本发明涉及电力巡检机器人领域，尤其是涉及电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置及方法。
背景技术：
公知的，电力巡检机器人采用可充电电池提供能源，沿着电力线路进行巡检，电当池能量降低到一定程度后，机器人就需要进行能源的补充。而传统的巡检设备，大多采用离线充电方法，需要机器人下线后进行充电操作，缺乏自主充电的设计，这极大的增加了人工辅助的工作量，影响巡检机器人的工作效率和智能化水平。
技术实现要素：
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置及方法。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，包括塔架和太阳能供电系统，太阳能供电系统包括控制器、蓄电池、太阳能帆板、通信模块、bd/gps定位模块、电压传感器、电流传感器、红外传感器、变压器，在塔架的塔身上分别设有通过箱体安装的控制器和蓄电池，在塔架的角钢上安装有电机，电机通过齿轮箱与安装支架固定连接，所述太阳能帆板固定在安装支架上，所述控制器分别通过线路与太阳能帆板、通信模块、bd/gps定位模块、蓄电池、电压传感器、电流传感器、红外传感器和变压器连接，在变压器输出端上连接有直流有线供电接口和直流无线供电接口，所述直流有线供电接口和直流无线供电接口分别间隔安装在供电接口面板上，供电接口面板通过连接板固定在位移台的上部，位移台设置在直线电机上，直线电机通过安装架固定在塔架的上部。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，在齿轮箱与塔架之间设有支撑架，支撑架的一端固定在齿轮箱的下部，支撑架的另一端与塔架固定连接，在齿轮箱内其中一个齿轮的齿轮轴与电机的输出轴通过联轴器连接，另一齿轮的齿轮轴通过联轴器与安装支架固定连接，两个齿轮相互啮合设置。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，所述连接板设置为l形，供电接口面板设置在连接板的外端侧面。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，所述供电接口面板为混合充电面板，在供电接口面板的上部设有直流有线供电接口，在供电接口面板的下部设有直流无线供电接口，在直流无线供电接口的四周设有多个红外传感器，在供电接口面板的侧面设有螺纹孔，通过螺栓与连接板的外端侧臂固定连接。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，在直流有线供电接口的外面的中部设有凹陷，在凹陷内设有弹簧，在弹簧的外端连接有正负极绝缘层a，弹簧的另一端连接地线a，在正负极绝缘层a上连接有供电线缆，地线a、供电线缆的后端均依次穿过凹陷面和连接板，在正负极绝缘层内设有磁力片a，在正负极绝缘层的外面设有锥面供电端子，在直流有线供电接口的外面两侧分别设有红外编码器和光电开关，与直流有线供电接口对应连接的充电接口端口设置在机器人上，其包括壳体，在壳体的内面中部设有正负极绝缘层b，在正负极绝缘层b上设有向内凹陷的锥面充电端子，所述锥面充电端子与锥面供电端子的外形均设置为锥形面，且相互配合设置，在锥面充电端子上设有磁力片b，所述磁力片b与磁力片a相互吸合设置，在壳体内面的两侧分别设有与红外编码器、光电开关相对应的红外编码接收器、发光二极管，在正负极绝缘层b的后部分别连接有线缆和地线b，线缆和地线b的外端均穿过壳体，线缆与电池连接，地线b接地。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，在直流无线供电接口的面板中部设有供电端接口线圈，在直流无线供电接口的面板四角均设有红外传感器，与供电端接口线圈对应连接的接收端接口线圈设置在机器人上，在接收端接口线圈的面板四角分别设有红外传感器，在直流无线供电接口面板和接收端接口线圈的面板内均设有集成电路控制器。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，所述控制器分别与红外传感器、光电开关、红外编码器通过信号连接。
电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电方法，具体包括以下步骤：
（1）、启动电机，通过齿轮箱传递动力从而调整太阳能帆板的受光角度，将光能转化为电能，由蓄电池存储电能，控制器对电能管理，并由变压器转换电压，为巡检机器人提供充电电压和电流，通过供电接口面板上的直流无线供电接口和直流有线供电接口，预备对巡检机器人进行充电；
