專利名稱：變電站智能巡檢機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變電站智能巡檢機器人，屬于工業(yè)用機器人技術(shù)領(lǐng) 域，其具有作為載體的移動車體，機械臂和驅(qū)動移動車體和機械臂的驅(qū)動 系統(tǒng)，以及與之匹配的信息處理系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)。
(二)
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，由于電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的連續(xù)性，對系統(tǒng) 中各設(shè)備單元的安全可靠運行都有很高的要求。特別是隨著電力工業(yè)向著 大機組、大容量、高電壓方向的迅速發(fā)展，保障設(shè)備運行的可靠性更成為 安全生產(chǎn)的突出課題。因此，電力設(shè)備的巡檢，特別是一些先進設(shè)備、方
法在設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用也越來越受到普遍的重視。目前，35KV、 110KV 變電站已基本實現(xiàn)無人值班，220KV變電站無人值班化發(fā)展也很快。但現(xiàn) 有的巡檢方式和技術(shù)與電力生產(chǎn)的安全性要求相比仍有相當(dāng)?shù)木嚯x。用以 替代人工巡檢的智能移動機器人巡檢方式，可以提高工作效率和質(zhì)量，真 正起到減員增效的作用，能更快的加快變電站無人值守的進程。
現(xiàn)有用于變電站巡檢的機器人都具有作為載體的車體，用于檢修的機 械臂和驅(qū)動所述車體和機械臂的驅(qū)動裝置，并匹配有信息處理系統(tǒng)(控制 機)和導(dǎo)航系統(tǒng)。中國知識產(chǎn)權(quán)局第200410024231號發(fā)明專利就公開了一 種巡檢機器人，但不具有機械臂；另現(xiàn)有設(shè)有機械臂的機器人多設(shè)置至少 一個機械臂，但目前所說的機械臂都是設(shè)置在機器人本體外部，占據(jù)的空 間較大，不利于機器人的巡檢避障和對機械臂的保護。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供了一種具有機械臂 的變電站職能巡檢機器人，其采用伸縮結(jié)構(gòu)，在機械臂非使用狀態(tài)下可以 將其收入對其保護的裝置內(nèi)，利于機器人的巡檢避障和對機械臂自身的保 護。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
該發(fā)明變電站智能巡檢機器人，包括作為載具的移動小車，其前部設(shè) 有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、電子元件的防護外殼和機械臂， 以及信息處理系統(tǒng)，所述機械臂安裝于所述防護外殼上部的艙室上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂、具有 移動銷軸可沿所述空腔運行而使本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞 所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的中臂和通過銷軸安裝于所述中臂端部的前 臂，其中空腔橫截面大于所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面。
根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的變電站智能巡檢機器人設(shè)有機械臂，并且該機 械臂可以縮入防護外殼上部的艙室上，可以有效的保護機械臂，并且在巡 檢過程中不需要機械臂參與的情況下，將其縮入艙室，減小空間體積，利 于其巡檢。
機械臂的存在可以方便一些空間狹小區(qū)域的檢測，并且其分為三段的
整體結(jié)構(gòu)和各段的運動方式使前臂可以獲得在空間內(nèi)5個自由度，方便其
在各個方位的檢測。
上述變電站智能巡檢機器人，所述移動銷軸安裝于一滑塊上，該滑塊 通過蝸桿機構(gòu)驅(qū)動而沿所述基臂空腔構(gòu)成的軌道直線運行，同時空腔對該
滑塊周向限位；所述基臂通過滑鍵與一伺服電機驅(qū)動的套筒鏈接，使其具 有所述花鍵聯(lián)接傳動的周向自由度和沿滑鍵鍵槽運行的軸向自由度。
所述中臂連接有前臂的端部設(shè)有用于檢測器完全縮入所述艙室的磁 卡感應(yīng)片。
所述移動銷軸和銷軸通過伺服電機驅(qū)動，使中臂和前臂各具有一個轉(zhuǎn) 動自由度。
所述前臂端部側(cè)面設(shè)有用于信息采集的超聲探測頭、微型攝像頭和激 光探測頭，并設(shè)有工裝機械手。
所述艙室上側(cè)通過云臺設(shè)有一用來支撐主視頻采集組件的支撐架，其 中主視頻采集組件為裝置在防護罩內(nèi)的可見光攝像機和紅外攝像機。
其進一步包括用于通過天線與用戶端計算機通訊的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及輔助 的信息處理裝置，用于建立用戶端計算機與包括機械臂信息采集、主視頻 采集的信息采集系統(tǒng)的鏈接，其中信息采集系統(tǒng)還包括用于采集所述防護 外殼內(nèi)溫、濕度的傳感器，采集外部環(huán)境溫、濕度的傳感器，所采集信息 通過信息處理裝置處理并傳輸給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
