CN104176142B - 一种用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法。其包括获取视频导航信息、判断是否遇到障碍物、判断是否采用自动模式、判断是否为杆塔类型障碍、跨越杆塔障碍、反馈越障情况、判断越障碍是否成功、跨越防震锤障碍、调整越障碍动作、遥控跨越障碍、完成本次越障碍动作等阶段。本发明提供的架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法可使整个***自动化程度高，控制稳定，实时视频通信效果好，实现了对线路损坏状况和线下通道的巡检目的，极大地降低了线路检查的劳动力及费用，具有很高的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于电力线路巡检技术领域，特别是涉及一种用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法。
背景技术
目前，国内外研究的巡线机器人主要有两种类型，一类是无越障功能的架空电力线巡检机器人，该项技术国外较为成熟，但国内研究起步晚，尚处于实验室阶段，且这类机器人一般需人工参与，当遇到障碍物时候需要人辅助其翻越障碍，作业范围小，自动化程度低。另外一类是具备自主行走翻越障碍的机器人，这类自主巡线机器人能跨越线路上的障碍物，实施大范围、长时间的巡检作业，但大多数仍在研究阶段，虽取得一些成果，但生产出适用于市场的产品却寥寥无几，并且仍未发现有效的跨越障碍的方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法。
为了达到上述目的，本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法包括：所述的巡检机器人主要包括n形悬挂箱、前滚轮、后滚轮、防护伸缩轴、左摄像头、右摄像头、主控制器、驱动机构和无线数据收发模块；其中：n形悬挂箱为n字形状的机壳，其中间的开口顶部以前后排布的方式设有前滚轮和后滚轮，前滚轮和后滚轮的下方设有防护伸缩轴；左摄像头和右摄像头为分别安装在n形悬挂箱上左右两个边柱下端的视觉传感器；主控制器、驱动机构和无线数据收发模块设置在n形悬挂箱的内部，其中驱动机构包括滚轮驱动机构和防护伸缩轴驱动机构；主控制器与左摄像头、右摄像头相连接，同时通过无线数据收发模块与地面控制中心以无线的方式连接；前滚轮和后滚轮结构相同，其包括中间轮和两个链轮；中间轮为中间设有凹槽的滑轮；链轮为直径大于中间轮的带有链齿的圆形齿轮，两个链轮分别安装在中间轮的两侧，并且前滚轮和后滚轮之间通过支撑板连接固定；
所述的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、获取视频导航信息的S01阶段：首先通过左摄像头和右摄像头分别获得架空电力线前方及线下通道情况的视频导航信息，然后由主控制器通过无线数据收发模块传送给地面控制中心；
步骤二、判断是否遇到障碍物的S02阶段：地面控制中心根据S01阶段所获取的视频导航信息，判断前方是否遇到障碍物，如果判断结果为“是”，则进入下一步S03阶段；否则下一步进入S11阶段，即当前无障碍，巡检机器人继续以匀速稳定前行；
步骤三、判断是否采用自动模式的S03阶段：当前方遇到包括防震锤、杆塔在内的障碍物而需要跨越时，通过上述视频导航信息判断当前是否能够采用自动越障碍模式，如果判断结果为“是”，则进入下一步S04阶段；否则下一步进入S10阶段，采用遥控模式进行越障碍；
步骤四、判断是否为杆塔类型障碍的S04阶段：通过视频导航信息判断障碍物是否为杆塔类型障碍，如果判断结果为“是”，则进入下一步S05阶段；否则下一步进入S08阶段；
步骤五、跨越杆塔障碍的S05阶段：进行自动跨越杆塔障碍动作，即自动驱动巡检机器人执行相应的整套动作而跨越杆塔；
步骤六、反馈越障情况的S06阶段：通过左摄像头和右摄像头采集越障情况的图像信息，并由主控制器通过无线数据收发模块传送给地面控制中心，然后下一步进入S07阶段：
