CN106356765A - 一种多任务载荷输电线路巡检机器人及*** - Google Patents

一种多任务载荷输电线路巡检机器人及*** Download PDF

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易琳
彭向阳
饶章权
王锐
王柯
余欣
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Abstract

本发明实施例公开了一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***，通过在机器人上设置数据融合互补定位模块和惯性导航单元，使得在定位模块不可靠的情况下，利用惯性导航单元不间断地得到高精度的位置信息和姿态信息，而在惯性导航单元误差变大的情况下利用定位模块对惯性导航单元进行修正来继续输出传感器高精度的位置信息和姿态信息，解决了现有技术当在恶劣环境下(城市峡谷、桥梁隧道建筑或树木密集区域)或者GPS***不可靠的情况下，便不能准确获取传感器的位置进而造成目标到传感器的距离测量不准确的技术问题。

Description

一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***
技术领域
本发明涉及输电线路智能巡检机器人领域，尤其涉及一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***。
背景技术
我国地域辽阔，各地区的地形气候等自然环境差异较大，绝大部分输电线路偏远，诸多线路跨越大江大河、崇山峻岭，甚至原始森林和无人区，并且经常遭遇严重覆冰等自然灾害，使得传统的人工目测巡线方式存在工作量大效率偏低检测准确率低且危险性高等缺点。此外，随着线路走廊森林植被保护加强和气候环境变化的加剧，巡线任务越来越繁重，巡线工作环境越来越危险、恶劣，尤其是近两年人工成本大幅度增加和人们对工作环境要求的提高，更加重巡线难和难于巡线的难题。因此，使用巡检机器人检测故障是未来巡线方式的一个发展方向。巡检机器人巡检线路，不仅是解决目前人工巡线难和难于巡线的有效技术手段，而且相对直升或无人机巡线而言，它具有突出优势：一是安全，能适应野外气候环境，尤其是能在恶劣气候环境下不下线生存；二是近距离巡检质量高、效果好；三是成本低；四是使用简单、方便。
高压、特高压电力线路的日常安全维护等业务需要高效、自动化处理，这要求巡检机器人具备多传感器巡检***多源数据融合互补的特性。而现有巡检机器人是通过激光扫描仪获取目标到传感器的距离并通过GPS定位***获取传感器的位置，当在恶劣环境下(城市峡谷、桥梁隧道建筑或树木密集区域)或者GPS***不可靠的情况下，便不能准确获取传感器的位置进而造成目标到传感器的距离测量不准确。
发明内容
本发明实施例提供了一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***，通过在机器人上设置数据融合互补定位模块和惯性导航单元，使得在定位模块不可靠的情况下，利用惯性导航单元不间断地得到高精度的位置信息和姿态信息，而在惯性导航单元误差变大的情况下利用定位模块对惯性导航单元进行修正来继续输出传感器高精度的位置信息和姿态信息，解决了现有技术当在恶劣环境下(城市峡谷、桥梁隧道建筑或树木密集区域)或者GPS***不可靠的情况下，便不能准确获取传感器的位置进而造成目标到传感器的距离测量不准确的技术问题。
本发明提供了一种多任务载荷输电线路巡检机器人，包括：机器人、设置在所述机器人前面和后面的可见光图像模块、设置在所述机器人右侧面的红外热像模块、设置在所述机器人右侧面的激光扫描成像测量模块；
所述激光扫描成像测量模块包括测量模块和定位模块；
所述测量模块与所述定位模块通过紧耦合的方式结合，并配有抗多径技术；
所述测量模块包括惯性导航单元和激光扫描单元。
可选地，
所述可见光图像模块包括分别设置在机器人的控制箱盖板两侧面的两台高性能快球网络摄像机。
可选地，
所述可见光图像模块还包括陀螺仪影像稳定器。
可选地，
所述红外热像模块包括设置有红外热像仪的红外云台和显控单元；
所述红外云台和所述显控单元通过无线设备或者电缆通讯连接。
可选地，
所述多任务载荷输电线路巡检机器人还包括无线通信模块。
本发明提供了一种多任务载荷输电线路巡检***，包括本发明实施例提及的任意一种多任务载荷输电线路巡检机器人。
可选地，
所述多任务载荷输电线路巡检***还包括通过所述无线通信模块与所述多任务载荷输电线路巡检机器人通信连接的可移动终端。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
通过在机器人上设置数据融合互补定位模块和惯性导航单元，使得在定位模块不可靠的情况下，利用惯性导航单元不间断地得到高精度的位置信息和姿态信息，而在惯性导航单元误差变大的情况下利用定位模块对惯性导航单元进行修正来继续输出传感器高精度的位置信息和姿态信息，解决了现有技术当在恶劣环境下(城市峡谷、桥梁隧道建筑或树木密集区域)或者GPS***不可靠的情况下，便不能准确获取传感器的位置进而造成目标到传感器的距离测量不准确的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多任务载荷输电线路巡检机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种多任务载荷输电线路巡检***的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