CN107611849A - 一种自走式输电线缆巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种自走式输电线缆巡检机器人，属于检测机器人技术领域。所述机器人包括检测控制箱、太阳能电池板、视觉控制***、两只行走臂和一只夹持臂；所述检测控制箱的左右两端侧壁上分别设置有太阳能电池板；所述视觉控制***设置于检测控制箱的前端及后端的侧壁上；所述两只行走臂分别以360°可旋转方式活动安装于检测控制箱顶部表面的左右两侧，在所述检测控制箱的顶部表面上，位于两只行走臂中间的位置上以360°可旋转方式活动安装一只夹持臂。本发明提出的机器人应用于电缆线路监测领域中，具有监测精度高，可靠性高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种自走式输电线缆巡检机器人，属于检测机器人技术领域。
背景技术
定期对高压架空输电线路进行故障的检测与修复，是供电可靠性的基本保证。由于架空线路处于野外环境之中，长期风吹雨淋，且受到持续的机械张力，电气闪烙，材料老化的影响，容易引起磨损、断股、腐蚀等损伤，若不及时修复更换，易引起严重的事故，造成大面积停电及经济财产损失。目前，对输电导线进行巡检的方法主要有两种：地面目测法和直升机航测法。地面目测法的检测方法劳动强度大，危险系数高，检测精度低，可靠性差；而直升机航测法所需费用高，精度难以达到要求，容易受自然天气的影响等。
发明内容
为了解决现有高压架空输电线路监测中监测可靠性差的问题，本发明提出了一种自走式输电线缆巡检机器人，所采取的技术方案如下：
一种自走式输电线缆巡检机器人，所述机器人包括检测控制箱1、太阳能电池板2、视觉控制***3、两只行走臂4和一只夹持臂5；所述检测控制箱1的左右两端侧壁上分别设置有太阳能电池板2；所述视觉控制***3设置于检测控制箱1的前端及后端的侧壁上；所述两只行走臂4分别以360°可旋转方式活动安装于检测控制箱1顶部表面的左右两侧，在所述检测控制箱1的顶部表面上，位于两只行走臂4中间的位置上以360°可旋转方式活动安装一只夹持臂5；所述行走臂4包括行走臂腰部41、行走臂肩部42、行走臂臂部43、行走臂腕部44和行走臂夹持部45；所述行走臂腰部41的底端与检测控制箱1的顶部表面以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂腰部41的顶端与行走臂肩部42底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂肩部42的顶端与所述行走臂臂部43的底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂臂部43的顶端与所述行走臂腕部44的底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂夹持部45固定安装于行走臂腕部44的顶端；所述夹持臂5包括夹持臂腰部51、夹持臂臂部52、夹持臂腕部53和夹持臂夹紧部54；所述夹持臂腰部51的底端与检测控制箱1的顶部表面以360°可旋转方式活动连接；所述夹持臂腰部51的顶端与所述夹持臂臂部52的底端活动连接；所述夹持臂臂部52的顶部与所述夹持臂腕部53的底端活动连接；所述夹持臂夹紧部54固定安装于夹持臂腕部53的顶端；在所述持臂腕部53的顶端位于所述夹持臂夹紧部54下方设有障碍清除部件55。
进一步地，所述检测控制箱1内部设置有机器人运动控制***和机器人视觉控制***3。
进一步地，所述机器人运动控制***包括装置主控器11、夹紧电机接近探头组12、超声测距传感器组13、导航定位装置14、远程无线通信装置15，机械臂分控装置16和太阳能充电板分控装置17；所述夹紧电机接近探头组12的信号输出端与装置主控器的接近探头探测信号输入端相连；所述超声测距传感器组13的测距信号输出端与装置主控器11的测距信号输入端相连；所述导航定位装置14的定位信号交互端与装置主控器11的定位信号交互端相连；所述远程无线通信装置15的无线数据交互段与装置主控器11的无线数据交互端相连；所述导航定位装置14的无线信号输出端与远程无线通信装置15的无线信号输入端相连；所述装置主控器11的机械臂控制信号输出端与所述机械臂分控装置16的控制信号输入端相连；所述装置主控器11的充电信号输出端与太阳能充电板分控装置17的控制信号输入端相连。