步骤七、判断越障碍是否成功的S07阶段：地面控制中心根据S06阶段得到的图像信息，判断本次越障碍动作是否成功，如果判断结果为“是”，则进入下一步S11阶段；否则下一步进入S09阶段；
步骤八、跨越防震锤障碍的S08阶段：进行自动跨越防震锤障碍动作，即打开保护伸缩轴，自动越过防震锤，然后再锁闭保护伸缩轴：之后下一步进入S06阶段：
步骤九、调整越障碍动作的S09阶段：地面控制中心根据在S06阶段得到的越障碍情况的图像信息，对越障动作进行调整和修正，然后下一步重新进入S04阶段，继续进行越障碍动作；
步骤十、遥控跨越障碍的S10阶段：通过遥控器遥控巡检机器人完成跨越障碍动作，然后下一步进入S11阶段：
步骤十一、完成本次越障碍动作的S11阶段：完成本次越障碍动作，巡检机器人恢复匀速运行。
在S05阶段中，所述的跨越杆塔障碍的前提条件是：事先在杆塔的顶部搭建跨越轨道；跨越轨道由支撑架和链条导轨构成，其中：支撑架为与杆塔顶部相连接的圆弧形支架，其支撑链条导轨从杆塔的顶部越过；链条导轨为两条平行设置在支撑架外部且能够与前、后滚轮上两个链轮相啮合的链条所构成的轨道，并且两端与架空电力线相连接。
在S05阶段中，所述的跨越杆塔障碍的方法是：当n形悬挂箱上的左摄像头检测到架空电力线前方有杆塔时，首先利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴完全缩进n形悬挂箱的内部，然后利用前、后滚轮上的两个链轮在链条导轨上以相互啮合的方式行走，当跨越杆塔后，利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴再次向外伸出并锁定，此时链轮将离开链条导轨，而n形悬挂箱则通过前滚轮和后滚轮上中间轮的凹槽悬挂在架空电力线之上，同时链轮挂起。
在S08阶段中，所述的跨越防震锤障碍的方法是：当n形悬挂箱上的左摄像头检测到架空电力线前方有防震锤时，通过遥控模式或者自动模式利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴完全缩进n形悬挂箱的内部，同时前滚轮和后滚轮减速，以便平稳跨越防震锤，当越过防震锤后，再通过防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴再次向外伸出并锁定，此时由于是运行在架空电力线上，链轮是挂起的，与架空电力线接触的是中间轮上的凹槽。
本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法的效果：
1、所采用的巡检机器人n型结构设计能够有效地跨越架空电力线上的防震锤。
2、滑动链轮的设计以及链条导轨的设计能保证巡检机器人成功跨越杆塔。
3、巡检机器人遥控模式和自主模式两种控制方案的设计使越障和运行更加灵活。
本发明提供的架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法可使整个***自动化程度高，控制稳定，实时视频通信效果好，实现了对线路损坏状况和线下通道的巡检目的，极大地降低了线路检查的劳动力及费用，具有很高的实用价值。
附图说明
图1为本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法流程图。
图2为架空电力线巡检机器人的整体结构图。
图3为架空电力线巡检机器人跨越杆塔时示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法进行详细说明。
如图2所示，本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法所采用的巡检机器人主要包括n形悬挂箱1、前滚轮12、后滚轮13、防护伸缩轴16、左摄像头14、右摄像头15、主控制器、驱动机构和无线数据收发模块；其中：n形悬挂箱1为n字形状的机壳，其中间的开口顶部以前后排布的方式设有前滚轮12和后滚轮13，前滚轮12和后滚轮13的下方设有防护伸缩轴16；左摄像头14和右摄像头15为分别安装在n形悬挂箱1上左右两个边柱下端的视觉传感器；主控制器、驱动机构和无线数据收发模块设置在n形悬挂箱1的内部，其中驱动机构包括滚轮驱动机构和防护伸缩轴驱动机构；主控制器与左摄像头14、右摄像头15相连接，同时通过无线数据收发模块与地面控制中心以无线的方式连接。