（2）、供电接口面板上设置的红外传感器检测巡检机器人的相对位置，巡检机器人靠近供电接口面板并未与直流有线供电接口进行对接之前，由直流无线供电接口内的集成电路控制器发射无线信号，巡检机器人接收端接口线圈面板内的集成电路控制器接收无线信号，启动无线充电功能；
（3）、接上一步骤，直流有线供电接口面板上的红外编码器发出编码信号，表示直流有线供电接口的左右基准位置，巡检机器人充电端壳体上设置的红外编码接收器接收编码信号，确定直流有线供电接口的准确位置，巡检机器人接近直流有线供电接口；
（4）、接上一步骤，启动直线电机驱动位移台产生位移，将供电接口面板伸出至巡检机器人，通过直流有线供电接口端的磁力片a和巡检机器人充电端壳体上磁力片b的吸引作用，吸附锥面供电端子弹出，锥面充电端子与锥面供电端子对接，实现直流有线供电接口与巡检机器人进行有线供电连接，关闭无线信号，充电方式切换为有线充电方式；
（5）、接上一步骤，对接成功后，巡检机器人充电端壳体上的发光二极管发光，直流有线供电接口面板上的光电开关接收到光信号后，停止直线电机的运动，充电完毕后巡检机器人关闭发光二极管的发光信号，启动直线电机后退，通过弹簧拉回锥面供电端子，供电接口面板后退，直线电机停止运动，直流有线供电接口恢复到待机状态，等待下一次供电操作。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置和方法，通过采用太阳能帆板实现光能到电能的转换，利用蓄电池存储转换后的电能，通过变压器进行电压的变换，为巡检机器人提供合适的充电电压和电流，利用有线和无线两种供电接口，对巡检机器人进行混合充电，有效减少了人工工作量，增加了巡检机器人的工作效率和智能化水平。
2、本发明将控制器和蓄电池通过箱体固定在塔架上，太阳能帆板朝南固定在安装支架上，控制太阳能帆板受光角度的电机安装固定在塔架的角钢上，利用齿轮箱带动安装有太阳能帆板的安装支架旋转，通过齿轮箱既能进行力的传递又可以控制电机转速，利用电机调整太阳能帆板的受光角度，以便追踪太阳不同季节的入射角度，提高太阳能发电的利用率。
3、本发明采用直线电机带动位移台直线运动，便于调节供电接口面板与巡检机器人的距离，供电接口面板上安装有红外编码器发射器，巡检机器人需要充电时，运动到供电接口面板附近，控制器可根据红外传感器来测定巡检机器人与供电装置的距离，控制位移台产生位移，实现供电接口面板的位置伸缩变换，利用有线或者无线的供电方式，对巡检机器人进行供电，有效提高了巡检机器人的工作效率。
4、本发明采用混合充电面板，将有线和无线充电方法相结合，可根据巡检机器人的工作状态进行充电方式的切换，提高充电效率和能源利用率。当巡检机器人靠近供电接口面板一定距离范围内，尚未与直流有线供电接口进行对接之前，直流无线供电接口可以对巡检机器人进行无线充电，对巡检机器人进行电量补充，避免因不可预见因素导致的机器人电量耗尽，无法驱动完成自主充电的情况。当直流有线供电接口与巡检机器人的充电接口端口对接后，充电系统切换为有线充电方式，提高充电的效率和能源利用率。当巡检机器人有线充电接口出现故障时，可切换至无线供电状态，继续为巡检机器人提供能量。
附图说明
图1是本发明太阳能供电系统的结构示意图；
图2是本发明太阳能帆板的连接示意图；
图3是本发明供电接口面板与位移台的连接结构示意图；
图4是本发明供电接口面板的结构示意图；
图5是本发明直流有线供电接口的结构示意图；
图6是本发明直流无线供电接口的结构示意图；
图中：1、塔架；2、蓄电池；3、控制器；4、电机；5、齿轮箱；6、安装支架；7、太阳能帆板；8、连接板；9、直线电机；10、位移台；11、安装架；12、供电接口面板；13、直流有线供电接口；14、红外传感器；15、直流无线供电接口；16、光电开关；17、锥面供电端子；18、弹簧；19、地线a；20、供电线缆；21、磁力片a；22、正负极绝缘层a；23、红外编码器；24、红外编码接收器；25、磁力片b；26、线缆；27、电池；28、地线b；29、锥面充电端子；30、正负极绝缘层b；31、壳体；32、发光二极管；33、接收端接口线圈；34、供电端接口线圈。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
