一种基于增强现实技术的电力仿真实验装置的制作方法

本发明涉及电力仿真实验的技术领域，尤其涉及一种基于增强现实技术的电力仿真实验装置。

背景技术：

高空循线工作的主要工作内容是负重顺着湿滑的绝缘子串，爬到几十甚至一百多层楼高的塔上，然后进行高空循线工作，这在电力输送中是一项非常重要的工作，而此项工作由于高空作业，工人只能沿着线缆单向行走，从时间维度上看，短则三四个小时，长则七八个小时，对于工人的体力、精力以及心理素质都是严重的考验，目前都是只能在地面进行简单的培训后，第一次上岗的工人就颤颤惊惊的开始了首次作业，很多人因为这个工作环境问题而不得不转岗，很容易造成人力短缺的问题，究其原因，还在于很多人难以一下子适应高空循线作业，基于这个问题的考量，引入目前发展较为迅速的增强现实技术，实现工人电力高空循线的仿真实验训练项目。

技术实现要素：

针对以上现有存在的问题，本发明提供一种基于增强现实技术的电力仿真实验装置，在一定程度上模仿现有线缆的架设形势，为模拟高空循线工作提供了硬件基础，待上岗工人佩戴播放高空视频的vr眼镜并在线缆上行走，实现不下线长时间行走锻炼，有助于提高工人上岗经验。

本发明的技术方案在于：

本发明提供一种基于增强现实技术的电力仿真实验装置，包括左部线缆、中部线缆、右部线缆、左部支架、中部支架、右部支架、左部可旋转底盘、中部可伸缩底盘、右部可旋转底盘和承载底框，所述左部线缆、中部线缆和右部线缆分别依次设置在左部支架、中部支架和右部支架上，使得左部线缆、中部线缆和右部线缆分别在左部支架、中部支架和右部支架的上端拉伸抻开；

所述左部支架和右部支架的下端中央分别设有左部可旋转底盘和右部可旋转底盘，所述中部支架的下端设有中部可伸缩底盘，所述左部可旋转底盘和右部可旋转底盘分别处于中部可伸缩底盘的左右两侧，使得左部支架和右部支架分别相对于左部可旋转底盘和右部支架水平转动前，所述中部可伸缩底盘的左右两端带动中部支架的左右两侧实现伸缩动作，为左部支架和右部支架的旋转留出空间。

进一步地，所述左部线缆、中部线缆和右部线缆分别包括多根相互平行且横截面呈正方形分布的线缆。

进一步地，所述左部支架包括两个第二线缆隔离架，两个所述第二线缆隔离架分别设置在左部线缆的左右两端，所述第二线缆隔离架的下端设有第五支架。

进一步地，所述左部可旋转底盘包括设置在两个第五支架的下端之间的左转动框、第二驱动箱和第四伺服电机，所述左转动框的中部与第二驱动箱相连，所述第二驱动箱的一侧设有第四伺服电机，由第四伺服电机提供驱动力，通过第二驱动箱驱动左转动框转动。

进一步地，所述右部支架包括两个第一线缆隔离架，两个所述第一线缆隔离架分别设置在右部线缆的左右两端，所述第一线缆隔离架的下端设有第一支架。

进一步地，所述右部可旋转底盘包括设置在两个第一支架的下端之间的右转动框、第一伺服电机和第一驱动箱，所述右转动框的中部与第一驱动箱相连，所述第一驱动箱的一侧设有第一伺服电机，由所述第一伺服电机提供驱动力，通过第一驱动箱驱动右转动框转动。

进一步地，所述中部可伸缩底盘包括长底框、左滑块、右滑块、左驱动结构和右驱动机构，所述长底框呈长方形框架结构且左右两端分别设置有第二驱动箱和第一驱动箱，所述长底框处于中部线缆左右两端正下方的部分上分别设有左滑块和右滑块，所述左滑块和右滑块的相对端分别连接有左驱动结构和右驱动机构，所述左驱动结构和右驱动机构设置在长底框上，而所述左滑块和右滑块的上端与中部支架的左右两端相连，使得所述左驱动结构和右驱动机构分别驱动左滑块和右滑块在长底框上沿着长底框的长度方向移动，实现中部线缆的左右两端相对伸缩。

进一步地，所述中部支架包括第三线缆隔离架、第六线缆隔离架、第四线缆隔离架、第五线缆隔离架、第二支架、第三支架、第四支架和第六支架，所述中部线缆的左右两端分别设有第三线缆隔离架和第六线缆隔离架，所述第三线缆隔离架和第六线缆隔离架的下端分别设有第四支架和第六支架，所述第四支架和第六支架的下端分别固定设置在左滑块和右滑块上，使得所述第三线缆隔离架和第六线缆隔离架分别随着左滑块和右滑块移动；

进一步地，所述中部线缆处于第三线缆隔离架和第六线缆隔离架之间的部分上设有第四线缆隔离架和第五线缆隔离架，所述第四线缆隔离架和第五线缆隔离架的下端分别设有第三支架和第二支架，所述第三支架和第二支架的下端分别固定设置在长底框上，使得所述中部线缆处于处于第四线缆隔离架和第五线缆隔离架之间的部分相对长底框固定。