所述的前滚轮12和后滚轮13结构相同，其包括中间轮2和两个链轮3；中间轮2为中间设有凹槽的滑轮；链轮3为直径大于中间轮2的带有链齿的圆形齿轮，两个链轮3分别安装在中间轮2的两侧，并且前滚轮12和后滚轮13之间通过支撑板连接固定。
本架空电力线巡检机器人在使用时，n形悬挂箱1通过前滚轮12和后滚轮13上中间轮2的凹槽悬挂在架空电力线之上，同时防护伸缩轴16向外伸出，以将n形悬挂箱1锁在架空电力线上，用于防止机器人在架空电力线上行走时遇到大风等干扰时而意外跌落；当直线无障碍行走时，滚轮驱动机构带动作为主动轮的后滚轮13转动；当遇到前方的架空电力线上出现防震锤时，防护伸缩轴驱动机构将动作而使防护伸缩轴16完全缩进，以便越过防震锤，而后再次向外伸出并继续前行。当遇到杆塔时，前滚轮12和后滚轮13上两端的链轮3便行走在人工搭建在杆塔顶部的辅助链条状导轨上，由此超过杆塔。这种滚轮设计使得巡检机器人能够在架空电力线上无障碍行走，不需要各种转弯、换臂动作，大大降低了***的控制复杂度，从而可使运行可靠性得到较大的提高。
如图1所示，本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、获取视频导航信息的S01阶段：首先通过左摄像头14和右摄像头15分别获得架空电力线前方及线下通道情况的视频导航信息，然后由主控制器通过无线数据收发模块传送给地面控制中心；
步骤二、判断是否遇到障碍物的S02阶段：地面控制中心根据S01阶段所获取的视频导航信息，判断前方是否遇到障碍物，如果判断结果为“是”，则进入下一步S03阶段；否则下一步进入S11阶段，即当前无障碍，巡检机器人继续以匀速稳定前行；
步骤三、判断是否采用自动模式的S03阶段：当前方遇到包括防震锤、杆塔在内的障碍物而需要跨越时，通过上述视频导航信息判断当前是否能够采用自动越障碍模式，如果判断结果为“是”，则进入下一步S04阶段；否则下一步进入S10阶段，采用遥控模式进行越障碍；
步骤四、判断是否为杆塔类型障碍的S04阶段：通过视频导航信息判断障碍物是否为杆塔类型障碍，如果判断结果为“是”，则进入下一步S05阶段；否则下一步进入S08阶段；
步骤五、跨越杆塔障碍的S05阶段：进行自动跨越杆塔障碍动作，即自动驱动巡检机器人执行相应的整套动作而跨越杆塔；
步骤六、反馈越障情况的S06阶段：通过左摄像头14和右摄像头15采集越障情况的图像信息，并由主控制器通过无线数据收发模块传送给地面控制中心，然后下一步进入S07阶段：
步骤七、判断越障碍是否成功的S07阶段：地面控制中心根据S06阶段得到的图像信息，判断本次越障碍动作是否成功，如果判断结果为“是”，则进入下一步S11阶段；否则下一步进入S09阶段；
步骤八、跨越防震锤障碍的S08阶段：进行自动跨越防震锤障碍动作，即打开保护伸缩轴16，自动越过防震锤，然后再锁闭保护伸缩轴16：之后下一步进入S06阶段：
步骤九、调整越障碍动作的S09阶段：地面控制中心根据在S06阶段得到的越障碍情况的图像信息，对越障动作进行调整和修正，然后下一步重新进入S04阶段，继续进行越障碍动作；
步骤十、遥控跨越障碍的S10阶段：通过遥控器遥控巡检机器人完成跨越障碍动作，然后下一步进入S11阶段：
步骤十一、完成本次越障碍动作的S11阶段：完成本次越障碍动作，巡检机器人恢复匀速运行。
在S05阶段中，所述的跨越杆塔障碍的前提条件是：事先在杆塔21的顶部搭建如图3所示的跨越轨道；跨越轨道由支撑架17和链条导轨19构成，其中：支撑架17为与杆塔21顶部相连接的圆弧形支架，其支撑链条导轨19从杆塔21的顶部越过；链条导轨19为两条平行设置在支撑架17外部且能够与前、后滚轮12，13上两个链轮3相啮合的链条所构成的轨道，并且两端与架空电力线20相连接；巡检机器人能够通过前、后滚轮12，13上的两个链轮3以在链条导轨19上行走的方式越过杆塔21。