所述移動小車具有兩個后輪和兩個用于作為驅(qū)動輪的前輪，其中后輪 為萬向輪。
該機器人的電源設(shè)置在所述移動小車中部，并設(shè)有自動充電裝置，且 該自動充電裝置的充電絲桿平行于移動小車橫軸線。(四)


下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的闡述，使本領(lǐng)域 的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，其中
圖1為本發(fā)明實施例電廠巡檢機器人的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例電廠巡檢機器人的小車及主要附件右視結(jié)構(gòu)布局圖。
圖3為本發(fā)明實施例機械臂的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為機械臂的前臂和中臂折疊狀態(tài)圖。 圖5為機械臂縮入艙室狀態(tài)圖。
圖中1、防護罩，2、可見光攝像機，3、紅外攝像機，4、支撐架， 5、云臺，6、艙室，7、基臂，8、中臂，9、前臂，10、防護外殼前蓋，11、 充電絲桿，12、充電端，13、后輪，14、信息處理裝置，15、驅(qū)動裝置， 16、前輪，17、防護外殼，18、溫度傳感器，19、驅(qū)動機構(gòu)，20、天線， 21、工作狀態(tài)指示燈，22、電源，23、移動小車，24、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，25、滑 軌，26、磁卡感應(yīng)片，27、銷軸，28、超聲探測頭，29、微型攝像機，30、 激光探測頭，31、工裝機械手，32、移動銷軸。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的技術(shù)方案作示例性說明
參照說明書附圖1至5，本實施例變電站智能巡檢機器人，包括作為 載具的移動小車23，其前部設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、 電子元件的防護外殼17和機械臂，以及信息處理系統(tǒng)，所述機械臂安裝于 所述防護外殼上部的艙室6上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩 個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂7、具有移動銷軸32可沿所述空腔運行而使 本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的 中臂8和通過銷軸27安裝于所述中臂端部的前臂9，其中空腔橫截面大于 所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面。
變電站智能巡檢機器人的主要機動動作可以受控于自身控制機，也就 是本方案所說的信息處理系統(tǒng)，也可以通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對其遠(yuǎn)程控制。 對于所說的導(dǎo)航系統(tǒng)，則主要用來處理移動小車的移動路線信息，設(shè)定移 動小車移動路徑。
所述移動銷軸安裝于一滑塊上，該滑塊通過蝸桿機構(gòu)驅(qū)動而沿所述基 臂空腔構(gòu)成的軌道25直線運行，同時空腔對該滑塊周向限位；所述基臂通過滑鍵與一伺服電機驅(qū)動的套筒鏈接，使其具有所述花鍵聯(lián)接傳動的周向 自由度和沿滑鍵鍵槽運行的軸向自由度。至于所述滑塊的直線運動，也可 以采用鏈傳動，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，當(dāng)然，鏈傳動存在傳動精度地的缺陷。
能夠?qū)崿F(xiàn)上述運動方式的傳動機構(gòu)多種多樣，在機械原理上都是常規(guī) 的傳動方式，容易實現(xiàn)，制造成本也比較低。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本方案 所提供運動方式的及具體現(xiàn)實機械結(jié)構(gòu)的啟示下所作的等同改進應(yīng)當(dāng)落入 本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
為了便于檢測機械臂完全縮入艙室內(nèi)，所述中臂連接有前臂的端部設(shè)
有用于檢測器完全縮入所述艙室的磁卡感應(yīng)片26。當(dāng)然，也可以采用其他 的方式，比如上述位置設(shè)置一行程開關(guān)，通過行程開關(guān)的觸發(fā)來獲得準(zhǔn)確 的縮入位置。
所述移動銷軸和銷軸通過伺服電機驅(qū)動，使中臂和前臂各具有一個轉(zhuǎn) 動自由度。由于機械臂的功用決定了其結(jié)構(gòu)比較緊湊，重量比較輕，所以 對應(yīng)于所述中臂和前臂的伺服電機功率相對也比較小，裝置在相應(yīng)銷軸處， 對整體尺寸影響不大。
為了廣域的獲得數(shù)據(jù)信息，所述前臂端部側(cè)面設(shè)有用于信息采集的超 聲探測頭28、微型攝像頭29和激光探測頭30，并設(shè)有工裝機械手31。對
于工裝機械手可以進行比較簡單的工裝操作。
所述艙室上側(cè)通過云臺5設(shè)有一用來支撐主視頻采集組件的支撐架4， 其中主視頻采集組件為裝置在防護罩1內(nèi)的可見光攝像機和紅外攝像機3。 巡檢主要是獲得視頻信息，因此，主要地，將其單獨設(shè)置在檢測角度更容 易控制的上部，并通過云臺這一精密控制元件控制所述支架的俯仰和轉(zhuǎn)動， 以獲取精確位置信息。
