變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人、工作方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是指一種變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人、工作 方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 變電站是各級(jí)電網(wǎng)的核心樞紐，為保證電網(wǎng)安全運(yùn)行，需對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱的內(nèi)部 進(jìn)行監(jiān)控巡檢工作，變電站的條件十分惡劣以及環(huán)境較為復(fù)雜，工作人員對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱 進(jìn)行監(jiān)控巡檢任務(wù)不但工作強(qiáng)度大、效率低，而且僅靠工作人員在變電站內(nèi)對(duì)開(kāi)關(guān)箱設(shè)備 進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)控巡檢作業(yè)十分困難。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為提高變電站開(kāi)關(guān)箱的監(jiān) 視效率和質(zhì)量，最大限度提高變電站的智能化和安全性，有必要設(shè)計(jì)一款適合的機(jī)器人來(lái) 代替人工完成對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱監(jiān)視巡檢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠代替人工完成對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱監(jiān)視巡 檢的變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人、工作方法及系統(tǒng)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
[0005] -方面，提供一種變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、移動(dòng)平臺(tái)、機(jī) 械臂、二維碼掃描器、電源管理系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和視覺(jué)傳感系統(tǒng)，其中：
[0006] 所述移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置在所述機(jī)器人本體的下部，所述移動(dòng)平臺(tái)為基于履帶式移動(dòng)平 臺(tái)；
[0007] 所述電源管理系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)安置在所述機(jī)器人本體的內(nèi)部；
[0008] 所述機(jī)械臂安裝在所述機(jī)器人本體的上方，所述視覺(jué)傳感系統(tǒng)安裝在所述機(jī)械臂 末端的上方；
[0009] 所述二維碼掃描器置于所述機(jī)器人本體的正下方。
[0010] -種變電站系統(tǒng)，包括變電站開(kāi)關(guān)箱，還包括上述的變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器 人，所述變電站開(kāi)關(guān)箱前面的路面上鋪設(shè)有矩陣形式的用于表示坐標(biāo)位置的若干二維碼標(biāo) 簽。
[0011] 上述變電站系統(tǒng)中變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱進(jìn)行監(jiān)視的方 法，包括：
[0012] 步驟1:機(jī)器人移動(dòng)至待監(jiān)視的變電站開(kāi)關(guān)箱附近，利用二維碼掃描器讀取地面鋪 設(shè)的二維碼標(biāo)簽，通過(guò)所讀取的二維碼信息，識(shí)別出機(jī)器人的位置；同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào) 整機(jī)器人自身位置與位姿，使機(jī)器人調(diào)整到預(yù)先指定的位置，然后通過(guò)地面擋板進(jìn)行遮擋 對(duì)射裝置，實(shí)現(xiàn)精確的停止定位；
[0013] 步驟2:利用機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)變電站開(kāi)關(guān)箱的開(kāi)門(mén)，并利用機(jī)械臂所攜帶的視覺(jué)傳感系 統(tǒng)對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視；
[0014] 步驟3:監(jiān)視任務(wù)完成后，利用機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)變電站開(kāi)關(guān)箱的關(guān)門(mén)。
[0015] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0016] 上述方案中，機(jī)器人通過(guò)自身攜帶的二維碼掃描器讀取地面鋪設(shè)的二維碼，調(diào)整 機(jī)器人自身位置與位姿，自主實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位和?？?，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)變電站開(kāi)關(guān)箱的開(kāi)門(mén)和 關(guān)門(mén)，以及開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的監(jiān)視，該機(jī)器人具有精確度高、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn) 人工智能操作，代替人實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)操作。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為本發(fā)明的變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3為本發(fā)明的變電站系統(tǒng)中變電站開(kāi)關(guān)箱前的地面鋪設(shè)的二維碼示意圖；
[0020] 圖4為圖3所示的二維碼中指定?？课恢眉爸?chē)孛驿佋O(shè)的二維碼示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明中變電站開(kāi)關(guān)箱特定區(qū)域二維碼電子坐標(biāo)地圖示意圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明的機(jī)器人對(duì)二維碼區(qū)域精確定位和提取算法流程圖；
[0023] 圖7為本發(fā)明的機(jī)器人對(duì)變電站開(kāi)關(guān)箱內(nèi)監(jiān)視軌跡示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025] -方面，本發(fā)明提供一種變電站開(kāi)關(guān)箱操作移動(dòng)機(jī)器人11，如圖1-2所示，包括機(jī) 器人本體12、移動(dòng)平臺(tái)13、機(jī)械臂15、二維碼掃描器21、電源管理系統(tǒng)23、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)22和 視覺(jué)傳感系統(tǒng)16,其中：
[0026] 移動(dòng)平臺(tái)13設(shè)置在機(jī)器人本體12的下部，移動(dòng)平臺(tái)13為基于履帶式移動(dòng)平臺(tái)；
[0027] 電源管理系統(tǒng)2 3和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)2 2安置在機(jī)器人本體12的內(nèi)部；