在S05阶段中，所述的跨越杆塔障碍的方法是：当n形悬挂箱1上的左摄像头14检测到架空电力线20前方有杆塔21时，首先利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴16完全缩进n形悬挂箱1的内部，然后利用前、后滚轮12，13上的两个链轮3在链条导轨19上以相互啮合的方式行走，当跨越杆塔21后，利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴16再次向外伸出并锁定，此时链轮3将离开链条导轨19，而n形悬挂箱1则通过前滚轮12和后滚轮13上中间轮2的凹槽悬挂在架空电力线20之上，同时链轮3挂起，不再起作用。另外，与跨越防震锤时的控制相同，跨越杆塔21时，也有遥控模式或者自动模式两种控制模式的选择。
在S08阶段中，所述的跨越防震锤障碍的方法是：当n形悬挂箱1上的左摄像头14检测到架空电力线20前方有防震锤时，通过遥控模式或者自动模式利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴16完全缩进n形悬挂箱1的内部，同时前滚轮12和后滚轮13减速，以便平稳跨越防震锤，当越过防震锤后，再通过防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴16再次向外伸出并锁定，此时由于是运行在架空电力线20上，链轮3是挂起的，与架空电力线20接触的是中间轮2上的凹槽。
本发明提供的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法主要用在架空电力线上来巡检三相输电线和线下通道情况，可代替危险、耗时、耗力的人工操作和费用较高的巡航操作，大大提高了线路巡检的效率，保证电力***的正常运行。
以上是本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法，所述的巡检机器人主要包括n形悬挂箱(1)、前滚轮(12)、后滚轮(13)、防护伸缩轴(16)、左摄像头(14)、右摄像头(15)、主控制器、驱动机构和无线数据收发模块；其中：n形悬挂箱(1)为n字形状的机壳，其中间的开口顶部以前后排布的方式设有前滚轮(12)和后滚轮(13)，前滚轮(12)和后滚轮(13)的下方设有防护伸缩轴(16)；左摄像头(14)和右摄像头(15)为分别安装在n形悬挂箱(1)上左右两个边柱下端的视觉传感器；主控制器、驱动机构和无线数据收发模块设置在n形悬挂箱(1)的内部，其中驱动机构包括滚轮驱动机构和防护伸缩轴驱动机构；主控制器与左摄像头(14)、右摄像头(15)相连接，同时通过无线数据收发模块与地面控制中心以无线的方式连接；前滚轮(12)和后滚轮(13)结构相同，其包括中间轮(2)和两个链轮(3)；中间轮(2)为中间设有凹槽的滑轮；链轮(3)为直径大于中间轮(2)的带有链齿的圆形齿轮，两个链轮(3)分别安装在中间轮(2)的两侧，并且前滚轮(12)和后滚轮(13)之间通过支撑板连接固定；
其特征在于：所述的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤一、获取视频导航信息的S01阶段：首先通过左摄像头(14)和右摄像头(15)分别获得架空电力线前方及线下通道情况的视频导航信息，然后由主控制器通过无线数据收发模块传送给地面控制中心；
步骤二、判断是否遇到障碍物的S02阶段：地面控制中心根据S01阶段所获取的视频导航信息，判断前方是否遇到障碍物，如果判断结果为“是”，则进入下一步S03阶段；否则下一步进入S11阶段，即当前无障碍，巡检机器人继续以匀速稳定前行；