进一步地，所述夹紧电机接近探头组12包括夹紧电机接近探头A，夹紧电机接近探头B和夹紧电机接近探头C；所述夹紧电机接近探头A，夹紧电机接近探头B和夹紧电机接近探头C的信号输出端即为所述夹紧电机接近探头组12的信号输出端；所述超声测距传感器组13包括超声测距传感器A，超声测距传感器B和超声测距传感器C；所述超声测距传感器A，超声测距传感器B和超声测距传感器C的测距信号输出端即为超声测距传感器组13的测距信号输出端；所述机械臂分控装置16包括行走臂A分控装置、行走臂B分控装置和夹持臂分控装置；所述行走臂A分控装置、行走臂B分控装置和夹持臂分控装置的控制信号输入端即为所述机械臂分控装置16的控制信号输入端。
进一步地，所述行走臂A分控装置包括行走臂A分控控制器、腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器；所述行走臂A分控控制器的电机控制信号输出端分别与腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机A、肩部电机A、臂部电机A、腕部电机A、夹紧电机A和行走电机A的驱动信号交互端相连；所述行走臂B分控装置包括行走臂B分控控制器、腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器；所述行走臂B分控控制器的电机控制信号输出端分别与腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机B、肩部电机B、臂部电机B、腕部电机B、夹紧电机B和行走电机B的驱动信号交互端相连；所述夹持臂分控装置包括夹持臂分控控制器、腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器；所述夹持臂分控装的电机控制信号输出端分别与腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机C、臂部电机C、腕部电机C和夹紧电机C的驱动信号交互端相连。
进一步地，所述太阳能充电板分控装置17包括太阳能充电板控制装置、执行电机A、执行电机B和太阳能充电器；所述太阳能充电板控制装置的控制信号输出端分别与所述执行电机A驱动器、执行电机B驱动器和太阳能充电器的控制信号输入端相连；所述执行电机A驱动器和执行电机B驱动器的驱动信号交互端分别与执行电机A和执行电机B的驱动信号交互端相连；所述太阳能充电器的电信充电号输出端与充电电池的电信号输入端相连。
进一步地，所述机器人视觉控制***3包括装置主控器11、多个激光找正探测器a2、无线通讯装置a 3、图像信号处理器a 4和图像采集单元a 5；所述装置主控器11的激光探测信号接收端与多个激光找正探测器a 2的探测信号输出端相连；所述无线通讯装置a 3的无线信号交互端与装置主控器a 2的无线信号交互端相连；所述图像信号处理器a 4的图像信号输出端与装置主控制器a 1图像信号输入端相连；所述图像信号处理器a 4的无线数据输出端与无线通讯装置a 3的无线信号接收端相连；所述图像采集单元a 5的图像信号输出端与图像信号处理器a 4的图像信号输入端相连。
进一步地，所述图像采集单元a5包括红外热像仪a51、摄像机A a52和摄像机Ba53；所述红外热像仪a51的图形信号输出端和摄像机A a52和摄像机B a53的图像信号输出端即为所述图像采集单元a5的图像信号输出端。
进一步地，所述行走臂夹持部45包括夹持部安装架451、上滑轮452和两个下滑轮453，所述夹持部安装架451成T型结构，在所述夹持部安装架451的横架上方设有与横臂垂直的上滑轮452；所述所述夹持部安装架451的竖架上并排设有与上滑轮452相对的两个下滑轮453；所述所述夹持部安装架451的横架和竖架活动连接，实现横臂和竖壁的自由开合进而实现上滑轮452和两个下滑轮453的开合。
进一步地，所述夹持臂夹紧部54采用C型夹持滑块结构。
本发明有益效果：
本发明提出自走式输电线缆巡检机器人通过行走臂和夹持臂的结构能够稳定的在电缆上进行自主行走，很好的完成跨杆塔检测、杂物清除、线路检修等工作，极大的弥补了原有线缆检测设备无法与电缆近距离接触和稳定运动的不足。同时，其通过行走臂和夹持臂能够直接在电缆上进行行走，拉近了电缆巡检过程中，机器人与电缆的距离，极大程度上提高了电缆检测的可靠性。
