CN108608399A - 一种主从分布式控制的巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主从分布式控制的巡检机器人，包括机器人本体、检测装置、基于工业以太网的主从分布式本体控制***和多媒介监控***，所述检测装置用于检测机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息；所述基于工业以太网的主从分布式本体控制***接收检测装置检测的机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，并根据机器人本体的运动信息对机器人本体进行运动控制；所述多媒介监控***，接收机器人的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，实现对配电房的监控。本发明实现了机器人自主运动、定位精确、信息采集、无线通信、自主充电、实时监控等功能。

Description

一种主从分布式控制的巡检机器人

技术领域

本发属于电力技术领域下，具体涉及一种主从分布式控制的巡检机器人。

背景技术

随着我国用电用户数量的不断增加，用户对用电质量的要求不断提升，保证配电设备的正常、安全运行变得至关重要，从而使配电房巡检受到了更大的重视。另外，随着电力***自动化水平的提高以及配电房无人值守的普及，设备运行的安全性受到更加严格的考验。目前，国内大多数配电房还采用传统的人工巡视方式，由于受巡视人员诸多因素的制约，漏检、误检情况时有发生，不仅会造成重大经济损失，而且会发生安全事故。由此可见，传统的人工巡视方式已经不能满足现代化发展的要求，机器巡检代替人工成为了必然趋势。

室内巡检机器人通过自身所带高清和红外检测装置完成设定的巡检任务，同时把巡检信息传给到后台计算机，完成巡检工作。但是目前的室内巡检机器人还存在以下缺陷：

现有的电力巡检机器人多采用整机结构设计，不利于更换与维修；检测项目单一，只能完成照片及视频的采集、局部放电现象检测，而没有实现对环境信息实时监测；黑暗环境下，巡检无法完成对设备彩***采集；巡检机器人在前后、上下和左右三个方向的运行，定位精度很难保证；现有的巡检机器人不具备远程软件更新的功能，不能保证巡检***的升级换代；图像采集时会受到光线的影响，导致图像处理时不能获取受光线影响部分的数值，没有合理的图像处理算法；现有的巡检机器人现场终端功能简单，只能实现对巡检结果的显示；不具备与将机器人故障信息及时反馈给运维人员，导致故障不能及时排除。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种主从分布式控制的巡检机器人。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种主从分布式控制的巡检机器人，包括机器人本体、检测装置、基于工业以太网的主从分布式本体控制***和多媒介监控***，其中：

所述检测装置用于检测机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息；

所述基于工业以太网的主从分布式本体控制***接收检测装置检测的机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，并根据机器人本体的运动信息对机器人本体进行运动控制；

所述多媒介监控***，接收机器人的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，实现对配电房的监控。

本发明的主从分布式控制的巡检机器人包括基于工业以太网的主从分布式本体控制***和多媒介监控***。结构模块化便于更换与维修；基于工业以太网的主从分布式机器人本体控制***，可以实现前后、上下和左右三个方向上精确运动；同时能够实现机器人程序的在线更新，保证了巡检***的升级；可完成在复杂光线环境下图片及视频的采集，局部放电信息检测，柜体温度采集，环境信息的采集；巡检时，机器人能够将自身运动信息、被测设备的监控信息以及环境信息通过无线方式实时传送给监控***；终端监控***包括现场终端监控***、后台终端监控***、手机终端监控***，实现对配电房的多媒介监控。现场监控***能够实现与机器人实时通信，并处理接收到的检测装置获取的信息；后台监控***可以实时查看机器人运行状况和历史数据；***控终端可以接收故障信息，通知维修人员及时处理。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)控制上，设计了基于工业以太网的主从分布式控制板***，使控制任务更明确；运动控制更加精确；同时***实现程序远程在线更新的功能，保证了巡检控制***升级换。(2)监控上，设计的全方位监控***，现场监控***设计了详细的终端软件控制界面，使工作人员使用更方便、快捷；现场监控***获得巡检机器人上传的信息后，可以传送到后台监控***，并将故障信息传送给运维人员***控***，运维人员及时掌握巡检现场的情况并采取有效措施，排除故障保证机器人安全运行。

附图说明

图1是主从分布式控制的巡检机器人外壳图。

图2是主从分布式控制的巡检机器人结构示意图。

图3是吊舱正面结构示意图。

图4是吊舱反面结构示意图。

图5是伸缩装置结构示意图。

图6是轨道小车结构后轴测图示意图。

图7是轨道小车结构前轴测图示意图。

图8为轨道小车的剖视图。

图9是主从分布式控制的巡检机器人控制***总体结构示意图。

图10是上控制盒内部组成示意图。

图11是主控制盒内部组成示意图，其中图为主控制盒上侧内部组成示意图，图主控制盒下侧内部组成示意图。

图12是局方传感器采集盒内部组成示意图。

图13是吊舱运动控制盒内部组成示意图，其中图为吊舱运动控制盒上侧内部组成示意图，图吊舱运动控制盒下侧内部组成示意图。

图14是充电盒结构示意图。

图15是本发明现场终端示意图。

图16是本发明现场终端监控软件界面示意图。

具体实施方式

本发明的主从分布式控制的巡检机器人，包括机器人本体、检测装置、基于工业以太网的主从分布式本体控制***和多媒介监控***，其中：

所述检测装置用于检测机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息；

所述基于工业以太网的主从分布式本体控制***接收检测装置检测的机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，并根据机器人本体的运动信息对机器人本体进行运动控制；

