CN109586207A - 用于电缆检测的智能巡检机器人及其巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于电缆检测的智能巡检机器人，包括机器人本体，所述机器人本体上设置有平移机构、PLC控制器、温度探测器、GPS模块、无线通信模块和电源，所述机器人本体能通过平移机构在被检测电缆上移动，所述平移机构、温度探测器、GPS模块和无线通信模块均与PLC控制器通信连接，电源通过PLC控制器为平移机构、温度探测器、GPS模块和无线通信模块供电。本发明通过三点支承，提高运行过程中的稳定性，巡检过程中，温度探测器能将探测到的温度信号连同GPS模块的定位信号一同发送给PLC控制器，PLC控制器经过对温度信号进行处理后，一旦温度超过设定的阈值温度，通过远程监控就能进行感知，及时发现进行维护，显著提高了电塔上电力电缆的巡检力度和巡检效率。

Description

用于电缆检测的智能巡检机器人及其巡检方法

技术领域

本发明涉及电缆检测的领域，具体涉及用于电缆检测的智能巡检机器人及其巡检方法。

背景技术

电力电缆是用于传输和分配电能的电缆，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电及过江海水下输电线。电塔，呈梯形或三角形等塔状建筑物，高度通常为25-40米，为钢架结构。电塔多建设在野外的发电厂、配电站附近，它是电力部门的重要设施，能架空电线并起保护和支撑的作用。电力铁塔的设计、制造、安装、维护及质量检测是现代电力***运行与发展的重要保障。

随着城市化进程的推进，电力电缆的应用日益增加，电缆网络的覆盖范围不断扩大，所以加强电力电缆的维护管理非常有必要。而目前，电塔所支撑的电力电缆由于存在一定的高度，造成巡检维护难度大，而且目前采用人工的方式导致巡检效率低。为了提高电塔上电力电缆的巡检力度和巡检效率，有必要提出用于电缆检测的智能巡检机器人及其巡检方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供用于电缆检测的智能巡检机器人及其巡检方法，通过自动的方式对电缆进行现场检测，运行稳定，实现检测数据实时反馈，并能远程控制，实现对巡检机器人的远程操控。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

用于电缆检测的智能巡检机器人，包括机器人本体，所述的机器人本体上设置有平移机构、PLC控制器、温度探测器、GPS模块、无线通信模块和电源，所述的机器人本体能通过平移机构在被检测电缆上移动，所述的平移机构、温度探测器、GPS模块和无线通信模块均与PLC控制器通信连接，所述的电源通过PLC控制器为平移机构、温度探测器、GPS模块和无线通信模块供电。

进一步，所述的机器人本体为具有一开口的C形结构，该开口为被检测电缆的进入口，设置于机器人本体的旁侧，所述的平移机构包括两组主驱动滚轮组、一组浮动压紧滚轮组、传动齿轮组和伺服电机，两组所述的主驱动滚轮组分别对称安装在机器人本体的底部两侧，并且均通过传动齿轮组与固定安装于所述机器人本体上的伺服电机传动连接，所述的一组浮动压紧滚轮组安装在所述机器人本体的顶部，在工作过程中，两组主驱动滚轮组和一组浮动压紧滚轮组对被检测电缆的周围三点进行限位。

进一步，每组所述的主驱动滚轮组包括转轴和通过键固定安装在转轴上的主动滚轮，所述的转轴的两端各通过一轴承与机器人本体配合连接，所述的传动齿轮组包括一主动锥齿轮和两个从动锥齿轮，两组所述主驱动滚轮组上的转轴下端各固定连接一所述的从动锥齿轮，所述的伺服电机固定于机器人本体的底部，且伺服电机的电机轴上安装所述的主动锥齿轮，所述的主动锥齿轮与两个从动锥齿轮均外啮合，所述的伺服电机通过伺服驱动器与PLC控制器通信连接，并且电源通过PLC控制器为所述的伺服电机提供工作电压。

进一步，所述的机器人本体的顶部设置有导孔，并且在导孔的上部设置有通孔，所述的浮动压紧滚轮组包括销轴、从动滚轮、固定架、连接杆、弹簧、拉板和拉环，所述的从动滚轮通过轴承安装于所述销轴上，所述销轴的两端与固定架固定焊接，所述的固定架的顶部设置有所述的连接杆，所述的连接杆穿过所述通孔后与拉板连接，所述拉板上还设置一所述拉环，所述连接杆的底部套设有弹簧，所述的弹簧的上、下两端分别抵住导孔顶面、固定架的上端面。