本发明所述机器人通过运动控制***能够实现巡检机器人在输电线缆上的自主运动，具有较高的控制稳定性，保证机器人能够在输电线缆上稳定移动，同时，通过机械臂分控装置和太阳能充电板分控装置的设计使机器人具有自主跨障和太阳能充电功能，可实现对大跨越、多雷区、重污区、重冰区、微地形、气象区等特殊区段开展输电线缆的专项巡查工作。通过超声测距传感器组、导航定位装置和远程无线通信装置可精确定位巡检机器人在输电线缆上的位置，方便地面工作人员实时监控。本发明所述机器人还设置了视觉控制***，不仅通过图像采集单元和无线通信装置实现地面工作人员对输电线缆待检部位外观和温度状况的远程巡查与监控，同时，地面工作人员可以利用摄像机采集的机器人所在的位置状态和多个激光找正探测器来实现对机器人动作的精确控制和调整，保证了输电线缆的全方位精确巡检。
附图说明
图1为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的结构示意图。
图2为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图一。
图3为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图二。
图4为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图三。
图5为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图四。
图6为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图五。
图7为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图六。
图8为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动过程图七。
图9为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的运动控制***结构图。
图10为本发明所述自走式输电线缆巡检机器人的视觉控制***结构图。
(1，检测控制箱；2，太阳能电池板；3，视觉控制***；4，行走臂；5，夹持臂；41，行走臂腰部；42，行走臂肩部；43，行走臂臂部；44，行走臂腕部；45，行走臂夹持部；451，夹持部安装架；452，上滑轮；453，下滑轮；51，夹持臂腰部；52，夹持臂臂部；53，夹持臂腕部；54，夹持臂夹紧部；55，障碍清除部件；11，装置主控器；12，夹紧电机接近探头组；13，超声测距传感器组；14，导航定位装置；15，远程无线通信装置；16，机械臂分控装置；17，太阳能充电板分控装置；a2，激光找正探测器；a3，无线通讯装置；a4，图像信号处理器；a5，图像采集单元；a51，红外热像仪；a52,摄像机A；a53，摄像机B)
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
实施例1：
如图1所示，一种自走式输电线缆巡检机器人，所述机器人包括检测控制箱1、太阳能电池板2、视觉控制***3、两只行走臂4和一只夹持臂5；所述检测控制箱1的左右两端侧壁上分别设置有太阳能电池板2；所述视觉控制***3设置于检测控制箱1的前端及后端的侧壁上；所述两只行走臂4分别以360°可旋转方式活动安装于检测控制箱1顶部表面的左右两侧，在所述检测控制箱1的顶部表面上，位于两只行走臂4中间的位置上以360°可旋转方式活动安装一只夹持臂5；所述行走臂4包括行走臂腰部41、行走臂肩部42、行走臂臂部43、行走臂腕部44和行走臂夹持部45；所述行走臂腰部41的底端与检测控制箱1的顶部表面以360°可旋转方式活动；所述行走臂腰部41的顶端与行走臂肩部42底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂肩部42的顶端与所述行走臂臂部43的底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂臂部43的顶端与所述行走臂腕部44的底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂夹持部45固定安装于行走臂腕部44的顶端；所述夹持臂5包括夹持臂腰部51、夹持臂臂部52、夹持臂腕部53和夹持臂夹紧部54；所述夹持臂腰部51的底端与检测控制箱1的顶部表面以360°可旋转方式活动；所述夹持臂腰部51的顶端与所述夹持臂臂部52的底端活动连接；所述夹持臂臂部52的顶部与所述夹持臂腕部53的底端活动连接；所述夹持臂夹紧部54固定安装于夹持臂腕部53的顶端；在所述持臂腕部53的顶端位于所述夹持臂夹紧部54下方设有障碍清除部件55。