所述多媒介监控***，接收机器人的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，实现对配电房的监控。

进一步的实施例中，所述检测装置包括：

用于检测机器人本体运动信息的装置，包括：轨道小车编码器(11)、伸缩装置编码器(27)、电动推杆编码器(71)、接近开关传感器(2)、超声波避障传感器(97)；

用于检测配电房环境信息的传感器，包括：温湿度传感器(7)、氧气传感器(57)、噪音传感器(58)、六氟化硫传感器(68)；

用于检测配电房柜体信息的装置，包括：红外摄像仪(50)、高清摄像头(62)、局放传感器TEV探头(53)、局放传感器超声波探头(54)。

进一步的实施例中，如图2所示，所述机器人本体包括轨道小车、伸缩装置和吊舱，其中轨道小车吊装在运行轨道(3)上，将轨道小车运送到待检测设备前方；所述伸缩装置沿垂直方向运动，将吊挂在伸缩装置下方的吊舱运送到指定高度；所述吊舱内设置有电动推杆和两轴云台。

在某些实施例中，如图3所示，将红外摄像仪(50)与两轴云台(52)连接，通过两轴云台(52)实现红外摄像仪(50)的水平回转及俯仰，检测配电房设备的温度。

在某些实施例中，如图3所示，将局放传感器TEV探头(53)、局放传感器超声波探头(54)与电动推杆连接；局放传感器TEV探头(53)、局放传感器超声波探头(54)随着电动推杆运动靠近和远离被测设备柜体表面，实现检测设备柜体内部有无放电现象。

在某些实施例中，将高清摄像头(62)安装在吊舱上，获取柜面图片信息。

进一步的实施例中，机器人本体的运动信息包括轨道小车、伸缩装置和电动推杆运动信息。

进一步的实施例中，如图5所示，所述伸缩装置包括安装架(21)、设置在安装架上的转轴(25)、滚筒(22)、两个伸缩杆(23)、皮带(26)、用以驱动滚筒(22)的驱动装置；

所述滚筒(22)设置在安装架(21)上端；所述两个伸缩杆(23)平行固定在安装架(21)下端；所述转轴(25)的轴向与滚筒(22)的轴向平行；所述皮带(26)的一端与滚筒(22)相连，另一端通过转轴(25)后伸入伸缩杆(23)内部，且位于伸缩杆(23)中心，并与伸缩杆(23)底板相连；所述两个伸缩杆(23)分别通过一个皮带(26)与滚筒(22)相连；某些实施例中所述驱动装置包括伸缩杆电机(33)和蜗轮蜗杆减速器(20)，伸缩杆电机(33)与蜗轮蜗杆减速器(20)通过柔性联轴器同轴相连；所述驱动装置带动滚筒(22)转动，滚筒(22)带动皮带(26)，转轴(25)将皮带(26)沿滚筒(22)的转动转化为垂直上下运动，皮带(26)进一步带动伸缩杆(23)上下伸缩，以带动吊舱上下移动；所述伸缩装置编码器(27)与滚筒同轴相连，实现伸缩杆运动信息的检测。

进一步的实施例中，如图6-8所示，所述轨道小车包括轨道(3)、安装底板(10)、与安装底板(10)相连的驱动电机(14)、与驱动电机(14)相连的减速器(15)、设置在轨道(3)上的传动带(29)、与传动带(29)啮合的传动齿轮(6)、设置在安装底板(10)上端的两个转动板(9)，行走轮(4)、传动机构；

所述两个转动板(9)分别通过一个转轴(30)与安装底板(10)相连，转轴(80)与转动板(9)和安装底板(10)之间分别通过轴承(31)连接；所述转动板(9)上对称的设有两个行走轮(4)，两个行走轮(4)对称的设置在轨道(3)两端，行走轮(4)通过第一支架(12)连接在安装底板(10)上，并可在轨道(3)上滚动行走；所述传动机构包括主动传动机构和从动传动机构；所述主动传动机构与减速器(15)相连，从动传动机构与转轴(30)相连，转轴(30)上端与传动齿轮(6)相连。

工作时，驱动电机(14)工作带动主动传动机构工作，主动传动机构带动从动传动机构工作，从动传动机构带动转轴(30)转动，转轴(30)带动传动齿轮(6)转动，传动齿轮沿传动带(29)行走；在传动齿轮(6)带动下，行走轮(4)沿轨道(3)转动行走；当行走轮(4)处于轨道(3)弯道时，行走轮(4)带动转动板(9)相对安装底板(10)转动，调整行走轮(4)姿态与弯道适应，具有很好的自适应作用。在某些实施例中，轨道小车编码器(11)与传动齿轮(6)同轴相连，实现对轨道小车运动信息的检测；接近开关传感器(2)安装在接近开关支架(1)上，检测安装在轨道(3)上的挡片(48)，获取校准轨道小车编码器(11)的信息。