结合附图1-6所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，包括塔架1和太阳能供电系统，太阳能供电系统包括控制器3、蓄电池2、太阳能帆板7、通信模块、bd/gps定位模块、电压传感器、电流传感器、红外传感器14和变压器，在塔架1的塔身上分别设有通过箱体安装的控制器3和蓄电池2，在塔架1的角钢上安装有电机4，电机4通过齿轮箱与安装支架6固定连接，所述太阳能帆板7固定在安装支架6上，所述控制器3分别通过线路与太阳能帆板7、通信模块、bd/gps定位模块、蓄电池2、电压传感器、电流传感器、红外传感器14和变压器连接，在变压器上连接有直流有线供电接口13和直流无线供电接口15，所述直流有线供电接口13和直流无线供电接口15分别间隔安装在供电接口面板12上，供电接口面板12通过连接板8固定在位移台10的上部，位移台10设置在直线电机9上，直线电机9通过安装架11固定在塔架1的上部。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，在齿轮箱5与塔架1之间设有支撑架，支撑架的一端固定在齿轮箱5的下部，支撑架的另一端与塔架1固定连接，在齿轮箱5内其中一个齿轮的齿轮轴与电机4的输出轴通过联轴器连接，另一齿轮的齿轮轴通过联轴器与安装支架6固定连接。两个齿轮相互啮合设置。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，所述连接板8设置为l形，供电接口面板12设置在连接板8的外端侧面。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，所述供电接口面板12为混合充电面板，在供电接口面板12的上部设有直流有线供电接口13，在供电接口面板12的下部设有直流无线供电接口15，在直流无线供电接口15的四周设有多个红外传感器14，在供电接口面板12的侧面设有螺纹孔，通过螺栓与连接板8的外端侧臂固定连接。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，在直流有线供电接口13的外面的中部设有凹陷，在凹陷内设有弹簧18，在弹簧18的外端连接有正负极绝缘层a22，弹簧18的另一端连接地线a19，在正负极绝缘层a22上连接有供电线缆20，地线a19、供电线缆20的后端均依次穿过凹陷面和连接板8，在正负极绝缘层22内设有磁力片a21，在正负极绝缘层22的外面设有锥面供电端子17，在直流有线供电接口13的外面两侧分别设有红外编码器23和光电开关16，与直流有线供电接口13对应连接的充电接口端口设置在机器人上，其包括壳体31，在壳体31的内面中部设有正负极绝缘层b30，在正负极绝缘层b30上设有向内凹陷的锥面充电端子29，所述锥面充电端子29与锥面供电端子17的外形均设置为锥形面，且相互配合设置，在锥面充电端子29上设有磁力片b25，所述磁力片b25与磁力片a21相互吸合设置，在壳体31内面的两侧分别设有与红外编码器23、光电开关16相对应的红外编码接收器24、发光二极管32，在正负极绝缘层b30的后部分别连接有线缆26和地线b28，线缆26和地线b28的外端均穿过壳体31，线缆26与电池27连接，地线b28接地。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，在直流无线供电接口15的面板中部设有供电端接口线圈34，在直流无线供电接口15的面板四角均设有红外传感器14，与供电端接口线圈34对应连接的接收端接口线圈33设置在机器人上，在接收端接口线圈33的面板四角分别设有红外传感器14，在直流无线供电接口15面板和接收端接口线圈33的面板内均设有集成电路控制器。
所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置，所述控制器3分别与红外传感器14、光电开关16、红外编码器23通过信号连接。
电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电方法，具体包括以下步骤：
（1）、启动电机4，通过齿轮箱5传递动力从而调整太阳能帆板7的受光角度，将光能转化为电能，由蓄电池2存储电能，控制器3对电能管理，并由变压器转换电压，为巡检机器人提供充电电压和电流，通过供电接口面板12上的直流无线供电接口15和直流有线供电接口13，预备对巡检机器人进行充电；
（2）、供电接口面板12上设置的红外传感器14检测巡检机器人的相对位置，巡检机器人靠近供电接口面板12并未与直流有线供电接口13进行对接之前，由直流无线供电接口15内的集成电路控制器发射无线信号，巡检机器人接收端接口线圈33面板内的集成电路控制器接收无线信号，启动无线充电功能；
（3）、接上一步骤，直流有线供电接口13面板上的红外编码器23发出编码信号，表示直流有线供电接口13的左右基准位置，巡检机器人充电端壳体31上设置的红外编码接收器24接收编码信号，确定直流有线供电接口13的准确位置，巡检机器人接近直流有线供电接口13；