其中，所述行走臂夹持部45包括夹持部安装架451、上滑轮452和两个下滑轮453，所述夹持部安装架451成T型结构，在所述夹持部安装架451的横架上方设有与横臂垂直的上滑轮452；所述所述夹持部安装架451的竖架上并排设有与上滑轮452相对的两个下滑轮453；所述所述夹持部安装架451的横架和竖架活动连接，实现横臂和竖壁的自由开合进而实现上滑轮452和两个下滑轮453的开合。所述夹持臂夹紧部54采用C型夹持滑块结构。所述行走臂和夹持臂的活动环节均有电机来控制。
检测控制箱是整个自走式输电线缆巡检机器人的控制主体，它负责完成巡检移动指令的发出、整体姿态控制、行走臂和夹持臂的作业动作、视觉控制***的数据采集，并对数据进行分析，实现地面人员及其他设备的通信。视觉控制***负责完成线缆的状况检测。行走臂和夹持臂的主体结构为多自由度机械手，并可在现场根据实际情况进行功能调配互换，现实多种组合模式。行走臂的主要作用在于保证巡检机器人在杆塔之间的电力线上自由行走，并跨越电力线上的障碍物，如线夹子、防震锤等。夹持臂的主要作用在于可在行进过程中维持设备的稳定，辅助完成跨杆塔作业动作，并可根据实际情况装载附件的检测、维修、清障设备，更好的完成线缆的巡检工作。太阳能电池板一般处于收起状态，但在长距离线路检测过程中，一旦出现电力不足的状况，便可启用太阳能电池板，直接在线缆上对电量进行补充，既可以保证线缆检测的连续性，又能避免把设备从线缆上取下的繁琐过程，大大增加设备使用的便捷性。
工作过程。首先自走式输电线缆巡检机器人利用爬升机构上升至指定位置，并在所检测的线缆上完成装载悬挂，检测控制箱开始工作控制行走臂开始工作(如图2所示)，同时视觉控制***完成途径线缆的检测。当前方出现障碍物时(如悬冰、风筝等)，夹持臂所携带的清障工具会将其清除，保证巡检工作继续进行。若在巡检过程中发现简单的故障(如螺栓松动)，夹持臂会用所携带的工具将故障排除。当行进至杆塔时，可借助引流导线进行跨越杆塔动作，此时需要先利用夹持臂夹紧线缆，保持整体装置的稳定，然后将前行走臂从线缆上摘下，跨过不宜行走段，悬挂在前端线缆上(如图3所示)。当设备保持稳定后再摘下后行走臂，采取与前行走臂相同的方式跨过不宜行走段(如图4所示)。当两个行走壁均挂接稳定后，松开加持臂，此时装置整体已跨过不宜行走区可在引流线的下降端上继续行进(如图5所示)。当到达引流线的上升端时，可采取相同方式(如图6-图8所示)，跨过障碍物，实现杆塔跨越。
实施例2：
所述检测控制箱1内部设置有机器人运动控制***和机器人视觉控制***。其中，如图9所示，所述机器人运动控制***包括装置主控器11、夹紧电机接近探头组12、超声测距传感器组13、导航定位装置14、远程无线通信装置15，机械臂分控装置16和太阳能充电板分控装置17；所述夹紧电机接近探头组12的信号输出端与装置主控器的接近探头探测信号输入端相连；所述超声测距传感器组13的测距信号输出端与装置主控器11的测距信号输入端相连；所述导航定位装置14的定位信号交互端与装置主控器11的定位信号交互端相连；所述远程无线通信装置15的无线数据交互段与装置主控器11的无线数据交互端相连；所述导航定位装置14的无线信号输出端与远程无线通信装置15的无线信号输入端相连；所述装置主控器11的机械臂控制信号输出端与所述机械臂分控装置16的控制信号输入端相连；所述装置主控器11的充电信号输出端与太阳能充电板分控装置17的控制信号输入端相连。
所述夹紧电机接近探头组12包括夹紧电机接近探头A，夹紧电机接近探头B和夹紧电机接近探头C；所述夹紧电机接近探头A，夹紧电机接近探头B和夹紧电机接近探头C的信号输出端即为所述夹紧电机接近探头组12的信号输出端；所述超声测距传感器组13包括超声测距传感器A，超声测距传感器B和超声测距传感器C；所述超声测距传感器A，超声测距传感器B和超声测距传感器C的测距信号输出端即为超声测距传感器组13的测距信号输出端；所述机械臂分控装置16包括行走臂A分控装置、行走臂B分控装置和夹持臂分控装置；所述行走臂A分控装置、行走臂B分控装置和夹持臂分控装置的控制信号输入端即为所述机械臂分控装置16的控制信号输入端。
