，具体涉及一种具有子母机结构的变电站巡检机器人。

背景技术：

随着我国经济飞速发展，居民生活水平不断提高，电力系统的负荷与日俱增。如何保障居民的用电可靠性，成为电力系统急需解决的问题。保障变电站设备正常运行是保证用电可靠性中间的重要环节。为了适应日趋发展的电力系统，变电站的电压等级和容量随之升高，变电站的安全、稳定运行任重道远。

目前国内变电站普遍采用地面移动机器人巡检，但机器人在地面沿着固定的路径运行，存在监测死区。而且因为距离、视角、阴雾和黑夜等复杂环境条件因素的影响，往往不能清楚、准确的检测变电站设备的状态并识别其缺陷和隐患，尤其是对位置高的变电设备或设备部件检测效果不理想，比如位于变压器顶部的附件、线路绝缘子、避雷针等。在导航方式上，国内变电站普遍采用电磁轨道以及激光导航方法。电磁轨道导航需要在变电站铺设磁轨，工程量巨大，又容易损坏，维修费用昂贵。激光导航方式的原理是利用激光扫描仪，生成一个三维地图作为参考，机器人对比实时扫描的三维地图进行导航。但是激光导航过度依赖算法，并且尚不成熟，导致现今的激光导航精度不够，如果加上恶劣环境，例如下雪，可能会导致实时扫描的导航环境与地图匹配不上，机器人无法导航。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种具有子母机结构的变电站巡检机器人，以实现对不同高度位置的变电站设备进行巡检。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种具有子母机结构的变电站巡检机器人包括巡检车、爬杆机器人以及对接结构；其中，

所述爬杆机器人通过对接结构安装在巡检车上；

所述巡检车通过在地面沿线移动，以实现对变电站设备依次检查，获取监测数据；

当巡检车无法对比它位置高的变电站设备进行监测时，巡检车行驶至该变电站设备相对应的杆柱处并释放爬杆机器人，爬杆机器人通过攀爬运动抵达至杆柱适合的高度，以对变电站设备进行检查，获取监测数据。

在所述巡检车的车体前后均安装了可见光摄像机，以用于在前进、后退时识别导航线。

在所述巡检车上安装有第一云台，在第一云台内部安装有热成像仪和可见光成像仪。

所述爬杆机器人包括两根导向杆，在两根导向杆的顶端均安装有第二云台；在两根导向杆之间套设有的上夹紧机构和下夹紧机构；在上夹紧机构和下夹紧机构之间连接安装有伸缩推杆，以调整上夹紧机构和下夹紧机构之间的距离，实现上夹紧机构和下夹紧机构在杆柱上的攀爬。

所述上夹紧机构和下夹紧机构结构相同，均包括凸轮、电机、弹簧、导向套以及夹爪；所述导向套、夹爪以及弹簧均设置有两个，导向套对应地套设在两根导向杆中，夹爪对应地安装在两个导向套中；两根弹簧的一端分别和其对应的夹爪相连接，另一端和凸轮相连接，凸轮由电机带动旋转，以带动夹爪张开或合闭。

所述对接结构包括丝杆、承载板、机械手以及支架；所述丝杆设置有两根，用于安装在巡检车上，承载板安装在两根丝杆上，以实现在丝杆上来回移动；支架设置有两根，垂直安装在承载板上；机械手分别对应地安装在两根支架中，机械手用于抓住爬杆机器人的导向杆，当爬杆机器人需要作业时，机械手则松开导向杆。

所述巡检车采用基于道路引导线与定位标志视觉检测识别的导航定位方法，预先设置导航标示线与定位标志，巡检机器人通过可见光摄像机自动识别巡检路径和停靠位置。

在所述巡检车上还安装有声波传感器，以用于避障。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

针对普通的巡检情况，巡检车通过在地面沿线移动，即可以实现对变电站设备依次检查，获取监测的数据。当需要监测位置较高的变电设备时，巡检车无法实现监测，巡检车行驶到指定杆柱处并释放爬杆机器人，爬杆机器人通过攀爬运动最终可抵达指定杆柱顶部并进行监测，监测结束后爬杆机器人下杆并自动收回至巡检车，如此，通过运用本巡检机器人即可以实现对不同高度位置的变电站设备进行巡检监测。

附图说明

图1为本发明实施例提供的具有子母机结构的变电站巡检机器人的整体结构示意图；

图2为巡检车的结构示意图；

图3为爬杆机器人的结构示意图；

图4为对接结构的结构示意图；

图中：1、巡检车；2、爬杆机器人；3、对接结构；11、第一云台；21、导向杆；22、第二云台；23、伸缩推杆；24、凸轮；25、电机；26、弹簧；27、导向套；31、丝杆；32、承载板；33、机械手；34、支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

参阅图1所示，本实施例提供的具有子母机结构的变电站巡检机器人包括巡检车1、爬杆机器人2以及对接结构3，其中，该爬杆机器人2通过对接结构3安装在巡检车1的。

针对普通的巡检情况，巡检车1通过在地面沿线移动，即可以实现对变电站设备依次检查，获取监测的数据。当需要监测位置较高的变电设备时，巡检车1无法实现监测，巡检车行驶到指定杆柱处并释放爬杆机器人2，爬杆机器人2通过攀爬运动最终可抵达指定杆柱顶部并进行监测，监测结束后爬杆机器人下杆并自动收回至巡检车1，如此，通过运用本巡检机器人即可以实现对不同高度位置的变电站设备进行巡检监测。