（4）、接上一步骤，启动直线电机9驱动位移台10产生位移，将供电接口面板12伸出至巡检机器人，通过直流有线供电接口13端的磁力片a21和巡检机器人充电端壳体31上磁力片b25的吸引作用，吸附锥面供电端子17弹出，锥面充电端子29与锥面供电端子17对接，实现直流有线供电接口13与巡检机器人进行有线供电连接，关闭无线信号，充电方式切换为有线充电方式；
（5）、接上一步骤，对接成功后，巡检机器人充电端壳体31上的发光二极管32发光，直流有线供电接口13面板上的光电开关16接收到光信号后，停止直线电机9的运动，充电完毕后巡检机器人关闭发光二极管32的发光信号，启动直线电机9后退，通过弹簧18拉回锥面供电端子17，供电接口面板12后退，直线电机9停止运动，直流有线供电接口13恢复到待机状态，等待下一次供电操作。
实施本发明所述的电力巡检机器人用太阳能在线自主混合充电装置及方法，在使用时，太阳能帆板7通过电机4带动齿轮箱5传动而旋转，通过电机4调整太阳能帆板7的受光角度，已追踪太阳在不同季节的入射角度，便于最大化的提高太阳能发电的利用率，通过光能转化为电能，利用蓄电池存2储转换后的电能，控制器3为基于dsp的控制器，从而对蓄电池存2储存的电能进行管理，电能由变压器进行电压的变换，为巡检机器人提供合适的充电电压和电流，并通过供电接口面板12上的直流无线供电接口15和直流有线供电接口13，对巡检机器人进行混合充电，并利用电压、电流传感器监测供电接口的电压、电流信息，利用红外传感器、光电开关16实现供电接口面板12和巡检机器人的相对位置检测，利用北斗bd/gps定位模块模块获取供电装置自身的位置信息，利用移动通信网络的3g/4g/5g通信模块实现供电系统和巡检机器人、远程监控中心的信息交互，以便监控中心和巡检机器人对各个太阳能充电装置的位置和充电状态进行了解和掌控。控制器具备必要的过载保护功能，确保在任何情况下的误操作，均不会对机器人造成损伤，也可采用远程控制的方法，关闭或重启有问题的供电装置。采用直线电机9驱动位移台10使供电接口面板12前后伸缩，便于调节供电接口面板12与巡检机器人之间的距离，实现供电接口面板12位置的伸缩变换，对机器人进行供电。
供电接口面板12采用混合供电面板，即在混合供电面板上分别设置直流无线供电接口15和直流有线供电接口13，当巡检机器人靠近供电接口面板12一定距离范围内，尚未与直流有线供电接口13进行对接之前，直流无线供电接口15可以对巡检机器人进行无线充电，对巡检机器人进行电量补充，避免因不可预见因素导致的机器人电量耗尽，无法驱动完成自主充电的情况。当直流有线供电接口13与巡检机器人的充电接口端口对接后，充电系统切换为有线充电方式，提高充电的效率和能源利用率；当巡检机器人有线充电接口出现故障时，可切换至无线供电状态，继续为巡检机器人提供能量；在巡检机器人上设计有相对应的充电端接口和无线充电的接收端，巡检机器人上的充电端接口的锥面充电端子29设置为锥形面，便于与直流有线供电接口13的锥面供电端子17相对应，便于充电端子顺利完成对接和分离，直流有线供电接口13上的红外编码器23发射不同的编码信号，表示直流有线供电接口13的左右位置基准，巡检机器人充电端的壳体31上设计有红外编码接收器24，接收到红外编码器23发射的编码信号后，根据编码状态确定直流有线供电接口13的位置，控制移动速度，接近供电接口；当左右两端都对齐时，由直线电机9驱动位移台10产生位移，将供电接口面板12伸出，供电接口面板12靠近巡检机器人到一定距离时，利用直流有线供电接口13端的磁力片a21和巡检机器人充电端壳体31上磁力片b25的吸引作用，吸附锥面供电端子17弹出，锥面充电端子29与锥面供电端子17对接，对接成功后，由机器人发出充电对接成功信号，驱动机器人充电端壳体31上的发光二极管32发光，直流有线供电接口13上的光电开关16接收到光信号后，停止直线电机9的运动；充电完毕，机器人关闭发光二极管32的光信号，直流有线供电接口13启动直线电机9后退，利用弹簧18拉回直流有线供电接口13上的锥面供电端子17，当直流有线供电接口13后退到一定距离后，直线电机9停止运动，直流有线供电接口13恢复到待机状态，等待下一次供电操作。
直流无线供电接口15采用电磁感应原理设计，通过在直流无线供电接口15面板内设置集成电路控制器，集成电路控制器产生交变信号，激励内置的供电端接口线圈34，巡检机器人接收端接口线圈33在供电端接口线圈34电磁波的激励下，产生感应电势，接收端接口线圈33对电信号进行调理后，为巡检机器人的电池进行充电，通过红外传感器14测量巡检机器人与无线供电端的相对位置，当巡检机器人进入一定距离范围时，可根据通信状态，判定巡检机器人是否需要充电，就可以由供电端接口线圈34启动无线充电功能。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。