进一步，所述PLC控制器、GPS模块和无线通信模块均设置在机器人本体的内部，所述机器人本体的内环面上设置有多个所述温度探测器，每个温度探测器均与PLC控制器通信连接，所述的PLC控制器通过无线通信模块与电缆检测***通信连接。

进一步，所述机器人本体的前、后两端面上均设置有障碍物传感器和超声波发生器，所述的障碍物传感器和超声波发生器均与PLC控制器通信连接，并通过PLC控制器与电源电性连接。

本发明还提出了用于电缆检测的智能巡检机器人的巡检方法，包括如下步骤：

S1、拉动浮动压紧滚轮组上的拉环，将被检测电缆从开口放进机器人本体中，松开拉环，在弹簧的作用力下，从动滚轮对被检测电缆的顶部进行支承，被检测电缆的底部由两组主驱动滚轮组进行支承；

S2、通过电缆检测***发送检测指令，无线通信模块接收检测指令并传送给PLC控制器，PLC控制器通过伺服驱动器驱动伺服电机工作，通过传动齿轮组带动两组主驱动滚轮组上的主动滚轮转动，在被检测电缆上前行；

S3、在前行过程中，温度探测器探测被检测电缆表面的温度，并定期将温度信号连同GPS模块的定位信号发送给PLC控制器，PLC控制器对温度信号进行处理，若温度超过设定的阈值，则将该温度信号连同该温度信号一同发送的定位信号通过无线通信模块发送给电缆检测***。

进一步，所述S3中，在前行过程中，若障碍物传感器感应到前方有障碍物，则将感应信号发送给PLC控制器，PLC控制器控制伺服电机暂停运行，控制超声波发生器发出超声波，若n秒内，依然感应到有障碍物存在，则PLC控制器控制伺服电机停止运行或反向运行原路返回。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明用于电缆检测的智能巡检机器人，由两组主驱动滚轮组和一组浮动压紧滚轮组实现对被检测电缆的三点支承，并且浮动压紧滚轮组能保证运行过程中，被检测电缆始终保持三点支承，提高运行过程中的稳定性，被检测电缆长度方向上各点的温度信号由温度探测器进行探测，并且温度探测器能将探测到的温度信号连同GPS模块的定位信号一同发送给PLC控制器，PLC控制器经过对温度信号进行处理后，一旦温度超过设定的阈值温度，PLC控制器就会将该处的温度信号连同定位信号一同通过无线通信模块发送给电缆检测***，就能实现远程监控，一旦有温度异常的情况就能及时发现进行维护，显著提高了电塔上电力电缆的巡检力度和巡检效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明中用于电缆检测的智能巡检机器人的前视图；

图2为本发明中用于电缆检测的智能巡检机器人的后视图；

图3为本发明中用于电缆检测的智能巡检机器人的内部结构示意图；

图4为本发明中用于电缆检测的智能巡检机器人的剖视图。

图中：1-机器人本体、11-开口、12-导孔、13-通孔；2-平移机构、21-主驱动滚轮组、211-转轴、212-主动滚轮、22-浮动压紧滚轮组、221-销轴、222-从动滚轮、223-固定架、224-连接杆、225-弹簧、226-拉板、227-拉环；23-传动齿轮组、231-主动锥齿轮、232-从动锥齿轮、24-伺服电机、241-伺服驱动器；3-PLC控制器、4-温度探测器、5-GPS模块、6-无线通信模块、7-电源、8-障碍物传感器、9-超声波发生器、10-被检测电缆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1至图4所示，用于电缆检测的智能巡检机器人，包括机器人本体1，所述的机器人本体1上设置有平移机构2、PLC控制器3、温度探测器4、GPS模块5、无线通信模块6和电源7，所述的机器人本体1能通过平移机构2在被检测电缆10上移动，所述的平移机构2、温度探测器4、GPS模块5和无线通信模块6均与PLC控制器3通信连接，所述的电源7通过PLC控制器3为平移机构2、温度探测器4、GPS模块5和无线通信模块6供电。