***，通过在机器人上设置数据融合互补定位模块和惯性导航单元，使得在定位模块不可靠的情况下，利用惯性导航单元不间断地得到高精度的位置信息和姿态信息，而在惯性导航单元误差变大的情况下利用定位模块对惯性导航单元进行修正来继续输出传感器高精度的位置信息和姿态信息，解决了现有技术当在恶劣环境下(城市峡谷、桥梁隧道建筑或树木密集区域)或者GPS***不可靠的情况下，便不能准确获取传感器的位置进而造成目标到传感器的距离测量不准确的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种多任务载荷输电线路巡检机器人，包括：机器人1、设置在机器人1前面和后面的可见光图像模块2、设置在机器人1右侧面的红外热像模块3、设置在机器人1右侧面的激光扫描成像测量模块4；
激光扫描成像测量4模块包括测量模块和定位模块；
测量模块与定位模块通过紧耦合的方式结合，并配有抗多径技术；
测量模块包括惯性导航单元和激光扫描单元；
其中激光扫描单元用来获取传感器到目标的距离，定位模块用来获取激光扫描单元的扫描仪在空中的三维精确位置，惯性导航单元用来测量激光扫描单元的扫描仪在空中的姿态参数(侧滚角,俯仰角,航偏角)，而定位模块和惯性导航单元在技术上相互补充，在定位模块不可靠的情况下，利用惯性导航单元不间断地得到高精度的位置信息和姿态信息，而在惯性导航单元误差变大的情况下利用定位模块对惯性导航单元进行修正来继续输出传感器高精度的位置信息和姿态信息，同时为激光扫描单元的扫描仪提供必要的参考信息。
可见光图像模块2包括分别设置在机器人1的控制箱盖板两侧面的两台高性能快球网络摄像机，快球网络摄像机可以提供全高清条件下的广泛130dB动态范围，即使在恶劣的光照条件下仍可保证呈现清晰视频影像，而其他摄像机在相同场景中的极强光和极暗光条件下表现不佳，快球网络摄像机的帧频高达60fps，是普通IP摄像机的两倍，可帮助操作员以前所未有的精度从录制的片段中发现并分析转瞬即逝的事件，快球网络摄像机的高级处理引擎甚至能实时校正快速摄像机平移或移动对象的广角畸变，支持连续360°PTZ操作，凭借700°/s业界最快的平移速度，操作者能够通过单一无缝的动作快速调用预设的关注区域，强大的30倍光学变焦提供广域覆盖，能够在不损失清晰度的情况下抓取到细节特写，而且快球网络摄像机专为提供全天候可靠性能而设计，可在-5℃至+50℃温度范围内操作，快球网络摄像机的去雾图像处理功能可降低城市烟雾或霾对图像的影响，增强影像清晰度。
可见光图像模块2还包括陀螺仪影像稳定器，陀螺仪影像稳定器可减轻由机械振动导致的摄像机抖动。
红外热像模块3包括设置有红外热像仪的红外云台和显控单元；
红外云台和显控单元通过无线设备或者电缆通讯连接；
其中红外云台内置测温热像仪，用来获取输电线路红外测温数据、遥控自动对焦，保存并导出测温数据和视频。
多任务载荷输电线路巡检机器人还包括无线通信模块5，用于与地面基站或者终端通信传递数据。
请参阅图2，本发明提供了一种多任务载荷输电线路巡检***，包括本发明实施例提及的任意一种多任务载荷输电线路巡检机器人。
多任务载荷输电线路巡检***还包括通过无线通信模块5与多任务载荷输电线路巡检机器人通信连接的可移动终端6。
上面是对一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***的结构和连接方式进行的详细说明，为便于理解，下面将以一具体应用场景对一种多任务载荷输电线路巡检机器人及***的应用进行说明，应用例包括：
多任务载荷输电线路巡检机器人通过可见光图像模块2、红外热像模块3、激光扫描成像测量模块4获取输电线路可见光影像、输电线路红外视频及影像、传感器到目标的距离、扫描仪在空中的三维精确位置、扫描仪在空中的姿态参数(侧滚角,俯仰角,航偏角)等多种数据，然后通过无线通信模块5发送到地面基站或终端，多种数据的相互补充使得获取的信息更准确，从而可以更有效的检查出输电线路的各类型缺陷。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种多任务载荷输电线路巡检机器人，包括机器人、设置在所述机器人前面和后面可见光图像模块、设置在所述机器人右侧面红外热像模块，其特征在于，还包括设置在所述机器人右侧面的激光扫描成像测量模块；
所述激光扫描成像测量模块包括测量模块和定位模块；
所述测量模块与所述定位模块通过紧耦合的方式结合，并配有抗多径技术；
所述测量模块包括惯性导航单元和激光扫描单元。
2.根据权利要求1所述的多任务载荷输电线路巡检机器人，其特征在于，所述可见光图像模块包括分别设置在机器人的控制箱盖板两侧面的两台高性能快球网络摄像机。
3.根据权利要求2所述的多任务载荷输电线路巡检机器人，其特征在于，所述可见光图像模块还包括陀螺仪影像稳定器。
4.根据权利要求1所述的多任务载荷输电线路巡检机器人，其特征在于，所述红外热像模块包括设置有红外热像仪的红外云台和显控单元；
所述红外云台和所述显控单元通过无线设备或者电缆通讯连接。
5.根据权利要求1所述的多任务载荷输电线路巡检机器人，其特征在于，还包括无线通信模块。
6.一种多任务载荷输电线路巡检***，其特征在于，包括权利要求1至5所述的任意一种多任务载荷输电线路巡检机器人。
7.根据权利要求6所述的多任务载荷输电线路巡检***，其特征在于，还包括通过所述无线通信模块与所述多任务载荷输电线路巡检机器人通信连接的可移动终端。
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