一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，通過對行走機器人中當前位置的精確定位，準確掌握機器人的當前所在位置，遠程監(jiān)控裝置接收外部即時輸入的監(jiān)控指令，并通過機器人巡檢路徑調整模塊將該監(jiān)控指令與機器人的當前準確位置結合形成巡檢路徑調整指令，并將該指令發(fā)送給機器人主控裝置中的存儲模塊，存儲模塊結合三維立體地圖生成新的巡檢路徑，機器人根據(jù)新的巡檢路徑進行巡檢。操作簡單方便定位準確，監(jiān)控人員簡單操作即可調整機器人的巡檢路徑。
【專利說明】
一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于變電站巡檢設備領域，具體涉及一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，變電站機器人在實際的巡檢過程中都是按照預先設定的路徑和巡視點進行巡視，如果要改變巡視路線和增加巡視點，往往需要在后臺程序里面進行添加和修改，非專業(yè)人員無法操作。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，操作簡單方便，非專業(yè)人員同樣可以簡單操作，調控機器人臨時改變巡檢路徑。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案如下:
一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，包括:遠程監(jiān)控裝置及機器人，所述機器人上設有蓄電池、驅動裝置、行走執(zhí)行裝置、拍攝三維圖像的拍攝裝置、進行二維掃描的激光掃描裝置，計量機器人運行距離的里程計數(shù)裝置和主控裝置；
所述遠程監(jiān)控裝置包括主機_、顯示機器人當前狀態(tài)的顯示屏-和輸入外部監(jiān)控指令的輸入設備-，所述主機-中設有機器人巡檢路徑調整模塊；
所述主控裝置與所述遠程監(jiān)控裝置、驅動裝置、行走執(zhí)行裝置、拍攝裝置相連，所述主控裝置包括:
計數(shù)模塊_，獲取所述里程計數(shù)裝置計量的機器人從初始位置行走至當前位置的行走距離；
存儲模塊_，存儲設定路徑的三維立體地圖；接收所述行走距離;根據(jù)所述行走距離確定機器人當前在所述三維立體地圖中的區(qū)域位置;獲取所述激光掃描裝置掃描的二維坐標數(shù)據(jù)以及所述拍攝裝置拍攝的三維圖像;在所述區(qū)域位置內，將所述二維坐標數(shù)據(jù)與所述三維立體地圖比對或者將所述三維圖像與所述三維立體地圖比對，精確定位機器人的當前位置；
數(shù)據(jù)接收和傳送模塊-，接收所述精確定位機器人的當前位置，并發(fā)送給所述機器人巡檢路徑調整模塊；
所述機器人巡檢路徑調整模塊，接收所述當前位置并結合外部輸入的監(jiān)控指令進行巡檢路徑調整，形成巡檢路徑調整指令，并將所述巡檢路徑調整指令通過所述數(shù)據(jù)接收和傳送模塊發(fā)送給所述存儲模塊-;
所述存儲模塊-根據(jù)巡檢路徑調整指令結合所述三維立體地圖生成新的巡檢路徑，并發(fā)送行走信息至所述驅動裝置；
所述驅動裝置，驅動行走執(zhí)行機構按照新的巡檢路徑行走。
[0005]進一步地，所述驅動裝置為伺服電機。
[0006]進一步地，所述行走執(zhí)行機構包括頭部和用于帶動機器人行走兩個行動輪； 所述兩個行動輪設在機器人的底部，所述頭部設在機器人的頂部，所述頭部和兩個行動輪均通過轉軸與機器人主體連接。
[0007]進一步地，所述拍攝裝置為雙目立體相機，所述激光掃描裝置為激光掃描儀，所述雙目立體相機和所述激光掃描儀均設在機器人的頭部。
[0008]進一步地，所述激光掃描儀的掃描角度最大為。，掃描精度為±m(xù)m，掃描的最大距離為米。
[0009]進一步地，所述里程計數(shù)裝置為碼盤。
[0010]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所取得的有益效果如下:
本發(fā)明提供的一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，通過對行走機器人中當前位置的精確定位，準確掌握機器人的當前所在位置，遠程監(jiān)控裝置接收外部即時輸入的監(jiān)控指令，并通過機器人巡檢路徑調整模塊將該監(jiān)控指令與機器人的當前準確位置結合形成巡檢路徑調整指令，并將該指令發(fā)送給機器人主控裝置中的存儲模塊，存儲模塊結合三維立體地圖生成新的巡檢路徑，機器人根據(jù)新的巡檢路徑進行巡檢。
