專利名稱：基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)用移動機(jī)器人，尤其涉及一種基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人
背景技術(shù)：
隨著科技進(jìn)步和電力體制改革的不斷深入和發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化程度已有了很大提高，許多變電站實(shí)現(xiàn)了遙測、遙信、遙控、遙調(diào)功能，為少人或無人值班變電站， 但一定程度上都還存在因無人在現(xiàn)場及時(shí)監(jiān)視、巡視而帶來的一系列問題甚至留下隱患。為此，有人設(shè)計(jì)了變配電設(shè)備巡檢機(jī)器人系統(tǒng)，如國家知識產(chǎn)權(quán)局公布的專利號 ZL200420040968. 9，名稱為“變配電設(shè)備巡檢機(jī)器人”的專利中提出了一種采用機(jī)器人自動巡檢變電站中變配電設(shè)備運(yùn)行狀況的技術(shù)方案。該方案機(jī)器人主要利用了 GPS系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位，采用GPS全球定位系統(tǒng)和激光測距傳感器組成導(dǎo)航信息傳遞單元，由于變電站巡檢機(jī)器人需要在室外全天候工作，GPS系統(tǒng)具有無需外圍設(shè)備輔助、定位精度最高可達(dá)厘米級、可全天M小時(shí)實(shí)時(shí)得到當(dāng)前定位點(diǎn)的絕對坐標(biāo)等優(yōu)勢，與其它定位方式相比GPS系統(tǒng)無疑是室外機(jī)器人導(dǎo)航定位的最佳選擇，但該系統(tǒng)存在著如下缺陷GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號要經(jīng)長距離空間傳輸，信號到達(dá)地面時(shí)強(qiáng)度已經(jīng)很弱，再加上變電站強(qiáng)電磁環(huán)境下GPS衛(wèi)星信號非常容易受到干擾，造成導(dǎo)航信息傳遞單元中GPS設(shè)備輸出的定位信息精度變差甚至出現(xiàn)失效、無法定位問題，影響機(jī)器人完成巡檢工作質(zhì)量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為解決在變電站強(qiáng)電磁環(huán)境中導(dǎo)航信息傳遞單元存在輸出導(dǎo)航定位信息精度降低甚至失效的問題；提供一種基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人；具有不受變電站環(huán)境中強(qiáng)電磁場干擾、運(yùn)行可靠、導(dǎo)航定位精確優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，包括機(jī)器人底盤，定位解算裝置，機(jī)器人底盤上設(shè)有避障模塊，運(yùn)動控制器，云臺支柱，充電電池，電源管理裝置，工控機(jī)，網(wǎng)絡(luò)集線器，無線網(wǎng)橋；所述云臺支柱上部安裝有云臺和電力設(shè)備檢測單元；所述定位解算裝置與機(jī)器人底盤連接，所述定位解算裝置通過通信電纜與運(yùn)動控制器連接，運(yùn)動控制器通過通信電纜與工控機(jī)連接；所述運(yùn)動控制器通過控制電纜與驅(qū)動電機(jī)和避障模塊連接，所述運(yùn)動控制器通過通信電纜與定位解算裝置及工控機(jī)連接；所述工控機(jī)通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；所述無線網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)集線器連接，所述無線網(wǎng)橋頂端裝有天線；所述電源管理裝置與充電電池連接。所述電力設(shè)備檢測單元包括溫度采集器圖像采集器，所述溫度采集器是紅外熱像儀，圖像采集器是可見光攝像機(jī)，所述紅外熱像儀和可見光攝像機(jī)輸出的模擬視頻圖像通過視頻服務(wù)器壓縮后接入網(wǎng)絡(luò)集線器，紅外測溫?cái)?shù)據(jù)通過紅外熱像儀上附帶以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器連接。[0008]所述機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域內(nèi)多個(gè)固定點(diǎn)安裝特定的信號發(fā)射裝置，定位解算裝置固定于機(jī)器人上，所述定位解算裝置安裝位置相對于機(jī)器人底盤位置固定。下面結(jié)合本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)說明工作原理基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，包括機(jī)器人底盤，定位解算裝置，機(jī)器人底盤上設(shè)有避障模塊，運(yùn)動控制器，云臺支柱，充電電池，電源管理裝置，工控機(jī)，網(wǎng)絡(luò)集線器，無線網(wǎng)橋；所述云臺支柱上部安裝有云臺和電力設(shè)備檢測單元，所述電力設(shè)備檢測單元包括溫度采集器圖像采集器，所述溫度采集器是紅外熱像儀，圖像采集器是可見光攝像機(jī)，所述紅外熱像儀和可見光攝像機(jī)輸出的模擬視頻圖像通過視頻服務(wù)器壓縮后接入網(wǎng)絡(luò)集線器，紅外測溫?cái)?shù)據(jù)通過紅外熱像儀上附帶以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；所述定位解算