所述基于工业以太网的主从分布式本体控制***，根据用于检测机器人本体运动信息的装置对机器人本体进行运动控制，并根据用于检测配电房环境信息的传感器以及用于检测配电房柜体信息的装置实现对配电房环境信息和配电房柜体信息的检测。

进一步的实施例中，如图9所示，基于工业以太网的主从分布式本体控制***包括主控制***、采集控制***、吊舱运动控制***、小车和伸缩装置运动控制***、电源管理***，其中：

小车和伸缩装置运动控制***，用于根据轨道小车和伸缩装置运动位置传感器检测到的位置信息实现对轨道小车和伸缩装置的运动控制，获取小车和伸缩装置运动控制***内运动传感器检测到的信息，并将获取的信息传给主控制***；

电源管理***，用于整个机器人供电***管理，实时检测电池电压和电流，控制供电回路与充电回路的通断，实现低电量条件下自动返航、自主充电控制，并将采集的电池电压和电流信息传给主控制***。控制板PCB端子(36)，上的运动控制单片机(37)、电源管理单片机(40)、电压传感器(41)、电流传感器(42)、

在某些实施例中，所述的小车和伸缩装置运动控制***和电源管理***在机器人的上控制盒(24)内实现，如图10所示，上控制盒内部包括位于小车和伸缩装置运动控制板(38)、电源管理板(39)、三个固态继电器(43)、伸缩装置电机驱动器(45)、小车电机驱动器(46)、电源开关电路(47)。所述小车和伸缩装置运动控制板(38)一侧焊接控制板PCB端子(36)，用于连接所述轨道小车编码器(11)、伸缩装置编码器(27)、温湿度传感器(7)、接近开关传感器(2)；小车和伸缩装置运动控制板(38)中部焊接有运动控制单片机(37)，用来获取连接到控制板PCB端子(36)上的传感器信息；所述运动控制单片机(37)根据轨道小车编码器(11)、伸缩装置编码器(27)获取的位置信息输出运动控制信号给伸缩装置电机驱动器(45)、小车电机驱动器(46)，从而实现对轨道小车和伸缩装置的运动控制。所述电源管理板(39)上焊接有电压传感器(41)、电流传感器(42)，获取电池电压和电流信息；电源管理板(39)中部焊接有电源管理单片机(40)，采集电压传感器(41)、电流传感器(42)获取的电池电压和电流信息，并根据获取的电池电压和电流信息输出固态继电器(43)控制信号；所述固态继电器(43)-1和固态继电器(43)-3与电源管理板(39)相连，实现对电池通路的控制；所述电源开关电路(47)与固态继电器(43)-2相连，实现对电源开关控制。

在某些实施例中，所述小车和伸缩装置运动控制***由小车和伸缩装置运动控制板(38)实现，完成对小车和伸缩装置的运动控制、轨道小车和伸缩装置编码器的数据采集、温湿度传感器数据采集、控制板之间的通信、电源启动等功能。所述运动控制单片机(37)布置在小车和伸缩装置运动控制板(38)上，可以进行数据的高速处理与分析，单片机中下载有传感器信息采集程序、机器人运动智能控制程序、与主控制板通信程序，从而实现小车和伸缩装置运动控制***的功能。

所述与主控制***通信程序主要完成与主控制板(77)信息交互。主控制板(77)向小车和伸缩装置运动控制板(38)发送控制指令，小车和伸缩装置运动控制板(38)接受到控制指令后根据指令内容完成不同的操作：完成轨道小车和伸缩装置编码器的数据采集、温湿度传感器数据采集和运动控制等。当小车和伸缩装置运动控制板(38)完成控制指令后，对主控制板(77)反馈传感器、运动到位等信息，完成与主控制板(77)的信息交互。

所述传感器信息采集程序主要实现传感器信息采集。所述运动控制单片机(37)通过控制板PCB端子(36)接受各传感器信息，主要包括温湿度传感器(7)、接近开关传感器(2)、小车编码器(11)、伸缩装置编码器(27)。通过接受温湿度传感器(7)返回的信息完成对环境温度和湿度信息的采集；通过接受接近开关传感器(2)返回的信息分析比对小车编码器(11)数值的准确性，校准小车编码器数值；通过接收小车编码器(11)返回的信息确定小车所在位置信息；通过接收伸缩装置编码器(27)返回的信息确定伸缩装置所在位置信息，从而实现对轨道小车和伸缩装置的运动控制。

所述智能控制机器人运动程序采用智能控制算法编写，实现智能控制小车驱动电机(14)、伸缩装置直流电机(33)。所述小车驱动电机(14)采用积分分离PI闭环算法控制，同时还带有饱和限幅环节。小车电机驱动器(46)、伸缩装置电机驱动器(45)，分别驱动所述的小车驱动电机(14)、伸缩装置直流电机(33)。通过选取合适的参数，结合所述的小车编码器(11)返回的位置数据信息，运动控制单片机(37)输出控制信号给小车电机驱动器(46)，控制小车电机实现平稳、快速启动、停止、加速、减速，智能控制小车运行速度，将所述机器人运送目标位置，实现对小车的运动控制和精确定位。所述伸缩装置直流电机(33)采用S曲线加减速控制算法控制，结合所述伸缩装置编码器(27)返回的位置数据信息，运动控制单片机(37)输出控制信号给伸缩装置电机驱动器(45)，控制伸缩装置电机实现平稳、快速启动、停止、加速、减速，将所述吊舱运送至目标设备正前方，实现了伸缩装置的运动控制和精确定位。