[0011]根據(jù)本方案提供監(jiān)控系統(tǒng)，不需要專業(yè)人員在后臺程序中進行添加或修改，只需要作業(yè)者使用鼠標在既定的三維立體地圖中進行選擇添加或者移動即可，也就是說隨時輸入新的路徑調整指令，遠程監(jiān)控裝置則會自動處理修改后的巡檢路徑數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)接收和傳輸模塊發(fā)送給機器人主控裝置，機器人主控裝置中的存儲模塊生成新的巡檢路徑，指令機器人按照新的巡檢路徑進行巡檢。該系統(tǒng)操作簡單，定位準確，能夠更加容易地生成新的巡檢路徑，減少了誤操作和不必要的設備故障。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)結構圖；
1.機器人，2.頭部，3.行動輪，4.驅動裝置，5.蓄電池，6.拍攝裝置，7.激光掃描裝置，8.里程計數(shù)裝置，9.主控裝置，9-1.計數(shù)模塊，9-2.數(shù)據(jù)接收和傳送模塊，9-3.存儲模塊；
10.遠程監(jiān)控裝置，10-1.主機，10-2.顯示屏，10-3.輸入設備。
【具體實施方式】
[0013]以下結合附圖1對本發(fā)明進行進一步詳細的敘述。
[0014]如附圖1所示，一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，包括:遠程監(jiān)控裝置10及機器人I，機器人I上設有蓄電池5、驅動裝置4、行走執(zhí)行裝置、拍攝三維圖像的拍攝裝置6、進行二維掃描的激光掃描裝置7，計量機器人I運行距離的里程計數(shù)裝置8和主控裝置9;
所述遠程監(jiān)控裝置10包括主機10-1、顯示機器人I當前狀態(tài)的顯示屏10-2和輸入外部監(jiān)控指令的輸入設備10-3，所述主機10-1、顯示屏10-2和輸入設備10-3相互連接，其中的輸入設備10-3可以通過鼠標和鍵盤來實現(xiàn)。所述主機10-1中設有機器人I巡檢路徑調整模塊。
[0015]所述主控裝置9與所述遠程監(jiān)控裝置10、驅動裝置4、行走執(zhí)行裝置、拍攝裝置6相連，所述主控裝置9包括:
計數(shù)模塊9-1，獲取所述里程計數(shù)裝置8計量的機器人I從初始位置行走至當前位置的行走距離；
存儲模塊9-3，存儲設定路徑的三維立體地圖；接收所述行走距離;根據(jù)所述行走距離確定機器人I當前在所述三維立體地圖中的區(qū)域位置;獲取所述激光掃描裝置7掃描的二維坐標數(shù)據(jù)以及所述拍攝裝置6拍攝的三維圖像;在所述區(qū)域位置內，將所述二維坐標數(shù)據(jù)與所述三維立體地圖比對或者將所述三維圖像與所述三維立體地圖比對，精確定位機器人I的當前位置；
數(shù)據(jù)接收和傳送模塊9-2，接收所述精確定位機器人I的當前位置，并發(fā)送給所述機器人I巡檢路徑調整模塊；
所述機器人I巡檢路徑調整模塊，接收所述當前位置并結合外部輸入的監(jiān)控指令進行巡檢路徑調整，形成巡檢路徑調整指令，并將所述巡檢路徑調整指令通過所述數(shù)據(jù)接收和傳送模塊9-2發(fā)送給所述存儲模塊9-3;
所述存儲模塊9-3根據(jù)巡檢路徑調整指令結合所述三維立體地圖生成新的巡檢路徑，并發(fā)送行走信息至所述驅動裝置4;
所述驅動裝置4，驅動行走執(zhí)行機構按照新的巡檢路徑行走。
[0016]其中的驅動裝置4為伺服電機。伺服電機可使控制速度、位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。
[0017]行走執(zhí)行機構包括頭部2和用于帶動機器人I行走兩個行動輪3;兩個行動輪3設在機器人I的底部，頭部2設在機器人I的頂部，頭部2和兩個行動輪3均通過轉軸與機器人I主體連接，在運行過程中，可以在可執(zhí)行范圍內轉動任意角度。
[0018]所述拍攝裝置6為雙目立體相機，所述激光掃描裝置7為激光掃描儀，所述雙目立體相機和所述激光掃描儀均設在機器人I的頭部2。激光掃描儀的掃描角度最大為190°，掃描精度為± 15mm，掃描的最大距離為80米，可以優(yōu)選德國進口 LMS511 SICK激光雷達。
[0019]里程計數(shù)裝置8優(yōu)選為碼盤(encoding disk)，也叫里程計，測量角位移的數(shù)字編碼器。它具有分辨能力強、測量精度高和工作可靠等優(yōu)點，是測量軸轉角位置的一種最常用的位移傳感器。本方案中碼盤主要采用脈沖計數(shù)，每個脈沖車輪轉動多少來確定機器人I行走的距離，將脈沖數(shù)反饋給主控裝置9中的計數(shù)模塊9-1，由計數(shù)模塊9-1計算出機器人I行走距離。