裝置與機(jī)器人底盤連接，所述定位解算裝置通過通信電纜與運(yùn)動控制器連接，運(yùn)動控制器通過通信電纜與工控機(jī)連接；所述運(yùn)動控制器通過控制電纜與驅(qū)動電機(jī)和避障模塊連接，所述運(yùn)動控制器通過通信電纜與定位解算裝置及工控機(jī)連接；所述工控機(jī)通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；所述無線網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)集線器連接，所述無線網(wǎng)橋頂端裝有天線；所述電源管理裝置與充電電池連接；所述在機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域內(nèi)多個(gè)固定點(diǎn)安裝特定的信號發(fā)射裝置，而定位解算裝置固定于機(jī)器人上，其安裝位置相對于機(jī)器人底盤位置固定。機(jī)器人上的定位解算裝置通過通信電纜與運(yùn)動控制器(含電機(jī)驅(qū)動器，下同)相連，運(yùn)動控制器同時(shí)通過控制電纜連接機(jī)器人底盤前部的驅(qū)動電機(jī)和避障模塊；安裝于機(jī)器人上的工控機(jī)一方面與運(yùn)動控制器進(jìn)行通信，另一方面也通過通信電纜接云臺控制器以控制云臺運(yùn)行，云臺頂部安裝電力設(shè)備檢測單元；機(jī)器人上的無線網(wǎng)橋完成機(jī)器人與監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)交互；電源管理裝置與充電電池連接，負(fù)責(zé)為機(jī)器人各部件提供電源。基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人特點(diǎn)是在機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域內(nèi)多個(gè)固定點(diǎn)安裝特定的信號發(fā)射裝置，而定位解算裝置固定于機(jī)器人上，其安裝位置相對于機(jī)器人底盤位置固定。當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，定位裝置接收到至少3個(gè)信號發(fā)射裝置所發(fā)出的信號就可計(jì)算得到其位置和航向，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換后就得到機(jī)器人導(dǎo)航所需位置及航向數(shù)據(jù)。機(jī)器人運(yùn)動控制器負(fù)責(zé)將得到的數(shù)據(jù)與運(yùn)行路徑數(shù)據(jù)比較，得到機(jī)器人當(dāng)前位置與路徑的距離和航向偏差，并由該偏差得到機(jī)器人兩驅(qū)動輪差速控制量，最后通過調(diào)整兩輪驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速從而使機(jī)器人沿預(yù)定路徑運(yùn)行。本實(shí)用新型的有益效果1.無線局域定位系統(tǒng)具有不受電磁干擾影響，導(dǎo)航定位精度高，定位精度可達(dá)厘米級。2.設(shè)備集成度高，對外接口簡單易用，保證了機(jī)器人可靠高效的完成巡檢工作。3.可廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠和變電站各種變配電設(shè)備的巡檢。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)際應(yīng)用示意圖。圖中1、定位解算裝置，2、云臺，3、溫度采集器，4、圖像采集器，5、云臺控制器，6、 視頻服務(wù)器，7、天線，8、無線網(wǎng)橋，9、網(wǎng)絡(luò)集線器，10、工控機(jī)，11、電源管理裝置，12、充電電池，13、云臺支柱，14、運(yùn)動控制器，15、驅(qū)動電機(jī)，16、固定支架，17、機(jī)器人底盤，18、避障模塊，19、信號發(fā)射裝置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。結(jié)合圖1，圖2，基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，包括機(jī)器人底盤17， 定位解算裝置1，機(jī)器人采用前輪驅(qū)動后輪隨動的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，機(jī)器人底盤17上從前往后依次安裝有避障模塊18、運(yùn)動控制器14、充電電池12、電源管理裝置11、工控機(jī)10、網(wǎng)絡(luò)集線器9和無線網(wǎng)橋8 ；機(jī)器人底盤17上的云臺支柱13頂端安裝有云臺2和電力設(shè)備檢測單元；定位解算裝置1通過固定支架16與機(jī)器人底盤17保持固定位置關(guān)系。運(yùn)動控制器14 通過控制電纜與驅(qū)動電機(jī)15和避障模塊18)連接，并通過通信電纜連接定位解算裝置1及工控機(jī)10，在綜合避障模塊18和定位解算裝置1輸出信息的基礎(chǔ)上按照工控機(jī)10下發(fā)的指令導(dǎo)航機(jī)器人沿預(yù)定路線運(yùn)行至指定位置。云臺2由云臺控制器5接收工控機(jī)10下發(fā)的指令控制，安裝在其頂部的電力設(shè)備檢測單元中，所述電力設(shè)備檢測單元包括溫度采集器3 圖像采集器4，所述溫度采集器3是紅外熱像儀，圖像采集器4是可見光攝像機(jī)，所述紅外熱像儀和可見光攝像機(jī)輸出的模擬視頻圖像通過視頻服務(wù)器6壓縮后接入網(wǎng)絡(luò)集線器9，紅外測溫?cái)?shù)據(jù)通過紅外熱像儀上附帶以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器9連接。