具体地，如图2所示，在上述巡检车1的车体前后均安装了可见光摄像机，以用于在前进、后退时识别导航线。本巡检车在导航方式上，摒弃了磁轨、激光导航方法，采用基于道路引导线与定位标志视觉检测识别的导航定位方法，预先设置导航标示线与定位标志，巡检机器人通过可见光摄像机自动识别巡检路径和停靠位置，该方法降低了成本，提高了导航精度。而在巡检车的避障方式上，通过在巡检车上安装有超声波传感器，以实现超声波避障，采用超声波避障的方式，监测角度大，距离长，非常适用于地面巡检车。

在巡检车上安装有第一云台11，该第一云台11为二自由度云台，在第一云台内部安装有热成像仪和可见光成像仪，热成像仪主要用于监测变电站设备的温度，可见光成像仪则用来抓图和抄表，以实现对变电站设备进行监测，由于热成像仪和可见光成像仪均是按照在云台内的，可以保护成像仪不受阳光直射和雨淋，还可以调节它们的拍摄角度。

具体地，如图3所示，上述的爬杆机器人2包括两根导向杆21，在两根导向杆21的顶端均安装有第二云台22，其中一第二云台22由高清可见光摄像机组成，另一第二云台22主要由红外摄像机组成；在两根导向杆21之间套设有的上夹紧机构和下夹紧机构；在上夹紧机构和下夹紧机构之间连接安装有伸缩推杆23，通过伸缩推杆23的伸缩移动，即可以调整上夹紧机构和下夹紧机构之间的距离，实现上夹紧机构和下夹紧机构在杆柱上的攀爬。在本实施例中，该伸缩推杆为电动推杆。

而该上夹紧机构和下夹紧机构结构相同，均包括凸轮24、电机25、弹簧26、导向套27以及夹爪；其中，导向套27、夹爪以及弹簧26均设置有两个，导向套27对应地套设在两根导向杆21中，夹爪对应地安装在两个导向套27中；两根弹簧26的一端分别和其对应的夹爪相连接，另一端和凸轮24相连接，凸轮24由电机25带动旋转，凸轮24位于不同的旋转角度时，在弹簧26的弹性作用力下，响应的夹爪张开或抱紧杆柱。爬杆机器人2在执行爬杆动作时，首先下夹紧结构夹紧，上夹紧机构松开，然后伸缩推杆23伸出，待完全伸出后，上夹紧机构夹紧，下夹紧结构松开，然后爬杆机器人电动推杆收缩，爬杆机器人本体在伸缩推杆23带动下沿爬杆机器人导向杆向上滑动，待完全收缩后，下夹紧结构夹紧，上夹紧机构松开，完成一次爬杆运动周期，爬杆机器人通过与上杆同理的方法完成下杆。如此，通过巧妙设计上夹紧机构和下夹紧机构的结构以及在伸缩推杆的协同作用下，本爬杆机器人可以实现爬杆，不受高度的限制，以实现对不同高度位置的变电站设备进行检测，爬杆机器人爬到适合的高度位置时，导向杆21顶端上的第二云平台22即可以对该变电站设备监测，监测结束后爬杆机器人下杆并自动收回至巡检车上。

如图4所示，该对接结构3包括丝杆31、承载板32、机械手33以及支架34。其中，该丝杆31设置有两根，用于安装在巡检车1上，承载板32安装在两根丝杆31上，以实现在丝杆31上来回移动，如此，通过丝杆31的传动，即可以带动承载板32在巡检车1上移动，从而可以调整爬杆机器人2在巡检车1上的位置，以便于爬杆机器人2爬杆；而该支架34设置有两根，垂直安装在承载板32上；机械手33分别对应地安装在两根支架34中，机械手33用于抓住爬杆机器人2的导向杆21，初始状态时，由于机械手33是抓住爬杆机器人的导向杆21，爬杆机器人2是固定在支架34中的，以利于巡检车1的运输，而当爬杆机器人2需要作业时，机械手33则松开导向杆21，爬杆机器人2则可以站稳在承载板32上，为爬杆做好准备，而爬杆机器人2下杆后，爬杆机器人2停在承载板32上，在丝杆31的传动作用下，即可以调整爬杆机器人导向杆1和机械手33的距离，以使得机械手33重新抓住导向杆21，而巡检车则可以重新启动前行，继续其余的巡检工作。

作为本实施例的一种优选，本具有子母机结构的变电站巡检机器人还包括数据处理终端和操作平台，该述数据处理终端分别和第一云台和第二云台无线通讯连接，以用于接收并对第一云台和第二云台所监测到的数据进行处理分析，从而可以得知被监测变电站设备的运行情况，而该操作平台用以控制整台具有子母机结构的变电站巡检机器人的动作。为了便于操作，该数据处理终端和操作平台集成在同一台平板电脑上。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。