[0028] 機(jī)械臂15安裝在機(jī)器人本體12的上方，視覺(jué)傳感系統(tǒng)16安裝在機(jī)械臂15末端的上 方；
[0029] 二維碼掃描器21置于所述機(jī)器人本體12的正下方。
[0030]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0031 ] (1)機(jī)器人通過(guò)自身攜帶的二維碼掃描器讀取地面鋪設(shè)的二維碼，調(diào)整機(jī)器人自 身位置與位姿，自主實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的定位和?？浚瑴?zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)變電站開(kāi)關(guān)箱的開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)，以及 開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的監(jiān)視，該機(jī)器人具有精確度高、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)人工智能 操作，代替人實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)操作。
[0032] (2)基于履帶式移動(dòng)平臺(tái)具有較好的動(dòng)力性和越障能力，以更好地適應(yīng)變電站復(fù) 雜環(huán)境以及復(fù)雜路面，通過(guò)視覺(jué)傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該機(jī)器人高精度、穩(wěn)定性的遠(yuǎn)程控制。
[0033] (3)電源管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)該操作移動(dòng)機(jī)器人自主充電功能，保障機(jī)器人在復(fù)雜 環(huán)境下能源供給，以保證機(jī)器人的行走、控制、監(jiān)控、通信，自保護(hù)等各部分的正常運(yùn)行。
[0034] (4)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)接收工作人員發(fā)送的控制指令，以及自身傳感器的檢測(cè)的環(huán)境 信息，經(jīng)轉(zhuǎn)換控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)(可以為兩個(gè)），每個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以通過(guò)減速箱連接驅(qū)動(dòng)輪(可以 為四個(gè))實(shí)現(xiàn)履帶的運(yùn)轉(zhuǎn)與轉(zhuǎn)向，保證機(jī)器人的精準(zhǔn)控制，提高機(jī)器人的越障能力及動(dòng)力 性。
[0035] (5)視覺(jué)傳感系統(tǒng)安裝在機(jī)械臂末端的上方，視覺(jué)傳感系統(tǒng)中的視覺(jué)傳感器可以 進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)和遠(yuǎn)程控制，工作人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)視覺(jué)傳感器的俯仰角度、轉(zhuǎn)動(dòng)角度的 大小，實(shí)時(shí)采集變電站環(huán)境信息，當(dāng)本發(fā)明機(jī)器人的機(jī)械手打開(kāi)變電站開(kāi)關(guān)箱后，機(jī)械手上 方的視覺(jué)傳感器系統(tǒng)自行對(duì)準(zhǔn)變電站開(kāi)關(guān)箱內(nèi)，可采用圖7從A點(diǎn)到B點(diǎn)的監(jiān)控軌跡進(jìn)行對(duì) 變電站開(kāi)關(guān)箱內(nèi)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。
[0036]本發(fā)明中，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的精確定位，機(jī)器人本體12的正下方還可以設(shè)置有對(duì)射 裝置24(包括一個(gè)發(fā)射部分和一個(gè)接收部分），當(dāng)機(jī)器人移動(dòng)到達(dá)預(yù)先指定的位置（目標(biāo)位 置)時(shí)，變電站開(kāi)關(guān)箱前面的路面上在目標(biāo)位置附近設(shè)置的擋板會(huì)遮擋住對(duì)射裝置24,觸發(fā) 機(jī)器人立即停止運(yùn)行完成?？浚瑥亩鴮?shí)現(xiàn)精確的停止定位。該對(duì)射裝置24既可以是紅外對(duì) 射裝置，也可以是可見(jiàn)光對(duì)射裝置，此時(shí)，擋板可以采用普通材質(zhì)；該對(duì)射裝置24還可以是 超聲波對(duì)射裝置，此時(shí)，擋板的表面可以涂覆能夠吸收超聲波的材料。
[0037] 本發(fā)明中，移動(dòng)平臺(tái)13優(yōu)選采用雙電機(jī)四驅(qū)方式，以增加機(jī)器人的動(dòng)力性和爬坡 能力，以滿(mǎn)足機(jī)器人在變電站復(fù)雜環(huán)境以及復(fù)雜路面的穩(wěn)定的爬坡與行走。
[0038] 機(jī)械臂15優(yōu)選采用多自由度機(jī)械臂，同時(shí)機(jī)械臂15的底座可以具有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)14， 以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂15在工作空間內(nèi)靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械臂15的末端為一機(jī)械手17,可以進(jìn)行抓合、 旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)變電站開(kāi)關(guān)箱的開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)以及滿(mǎn)足其他工作需求。
[0039] 本發(fā)明的機(jī)器人在遠(yuǎn)程控制時(shí)，視覺(jué)傳感系統(tǒng)中的視覺(jué)傳感器可以進(jìn)行自適應(yīng)調(diào) 節(jié)和遠(yuǎn)程控制，工作人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)視覺(jué)傳感器的俯仰角度、轉(zhuǎn)動(dòng)角度的大小，實(shí)時(shí)采集 變電站周?chē)h(huán)境信息。實(shí)時(shí)采集的變電站環(huán)境信息可以經(jīng)無(wú)線(xiàn)傳輸方式，傳輸至工作人員 接收端控制系統(tǒng)，接收端控制系統(tǒng)與顯示裝置相連接，通過(guò)顯示裝置實(shí)時(shí)顯示變電站環(huán)境 信息。
[0040] 工作人員通過(guò)觀察接收端控制系統(tǒng)所連接的顯示裝置顯示的變電站環(huán)境信息，了 解所述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位置信息、作業(yè)情況以及變電站環(huán)境信息，通過(guò)觀測(cè)監(jiān)視裝置，工作人 員控制機(jī)器人的行走于位姿，實(shí)現(xiàn)高精度、穩(wěn)定性的遠(yuǎn)程控制。
[0041] 機(jī)器人在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，工作人員可能會(huì)忽略或沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)某些認(rèn)為對(duì)機(jī)器人無(wú) 大礙的障礙物，或突然出現(xiàn)其他障礙物，或其他突發(fā)不確定的情況的，該基于履帶式的機(jī)器 人本體周?chē)梢栽O(shè)置有避障傳感器(未示出），對(duì)一些無(wú)大礙的障礙物，或一定的坡度可以 實(shí)現(xiàn)翻越和攀爬，保證機(jī)器人以