工控機(jī)10通過以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器9連接，其負(fù)責(zé)整個(gè)機(jī)器人與監(jiān)控后臺間的信息交互，一方面它將收集到得機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)信息回傳給監(jiān)控后臺，兩一方面也按照監(jiān)控后臺要求控制機(jī)器人各功能部件運(yùn)行。無線網(wǎng)橋8也接入網(wǎng)絡(luò)集線器9，其頂端裝有天線7，機(jī)器人與后臺交互的所有數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)橋8傳送。電源管理裝置11與充電電池12連接，負(fù)責(zé)為機(jī)器人各部件提供電源，同時(shí)也通過通信電纜將相關(guān)信息傳送至工控機(jī)10。定位解算裝置1 通過通信電纜與運(yùn)動控制器14連接，運(yùn)動控制器14同時(shí)通過通信電纜與工控機(jī)10連接， 工控機(jī)10存儲了機(jī)器人運(yùn)行路徑信息和巡檢任務(wù)，在機(jī)器人運(yùn)行時(shí)其根據(jù)運(yùn)行任務(wù)將路徑信息傳送至運(yùn)動控制器14。所述在機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域內(nèi)多個(gè)固定點(diǎn)安裝特定的信號發(fā)射裝置，而定位解算裝置固定于機(jī)器人上，其安裝位置相對于機(jī)器人底盤位置固定；定位解算裝置1接收區(qū)域內(nèi)固定位置的信號發(fā)射裝置19發(fā)出的信號，其接收到至少三個(gè)信號發(fā)射裝置發(fā)出的信號后就可解算出當(dāng)前位置和航向，再經(jīng)過轉(zhuǎn)換后就得到機(jī)器人導(dǎo)航所需位置及航向數(shù)據(jù)。上述雖然結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，其特征是，包括機(jī)器人底盤，定位解算裝置，機(jī)器人底盤上設(shè)有避障模塊，運(yùn)動控制器，云臺支柱，充電電池，電源管理裝置， 工控機(jī)，網(wǎng)絡(luò)集線器，無線網(wǎng)橋；所述云臺支柱上部安裝有云臺和電力設(shè)備檢測單元；所述定位解算裝置與機(jī)器人底盤連接，所述定位解算裝置通過通信電纜與運(yùn)動控制器連接，運(yùn)動控制器通過通信電纜與工控機(jī)連接；所述運(yùn)動控制器通過控制電纜與驅(qū)動電機(jī)和避障模塊連接，所述運(yùn)動控制器通過通信電纜與定位解算裝置及工控機(jī)連接；所述工控機(jī)通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；所述無線網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)集線器連接，所述無線網(wǎng)橋頂端裝有天線；所述電源管理裝置與充電電池連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，其特征是，所述電力設(shè)備檢測單元包括溫度采集器圖像采集器，所述溫度采集器是紅外熱像儀，圖像采集器是可見光攝像機(jī)，所述紅外熱像儀和可見光攝像機(jī)輸出的模擬視頻圖像通過視頻服務(wù)器壓縮后接入網(wǎng)絡(luò)集線器，紅外測溫?cái)?shù)據(jù)通過紅外熱像儀上附帶以太網(wǎng)接口直接與網(wǎng)絡(luò)集線器連接。
3.如權(quán)利要求1所述的基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，其特征是，機(jī)器人運(yùn)行區(qū)域內(nèi)多個(gè)固定點(diǎn)安裝特定的信號發(fā)射裝置，定位解算裝置固定于機(jī)器人上，所述定位解算裝置安裝位置相對于機(jī)器人底盤位置固定。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于無線局域定位系統(tǒng)的變電站巡檢機(jī)器人，包括機(jī)器人底盤，定位解算裝置，所述機(jī)器人底盤上設(shè)有避障模塊，運(yùn)動控制器，云臺支柱，充電電池，電源管理裝置，工控機(jī)，網(wǎng)絡(luò)集線器，無線網(wǎng)橋；所述云臺支柱上部安裝有云臺和電力設(shè)備檢測單元；所述定位解算裝置與機(jī)器人底盤連接，所述定位解算裝置與運(yùn)動控制器連接，運(yùn)動控制器與工控機(jī)連接；所述運(yùn)動控制器與驅(qū)動電機(jī)和避障模塊連接，所述運(yùn)動控制器與定位解算裝置及工控機(jī)連接；所述工控機(jī)與網(wǎng)絡(luò)集線器連接；所述無線網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)集線器連接，所述無線網(wǎng)橋頂端裝有天線；所述電源管理裝置與充電電池連接；具有不受變電站環(huán)境中強(qiáng)電磁場干擾、運(yùn)行可靠、導(dǎo)航定位精確優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G05D1/02GK202171746SQ20112027485
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月30日
發(fā)明者張寶喜, 王明瑞, 王海鵬, 肖鵬, 韓磊 申請人:山東電力研究院