进一步地，所述左驱动结构和右驱动机构都包括伸缩伺服电机、第一铰接固定板、丝杠、第二铰接固定板和减速器，所述第一铰接固定板和第二铰接固定板分别固定设置在长底框侧壁且相互之间铰接有丝杠，所述丝杠伸出第二铰接固定板的端部连接有减速器，所述减速器连接有伸缩伺服电机，所述伸缩伺服电机通过减速器驱动丝杠在第一铰接固定板和第二铰接固定板之间转动，使得所述左滑块和右滑块分别嵌套并螺纹连接在驱动结构中的丝杠和右驱动机构中的丝杠上，实现所述左驱动结构和右驱动结构分别驱动左滑块和右滑块沿着长底框左右移动。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具体的积极有益效果为：

1、模仿现有线缆的架设形势，为模拟高空循线工作提供了硬件基础，待上岗工人佩戴播放高空视频的vr眼镜并在线缆上行走，实现不下线长时间行走锻炼，有助于提高工人上岗经验。

2、设置中部线缆分别与左部线缆和右部线缆的配合，实现工人始终是按照单一方向进行行走，而便于在时间维度上，模拟现有高空循线工作都需要3-4h的持续单一方向行走动作，实现了良好模拟的硬件基础。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中a处的局部放大示意图；

图3是图1所示结构自中部截断后的右半部分的结构示意图。

图中：1-第一线缆隔离架，2-第一支架，3-右转动框，4-第一伺服电机，5-第一驱动箱，6-转动盘，7-长底框，8-右滑块，9-第二伺服电机，10-第二支架，11-中部线缆，12-第三支架，13-第三伺服电机，14-第四支架，15-左滑块，16-第二驱动箱，17-第四伺服电机，18-左转动框，19-第五支架，20-第二线缆隔离架，21-左部线缆，22-第三线缆隔离架，23-第四线缆隔离架，24-第五线缆隔离架，25-第六支架，26-第六线缆隔离架，27-右部线缆，28-第一铰接固定板，29-丝杠，30-第二铰接固定板，31-减速器。

具体实施方式

实施例一：

如附图1-附图3所示，本发明提供一种基于增强现实技术的电力仿真实验装置，包括左部线缆21、中部线缆11、右部线缆27、左部支架、中部支架、右部支架、左部可旋转底盘、中部可伸缩底盘、右部可旋转底盘和承载底框，左部线缆21、中部线缆11和右部线缆27分别依次设置在左部支架、中部支架和右部支架上，使得左部线缆21、中部线缆11和右部线缆27分别在左部支架、中部支架和右部支架的上端拉伸抻开；

左部支架和右部支架的下端中央分别设有左部可旋转底盘和右部可旋转底盘，中部支架的下端设有中部可伸缩底盘，左部可旋转底盘和右部可旋转底盘分别处于中部可伸缩底盘的左右两侧，使得左部支架和右部支架分别相对于左部可旋转底盘和右部支架水平转动前，中部可伸缩底盘的左右两端带动中部支架的左右两侧实现伸缩动作，为左部支架和右部支架的旋转留出空间。

其中，左部线缆21、中部线缆11和右部线缆27分别包括多根相互平行且横截面呈正方形分布的线缆。

左部支架包括两个第二线缆隔离架20，两个第二线缆隔离架20分别设置在左部线缆21的左右两端，第二线缆隔离架20的下端设有第五支架19；对应左部支架，左部可旋转底盘包括设置在两个第五支架19的下端之间的左转动框18、第二驱动箱16和第四伺服电机17，左转动框18的中部设有转动盘6，左转动框18的的转动盘6与第二驱动箱16相连，第二驱动箱16的一侧设有第四伺服电机17，由第四伺服电机17提供驱动力，通过第二驱动箱16驱动左转动框18转动。

右部支架包括两个第一线缆隔离架1，两个第一线缆隔离架1分别设置在右部线缆27的左右两端，第一线缆隔离架1的下端设有第一支架2；对应右部支架，右部可旋转底盘包括设置在两个第一支架2的下端之间的右转动框3、第一伺服电机4和第一驱动箱5，右转动框3的中部也设有转动盘6，右转动框3的的转动盘6与第一驱动箱5相连，第一驱动箱5的一侧设有第一伺服电机4，由第一伺服电机4提供驱动力，通过第一驱动箱5驱动右转动框3转动。

其中应当注意，第一驱动箱5和第二驱动箱16内部构造均包括减速箱和与长底框7固定相连的机体壳。

其中，中部可伸缩底盘包括长底框7、左滑块15、右滑块8、左驱动结构和右驱动机构，长底框7呈长方形框架结构且左右两端分别设置有第二驱动箱16和第一驱动箱5，长底框7处于中部线缆11左右两端正下方的部分上分别设有左滑块15和右滑块8，左滑块15和右滑块8的相对端分别连接有左驱动结构和右驱动机构，左驱动结构和右驱动机构设置在长底框7上，而左滑块15和右滑块8的上端分别与中部支架的左右两端相连，使得左驱动结构和右驱动机构分别驱动左滑块15和右滑块8在长底框7上沿着长底框7的长度方向移动，实现中部线缆11的左右两端相对伸缩。