所述的机器人本体1为具有一开口11的C形结构，该开口11为被检测电缆10的进入口，设置于机器人本体1的旁侧，所述的平移机构2包括两组主驱动滚轮组21、一组浮动压紧滚轮组22、传动齿轮组23和伺服电机24，两组所述的主驱动滚轮组21分别对称安装在机器人本体1的底部两侧，并且均通过传动齿轮组23与固定安装于所述机器人本体1上的伺服电机24传动连接，所述的一组浮动压紧滚轮组22安装在所述机器人本体1的顶部，在工作过程中，两组主驱动滚轮组21和一组浮动压紧滚轮组22对被检测电缆10的周围三点进行限位。为避免在移动过程中，被检测电缆10从开口11中滑脱，造成该巡检机器人从被检测电缆10上掉落，机器人本体1在开口11的上下侧均设置有螺孔，当被检测电缆10从开口11中进入并固定后，用一限位板上下端通过螺钉与机器人本体1上的螺孔对应连接，对开口11进行封堵，防止工作过程中该巡检机器人掉落的问题。

在本发明实施例中，每组所述的主驱动滚轮组21包括转轴211和通过键固定安装在转轴211上的主动滚轮212，所述的转轴211的两端各通过一轴承与机器人本体1配合连接，所述的传动齿轮组23包括一主动锥齿轮231和两个从动锥齿轮232，两组所述主驱动滚轮组21上的转轴211下端各固定连接一所述的从动锥齿轮232，所述的伺服电机24固定于机器人本体1的底部，且伺服电机24的电机轴上安装所述的主动锥齿轮231，所述的主动锥齿轮231与两个从动锥齿轮232均外啮合，所述的伺服电机24通过伺服驱动器241与PLC控制器3通信连接。

进一步地，所述的机器人本体1的顶部设置有导孔12，并且在导孔12的上部设置有通孔13，所述的浮动压紧滚轮组22包括销轴221、从动滚轮222、固定架223、连接杆224、弹簧225、拉板226和拉环227，所述的从动滚轮222通过轴承安装于所述销轴221上，所述销轴221的两端与固定架223固定焊接，所述的固定架223的顶部设置有所述的连接杆224，所述的连接杆224穿过所述通孔13后与拉板226连接，所述拉板226上还设置一所述拉环227，所述连接杆224的底部套设有弹簧225，所述的弹簧225的上、下两端分别抵住导孔12顶面、固定架223的上端面。

在本发明实施例中，所述PLC控制器3、GPS模块5和无线通信模块6均设置在机器人本体1的内部，所述机器人本体1的内环面上设置有多个所述温度探测器4，每个温度探测器4均与PLC控制器3通信连接，所述的PLC控制器3通过无线通信模块6与电缆检测***通信连接。

更进一步地，所述机器人本体1的前、后两端面上均设置有障碍物传感器8和超声波发生器9，所述的障碍物传感器8和超声波发生器9均与PLC控制器3通信连接，并通过PLC控制器3与电源7电性连接，通过障碍物传感器8感应被检测电缆10上是否存在鸟等障碍物，一旦感应到有障碍物，PLC控制器3根据障碍物传感器8的感应信号做出判断，并向超声波发生器9发送启动信号，超声波发生器9启动，对鸟等障碍物进行驱逐。

本发明实施例还提出了用于电缆检测的智能巡检机器人的巡检方法，包括如下步骤：

S1、拉动浮动压紧滚轮组22上的拉环227，将被检测电缆10从开口11放进机器人本体1中，松开拉环227，在弹簧225的作用力下，从动滚轮222对被检测电缆10的顶部进行支承，被检测电缆10的底部由两组主驱动滚轮组21进行支承。

S2、通过电缆检测***发送检测指令，无线通信模块6接收检测指令并传送给PLC控制器3，PLC控制器3通过伺服驱动器241驱动伺服电机24工作，通过传动齿轮组23带动两组主驱动滚轮组21上的主动滚轮212转动，在被检测电缆10上前行。

S3、在前行过程中，温度探测器4探测被检测电缆10表面的温度，并定期将温度信号连同GPS模块5的定位信号发送给PLC控制器3，PLC控制器3对温度信号进行处理，若温度超过设定的阈值，则将该温度信号连同该温度信号一同发送的定位信号通过无线通信模块6发送给电缆检测***；在前行过程中，若障碍物传感器8感应到前方有障碍物，则将感应信号发送给PLC控制器3，PLC控制器3控制伺服电机24暂停运行，控制超声波发生器9发出超声波，若n秒内，依然感应到有障碍物存在，则PLC控制器3控制伺服电机24停止运行或反向运行原路返回。