所述小车电机驱动器(46)将所述运动控制单片机(37)产生的电机控制PWM信号转换成电机输入电压，从而控制所述小车驱动电机(14)运动；还可以通过使能信号、停止信号控制所述的小车驱动电机(14)启动，停止等动作。所述伸缩装置驱动器(45)和小车驱动器相同。

所述电源开关控制电路(47)布置在小车和伸缩装置运动控制板上，控制固态继电器(43)-2，固态继电器(43)-2控制着电源总电路的通断。如图1所示，位于吊舱外壳上的开关按钮(99)和急停开关(100)控制着所述电源开关电路(47)，正常启动机器人时，急停开关(100)为闭合状态，短按开关按钮使(99)电源开关电路(47)输出控制信号用于控制固态继电器(43)-2，固态继电器(43)-2受控导通后，电源总电路导通为后续的各器件供电；正常关闭机器人时，此时急停开关(100)为闭合状态，长按开关按钮(99)大约2S左右，所述电源开关电路(47)失去控制信号输出，固态继电器(43)-2失控关闭整个机器人供电；当出现紧急情况时，拍下急停开关(100)使所述电源开关电路(47)失去控制信号输出，固态继电器(43)-2失控关闭整个机器人供电。

在某些实施例中，所述电源管理***由电源管理板(39)实现，完成对机器人***电源管理和监控、与主控制板通信等功能。所述电源管理单片机(40)布置在电源管理控制板(39)上，其可以进行数据的高速处理与分析。电源管理单片机(40)中下载有传感器信息采集程序、与主控制板通信程序、继电器控制程序。

所述与主控制板通信程序主要完成与主控制板(77)信息交互。主控制板(77)向电源管理板(39)发送传感器采集指令，电源管理板(39)完成对传感器采集后，将采集到的传感器信息传递给主控制板(77)，完成信息交互。

所述传感器信息采集程序主要完成对电压传感器(41)，电流传感器(42)信息采集。电源管理板(39)接受到与主控制板(77)发送的采集指令后，完成对电压传感器(41)，电流传感器(42)数值的采集。

所述继电器控制程序主要完成对继电器的控制，对继电器的控制是基于对电压传感器(41)，电流传感器(42)采集的信息。所述电源管理板(39)上电压传感器(41)采用霍尔电压传感器，可以实时检测所述的锂电池(32)的电压，将所测得的电压值及时反馈给所述的单片机(40)，所述的单片机(40)对电压值进行处理后，可以判断所述的锂电池(32)电压是否过低或过高：若过低，则说明所述的锂电池(32)电量已不足，需要充电，会控制机器人返回原点进行充电；若过高，说明所述的锂电池(32)已过度充电，需要停止充电。所示电源管理板(39)上还有电流传感器(42)，实时检测所述的锂电池(32)的工作电流和充电电流，电流传感器(42)将电池电流转换为输出电压，并及时反馈给所述的单片机(40)，所述的单片机(40)对电压值进行转换处理后，可以判断所述的锂电池(32)输出电流或充电电流状态，做出相应的操作：若输出电流过高。超过电池额定输出电流，要及时断开放电回路；若充电流过高。超过电池额定输入电流，要及时断开充电回路。单片机(40)结合电压传感器(41)，电流传感器(42)采集的电压和电流值输出的控制信号，控制所述直流控制直流的固态继电器(43)-1和(43)-3的通断，固态继电器(43)-1控制所述小车电机驱动器(46)、小车电机(14)、伸缩装置电机驱动器(45)、伸缩装置电机(33)的供电，固态继电器(43)-2控制充电电路的通断。

主控制***，用于完成与现场终端监控***、采集控制***、吊舱运动控制***、小车和伸缩装置运动控制***、电源管理***通信，并完成对上述控制***的集中控制；

采集控制***，用于获取检测装置下氧气、六氟化硫、噪音传感器信息，实现对配电房环境中氧气、六氟化硫、噪音实时检测，并将获取的信息传给主控制***；

在某些实施例中，所述的主控制***和采集控制***在机器人的主控制盒(59)内实现，如图11所示，主控制盒(59)内包括：主控制版(77)、采集板(80)、五个超声波避障传感器采集模块(82)。所述主控制板(77)上焊接有主控制板PCB端子(74)、以太网串口模块(75)、两个继电器(76)、主控制板单片机(78)；所述五个超声波避障传感器采集模块(82)一端与主控制板相连，另一端通过主控制板PCB端子(74)与位于外壳上(96)上超声波避障传感器(97)；所述采集板(80)上焊接有采集板PCB端子(79)、采集板单片机(81)；所述采集板PCB端子(79)上接有氧气传感器(57)、噪音传感器(58)、六氟化硫传感器(68)；所述采集板单片机(81)获取连接在采集板PCB端子(79)上的传感器信息。