本實施例進一步包括用于通過天線20與用戶端計算機通訊的網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)24及輔助的信息處理裝置14，用于建立用戶端計算機與包括機械臂信 息采集、主視頻采集的信息采集系統(tǒng)的鏈接，其中信息采集系統(tǒng)還包括用 于采集所述防護外殼內(nèi)溫、濕度的傳感器，采集外部環(huán)境溫、濕度的傳感 器，所采集信息通過信息處理裝置處理并傳輸給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
為了便于小車的移動的控制，所述移動小車具有兩個后輪13和兩個用 于作為驅(qū)動輪的前輪16，其中后輪為萬向輪。采用前驅(qū)的方式更容易越障。
該機器人的電源設(shè)置在所述移動小車中部，并設(shè)有自動充電裝置，且 該自動充電裝置的充電絲桿11平行于移動小車橫軸線，便于充電。
權(quán)利要求
1.一種變電站智能巡檢機器人，包括作為載具的移動小車(23)，其前部設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、電子元件的防護外殼(17)和機械臂，以及信息處理系統(tǒng)，其特征在于所述機械臂安裝于所述防護外殼上部的艙室(6)上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂(7)、具有移動銷軸(32)可沿所述空腔運行而使本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的中臂(8)和通過銷軸(27)安裝于所述中臂端部的前臂(9)，其中空腔橫截面大于所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于所 述移動銷軸安裝于一滑塊上，該滑塊通過蝸桿機構(gòu)驅(qū)動而沿所述 基臂空腔構(gòu)成的軌道(25)直線運行，同時空腔對該滑塊周向限 位；所述基臂通過滑鍵與一伺服電機驅(qū)動的套筒鏈接，使其具有 所述花鍵聯(lián)接傳動的周向自由度和沿滑鍵鍵槽運行的軸向自由 度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于所 述中臂連接有前臂的端部設(shè)有用于檢測器完全縮入所述艙室的磁 卡感應(yīng)片(26)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于所 述移動銷軸和銷軸通過伺服電機驅(qū)動，使中臂和前臂各具有一個 轉(zhuǎn)動自由度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于所 述前臂端部側(cè)面設(shè)有用于信息采集的超聲探測頭(28)、微型攝像頭(29)和激光探測頭(30)，并設(shè)有工裝機械手(31)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于所 述艙室上側(cè)通過云臺(5)設(shè)有一用來支撐主視頻采集組件的支撐 架(4)，其中主視頻采集組件為裝置在防護罩(1)內(nèi)的可見光攝 像機和紅外攝像機(3)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的變電站智能巡檢機器人，其特征 在于其進一步包括用于通過天線(20)與用戶端計算機通訊的 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(24)及輔助的信息處理裝置(14)，用于建立用戶端計 算機與包括機械臂信息采集、主視頻采集的信息采集系統(tǒng)的鏈接， 其中信息采集系統(tǒng)還包括用于采集所述防護外殼內(nèi)溫、濕度的傳 感器，采集外部環(huán)境溫、濕度的傳感器，所采集信息通過信息處 理裝置處理并傳輸給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于所 述移動小車具有兩個后輪(13)和兩個用于作為驅(qū)動輪的前輪(16)，其中后輪為萬向輪。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的變電站智能巡檢機器人，其特征在于該 機器人的電源設(shè)置在所述移動小車中部，并設(shè)有自動充電裝置， 且該自動充電裝置的充電絲桿(11)平行于移動小車橫軸線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變電站智能巡檢機器人。其包括作為載具的移動小車，其前部設(shè)有導(dǎo)航系統(tǒng)，并在該移動小車上設(shè)有電源、電子元件的防護外殼和機械臂，以及信息處理系統(tǒng)，所述機械臂安裝于所述防護外殼上部的艙室上，且其主要包括具有軸向移動和周向轉(zhuǎn)動兩個自由度且內(nèi)部為空腔的基臂、具有移動銷軸可沿所述空腔運行而使本體縮入所述空腔并在伸出空腔時具有繞所述移動銷軸轉(zhuǎn)動一個自由度的中臂和通過銷軸安裝于所述中臂端部的前臂，其中空腔橫截面大于所述中臂和前臂折疊狀態(tài)的橫截面?；诒景l(fā)明技術(shù)方案的機器人職能化程度高，安全性高。
文檔編號B25J19/00GK101604825SQ20091001678
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者濤 曹, 雷 曹, 王明瑞, 趙金龍, 銳 郭 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司