步骤三、判断是否采用自动模式的S03阶段：当前方遇到包括防震锤、杆塔在内的障碍物而需要跨越时，通过上述视频导航信息判断当前是否能够采用自动越障碍模式，如果判断结果为“是”，则进入下一步S04阶段；否则下一步进入S10阶段，采用遥控模式进行越障碍；
步骤四、判断是否为杆塔类型障碍的S04阶段：通过视频导航信息判断障碍物是否为杆塔类型障碍，如果判断结果为“是”，则进入下一步S05阶段；否则下一步进入S08阶段；
步骤五、跨越杆塔障碍的S05阶段：进行自动跨越杆塔障碍动作，即自动驱动巡检机器人执行相应的整套动作而跨越杆塔；
步骤六、反馈越障情况的S06阶段：通过左摄像头(14)和右摄像头(15)采集越障情况的图像信息，并由主控制器通过无线数据收发模块传送给地面控制中心，然后下一步进入S07阶段：
步骤七、判断越障碍是否成功的S07阶段：地面控制中心根据S06阶段得到的图像信息，判断本次越障碍动作是否成功，如果判断结果为“是”，则进入下一步S11阶段；否则下一步进入S09阶段；
步骤八、跨越防震锤障碍的S08阶段：进行自动跨越防震锤障碍动作，即打开保护伸缩轴(16)，自动越过防震锤，然后再锁闭保护伸缩轴(16)：之后下一步进入S06阶段：
步骤九、调整越障碍动作的S09阶段：地面控制中心根据在S06阶段得到的越障碍情况的图像信息，对越障动作进行调整和修正，然后下一步重新进入S04阶段，继续进行越障碍动作；
步骤十、遥控跨越障碍的S10阶段：通过遥控器遥控巡检机器人完成跨越障碍动作，然后下一步进入S11阶段：
步骤十一、完成本次越障碍动作的S11阶段：完成本次越障碍动作，巡检机器人恢复匀速运行。
2.根据权利要求1所述的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法，其特征在于：在S05阶段中，所述的跨越杆塔障碍的前提条件是：事先在杆塔(21)的顶部搭建跨越轨道；跨越轨道由支撑架(17)和链条导轨(19)构成，其中：支撑架(17)为与杆塔(21)顶部相连接的圆弧形支架，其支撑链条导轨(19)从杆塔(21)的顶部越过；链条导轨(19)为两条平行设置在支撑架(17)外部且能够与前、后滚轮(12，13)上两个链轮(3)相啮合的链条所构成的轨道，并且两端与架空电力线(20)相连接。
3.根据权利要求1所述的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法，其特征在于：在S05阶段中，所述的跨越杆塔障碍的方法是：当n形悬挂箱(1)上的左摄像头(14)检测到架空电力线(20)前方有杆塔(21)时，首先利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴(16)完全缩进n形悬挂箱(1)的内部，然后利用前、后滚轮(12，13)上的两个链轮(3)在链条导轨(19)上以相互啮合的方式行走，当跨越杆塔(21)后，利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴(16)再次向外伸出并锁定，此时链轮(3)将离开链条导轨(19)，而n形悬挂箱(1)则通过前滚轮(12)和后滚轮(13)上中间轮(2)的凹槽悬挂在架空电力线(20)之上，同时链轮(3)挂起。
4.根据权利要求1所述的用于架空电力线巡检机器人的跨越障碍方法，其特征在于：在S08阶段中，所述的跨越防震锤障碍的方法是：当n形悬挂箱(1)上的左摄像头(14)检测到架空电力线(20)前方有防震锤时，通过遥控模式或者自动模式利用防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴(16)完全缩进n形悬挂箱(1)的内部，同时前滚轮(12)和后滚轮(13)减速，以便平稳跨越防震锤，当越过防震锤后，再通过防护伸缩轴驱动机构使防护伸缩轴(16)再次向外伸出并锁定，此时由于是运行在架空电力线(20)上，链轮(3)是挂起的，与架空电力线(20)接触的是中间轮(2)上的凹槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |