CN212195683U - 一种配电巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种配电巡检机器人，该机器人包括行走机构用于所述机器人的移动，升降机构用于控制检测机构和机械臂的升降，机械臂用于控制所述检测机构的位移，检测机构用于检测配电柜内的仪器仪表以及控制单元用于控制机器人的运动和旋转，机械臂的旋转运功带动检测机构运行到预定角度，同时升降机构的上下移动将检测机构运行到预定高度，实现对配电柜内的仪器仪表巡检工作，行走机构安装非等距离弹簧有效降低了机器人在运行过程中的振动，采用机械臂结合剪刀架升降平台提高此机器人的检测范围，极大限度的减小了对剪刀架底部的冲击，提高了机器人的可靠性，本实用新型通过手机或PC终端实现对配电巡检机器人的实时管理并起到减员增效的作用。

Description

一种配电巡检机器人

技术领域

本实用新型属于服务机器人技术领域，具体涉及一种配电巡检机器人。

背景技术

近年来，变电站巡检机器人已经在我国获得了广泛的应用，目前国内配电室内的设备如进线柜、出线柜、电容柜等均不自带数据采集模块，目前仍然多需要人工巡检。由于配网室设备数量较多、巡检工作量较大、工作人员的巡检自觉态度和技术水平良莠不齐，因此人工日常巡检维护不能得到充分的保障，无法及时处理问题，造成错检、漏检等现象，带来巨大的损失。此外人工巡检，现场信息也亦无法得到数据化、网络化实时共享，供相关处理单位协同处理现场情况。

为了满足对供电质量日益提高的要求，保证巡检质量，因此迫切需要灵活实用的配电室巡视机器人，配电巡视机器人以自主的方式，在无人值守或少人值守的配电室对室内电力设备进行巡检，以足够的频次实时采集配电室现状运行状态数据，并通过网络实时远程共享，使相关工作人员无需深入现场即可通过手机、PC终端，实时管理监控多座配电室电力设备运行情况。它运行灵活自由，真正起到减员增效的作用，能更快地推进配电室的高频次、无人化、常态化巡检工作。

因此，为实现上述目的，需要提供一种针对现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种配电巡检机器人，以实现大型配电室无人化、高频次、常态化巡检工作，降低工作人员劳动强度，实现网络实时远程共享。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型提供一种配电巡检机器人，所述配电巡检机器人包括：行走机构、升降机构、机械臂、检测机构和控制单元；

所述行走机构用于所述配电巡检机器人的移动；

所述升降机构安装在所述行走机构上，用于控制所述检测机构和所述机械臂的升降；

所述机械臂的一端与所述升降机构连接，另一端与所述检测机构连接，所述机械臂用于控制所述检测机构的位移；

所述检测机构用于检测配电柜内的仪器仪表；

所述控制单元电连接所述行走机构、升降机构、机械臂和检测机构。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述行走机构包括：移动底盘、驱动轮和从动轮；

所述驱动轮安装在所述移动底盘的下面，为所述移动底盘的移动提供动力；所述从动轮安装在所述移动底盘的下面，为所述移动底盘起平衡支撑的作用；

所述从动轮为万向轮，所述万向轮的个数为四个；

四个所述万向轮分别安装在所述移动底盘的四个角处。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述控制单元包括：电路板、变压器和电池；

所述电路板和所述变压器之间电连接并安装在所述移动底盘上，所述电池为所述电路板和所述变压器提供电力；

所述控制单元还包括：图像采集器和测距传感器，所述测距传感器用于所述移动底盘避障，所述图像采集器用于采集所述移动底盘移动路径上的物体图像。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述移动底盘的四周安装有挡板，所述挡板用于保护所述控制单元；

所述图像采集器和所述测距传感器安装在所述挡板上，所述挡板上还安装有急停开关和显示屏，所述急停开关用于所述配电巡检机器人的紧急停止；

所述挡板为铝板。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述从动轮与所述移动底盘之间安装有安装架，所述从动轮通过螺栓安装在所述移动底盘上，所述螺栓上套设有减震弹簧；

所述驱动轮为侧部轮毂，所述侧部轮毂与所述移动底盘之间安装有轮毂架，所述侧部轮毂通过螺栓固定在所述移动底盘上，所述螺栓上套设有减震弹簧；

所述减震弹簧用于降低所述配电巡检机器人在运行过程中的振动。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述升降机构包括：丝杠电机、丝杠滑块、剪刀架和升降板；

所述丝杠电机的个数为两个，所述丝杠滑块的个数为两个，所述剪刀架的个数为两个，两个所述丝杠电机对称安装在所述移动底盘的两端，两个所述丝杠滑块分别安装在两个所述丝杠电机的丝杠上；

所述剪刀架包括上端部和下端部，所述下端部包括第一分端和第二分端，所述第一分端与所述丝杠滑块铰接，所述第二分端与所述丝杠电机铰接；

所述上端部与所述升降板的下表面铰接；

所述丝杠电机驱动所述丝杠滑块在所述丝杠上往复移动，所述丝杠滑块的移动带动所述剪刀架的上下移动，同时带动所述升降板同步上下运动。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述机械臂包括：机械臂底座、第一机械臂、第二机械臂和电机；

所述第一机械臂安装在竖直方向上，所述第二机械臂安装在水平方向上；

所述机械臂底座安装在所述升降机构上，所述第一机械臂的一端与所述机械臂底座之间铰接，另一端连接所述第二机械臂，所述第二机械臂的一端与所述第一机械臂连接，另一端与所述检测机构连接，所述升降机构的上下移动带动所述机械臂上下移动，同时带动所述检测机构同步上下移动；

所述第一机械臂与所述机械臂底座铰接处和所述第二机械臂处分别安装有电机，所述电机与所述控制单元之间电连接，用于控制所述机械臂的位移。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述机械臂还包括：第一换向装置和第二换向装置；

所述第一换向装置的两端分别与所述第一机械臂和所述第二机械臂铰接，用于控制所述第二机械臂的旋转运动；

所述第二换向装置的一端与所述第二机械臂之间铰接，另一端与所述检测机构连接，用于控制所述检测机构的旋转运动。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述检测机构包括红外摄像头，所述红外摄像头用于检测配电柜内的仪器仪表。

依据上述的配电巡检机器人，作为优选，所述配电巡检机器人还设置有通讯机构，所述通讯机构包括天线，所述天线用于接收移动终端所发送的指令。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

本实用新型提供一种配电巡检机器人，本实用新型通过机械臂的旋转运功带动检测机构运行到预定角度，同时通过丝杠电机上的丝杠滑块的移动带动升降板的上下移动，将检测机构运行到预定高度，实现对配电柜内的仪器仪表巡检工作，驱动轮和从动轮之间安装非等距离弹簧有效降低了配电巡检机器人在运行过程中的振动；采用激光雷达与地标测量对配电巡检机器人进行定位导航，定位可靠，同时实现配电巡检机器人在运行过程中的避障功能，本实用新型配电巡检机器人中的控制回路与动力回路采用同一供电电池和开关，不同的电路回路，使得运行性能更加稳定可靠，可通过手机或者PC终端即可实现对配电巡检机器人的实时管理，真正起到减员增效的作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的配电巡检机器人结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的配电巡检机器人运动状态一示意图；

图3为本实用新型实施例中的配电巡检机器人运动状态二示意图；

图4为本实用新型实施例中的配电巡检机器人运动状态三示意图；

图5为本实用新型实施例中的配电巡检机器人运动状态四示意图；

图6为本实用新型实施例中的配电巡检机器人运动状态五示意图；

图7为本实用新型实施例中的配电巡检机器人行走机构结构示意图；

图8为本实用新型实施例中的驱动轮安装结构示意图；

图9为本实用新型实施例中的从动轮安装结构示意图；

图10为本实用新型实施例中的剪刀架安装结构示意图。

图中：1、万向轮；2、天线；3、丝杆电机；4，剪刀架；5、升降板； 6、机械臂底座；7、第一机械臂；8、第一换向装置；9、红外摄像头；10、第二机械臂；11、急停开关；12、侧部轮毂；13、第二换向装置；

101、电机驱动器；102、激光雷达；103、变压器；104、电路板；105、移动底盘；106、摄像头；107、后部铝板；108、前部铝板；109、左侧铝板； 110、右侧铝板；111、轮毂安装铝材；112、轮毂安装铝材；113、减震弹簧； 12、侧部轮毂；116、万向轮安装铝材；117、万向轮安装铝材；

401、第一分端；402、第二分端；403、第三分端；404、第四分端。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型，需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提供一种配电巡检机器人，配电巡检机器人包括行走机构、升降机构、机械臂、检测机构和控制单元，行走机构用于配电巡检机器人的移动，可以行走至需要巡检的任何地方，升降机构安装在行走机构上用于控制检测机构和机械臂的升降，升降机构将检测机构送达至需要检测的预定高度，机械臂的一端与升降机构连接，另一端与检测机构连接，机械臂用于控制检测机构的位移以及检测机构的旋转，可以使检测机构旋转至任意需要的角度，检测机构用于检测配电柜内的仪器和仪表，控制单元与行走机构、升降机构、机械臂和检测机构之间电连接，控制单元还设置有通讯机构，通信机构用于接收移动终端所发送的指令。

具体而言，当配电巡检机器人行走机构行走至被检测配电柜时，行走机构在被检测配电柜前方一定距离停下，检测机构检测到配电柜上的仪器仪表后，根据检测检测机构传回到仪器仪表距离地面的距离以及仪器仪表的确切位置，升降机构带动检测机构提升到一定高度，机械臂根据被检测仪器仪表的具***置旋转一定角度，检测机构与被检测的仪器仪表保持垂直，检测到的数据信息通过通讯机构发送至移动终端。

进一步，行走机构包括移动底盘105、驱动轮和从动轮，驱动轮安装在移动底盘105的下面，为移动底盘105提供动力，驱驶巡检机器人的移动，从动轮安装在移动底盘105的下面，为移动底盘105起平衡支撑的作用，本实用新型实施中移动底盘的形状为方形，长方形或者正方形均可，从动轮为万向轮1，万向轮1的个数为四个，四个万向轮分别安装在移动底盘105的四个角处，可以很好的对移动底盘105起到平衡支撑，使得巡检机器人运行的更加灵活。

进一步，如图7所示，控制单元包括电机驱动器101、电路板104、变压器103、电池、摄像头106和激光雷达102，它们之间电连接，其中，电路板 104上设置有处理器、存储器及相关电路，处理器控制连接电机驱动器101 和变压器103，变压器103用于调整外界电源输入从而给电池充电，控制回路与动力回路采用同一供电电源和开关，即均由电池供电，不同的电路回路，使该搬运机器人性能更加稳定可靠，本实用新型实施例中电池优选锂电池，除锂电池外，铅酸蓄电池或者镍镉电池等均可，驱动轮与电机连接，为驱动轮提供动力，进而驱驶巡检机器人移动，电机驱动器与电路板之间电连接，电机驱动器驱动电机的运行，此处的电机可以是伺服行走电机等；激光雷达102检测机器人移动路径上物体的距离，用于机器人移动底盘避障，本实用新型实施例中的激光雷达102识别预先在墙壁或者天花板上贴好的标签，然后，将激光雷达102十倍的位置信息传到处理器，实现巡检机器人的自主导航，摄像头106用于拍摄机器人行进路线上物体的图像，以供处理器进行识别。

进一步，如图7所示，移动底盘105的四周安装有挡板，具体的挡板安装在控制单元的四周，用于保护控制单元，挡板上还安装有急停开关11和显示屏，急停开关11用于巡检机器人的紧急停止，急停开关与电路板连接，当处理器接收到急停开关的动作信号则发出巡检机器人停止运行的控制命令，显示屏连接控制单元用于显示巡检及其人运行过程中的相关数据，本实用新型实施例中优选挡板为铝板，四周的铝板分别为前部铝板108、后部铝板107、左侧铝板109和右侧铝板110并通过螺栓安装于移动底板的四周，除此之外，四周铝板的上部还盖设有一块铝板，组成一个盒体，将控制单元密封在里面，急停开关11安装在右侧铝板110中部，激光雷达102和摄像头106安装在前部铝板108的中部，

进一步，如图8-图9所示，从动轮1和移动底盘105之间安装有安装架，本实用新型实施例中的从动轮优选为万向轮，安装架包括万向轮安装铝材 116和万向轮安装铝材117，万向轮1通过螺栓固定在移动底盘上，螺栓上套设有减震弹簧113，用于降低巡检机器人在运行过程中的振动，驱动轮为侧部轮毂12，侧部轮毂12与移动底盘105之间安装有轮毂架，轮毂架包括轮毂安装铝材111和轮毂安装铝材112，侧部轮毂通过螺栓固定在移动底盘上，螺栓上套设有减震弹簧113，用于减低巡检机器人在运行过程中的振动，本实用新型实施例中的减震弹簧113为非等距离弹簧，在其他实施例中除非等距离弹簧外，可以达到本实用新型效果的其他弹簧类型均可。

进一步，升降机构包括丝杠电机3、丝杠滑块、剪刀架4和升降板5，本实用新型实施例中的丝杠电机3、丝杠滑块以及剪刀架4的个数均为两个，丝杠电机3对称安装在移动底盘105的两端，且丝杠电机3的安装方向相同，两个丝杠滑块分别安装在丝杠电机3的丝杠上；如图10所示，本实用新型实施例中的剪刀架4整体呈“X”型，剪刀架4包括上端部和下端部，下端部又包括第一分端401和第二分端402，第一分端401与丝杠滑块固定连接，第二分端402与丝杠电机3固定连接，具体为与丝杠电机3的一端固定连接，上端部包括第三分端403和第四分端404，第三分端403和第四分端404分别与升降板5的下表面固定连接，丝杠电机3驱动丝杠滑块在丝杠上往复移动，同时丝杠滑块的往复移动带动剪刀架4的上下移动，升降板5也随之同步进行上下移动，升降机构实现对升降板或者其他负载的提升动作。

进一步，机械臂包括机械臂底座6、第一机械臂7、第二机械臂10、第一换向装置8和第二换向装置13，第一机械臂7安装在竖直方向，第二机械臂10安装在水平方向，这样可以实现机械臂在两个维度空间内的自由转动，即第一机械臂7可以在竖直方向运动，第二机械臂在水平方向上运动，机械臂底座6安装在升降机构的升降板5上，本实用新型实施了中第一机械臂7 的一端与机械臂底座6之间铰接，第一机械臂7可随升降板5上下同步移动，第一机械臂7的另一端与第二机械臂10的一端连接，第一换向装置8的两端分别与第一机械臂7和第二机械臂10铰接，实现第二机械臂10的旋转运动，第二机械臂10的另一端连接检测机构，第二换向装置13的一端与第二机械臂的10一端铰接，另一端检测机构连接，检测机构可以在第二换向装置13 上的旋转运动，第一机械臂7和机械臂底座6处安装有电机、第二机械臂10 与第一换向装置8连接处安装有电机，第一机械臂和7第二机械臂10的转动都是通过电机带动，电机与电路板之间电连接，如此，检测机构可以检测到配电室内的各个位置，机械臂实现检测机构的提升和旋转到预定位置与角度。

具体来说，位于机械臂底座6与第一机械臂7处的电机控制第一机械臂 7在竖直方向上围绕机械臂底座6进行旋转运动，位于第二机械臂10与第一换向装置8处的电机控制第二机械臂10在水平方向上进行旋转运动，由于第一换向装置8的输出轴始终保持竖直方向，进而第二机械臂10旋转所形成的面是水平面。

进一步，检测机构包括红外摄像头9和拾音器等装置，红外摄像头9上的传感器检测到配电柜上的仪器仪表后，根据传感器传回到的仪器仪表距离地面的距离及仪器仪表的确切位置，处理器发出指令，驱动其他机构移动，使得红外摄像头9达到预定高度，拾音器能够对声音产生现场进行实时的采集。

进一步，所述配电巡检机器人还设置有通讯机构，本实用新型实施例中的通讯机构包括天线2，天线2安装在移动底盘105并与控制单元中的处理器之间电连接，天线2用于接收移动终端所发送的指令，天线2接收到的指令传送到电路板上的处理器，处理器经过分析处理，驱动巡检机器人做出相应的动作指令。

如上所述，本实用新型中的巡检机器人的具体运行过程如下：

如图2所示，当配电巡检机器人移动底盘105上的激光雷达102检测到被检测配电柜时，移动底盘105上的侧部轮毂12驱动巡检机器人移动至配电柜前方，并在被检测配电柜前面侧部轮毂12停止运动，配电巡检机器人停下。

如图3所示，红外摄像头9上的传感器检测到配电柜上的仪器仪表后，根据传感器传回的仪器仪表距离地面的距离以及仪器仪表的确切位置，丝杆电机3上的丝杆滑块移动带动剪刀架4运动，升降板5提升一定高度。

如图4所示，第一机械臂7根据被检测仪器仪表的具***置绕机械臂底座6 旋转，使检测机构的方向面向被检测仪器仪表的前方。

如图5所示，第一换向装置8转动带动第二机械臂10水平方向转动，转动到被检测仪器仪表的前方。

如图6所示，摄像头9绕第二换向装置13旋转，使摄像头9与被检测的仪器仪表保持垂直。

综上所述，本实用新型提供一种配电巡检机器人，本实用新型通过机械臂的旋转运功带动检测机构运行到预定角度，同时通过丝杠电机上的丝杠滑块的移动带动升降板5的上下移动，将检测机构运行到预定高度，实现对配电柜内的仪器仪表巡检工作，驱动轮和从动轮之间安装非等距离弹簧有效降低了配电巡检机器人在运行过程中的振动；采用激光雷达102与地标测量对配电巡检机器人进行定位导航，定位可靠，同时实现配电巡检机器人在运行过程中的避障功能，本实用新型配电巡检机器人中的控制回路与动力回路采用同一供电电池和开关，不同的电路回路，使得运行性能更加稳定可靠，可通过手机或者PC终端即可实现对配电巡检机器人的实时管理，真正起到减员增效的作用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电巡检机器人，其特征在于，所述配电巡检机器人包括：行走机构、升降机构、机械臂、检测机构和控制单元；

所述行走机构用于所述配电巡检机器人的移动；

所述升降机构安装在所述行走机构上，用于控制所述检测机构和所述机械臂的升降；

所述机械臂的一端与所述升降机构连接，另一端与所述检测机构连接，所述机械臂用于控制所述检测机构的位移；

所述检测机构用于检测配电柜内的仪器仪表；

所述控制单元电连接所述行走机构、升降机构、机械臂和检测机构。

2.根据权利要求1所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述行走机构包括：移动底盘、驱动轮和从动轮；

所述驱动轮安装在所述移动底盘的下面，为所述移动底盘的移动提供动力；所述从动轮安装在所述移动底盘的下面，为所述移动底盘起平衡支撑的作用；

所述从动轮为万向轮，所述万向轮的个数为四个；

四个所述万向轮分别安装在所述移动底盘的四个角处。

3.根据权利要求2所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述控制单元包括：电路板、变压器和电池；

所述电路板和所述变压器之间电连接并安装在所述移动底盘上，所述电池为所述电路板和所述变压器提供电力；

所述控制单元还包括：图像采集器和测距传感器，所述测距传感器用于所述移动底盘避障，所述图像采集器用于采集所述移动底盘移动路径上的物体图像。

4.根据权利要求3所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述移动底盘的四周安装有挡板，所述挡板用于保护所述控制单元；

所述图像采集器和所述测距传感器安装在所述挡板上，所述挡板上还安装有急停开关和显示屏，所述急停开关用于所述配电巡检机器人的紧急停止；

所述挡板为铝板。

5.根据权利要求2所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述从动轮与所述移动底盘之间安装有安装架，所述从动轮通过螺栓安装在所述移动底盘上，所述螺栓上套设有减震弹簧；

所述驱动轮为侧部轮毂，所述侧部轮毂与所述移动底盘之间安装有轮毂架，所述侧部轮毂通过螺栓固定在所述移动底盘上，所述螺栓上套设有减震弹簧；

所述减震弹簧用于降低所述配电巡检机器人在运行过程中的振动。

6.根据权利要求2所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述升降机构包括：丝杠电机、丝杠滑块、剪刀架和升降板；

所述丝杠电机的个数为两个，所述丝杠滑块的个数为两个，所述剪刀架的个数为两个，两个所述丝杠电机对称安装在所述移动底盘的两端，两个所述丝杠滑块分别安装在两个所述丝杠电机的丝杠上；

所述剪刀架包括上端部和下端部，所述下端部包括第一分端和第二分端，所述第一分端与所述丝杠滑块铰接，所述第二分端与所述丝杠电机铰接；

所述上端部与所述升降板的下表面铰接；

所述丝杠电机驱动所述丝杠滑块在所述丝杠上往复移动，所述丝杠滑块的移动带动所述剪刀架的上下移动，同时带动所述升降板同步上下运动。

7.根据权利要求1所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述机械臂包括：机械臂底座、第一机械臂、第二机械臂和电机；

所述第一机械臂安装在竖直方向上，所述第二机械臂安装在水平方向上；

所述机械臂底座安装在所述升降机构上，所述第一机械臂的一端与所述机械臂底座之间铰接，另一端连接所述第二机械臂，所述第二机械臂的一端与所述第一机械臂连接，另一端与所述检测机构连接，所述升降机构的上下移动带动所述机械臂上下移动，同时带动所述检测机构同步上下移动；

所述第一机械臂与所述机械臂底座铰接处和所述第二机械臂处分别安装有电机，所述电机与所述控制单元之间电连接，用于控制所述机械臂的位移。

8.根据权利要求7所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述机械臂还包括：第一换向装置和第二换向装置；

所述第一换向装置的两端分别与所述第一机械臂和所述第二机械臂铰接，用于控制所述第二机械臂的旋转运动；

所述第二换向装置的一端与所述第二机械臂之间铰接，另一端与所述检测机构连接，用于控制所述检测机构的旋转运动。

9.根据权利要求1所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述检测机构包括红外摄像头，所述红外摄像头用于检测配电柜内的仪器仪表。

10.根据权利要求1所述的配电巡检机器人，其特征在于，所述配电巡检机器人还设置有通讯机构，所述通讯机构包括天线，所述天线用于接收移动终端所发送的指令。

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