所述行走臂A分控装置包括行走臂A分控控制器、腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器；所述行走臂A分控控制器的电机控制信号输出端分别与腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机A、肩部电机A、臂部电机A、腕部电机A、夹紧电机A和行走电机A的驱动信号交互端相连；所述行走臂B分控装置包括行走臂B分控控制器、腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器；所述行走臂B分控控制器的电机控制信号输出端分别与腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机B、肩部电机B、臂部电机B、腕部电机B、夹紧电机B和行走电机B的驱动信号交互端相连；所述夹持臂分控装置包括夹持臂分控控制器、腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器；所述夹持臂分控装的电机控制信号输出端分别与腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机C、臂部电机C、腕部电机C和夹紧电机C的驱动信号交互端相连。
所述太阳能充电板分控装置17包括太阳能充电板控制装置、执行电机A、执行电机B和太阳能充电器；所述太阳能充电板控制装置的控制信号输出端分别与所述执行电机A驱动器、执行电机B驱动器和太阳能充电器的控制信号输入端相连；所述执行电机A驱动器和执行电机B驱动器的驱动信号交互端分别与执行电机A和执行电机B的驱动信号交互端相连；所述太阳能充电器的电信充电号输出端与充电电池的电信号输入端相连。
工作过程：所述运动控制***中，装置主控器是巡检机器人控制***的核心部件，可以采用现有智能芯片为核心的智能控制器实现，用以接收来自夹紧电机接近探头组以及超声测距传感器组发出的针对环境进行感知而产生的检测信号，根据实际情况和需求控制行走臂分控装置、夹持臂分控装置以及太阳能充电板分控装置进行相应的动作；
机器人共有2组行走臂分控装置，分别为行走臂A分控装置和行走臂B分控装置，用来分控机器人的2条行走臂A、B，每1条行走臂包含6个私服电机，分别为腰部电机A/B、肩部电机A/B、臂部电机A/B、腕部电机A/B、夹紧电机A/B、行走电机A/B，行走臂分控装置在分析和换算自身所接收到的装置主控器发出的动作指令后，通过对这6个伺服电机配套的驱动器进行联动控制，可实现对该6个伺服电机进行控制；
夹持臂分控装置用来对机器人的夹持臂进行分控，夹持臂共有4个伺服电机，分别为腰部电机C、臂部电机C、腕部电机C、夹紧电机C，夹持臂分控单元在分析和换算自身所接收到的装置主控器发出的动作指令后，通过对这4个伺服电机配套的驱动器进行联动控制，可实现对该4个伺服电机进行控制；
太阳能充电板分控装置用来控制机器人的2块太阳能充电板的开合及充电电池的充电作业，当充电电池电量充足时，太阳能充电板处于闭合状态，以减小机器人的作业空间，提高其机动性与灵活性，当感知到电池电量过低时，可控制内含的2个伺服执行电机驱动器A、B来驱动执行电机A、B进行动作，以打开太阳能充电板进行充电作业；
夹紧电机接近探头A/B/C、超声测距传感器A/B/C分别依照各自的字母编号安装在行走臂A、B以及夹持臂的执行末端上，用于为装置主控器提供行走臂A、B以及夹持臂的位置和距离反馈信号，以完成对行走臂A、B以及夹持臂的精确控制；
导航定位模块分别与装置主控器和远程无线通信装置连接，以对巡检机器人的实时位置进行定位，远程无线通信单元负责与地面监控站进行通信，便于地面监控站的实时监控。
控制过程中，装置主控器将控制信号对应发送给夹持臂分控装置、行走臂A分控装置和行走臂B分控装置；
随后夹持臂分控装置根据接收到的数据控制其分管的4个伺服电机驱动器以驱动腰部电机C、臂部电机C、腕部电机C、夹紧电机C进行联动动作，其末端执行器上安装的夹紧电机接近探头C、超声测距传感器C可以从位置和距离提供反馈信息。