所述主控制板(77)完成与现场监控***通信，与采集控制***、吊舱运动控制***、小车和伸缩装置运动控制***、电源管理***通信，传感器数据采集和辅助等功能。所述主控制板单片机(78)布置在主控制板(77)上，可以进行数据的高速处理与分析，单片机中下载有机器人与现场终端(101)通信程序、传感器信息采集程序、与控制板通信程序、辅助程序如吊舱电源管理、补光灯通断控制、指示灯控制等程序。

所述与现场监控***通信程序主要实现机器人与上位机之间信息的交互。机器人接收上位机发送的各种控制命令，如运动控制命令：要求机器人到达某一位置，当机器人到达该位置时，机器人返回成功到达信号；传感器采集控制命令：要求机器人采集当时各传感器信息，信息采集完成后发送给上位机；机器人主动上传信息：机器人每隔一段时间上传心跳包信息，确保机器人运行正常。

所述与各控制板通信程序主要实现对各控制板命令下发和接收各控制板返回的信息。主控制板(77)通过工业以太网的方式与各控制板实现信息交互，主控制板(77)解析控制指令后将控制指令发送到对应的控制板上，当该控制板完成该指令任务后，返回任务信息，完成主控制板与其他各控制板的信息交互。

所述传感器信息采集程序主要完成对局放传感器TEV探头(53)、局方传感器超声波探头(54)、超声波避障传感器(97)信息的采集。当所述局放传感器TEV探头(53)、局方传感器超声波探头(54)随着电动推杆运动到被测设备柜体表面时，通过其前端的磁铁吸住被测设备柜体金属表面，此时主控制板(77)发送采集指令给局放传感器控制板(84)，控制两传感器探头发射瞬态地电波和超声波，后将检测的瞬态地电波和超声波值返回给主控制板(77)，实现对局部放电的检测。所述对超声波避障传感器(97)的信息采集：主控制板(77)控制超声波避障传感器轮巡检测，将检测到的障碍物距离和设定值比较，确定机器人在行驶方向是否有障碍物。

所述吊舱内辅助程序主要实现吊舱内电源管理、补光灯通断控制、指示灯控制等功能。主控制板(77)上设计有受主控制板单片机(78)控制的两个继电器(76)，分别为控制12V供电的继电器(76-1)和控制5V供电的继电器(76-2)。由于机器人采用电池供电的方式，因此在保证电池电量的前提下，机器人待机时要断开高能耗器件如：红外热相仪(50)、高清摄像机(62)和非必须控制板和器件如：噪音传感器(58)、采集板(80)、吊舱运动控制板(86)、局放传感器控制板(84)等的供电。在机器人外壳上安装有补光灯，使机器人能够更好的适应黑暗的配电房环境；机器人外壳上还安装有指示灯(98)，用于显示电池的电量信息，补光灯和指示灯由主控制板单片机(78)直接控制。

在某些实施例中，所述采集控制***由采集板(80)实现，完成与主控制板(77)通信、传感器数据采集等功能。所述采集板单片机(81)布置在采集板(80)上，可以进行数据的高速处理与分析，单片机中下载有与主控制板通信程序、传感器信息采集程序等，从而实现采集控制***的功能。

所述与主控制板通信程序主要完成与主控制板(77)信息交互。主控制板(77)向采集板(80)发送传感器采集指令，采集板(80)完成对传感器采集后，将采集到的传感器信息传递给主控制板(77)，完成信息交互。

所述传感器信息采集程序主要实现对氧气传感器(57)、噪音传感器(58)、六氟化硫传感器(68)传感器信息的采集。当采集板(80)接收到主控制板(77)下发的传感器采集指令后，采集板完成对上述三个传感器信息采集。

所述局方传感器采集盒(60)主要完成对局放传感器TEV探头(53)、局方传感器超声波探头(54)的信息采集和与主控制板(77)通信。如图12所示，局方传感器采集盒(60)包括：穿墙端子(83)、局放传感器控制板(84)。所述穿墙端子(83)与局放传感器控制板(84)和主控制板(77)相连；所述局放传感器控制板(84)为局放传感器配套控制板，通过接受主控制板(77)采集指令完成对局部放电信息的采集，并将采集的信息实时反馈给主控制板(77)。

吊舱运动控制***，获取电动推杆运动信息，根据电动推杆位置信息实现对电动推杆运动控制，并将获取的信息传给主控制***；

在某些实施例中，所述的吊舱运动控制***由吊舱运动控制板(86)实现，其位于吊舱运动控制盒(65)内，如图13所示的吊舱运动控制盒(65)内包括：吊舱运动控制板(86)、电动推杆驱动模块(88)、超声波避障传感器采集模块(89)。所述吊舱运动控制板(86)上焊接有PCB端子(85)，用于连接电动推杆编码器(71)、两轴云台；吊舱运动控制板(86)上焊接有吊舱运动控制单片机(87)，获取电动推杆编码器(71)信息并根据获得的电动推杆编码器(71)信息输出电动推杆运动控制信号给与吊舱运动控制板(86)相连的电动推杆驱动模块(88)；所述超声波避障传感器采集模块(89)一端与吊舱运动控制板(86)相连，另一端通过PCB端子(85)与位于外壳上(96)上超声波避障传感器(97)相连。

