一种可自动避障的变电站巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可自动避障的变电站巡检机器人，包括车体平台、控制模块、循迹模块、通信模块、故障检测模块和自动避障模块。避障时，先扫描变电站巡检机器人周边障碍物信息，再判断障碍物类别。如果障碍物为人或动物，变电站巡检机器人向人示意离开或是驱散动物，此时不需要躲避障碍物。否则变电站巡检机器人执行避障操作。本实用新型专利技术采用激光雷达扫描巡检机器人周边障碍物信息，和超声波传感器和红外传感器等传感器相比，不易受温度和可见光干扰，距离和方位信息探测精度更高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自动避障技术，尤其是涉及一种可自动避障的变电站巡检机器人。
技术介绍
变电站设备巡检机器人以自主或遥控的方式，在无人值守或少人值守的变电站对室外高压设备进行巡检，可及时发现电力设备的热缺陷、异物悬挂等设备异常现象。可以根据操作人员在基站的任务操作或预先设定的任务，自动进行变电站内的全局路径规划，通过携带的各种传感器，完成变电站设备的图像巡检、设备仪表的自动识别、一次设备的红外检测等，并记录设备信息，提供异常报警。在变电站巡检机器人相关技术研究中，避障技术属于其核心技术，是实现智能化自主移动的关键技术。目前常见的避障方式主要依靠超声波传感器或红外传感器感知障碍物以实现避障。存在着传感器数目少，避障方案单一，效率低的问题。同时传统避障装置未考虑超声波在环境温度对超声波传播速度的影响，设置单一的超声波传播速度存在误差；红外传感器易受可见光干扰，影响避障精度和可靠性。
技术实现思路
本技术旨在解决上述缺陷，提供一种具备高避障精度的变电站巡检机器人。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种可自动避障的变电站巡检机器人，其特征在于：包括车体平台；设置在车体平台上的控制模块；以及同时与控制模块连接的循迹模块、通信模块、故障检测模块和自动避障模块；设置在车体平台上的控制模块：所述控制模块控制机器人的运动和各个传感器，所述控制芯片选用AT89C51型单片机；以及同时与控制模块连接的：循迹模块，包括红外发射管和红外接收器；所述红外发射管采用红色LED，红外接收器采用型号为HS0038型红外接收头；所述红外发射管向地面发射红外线，经地面反射，红外接收器接收到红外线；当红外线照射到地上的黑线时会被黑线吸收红，通过判断红外接收器信号的有无，确定机器人与地上黑线的相对位置，从而实现循迹行驶；通信模块，采用GL-INET无线路由器进行数据和控制指令传输；故障检测模块，包括高清摄像头、红外热成像仪和六氟化硫泄露传感器；高清摄像头用于观测仪表示数和变电站情况，红外热成像仪用于检测设备过热，六氟化硫泄露传感器检测是否有绝缘气体泄露；自动避障模块，包括包含生物识别模块和激光雷达，所述生物识别模块包含菲涅尔滤光片、D203S热释电元件、红色LED和蜂鸣器，所述激光雷达选用型号为LMS291-S05型SICK室外激光扫描雷达。在上述的一种可自动避障的变电站巡检机器人，巡检机器人车体平台由四个直流电机驱动，选用额定功率36W，额定电压12V，最大转矩0.8NM的直流电机；电源模块选用电压24V，容量26400mAh的锂电池组；直流电机由IBT-2型电机驱动器驱动，在AT89C51单片机控制下运动。因此，本技术具有如下优点：1.采用激光雷达扫描巡检机器人周边障碍物信息，和超声波传感器和红外传感器等传感器相比，不易受温度和可见光干扰，距离和方位信息探测精度更高；2.首先判断障碍物类别，当障碍物为人和动物时，通过灯光信号提示人离开或驱散动物，此时巡检机器人不需要避障，避免对正常作业的干扰。附图说明图1是巡检机器人硬件构建图。图2是巡检机器人生物识别电路图。图3是巡检机器人自动避障原理图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术技术方案进行具体描述。巡检机器人主要包括车体平台、控制模块、循迹模块、通信模块、故障检测模块和自动避障模块。巡检机器人由四个直流电机驱动，本技术选用额定功率36W，额定电压12V，最大转矩0.8NM的直流电机。电源模块选用电压24V，容量26400mAh的锂电池组。直流电机由IBT-2型电机驱动器驱动，在AT89C51单片机控制下运动。