在本发明实施例中，n秒内障碍物依然存在则表示障碍物为塔架，n的数值优选5。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.用于电缆检测的智能巡检机器人，其特征在于：包括机器人本体，所述的机器人本体上设置有平移机构、PLC控制器、温度探测器、GPS模块、无线通信模块和电源，所述的机器人本体能通过平移机构在被检测电缆上移动，所述的平移机构、温度探测器、GPS模块和无线通信模块均与PLC控制器通信连接，所述的电源通过PLC控制器为平移机构、温度探测器、GPS模块和无线通信模块供电。

2.根据权利要求1所述的用于电缆检测的智能巡检机器人，其特征在于：所述的机器人本体为具有一开口的C形结构，该开口为被检测电缆的进入口，设置于机器人本体的旁侧，所述的平移机构包括两组主驱动滚轮组、一组浮动压紧滚轮组、传动齿轮组和伺服电机，两组所述的主驱动滚轮组分别对称安装在机器人本体的底部两侧，并且均通过传动齿轮组与固定安装于所述机器人本体上的伺服电机传动连接，所述的一组浮动压紧滚轮组安装在所述机器人本体的顶部，在工作过程中，两组主驱动滚轮组和一组浮动压紧滚轮组对被检测电缆的周围三点进行限位。

3.根据权利要求2所述的用于电缆检测的智能巡检机器人，其特征在于：每组所述的主驱动滚轮组包括转轴和通过键固定安装在转轴上的主动滚轮，所述的转轴的两端各通过一轴承与机器人本体配合连接，所述的传动齿轮组包括一主动锥齿轮和两个从动锥齿轮，两组所述主驱动滚轮组上的转轴下端各固定连接一所述的从动锥齿轮，所述的伺服电机固定于机器人本体的底部，且伺服电机的电机轴上安装所述的主动锥齿轮，所述的主动锥齿轮与两个从动锥齿轮均外啮合，所述的伺服电机通过伺服驱动器与PLC控制器通信连接，并且电源通过PLC控制器为所述的伺服电机提供工作电压。

4.根据权利要求2所述的用于电缆检测的智能巡检机器人，其特征在于：所述的机器人本体的顶部设置有导孔，并且在导孔的上部设置有通孔，所述的浮动压紧滚轮组包括销轴、从动滚轮、固定架、连接杆、弹簧、拉板和拉环，所述的从动滚轮通过轴承安装于所述销轴上，所述销轴的两端与固定架固定焊接，所述的固定架的顶部设置有所述的连接杆，所述的连接杆穿过所述通孔后与拉板连接，所述拉板上还设置一所述拉环，所述连接杆的底部套设有弹簧，所述的弹簧的上、下两端分别抵住导孔顶面、固定架的上端面。

5.根据权利要求1所述的用于电缆检测的智能巡检机器人，其特征在于：所述PLC控制器、GPS模块和无线通信模块均设置在机器人本体的内部，所述机器人本体的内环面上设置有多个所述温度探测器，每个温度探测器均与PLC控制器通信连接，所述的PLC控制器通过无线通信模块与电缆检测***通信连接。

6.根据权利要求1所述的用于电缆检测的智能巡检机器人，其特征在于：所述机器人本体的前、后两端面上均设置有障碍物传感器和超声波发生器，所述的障碍物传感器和超声波发生器均与PLC控制器通信连接，并通过PLC控制器与电源电性连接。

7.用于电缆检测的智能巡检机器人的巡检方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、拉动浮动压紧滚轮组上的拉环，将被检测电缆从开口放进机器人本体中，松开拉环，在弹簧的作用力下，从动滚轮对被检测电缆的顶部进行支承，被检测电缆的底部由两组主驱动滚轮组进行支承；

S2、通过电缆检测***发送检测指令，无线通信模块接收检测指令并传送给PLC控制器，PLC控制器通过伺服驱动器驱动伺服电机工作，通过传动齿轮组带动两组主驱动滚轮组上的主动滚轮转动，在被检测电缆上前行；

S3、在前行过程中，温度探测器探测被检测电缆表面的温度，并定期将温度信号连同GPS模块的定位信号发送给PLC控制器，PLC控制器对温度信号进行处理，若温度超过设定的阈值，则将该温度信号连同该温度信号一同发送的定位信号通过无线通信模块发送给电缆检测***。

8.根据权利要求7所述的用于电缆检测的智能巡检机器人的巡检方法，其特征在于：所述S3中，在前行过程中，若障碍物传感器感应到前方有障碍物，则将感应信号发送给PLC控制器，PLC控制器控制伺服电机暂停运行，控制超声波发生器发出超声波，若n秒内，依然感应到有障碍物存在，则PLC控制器控制伺服电机停止运行或反向运行原路返回。