然后行走臂A/B分控装置根据接收到的数据控制其分管的6个伺服电机驱动器以驱动腰部电机A/B、肩部电机A/B、臂部电机A/B、腕部电机A/B、夹紧电机A/B、行走电机A/B进行联动动作，其末端执行器上安装的夹紧电机接近探头A/B、超声测距传感器A/B可以从位置和距离提供反馈信息保证行走臂按照预定轨迹夹持在目标线缆上；
当2条行走臂A、B均按照要求完成预定动作后，装置主控器向夹持臂分控装置发送其对应动作的逆信号，即要求夹持臂分控单元控制夹持臂松开目标线缆并回到初始位置；
之后装置主控器向行走臂A分控装置和行走臂B分控装置发出指令，令其控制行走电机A、B驱动器驱动行走电机A、B运动，从而开展输电线缆的巡检作业；
与此同时，装置主控器与导航定位装置进行通讯，实现对巡检机器人的位置定位，并控制远程无线通信单元与地面监控站进行通讯，便于地面监控站的实时监控。
上述以装置主控器为核心的运动控制***所涉及的控制方法或程序均为本领域技术常规控制方法和程序，本领域技术人员根据实际应用过程中的装置主控器的型号或核心芯片类型(单片机或DSP)，并结合现有技术中的控制方法和程序设计书籍、手册和说明书等材料，针对运动控制装置所要实现的控制结果而自行设计。
如图10所示，所述机器人视觉控制***包括装置主控器11、多个激光找正探测器a2、无线通讯装置a 3、图像信号处理器a 4和图像采集单元a 5；所述装置主控器11的激光探测信号接收端与多个激光找正探测器a 2的探测信号输出端相连；所述无线通讯装置a 3的无线信号交互端与装置主控器a 2的无线信号交互端相连；所述图像信号处理器a 4的图像信号输出端与装置主控制器a 1图像信号输入端相连；所述图像信号处理器a 4的无线数据输出端与无线通讯装置a 3的无线信号接收端相连；所述图像采集单元a 5的图像信号输出端与图像信号处理器a 4的图像信号输入端相连。所述图像采集单元a5包括红外热像仪a51、摄像机A a52和摄像机B a53；所述红外热像仪a51的图形信号输出端和摄像机A a52和摄像机B a53的图像信号输出端即为所述图像采集单元a5的图像信号输出端。所述摄像机A和摄像机B均采用可见光摄像机。所述多个激光找正探测器包括三个激光找正探测器；所述三个激光找正探测器分别为激光找正探测器A、激光找正探测器B和激光找正探测器C。
其中，装置主控器是巡检机器人控制***的核心部件，可以采用现有智能芯片(单片机或DSP等)为核心的主控器，本领域技术人员可通过智能芯片的类型以及相应芯片的说明书中提供的设计方法和常规电路图，以及现有的设计书籍、手册和相关材料进行执行设计。所述装置主控制器能够接收来自多个激光找正探测器以及图像信号处理器发出的针对环境进行感知(探测、摄像等)而产生的检测信号，根据实际情况和需求控制机器人进行相应的动作；
图像信号处理器用于接收2台可见光摄像机A、B以及1台红外成像仪录制的图像信号，一方面将其传送给无线通讯装置，后者负责与地面监控站进行通信，便于工作人员分析查看，另一方面在将图像信号处理后发送至装置主控器，用于作为机器人进行作业的参考数据；
可见光摄像机A、B一方面能够录制输电线缆待检部位的外观状况，另一方面可为机器人提供三维定位信息；红外成像仪用于监控输电线缆待检部位的温度情况；
激光找正探测器A/B/C安装在机器人的执行末端上，用于为装置主控器提供机器人执行末端的位置反馈信号，以完成对机器人的精确控制。
装置主控器首先通过可见光摄像机A、B经图像信号处理器获得目标线缆的图像信息，以确定目标线缆与巡检机器人的空间相对位置，有利于地面工作人员规划机器人的运动轨迹；其次将检测到的数据对应发送给机器人的执行末端；
随后机器人的执行末端按照接收到的数据进行联动动作，其上安装的激光找正探测器A/B/C可以提供更加精确的位置反馈信息，通过PID控制原理保证机器人按照预定轨迹在目标线缆上进行运动；
之后装置主控器控制红外热像仪监控输电线缆待检部位的温度情况，同时控制可见光摄像机A、B监控输电线缆待检部位的外观状况，并通过图像处理器将图像信息利用远程无线通信装置传送至地面监控站，便于工作人员分析查看。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (10)
