电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统及控制方法，包括：巡检机器人通过隧道无线网络与变轨控制单元通信；变轨控制单元包括：本地控制箱、电机驱动器、电机、控制反馈传感器以及变轨装置；所述本地控制箱、电机驱动器和电机依次连接，电机与变轨装置连接；控制反馈传感器与变轨装置和本地控制箱分别连接；所述变轨装置架设在隧道的岔道处；本发明专利技术有益效果：可使监控设备不仅可在隧道内沿固定轨道移动，还可以自动调整可变轨道进行巡检路径选择，真正解决了固定监控只能定点和不能近距离作业的缺点，对隧道本体和隧道内电缆实行真正意义上的可视化巡视。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力隧道机器人监控
，尤其涉及一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统及方法。
技术介绍
随着电缆在城市电网的广泛应用，电力隧道成为电缆敷设的主要通道之一。电力电缆隧道一般空间比较狭小，而且地面不平，内部施工地面容易出现障碍物，不利于地面机器人应用。悬挂机器人比较适合隧道空间应用，但是国内的电力隧道质量等等不一，需要充分考虑轨道重量及巡检机器人行走的震动冲击对电力隧道造成的潜在威胁进行评估。目前国内电力电缆隧道经常存在纵横交错的情况，单一或环形轨道巡检机器人无法适应地形相对复杂的电缆隧道，而通常这些复杂的电缆隧道都是需要特别关注的。中国专利ZL2015104752789公开了一种电力隧道巡检设备在导轨岔道的变轨装置，能够实现电力隧道内的巡检设备变轨，但是，变轨过程需要人为控制，不能够实现自动变轨。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，本专利技术提供一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统及方法，利用上述专利的变轨装置，增设变轨控制单元，并建立变轨控制单元与巡检机器人的通信，实现根据巡检机器人的指令自动变轨装置实现变轨操作。通过在隧道内建设轻型吊装变轨装置，使监控设备不仅可在隧道内沿固定轨道移动，还可以自动调整可变轨道进行巡检路径选择，真正解决了固定监控只能定点和不能近距离作业的缺点，对隧道本体和隧道内电缆实行真正意义上的可视化巡视。由于本系统支持自动变轨技术，其巡检机器人的人工智能化水平更高，在分支较多的隧道内，只需要吊装适合的变轨装置，采用一台巡检机器人就能覆盖一定范围的隧道分支，能有效降低设备投入成本及维修成本。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统，包括：巡检机器人、隧道无线网络和变轨控制单元；所述巡检机器人通过隧道无线网络与变轨控制单元通信；所述变轨控制单元包括：本地控制箱、电机驱动器、电机、控制反馈传感器以及变轨装置；所述本地控制箱、电机驱动器和电机依次连接，电机与变轨装置连接；控制反馈传感器与变轨装置和本地控制箱分别连接；所述变轨装置架设在隧道的岔道处；本地控制箱通过电机驱动器驱动电机带动变轨装置，通过控制反馈传感器监测轨道移动是否到位，本地控制箱将轨道移动到位信号传给巡检机器人，机器人在获取到完整的到位信息后，进入运动流程。所述变轨装置包括：活动直轨、活动弯轨、活动轨支架、连接固定支架、支架滑轮、驱动臂、驱动连杆、驱动轴承关节、滑轨和行程开关，其中，活动直轨和活动弯轨分别通过固定连接支架固定于活动轨支架上，支架滑轮固定于活动轨支架的两端，支架滑轮卡套于滑轨上，使活动直轨和活动弯轨在滑轨内滑动；所述电机连接驱动臂，驱动臂连接驱动连杆，驱动连杆通过驱动轴承关节连接活动轨支架；滑轨包括第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨和第二滑轨通过滑轨固定支架进行连接固定，第一滑轨、第二滑轨和滑轨固定支架共同组成一个固定组合体，此固定组合体固定在隧道的土建的结构上；所述第一滑轨和第二滑轨上通过导轨接头固定架连接有代表丁字道口岔道的三段导轨的接口：直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头；所述驱动电机驱动驱动臂旋转，驱动连杆带动活动轨支架进行平移，活动直轨的前后两端恰好与直轨前固定接头、直轨后固定接头相吻合，行程开关与行程开关顶板压触，系统轨道结合到位，保证车身与活动弯轨不干涉；所述变轨装置处于弯轨状态时，活动弯轨的前端与直轨前固定接头相吻合，后端与弯轨固定接头相吻合，此时移动设备能从弯轨上安全通过。