控制模块控制机器人的运动和各个传感器，所述控制芯片选用AT89C51型单片机。循迹模块由红外发射管和红外接收器组成。所述红外发射管采用红色LED，红外接收器采用型号为HS0038型红外接收头。所述红外发射管和红外接收器的连接方式为，红外发射管向地面发射红外线，经地面反射，红外接收器接收到红外线。当红外线照射到地上的黑线时会被黑线吸收红，通过判断红外接收器信号的有无，确定机器人与地上黑线的相对位置，从而实现循迹行驶。通信模块采用GL-INET无线路由器进行数据和控制指令传输。故障检测模块由高清摄像头、红外热成像仪和六氟化硫泄露传感器。高清摄像头用于观测仪表示数和变电站情况，红外热成像仪用于检测设备过热，六氟化硫泄露传感器检测是否有绝缘气体泄露。自动避障模块包含生物识别模块和激光雷达，所述生物识别模块包含菲涅尔滤光片、D203S热释电元件、红色LED和蜂鸣器，具体连接方式如图2所示。所述激光雷达选用型号为LMS291-S05型SICK室外激光扫描雷达。自动避障包含以下步骤：生物识别模块的具体实现方式为：哺乳类动物和鸟类动物体温恒定，大约在37℃左右,会发出特定波长10um左右的红外线。生物体发射的10um左右的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上，本技术的红外感应源采用D203S热释电元件，元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，转换为电压信号输出。改信号通过逻辑门“或”门与AT89C51单片机的P1.0引脚相连。当P1.0引脚电平为高电平时，说明障碍物为生物。在本技术的，有关信号的接收、处理、判断均不是本技术所需要保护的范围，本技术旨在保护上述描述的硬件、硬件连接关系、型号。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本技术精神作举例说明。本技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自动避障的变电站巡检机器人，其特征在于：包括车体平台；设置在车体平台上的控制模块；以及同时与控制模块连接的循迹模块、通信模块、故障检测模块和自动避障模块；设置在车体平台上的控制模块：所述控制模块控制机器人的运动和各个传感器，所述控制芯片选用AT89C51型单片机；以及同时与控制模块连接的：循迹模块，包括红外发射管和红外接收器；所述红外发射管采用红色LED，红外接收器采用型号为HS0038型红外接收头；所述红外发射管向地面发射红外线，经地面反射，红外接收器接收到红外线；当红外线照射到地上的黑线时会被黑线吸收红，通过判断红外接收器信号的有无，确定机器人与地上黑线的相对位置，从而实现循迹行驶；通信模块，采用GL‑INET无线路由器进行数据和控制指令传输；故障检测模块，包括高清摄像头、红外热成像仪和六氟化硫泄露传感器；高清摄像头用于观测仪表示数和变电站情况，红外热成像仪用于检测设备过热，六氟化硫泄露传感器检测是否有绝缘气体泄露；自动避障模块，包括包含生物识别模块和激光雷达，所述生物识别模块包含菲涅尔滤光片、D203S热释电元件、红色LED和蜂鸣器，所述激光雷达选用型号为LMS291‑S05型SICK室外激光扫描雷达。...

【技术特征摘要】
1.一种可自动避障的变电站巡检机器人，其特征在于：包括车体平台；设置在车体平台上的控制模块；以及同时与控制模块连接的循迹模块、通信模块、故障检测模块和自动避障模块；设置在车体平台上的控制模块：所述控制模块控制机器人的运动和各个传感器，所述控制芯片选用AT89C51型单片机；以及同时与控制模块连接的：循迹模块，包括红外发射管和红外接收器；所述红外发射管采用红色LED，红外接收器采用型号为HS0038型红外接收头；所述红外发射管向地面发射红外线，经地面反射，红外接收器接收到红外线；当红外线照射到地上的黑线时会被黑线吸收红，通过判断红外接收器信号的有无，确定机器人与地上黑线的相对位置，从而实现循迹行驶；通信模块，采用GL-INET无线路由器进行数据和控制指令传输；故...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，王军华，代中余，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42