[0020]具體作業(yè)時，機器人I在正常巡檢的過程中，會不斷地進行當前環(huán)境位置的掃描和拍攝，并將掃描的二維坐標數(shù)據(jù)和拍攝的三維圖像反饋給遠程監(jiān)控裝置10，后臺的監(jiān)控人員能夠在遠程監(jiān)控裝置10的顯示屏10-2上看到機器人I目前的準確定位。此時，后臺的監(jiān)控人員臨時需要正在巡檢的機器人I馬上去巡檢某一指定位置，該人員可以通過遠程監(jiān)控裝置10輸入監(jiān)控指令，主機10-1根據(jù)目前機器人I的準確位置和接收到的監(jiān)控指令，形成巡檢路徑調整指令，并將該調整指令反饋給機器人I，機器人I的主控裝置9中的存儲模塊9-3根據(jù)該巡檢路徑調整指令結合存儲的既定三維立體地圖形成新的巡檢路徑，并指令機器人I按照新的巡檢路徑進行巡檢。
[0021]而在實際操作中，遠程監(jiān)控裝置10的顯示屏10-2上會顯示出整個巡檢場地的平面圖，同時，也能夠顯示出機器人I當前的所在位置，為了方便監(jiān)控人員的操作，可以在平面圖上使用不同顏色標明機器人I可以行走的區(qū)域、不能行走的區(qū)域，需要巡檢的設備區(qū)域，之后監(jiān)控人員可以在平面圖上通過拖動鼠標，選擇不同的區(qū)域作為臨時巡檢場所，之后機器人I將會按照監(jiān)控人員的指令進行巡檢。
[0022]所以，本方案提供的機器人I巡檢路徑控制系統(tǒng)，不僅操作簡單，而且定位準確，能夠容易地形成新的巡檢路徑，滿足遠程監(jiān)控的需求。
[0023]以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括:遠程監(jiān)控裝置(10)及機器人(1)，所述機器人(I)上設有蓄電池(5)、驅動裝置(4)、行走執(zhí)行裝置、拍攝三維圖像的拍攝裝置(6)、進行二維掃描的激光掃描裝置(7)，計量機器人運行距離的里程計數(shù)裝置(8)和主控裝置(9); 所述遠程監(jiān)控裝置(10)包括主機(10-1)、顯示機器人當前狀態(tài)的顯示屏(10-2)和輸入外部監(jiān)控指令的輸入設備(10-3)，所述主機(10-1)中設有機器人巡檢路徑調整模塊； 所述主控裝置(9)與所述遠程監(jiān)控裝置(10)、驅動裝置(4)、行走執(zhí)行裝置、拍攝裝置(6)相連，所述主控裝置(9)包括: 計數(shù)模塊(9-1)，獲取所述里程計數(shù)裝置計量的機器人從初始位置行走至當前位置的行走距離； 存儲模塊(9-3)，存儲設定路徑的三維立體地圖；接收所述行走距離;根據(jù)所述行走距離確定機器人當前在所述三維立體地圖中的區(qū)域位置;獲取所述激光掃描裝置掃描的二維坐標數(shù)據(jù)以及所述拍攝裝置拍攝的三維圖像;在所述區(qū)域位置內，將所述二維坐標數(shù)據(jù)與所述三維立體地圖比對或者將所述三維圖像與所述三維立體地圖比對，精確定位機器人的當前位置； 數(shù)據(jù)接收和傳送模塊(9-2)，接收所述精確定位機器人的當前位置，并發(fā)送給所述機器人巡檢路徑調整模塊； 所述機器人巡檢路徑調整模塊，接收所述當前位置并結合外部輸入的監(jiān)控指令進行巡檢路徑調整，形成巡檢路徑調整指令，并將所述巡檢路徑調整指令通過所述數(shù)據(jù)接收和傳送模塊發(fā)送給所述存儲模塊(9-3); 所述存儲模塊(9-3)根據(jù)巡檢路徑調整指令結合所述三維立體地圖生成新的巡檢路徑，并發(fā)送行走信息至所述驅動裝置； 所述驅動裝置(4)，驅動行走執(zhí)行機構按照新的巡檢路徑行走。2.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅動裝置(4)為伺服電機。3.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述行走執(zhí)行機構包括頭部(2)和用于帶動機器人行走兩個行動輪(3); 所述兩個行動輪(3)設在機器人的底部，所述頭部(2)設在機器人(I)的頂部，所述頭部(2)和兩個行動輪(3)均通過轉軸與機器人(I)主體連接。4.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述拍攝裝置(6)為雙目立體相機，所述激光掃描裝置(7)為激光掃描儀，所述雙目立體相機和所述激光掃描儀均設在機器人(I)的頭部(2)。5.根據(jù)權利要求4所述的一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描儀的掃描角度最大為190°，掃描精度為± 15mm，掃描的最大距離為80米。6.根據(jù)權利要求1所述的一種機器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述里程計數(shù)裝置(8)為碼盤。
【文檔編號】G05D1/02GK106054883SQ201610419193
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月13日
【發(fā)明人】馮洪潤, 常浩, 李曉龍, 劉朝輝, 肖奎歐
【申請人】國家電網公司, 國網河北省電力公司檢修分公司, 河北德普電器有限公司