所述控制反馈传感器为金属接近开关；所述金属接近开关分别设置在直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头上；在活动直轨和活动弯轨与上述直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头连接的相应位置处的轨道切面上分别设置与金属接近开关相匹配的金属感应片；上述金属开关和金属片用于实现轨道的绝对到位检测；在滑轨A的设定位置上也设置金属接近开关，在两个活动轨支架滑轮之间的移动横梁上设置金属感应片，使得金属接近开关与金属感应片对齐时，活动直轨或者活动弯轨正好变轨到位；上述金属开关和金属感应片用于实现轨道的相对到位检测；金属感应片与金属接近开关对齐时产生感应磁场，此时，变轨到位；金属接近开关将检测到的到位信号传送至本地控制箱。所述巡检机器人自身设有编码器，用于进行里程及轨道位置的记录；所述巡检机器人内部设有RFID卡读卡器，所述RFID卡读卡器读取带有轨道位置信息的RFID卡的信息；所述RFID卡分别设置在活动直轨、活动弯轨以及活动直轨和活动弯轨的固定接头位置处；所述巡检机器人读取RFID卡的编号及其对应的轨道位置信息，与巡检机器人自身的编码器内存储的轨道位置进行对比，如果两者位置不一致，则报警停止运动；同时，将RFID卡的位置信息与电机里程反馈的轨道位置进行对比，如果误差小于设定的允许位置偏差值，则不做位置校正；如果超出设定的允许误差范围，直接触发位置校准，修正机器人运行轨道里程坐标。一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统的控制方法，包括以下步骤：(1)在隧道的岔道处，架设导轨岔道变轨装置；(2)巡检机器人根据当前轨道位置以及目标位置确定是否需要变轨；如果需要变轨，向变轨控制单元发送变轨指令；(3)变轨控制单元的本地控制器接收巡检机器人发送的变轨指令；(4)变轨控制单元的本地控制器通过电机驱动器驱动电机带动变轨装置实现变轨；(5)变轨控制单元的本地控制器接收控制反馈传感器检测的轨道变轨是否到位的信息，并将信息发送给巡检机器人。所述步骤(2)中需要变轨的具体过程为：1)判定目前所在轨道是否是目标轨道，如果是，转至步骤3)；否则，进入下一步；2)巡检机器人移动至目标轨道；3)根据目标位置判定所需目标轨道的类型，也就是目标轨道是直轨还是弯轨；如果是弯轨，判断是否需要进行变轨操作；如果需要，向变轨控制单元发送变轨指令；否则，判断弯轨轨道是否到位；4)如果弯轨轨道没有移动到位，则向变轨控制单元发送变轨指令。所述本地控制器在接收到巡检机器人进行变轨操作或通过变轨区域时，自动封锁除巡检机器人以外的其他操作控制指令。控制反馈传感器检测轨道变轨是否到位的方法具体为：a)轨道的绝对到位检测：在直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头上分别设置金属接近开关，在活动直轨和活动弯轨与上述固定接头相应位置处的轨道切面上分别设置与金属接近开关相匹配的金属感应片；变轨到位后，金属接近开关与金属感应片对齐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统，其特征是，包括：巡检机器人、隧道无线网络和变轨控制单元；所述巡检机器人通过隧道无线网络与变轨控制单元通信；所述变轨控制单元包括：本地控制箱、电机驱动器、电机、控制反馈传感器以及变轨装置；所述本地控制箱、电机驱动器和电机依次连接，电机与变轨装置连接；控制反馈传感器与变轨装置和本地控制箱分别连接；所述变轨装置架设在隧道的岔道处；本地控制箱通过电机驱动器驱动电机带动变轨装置，通过控制反馈传感器监测轨道移动是否到位，本地控制箱将轨道移动到位信号传给巡检机器人，机器人在获取到完整的到位信息后，进入运动流程。