1.一种自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述机器人包括检测控制箱(1)、太阳能电池板(2)、视觉控制***(3)、两只行走臂(4)和一只夹持臂(5)；所述检测控制箱(1)的左右两端侧壁上分别设置有太阳能电池板(2)；所述视觉控制***(3)设置于检测控制箱(1)的前端及后端的侧壁上；所述两只行走臂(4)分别以360°可旋转方式活动安装于检测控制箱(1)顶部表面的左右两侧，在所述检测控制箱(1)的顶部表面上，位于两只行走臂(4)中间的位置上以360°可旋转方式活动安装一只夹持臂(5)；所述行走臂(4)包括行走臂腰部(41)、行走臂肩部(42)、行走臂臂部(43)、行走臂腕部(44)和行走臂夹持部(45)；所述行走臂腰部(41)的底端与检测控制箱(1)的顶部表面以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂腰部(41)的顶端与行走臂肩部(42)底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂肩部(42)的顶端与所述行走臂臂部(43)的底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂臂部(43)的顶端与所述行走臂腕部(44)的底端以360°可旋转方式活动连接；所述行走臂夹持部(45)固定安装于行走臂腕部(44)的顶端；所述夹持臂(5)包括夹持臂腰部(51)、夹持臂臂部(52)、夹持臂腕部(53)和夹持臂夹紧部(54)；所述夹持臂腰部(51)的底端与检测控制箱(1)的顶部表面以360°可旋转方式活动连接；所述夹持臂腰部(51)的顶端与所述夹持臂臂部(52)的底端活动连接；所述夹持臂臂部(52)的顶部与所述夹持臂腕部(53)的底端活动连接；所述夹持臂夹紧部(54)固定安装于夹持臂腕部(53)的顶端；在所述持臂腕部(53)的顶端位于所述夹持臂夹紧部(54)下方设有障碍清除部件(55)。
2.根据权利要求1所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述检测控制箱(1)内部设置有机器人运动控制***和机器人视觉控制***(3)。
3.根据权利要求2所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述机器人运动控制***包括装置主控器(11)、夹紧电机接近探头组(12)、超声测距传感器组(13)、导航定位装置(14)、远程无线通信装置(15)，机械臂分控装置(16)和太阳能充电板分控装置(17)；所述夹紧电机接近探头组(12)的信号输出端与装置主控器的接近探头探测信号输入端相连；所述超声测距传感器组(13)的测距信号输出端与装置主控器(11)的测距信号输入端相连；所述导航定位装置(14)的定位信号交互端与装置主控器(11)的定位信号交互端相连；所述远程无线通信装置(15)的无线数据交互段与装置主控器(11)的无线数据交互端相连；所述导航定位装置(14)的无线信号输出端与远程无线通信装置(15)的无线信号输入端相连；所述装置主控器(11)的机械臂控制信号输出端与所述机械臂分控装置(16)的控制信号输入端相连；所述装置主控器(11)的充电信号输出端与太阳能充电板分控装置(17)的控制信号输入端相连。
4.根据权利要求3所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述夹紧电机接近探头组(12)包括夹紧电机接近探头A，夹紧电机接近探头B和夹紧电机接近探头C；所述夹紧电机接近探头A，夹紧电机接近探头B和夹紧电机接近探头C的信号输出端即为所述夹紧电机接近探头组(12)的信号输出端；所述超声测距传感器组(13)包括超声测距传感器A，超声测距传感器B和超声测距传感器C；所述超声测距传感器A，超声测距传感器B和超声测距传感器C的测距信号输出端即为超声测距传感器组(13)的测距信号输出端；所述机械臂分控装置(16)包括行走臂A分控装置、行走臂B分控装置和夹持臂分控装置；所述行走臂A分控装置、行走臂B分控装置和夹持臂分控装置的控制信号输入端即为所述机械臂分控装置(16)的控制信号输入端。