所述吊舱运动控制板(86)完成与主控制板(77)通信、电动推杆编码器(71)和超声波避障传感器采集、吊舱的运动控制等功能。所述吊舱运动控制单片机(87)布置在吊舱运动控制板(86)上，可以进行数据的高速处理与分析，单片机中下载有与主控制板通信程序、传感器信息采集程序、吊舱运动控制等程序。

所述与主控制板通信程序主要完成与主控制板(77)信息交互。主控制板(77)向吊舱运动控制板(86)发送控制指令，吊舱运动控制板(86)接收到控制指令根据指令内容完成不同的操作：对电动推杆编码器(71)和超声波避障传感器(97)采集，根据电动推杆编码器(71)对电动推杆进行运动控制等。当吊舱运动控制板(86)完成控制指令后，要对主控制板(77)反馈传感器、运动到位等信息，完成与主控制板(77)的信息交互。

所述传感器信息采集程序主要完成对电动推杆编码器(71)、超声波避障传感器(97)的信息采集。主控制板(77)向吊舱运动控制板(86)发送超声波避障传感器采集指令，吊舱运动控制板(86)在接收到指令后控制五路超声波避障传感器轮巡检测，将每个超声波避障传感器检测到的障碍物距离和设定值比较，以确定机器人在行驶方向是否有障碍物，并将障碍物信息反馈给主控制板(77)；电动推杆在运动过程中，实时检测电动推杆编码器(71)，获取电动推杆运动位置。

所述吊舱运动控制等程序主要完成对电动推杆和两轴云台(51)的运动控制。局放传感器探头与电动推杆相连，电动推杆带动探头水平且垂直于柜体方向运动；红外摄像仪(50)与两轴云台(52)连接，通过两轴云台(52)实现红外摄像仪(50)的水平回转及俯仰，检测配电房设备的温度。运动吊舱运动控制板(86)对电动推杆的运动控制：吊舱运动控制板(86)接收到主控制板(77)发送的运动指令包括伸出指令和缩回指令，当主控制板发送的是伸出指令时，吊舱运动控制板(86)输出PWM控制信号和伸出信号给电动推杆驱动模块(88)，电动推杆驱动模块(88)输出相应的正电压控制电动推杆向前运动，当局放传感器支架(55)贴到被测设备柜体表面时，安装在电动推杆前端的两个限位开关输出触发信号反馈给吊舱运动控制板(86)，指明电动推杆到达指定位置，停止电动推杆运动；当主控制板发送的是缩回指令时，吊舱运动控制板(86)输出PWM控制信号和缩回信号给电动推杆驱动模块(88)，电动推杆驱动模块(88)输出相应的负电压控制电动推杆向后运动，当安装在电动推杆上的罩壳向后运动触发原点限位开关后输出触发信号反馈给吊舱运动控制板(86)，指明电动推杆回到原点位置，停止电动推杆运动，等待下次运动指令。吊舱运动控制板(86)对两轴云台(51)的运动控制由舵机实现：吊舱运动控制板(86)接收主控制板(77)发送的两轴云台运动控制指令，将两轴云台旋转角度信息转换为控制舵机转角的PWM控制信息，从而控制舵机在水平轴和俯仰轴运动到指定位置。

所述主控制***、采集控制***、吊舱运动控制***、小车和伸缩装置运动控制***、电源管理***中实现了控制***嵌入式软件远程更新设计，实现了无需采用编程器对Flsah存储器实现数据更新的软件远程更新技术，完成对巡检机器人程序更新操作。实现了产品无须开箱，无须对产品逐个操作就能完成内部程序更新的技术，以减少资源消耗。

在某些实施例中，机器人本体采用电池供电方式，当电池电量较低时返回起始点充电盒(90)处进行充电，如图14所示，所述充电盒(90)包括：充电盒固定限位板(91)、一对高压充电端子头(92)、锂电池充电器(93)。充电盒(90)通过充电盒固定限位板(91)安装在机器人高精度链条式轨道(3)起点处的墙壁上，其高度保证高压充电端子头(92)与高压充电端子座(19)齐平。所述的充电盒(90)中安装有锂电池充电器(93)，其输出端分别与所述的高压充电端子头(92)相连。当机器人电池电量较低时，机器人运行至起始点充电盒(90)处，所述高压充电端子座(19)刚好可以与高压充电端子头(92)对接，同时接近开关检测机器人起始位置挡片，确定机器人回到起始位置并将返回检测信息。所述电源管理板(39)接受检测信息控制所述充电固态继电器(43)-3打开对电池进行充电，这种先将高压端子对接后再接通充电通路，避免了充电端子对接时可能会产生的电弧现象。在接通充电固态继电器(43)-3后，断开放电固态继电器(43)-2，切断非必须器件供电，保证充电的效率。充电过程中所述电压传感器(41)实时检测锂电池(32)电压，当电压达到一定值时说明电池充满电，电源管理板(39)控制充电固态继电器(43)-3断开充电电路，停止充电过程。同时充电过程中电流传感器(42)实时监测充电电流，当检测到充电电流超过电池额定充电电流时，电源管理板(39)也会控制充电固态继电器(43)-3断开充电电路，保证充电过程安全。