【技术特征摘要】
1.一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统，其特征是，包括：巡检机器人、隧道无
线网络和变轨控制单元；所述巡检机器人通过隧道无线网络与变轨控制单元通信；
所述变轨控制单元包括：本地控制箱、电机驱动器、电机、控制反馈传感器以及变轨装
置；所述本地控制箱、电机驱动器和电机依次连接，电机与变轨装置连接；控制反馈传感器
与变轨装置和本地控制箱分别连接；所述变轨装置架设在隧道的岔道处；
本地控制箱通过电机驱动器驱动电机带动变轨装置，通过控制反馈传感器监测轨道移动
是否到位，本地控制箱将轨道移动到位信号传给巡检机器人，机器人在获取到完整的到位信
息后，进入运动流程。
2.如权利要求1所述的一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统，其特征是，
所述变轨装置包括：活动直轨、活动弯轨、活动轨支架、连接固定支架、支架滑轮、驱
动臂、驱动连杆、驱动轴承关节、滑轨和行程开关，其中，活动直轨和活动弯轨分别通过固
定连接支架固定于活动轨支架上，支架滑轮固定于活动轨支架的两端，支架滑轮卡套于滑轨
上，使活动直轨和活动弯轨在滑轨内滑动；
所述电机连接驱动臂，驱动臂连接驱动连杆，驱动连杆通过驱动轴承关节连接活动轨支
架；
滑轨包括第一滑轨和第二滑轨，第一滑轨和第二滑轨通过滑轨固定支架进行连接固定，
第一滑轨、第二滑轨和滑轨固定支架共同组成一个固定组合体，此固定组合体固定在隧道的
土建的结构上；
所述第一滑轨和第二滑轨上通过导轨接头固定架连接有代表丁字道口岔道的三段导轨的
接口：直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头；
所述驱动电机驱动驱动臂旋转，驱动连杆带动活动轨支架进行平移，活动直轨的前后两
端恰好与直轨前固定接头、直轨后固定接头相吻合，行程开关与行程开关顶板压触，系统轨
道结合到位，保证车身与活动弯轨不干涉；
所述变轨装置处于弯轨状态时，活动弯轨的前端与直轨前固定接头相吻合，后端与弯轨
固定接头相吻合，此时移动设备能从弯轨上安全通过。
3.如权利要求1所述的一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统，其特征是，所述控
制反馈传感器为金属接近开关；
所述金属接近开关分别设置在直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头上；在
活动直轨和活动弯轨与上述直轨前固定接头、直轨后固定接头及弯轨固定接头连接的相应位
置处的轨道切面上分别设置与金属接近开关相匹配的金属感应片；上述金属开关和金属片用

\t于实现轨道的绝对到位检测；
在滑轨A的设定位置上也设置金属接近开关，在两个活动轨支架滑轮之间的移动横梁上
设置金属感应片，使得金属接近开关与金属感应片对齐时，活动直轨或者活动弯轨正好变轨
到位；上述金属开关和金属感应片用于实现轨道的相对到位检测；
金属接近开关与金属感应片对齐时产生感应磁场，此时，变轨到位；金属接近开关将检
测到的到位信号传送至本地控制箱。
4.如权利要求1所述的一种电力隧道巡检机器人变轨机构控制系统，其特征是，所述巡
检机器人自身设有编码器，用于进行里程及轨道位置的记录；所述巡检机器人内部设有RFID
卡读卡器，所述RFID卡读卡器读取带有轨道位置信息的RFID卡的信息；所述RFID卡分别设
置在活动直轨、活动弯轨以及活动直轨和活动弯轨的固定接头位置处；
所述巡检机器人读取RFID卡的编号及其对应的轨道位置信息，与巡检机器人自身的编码
器内存储的轨道位置进行对比，如果两者位置不一致，则报警停止运动；
同时，将RFID卡的位置信息与电机里程反馈的轨道位置进行对比，如果误差小于设定的
允许位置偏差值，则不...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨震威，崔伟，张明广，邱雷，
申请(专利权)人：山东康威通信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37