5.根据权利要求4所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述行走臂A分控装置包括行走臂A分控控制器、腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器；所述行走臂A分控控制器的电机控制信号输出端分别与腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机A驱动器、肩部电机A驱动器、臂部电机A驱动器、腕部电机A驱动器、夹紧电机A驱动器和行走电机A驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机A、肩部电机A、臂部电机A、腕部电机A、夹紧电机A和行走电机A的驱动信号交互端相连；所述行走臂B分控装置包括行走臂B分控控制器、腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器；所述行走臂B分控控制器的电机控制信号输出端分别与腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机B驱动器、肩部电机B驱动器、臂部电机B驱动器、腕部电机B驱动器、夹紧电机B驱动器和行走电机B驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机B、肩部电机B、臂部电机B、腕部电机B、夹紧电机B和行走电机B的驱动信号交互端相连；所述夹持臂分控装置包括夹持臂分控控制器、腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器；所述夹持臂分控装的电机控制信号输出端分别与腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器的控制信号输入端相连；所述腰部电机C驱动器、臂部电机C驱动器、腕部电机C驱动器和夹紧电机C驱动器的驱动信号交互端分别与腰部电机C、臂部电机C、腕部电机C和夹紧电机C的驱动信号交互端相连。
6.根据权利要求3所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述太阳能充电板分控装置(17)包括太阳能充电板控制装置、执行电机A、执行电机B和太阳能充电器；所述太阳能充电板控制装置的控制信号输出端分别与所述执行电机A驱动器、执行电机B驱动器和太阳能充电器的控制信号输入端相连；所述执行电机A驱动器和执行电机B驱动器的驱动信号交互端分别与执行电机A和执行电机B的驱动信号交互端相连；所述太阳能充电器的电信充电号输出端与充电电池的电信号输入端相连。
7.根据权利要求2所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述机器人视觉控制***(3)包括装置主控器(11)、多个激光找正探测器(a2)、无线通讯装置(a3)、图像信号处理器(a4)和图像采集单元(a5)；所述装置主控器(11)的激光探测信号接收端与多个激光找正探测器(a2)的探测信号输出端相连；所述无线通讯装置(a3)的无线信号交互端与装置主控器(a2)的无线信号交互端相连；所述图像信号处理器(a4)的图像信号输出端与装置主控制器(a1)图像信号输入端相连；所述图像信号处理器(a4)的无线数据输出端与无线通讯装置(a3)的无线信号接收端相连；所述图像采集单元(a5)的图像信号输出端与图像信号处理器(a4)的图像信号输入端相连。
8.根据权利要求7所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述图像采集单元(a5)包括红外热像仪(a51)、摄像机A(a52)和摄像机B(a53)；所述红外热像仪(a51)的图形信号输出端和摄像机A(a52)和摄像机B(a53)的图像信号输出端即为所述图像采集单元(a5)的图像信号输出端。
9.根据权利要求1所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述行走臂夹持部(45)包括夹持部安装架(451)、上滑轮(452)和两个下滑轮(453)，所述夹持部安装架(451)成T型结构，在所述夹持部安装架(451)的横架上方设有与横臂垂直的上滑轮(452)；所述所述夹持部安装架(451)的竖架上并排设有与上滑轮(452)相对的两个下滑轮(453)；所述所述夹持部安装架(451)的横架和竖架活动连接，实现横臂和竖壁的自由开合进而实现上滑轮(452)和两个下滑轮(453)的开合。
10.根据权利要求1所述自走式输电线缆巡检机器人，其特征在于，所述夹持臂夹紧部(54)采用C型夹持滑块结构。
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