在某些实施例中，所述现场监控***在现场监控终端(101)上实现，采用触摸屏一体机形式，如图15所示，内部带有无线网卡，能够与机器人本体上路由器提供的Wifi信号连接，实时接收机器人上传的信息。所述现场监控终端(101)触摸屏将现场监控***接收到的机器人运行信息、传感器采集信息、高清摄像头拍摄的视频信息、红外传感器采集的温度信息等数据信息实时显示在屏幕上，供工作人员及时查看。工作人员可以通过触摸屏操作现场监控终端(101)，完成对终端机各方面需求设置、对机器人发送巡检命令。所述现场监控终端(101)放置在配电房控制室，内置4G通信模块，实现与***控***的通信。同时，配电房控制室应留有电源插座和网口插座，能为所述现场监控终端(101)供电并与电力***的后台监控***实现通信。

所述现场监控终端(101)有监控软件界面(102)，如图16所示，所述监控软件是基于Windows操作***开发，结合视频传输、图像识别、网络通讯、计算机控制等技术，实现信息采集、传输、控制、管理和储存。所述监控软件界面(102)分为：***配置界面、设备配置界面、巡检任务编辑界面、巡检计划与日志界面、巡检作业界面、巡检结果界面、故障消缺管理界面。

所述***配置界面完成对现场监控终端(101)***配置；所述设备配置界面主要完成对检测项目的设置，勾选机器人上搭载的传感器和对巡航、返航条件设置等；所述巡检任务编辑界面主要完成对机器人巡检任务的编辑，如机器人三轴运动编辑、传感器编辑、机器人运行状态编辑、巡检任务列表录入编辑等；所述巡检计划与日志界面完成巡检策略配置、设置多种巡检任务模式、建立历史巡检任务日志等；所述巡检作业界面主要有：展示配电房全局平面图，同时显示各传感器返回的检测信息、机器人状态信息、巡检作业列表，工作模式、巡检作业控制按钮等；所述巡检结果界面主要有：历史巡检任务日志、历史新建结果列表、可对历史作业巡检明细进行查看、巡检结果上传服务器等功能；所述故障消缺管理界面主要完成当巡检结果有问题时上报服务器端、操作人员故障判断、消缺动作处理、建立历史故障消缺日志等。

本发明配电房自动巡检机器人***首先对现场监控终端(101)***配置界面、设备配置界面、巡检任务编辑界面的配置和巡检计划与日志界面等设置，完善***配置需求、确定机器人巡检项目和巡航，返航条件设置、设置巡检任务参数和巡检任务列表编辑、设置巡检策略、配置建立的巡检任务日志。当完成上述配置后才能开始巡检任务。

机器人待机时停在机器人高精度链条式轨道(3)原点位置处，此时电池(32)电量处于满状态。打开机器人外壳(96)上的急停开关(100)并短按总开关(99)，机器人供电电路接通，各控制板依次上电并自检，等待接收现场终端(101)发送的巡检任务命令。当机器人的无线路由器(66)接收到通过Wifi发送的命令后，通过以太网串口模块(75)将以太网信息转换为串口信息，以供主控制板单片机(78)接收并处理。单片机(78)解析巡检命令，根据巡检内容下发巡检任务给各控制板。

机器人巡检任务主要包括：机器人三轴运动、运行障碍物判断、传感器信号采集。当机器人接收到运动巡检任务后，主控制板(77)给各控制板下发运动巡检指令，完成小车水平方向、伸缩装置垂直方向、电动推杆垂直柜面方向的运动，三轴运动都有相应的运动控制算法，保证完成平稳、快速启动、停止、加速、减速运动动作和精确定位。在机器人运动过程中要实时监测机器人在运动方向上的障碍物信息，保证机器人运行安全。当机器人运动到位后，控制机器人传感器：高清摄像机、红外摄像仪、局放传感器打开，获取所需信号。当机器人接收到环境信息采集指令时，主控制板(77)给各控制板下发环境信息采集指令，各控制板完成对环境信息：温湿度、噪音、六氟化硫含量、氧气浓度等采集。

各控制板在完成本次巡检任务后返回巡检信息给主控制板，主控制板将得到的各巡检信息和机器人本身状态信息通过返回命令反馈给现场监控***，完成本次巡检任务。当现场监控***接受到反馈信息后，下发下次巡检任务，直至本次巡检过程全部完成，控制机器人返回到原点位置待命，进行下次巡检。

所述现场监控终端(101)接收到机器人反馈信息后应在巡检作业界面、巡检结果界面展示，方便工作人员查看。当机器人本身出现故障或是反馈采集的高清摄像机、红外摄像仪、局放传感器、环境信息出现不符合配电房要求时要在故障消缺管理界面显示，及时通知到工作人员手机终端，工作人员根据故障情况采取相应措施进行故障排除，并将故障信息和故障处理内容保存在历史故障消缺日志里，方便后台工作人员查看。

Claims (8)

1.一种主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，包括机器人本体、检测装置、基于工业以太网的主从分布式本体控制***和多媒介监控***，其中：