其中，中部支架包括第三线缆隔离架22、第六线缆隔离架26、第四线缆隔离架23、第五线缆隔离架24、第二支架10、第三支架12、第四支架14和第六支架25，中部线缆11的左右两端分别设有第三线缆隔离架22和第六线缆隔离架26，第三线缆隔离架22和第六线缆隔离架26的下端分别设有第四支架14和第六支架25，第四支架14和第六支架25的下端分别固定设置在左滑块15和右滑块8上，使得第三线缆隔离架22和第六线缆隔离架26分别随着左滑块15和右滑块8移动；

中部线缆11处于第三线缆隔离架22和第六线缆隔离架26之间的部分上设有第四线缆隔离架23和第五线缆隔离架24，第四线缆隔离架23和第五线缆隔离架24的下端分别设有第三支架12和第二支架10，第三支架12和第二支架10的下端分别固定设置在长底框7上，使得中部线缆11处于处于第四线缆隔离架23和第五线缆隔离架24之间的部分相对长底框7固定。

而针对左驱动结构和右驱动机构都包括伸缩伺服电机、第一铰接固定板28、丝杠29、第二铰接固定板30和减速器31，伸缩伺服电机分别对应左驱动结构和右驱动机构包括第三伺服电机13和第二伺服电机9，第一铰接固定板28和第二铰接固定板30分别固定设置在长底框7侧壁且相互之间铰接有丝杠29，丝杠29伸出第二铰接固定板30的端部连接有减速器31，减速器31连接有伸缩伺服电机，伸缩伺服电机通过减速器31驱动丝杠29在第一铰接固定板28和第二铰接固定板30之间转动，使得左滑块15和右滑块8分别嵌套并螺纹连接在驱动结构中的丝杠29和右驱动机构中的丝杠29上，实现第三伺服电机13和第二伺服电机9分别驱动左滑块15和右滑块8沿着长底框7左右移动。

而整体上，长底框7中部还设有plc控制器和设置在第三线缆隔离架22左右两侧的两个超声位置感应器和第六线缆隔离架26左右两侧的两个超声位置传感器，以实现第三伺服电机13和第四伺服电机17相互间协调动作控制与第一伺服电机4和第二伺服电机9相互间协调控制，例如按照超声位置传感器检测到工人由中部线缆11走到了左部线缆21，第三伺服电机13通电一定时间，实现中部线缆11相对收缩动作，接着第四伺服电机17通电一定时间，实现左部线缆21的转动动作，再接着第三伺服电机13通电一定时间，实现中部线缆11左端的伸展复位；而同样地，适用于工人自中部线缆11走到右部线缆27上时，对第二伺服电机9和第一伺服电机4的协同控制。

工作机理：基于培训高空循线的待上岗工人的目的，以便于上岗工人在真正进行高空循线工作时，能够克服自身恐惧和熟练进行循线，特别基于增强现实技术，以播放高空循线时录制的高空视频的vr眼镜作为视觉发生器，使得待上岗工人佩戴上该vr眼镜后，站立在模拟实际线缆架设情况的左部线缆21、中部线缆11和右部线缆27上，然后沿着左部线缆21、中部线缆11和右部线缆27依次行走，由于左部线缆21、中部线缆11和右部线缆27是依次成直线状分布，长度有限，而如果设置成圈形结构，则与实际线缆架设情况不符，因此为了解决这个问题，设置中部线缆11的中部相对固定，也就是中部线缆11的中部通过第二支架10和第三支架12固定设置在地面的长底框7上，而中部线缆11的左右两侧则能够在左驱动结构和右驱动机构的驱动下实现相对伸缩，而处于中部线缆11左右两侧的左部线缆21和右部线缆27能够分别在第二驱动箱16和第一驱动箱5的驱动下相对长底框7转动；

在工人自中部线缆11行走到左部线缆21后，中部线缆11的左端在第三伺服电机13的驱动下相对收缩，也就是中部线缆11与左部线缆21的接触实现脱离，以便于为左部线缆21的转动留出空间，左部线缆21在第四伺服电机17的驱动下转动180°，此时工人还是沿着左部线缆21行走，待到工人快走到左部线缆21的原左端时，左部线缆21的原左端变为现在的右端，待左部线缆21的延伸方向与长底框7的长度方向相同时，中部线缆11的左端在第三伺服电机13的驱动下伸缩复原，使得中部线缆11的左端与左部线缆21现在的右端抵靠接触，以便于工人能够按照自身依然直线行走的形式从左部线缆21行走到中部线缆11上，接着就是从中部线缆11走到右部线缆27，右部线缆27按照与左部线缆21相近的动作，实现工人依次按照自身直线行走的形式进行循线，如此能够实现工人长时间的按照自身持续直线行走进行模拟高空循线锻炼，按照时间维度来说，一般高空循线工作都需要3-4h的持续单一方向行走，而本装置为了这种高空循线实现了良好模拟的硬件基础。