所述检测装置用于检测机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息；

所述基于工业以太网的主从分布式本体控制***接收检测装置检测的机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，并根据机器人本体的运动信息对机器人本体进行运动控制；

所述多媒介监控***，接收机器人的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息，实现对配电房的监控。

2.根据权利要求1所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，所述检测装置包括：

用于检测机器人本体运动信息的装置，包括：轨道小车编码器(11)、伸缩装置编码器(27)、电动推杆编码器(71)、接近开关传感器(2)、超声波避障传感器(97)；

用于检测配电房环境信息的传感器，包括：温湿度传感器(7)、氧气传感器(57)、噪音传感器(58)、六氟化硫传感器(68)；

用于检测配电房柜体信息的装置，包括：红外摄像仪(50)、高清摄像头(62)、局放传感器TEV探头(53)、局放传感器超声波探头(54)。

3.根据权利要求2所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，所述机器人本体包括轨道小车、伸缩装置和吊舱，其中轨道小车吊装在运行轨道(3)上，将轨道小车运送到待检测设备前方；所述伸缩装置沿垂直方向运动，将吊挂在伸缩装置下方的吊舱运送到指定高度；所述吊舱内设置有电动推杆和两轴云台。

4.根据权利要求3所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，机器人本体的运动信息包括轨道小车、伸缩装置和电动推杆运动信息。

5.根据权利要求3所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，所述伸缩装置包括安装架(21)、设置在安装架上的转轴(25)、滚筒(22)、两个伸缩杆(23)、皮带(26)、用以驱动滚筒(22)的驱动装置；

所述滚筒(22)设置在安装架(21)上端；所述两个伸缩杆(23)平行固定在安装架(21)下端；所述转轴(25)的轴向与滚筒(22)的轴向平行；所述皮带(26)的一端与滚筒(22)相连，另一端通过转轴(25)后伸入伸缩杆(23)内部，且位于伸缩杆(23)中心，并与伸缩杆(23)底板相连；所述两个伸缩杆(23)分别通过一个皮带(26)与滚筒(22)相连；所述驱动装置包括伸缩杆电机(33)和蜗轮蜗杆减速器(20)，伸缩杆电机(33)与蜗轮蜗杆减速器(20)通过柔性联轴器同轴相连；所述驱动装置带动滚筒(22)转动，滚筒(22)带动皮带(26)，转轴(25)将皮带(26)沿滚筒(22)的转动转化为垂直上下运动，皮带(26)进一步带动伸缩杆(23)上下伸缩，以带动吊舱上下移动。

6.根据权利要求3所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，所述轨道小车包括轨道(3)、安装底板(10)、与安装底板(10)相连的驱动电机(14)、与驱动电机(14)相连的减速器(15)、设置在轨道(3)上的传动带(29)、与传动带(29)啮合的传动齿轮(6)、设置在安装底板(10)上端的两个转动板(9)，行走轮(4)、传动机构；

所述两个转动板(9)分别通过一个转轴(80)与安装底板(10)相连，转轴(80)与转动板(9)和安装底板(10)之间分别通过轴承(81)连接；所述转动板(9)上对称的设有两个行走轮(4)，两个行走轮(4)对称的设置在轨道(3)两端，行走轮(4)通过第一支架(12)连接在安装底板(10)上，并可在轨道(3)上滚动行走；所述传动机构包括主动传动机构和从动传动机构；所述主动传动机构与减速器(15)相连，从动传动机构与转轴(80)相连，转轴(80)上端与传动齿轮(6)相连。

7.根据权利要求3所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，所述基于工业以太网的主从分布式本体控制***包括主控制***、采集控制***、吊舱运动控制***、小车和伸缩装置运动控制***、电源管理***，其中：

主控制***，用于与多媒介监控***、采集控制***、吊舱运动控制***、小车和伸缩装置运动控制***、电源管理***交互通信；

采集控制***，用于获取检测装置下氧气、六氟化硫、噪音传感器信息，实现对配电房环境中氧气、六氟化硫、噪音实时检测，并将获取的信息传给主控制***；

吊舱运动控制***，获取电动推杆运动信息，根据电动推杆位置信息实现对电动推杆运动控制，并将获取的信息传给主控制***；

小车和伸缩装置运动控制***，获取小车和伸缩装置运运动位置信息，根据轨道小车和伸缩装置运动位置信息实现对轨道小车和伸缩装置的运动控制，并将获取的信息传给主控制***；

电源管理***，用于整个机器人供电***管理，实时检测电池电压和电流，控制供电回路与充电回路的通断，实现低电量条件下自动返航、自主充电控制，并将采集的电池电压和电流信息传给主控制***。

8.根据权利要求1所述的主从分布式控制的巡检机器人，其特征在于，所述多媒介监控***包括现场终端监控***、后台终端监控***、手机终端监控***；

所述现场监控***，用于接收机器人本体的运动信息、配电房环境信息以及配电房柜体信息；实时监控巡检机器人当前的运行状态并控制机器人的运行、完成对表记图片进行图像处理、分析和存储巡检机器人采集到的数据信息、故障信息；

所述后台监控***获取现场监控***接收的所有信息，并实时查看机器人运行状况和历史数据；

所述***控终端接收现场监控***发送的故障信息。