变电站巡检机器人定位装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及变电站智能巡检技术领域，是一种变电站巡检机器人定位装置，包括驱动机器人运动的轮式平台、设置在平台内的机器人运动控制器、编码器、通信模块、摄像机和云台，所述轮式平台沿圆周等间距安装有三个全向轮，三个全向轮上各安装有一个编码器，云台底部设有支撑轴，支撑轴固定安装在平台上，摄像机安装在云台的顶部，机器人运动控制器与通信模块双向通信连接，编码器与机器人运动控制器双向电连接，摄像机和云台均与通信模块双向通信连接。本实用新型专利技术通过使用全向轮比其他普通轮机器人运动更灵活，可以向任意方向运动。通过采用编码器与二维码方式相结合定位，即使在二维码有障碍物遮挡的情况下仍然可以知道移动机器人的位置。

Positioning device for substation inspection robot

The utility model relates to the technical field of intelligent patrol substation is a substation inspection robot positioning device, including a wheeled platform, driving robot positioned in the platform of robot motion controller, encoder, communication module, camera and tripod, the wheel type platform equipped with three omnidirectional wheels along the circumferential spacing, three omnidirectional wheels are respectively arranged on a platform at the bottom of a coder, a support shaft, a support shaft is fixedly mounted on the platform, the camera mounted on the platform at the top of the robot controller is connected with a communication module for bidirectional communication, encoder is connected with the robot controller 2-directional, camera and head are connected with the communication module of two-way communication. The utility model can move in any direction by using omnidirectional wheel, which is more flexible than other ordinary wheeled robot. The position of the mobile robot can be known even when the two-dimensional code is blocked by an obstacle by combining the encoder with the two-dimensional code mode.

【技术实现步骤摘要】
变电站巡检机器人定位装置
本技术涉及变电站智能巡检
，是一种变电站巡检机器人定位装置。
技术介绍
现有的移动机器人的定位有基于里程计的定位、基于惯性传感器的定位、视觉定位、超声定位、地图匹配定位、基于多种传感信息的定位、路标与灯塔的定位和同时定位与地图构建(SLAM)等定位方式。目前，变电站智能巡检机器人主要包括轨道式巡检机器人和轮式巡检机器人。轨道式巡检机器人系统是由设置在轨道上的定位片对机器人进行定位，定位精度高，但其能够巡检的空间有限，只能在固定的轨道中移动。轮式巡检机器人定位方式主要是依靠磁轨道进行定位和利用自身传感器系统进行定位，依靠磁轨道进行定位需要事先在底下铺设磁轨道，成本较高，行动范围有限；依靠自身传感器进行定位可以使机器人在大范围内进行移动，但传统的方式是使用激光扫描雷达使机器人进行自定位，成本高昂，机器人不能实现智能定位。
技术实现思路
本技术提供了一种变电站巡检机器人定位装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有技术中存在的移动机器人稳定性差、容错性差以及移动机器人不能适用于室外移动定位的问题。本技术的技术方案是通过以下措施来实现的：一种变电站巡检机器人定位装置，包括驱动机器人运动的轮式平台、设置在轮式平台内的机器人运动控制器、编码器、通信模块、摄像机和云台，所述轮式平台沿圆周等间距安装有三个全向轮，三个全向轮上各安装有一个编码器，所述云台底部设有支撑轴，支撑轴固定安装在轮式平台上，所述摄像机安装在云台的顶部，所述机器人运动控制器与通信模块双向通信连接，编码器与机器人运动控制器双向电连接，摄像机和云台均与通信模块双向通信连接。上述通信模块可包括无线路由器和串口联网模块，摄像机、云台、无线路由器和机器人运动控制器均与串口联网模块通信连接。上述还可包括远程PC机，所述远程PC机与无线路由器无线通信连接。上述摄像机可包括红外摄像机和高清摄像机，红外摄像机和高清摄像机均与串口联网模块通信连接。上述编码器可为光电编码器。本技术通过使用三个全向轮移动机器人平台比其他普通轮移动机器人平台运动灵活，可以向任意方向运动。通过使用云台，对二维码的张贴位置没有特殊的要求，实施会更加简单高效。通过采用了编码器与二维码方式相结合定位，即使在二维码有障碍物遮挡的情况下仍然可以知道移动机器人的位置。变电站巡检机器人使用二维码的定位，在室内与室外环境下都可以使用。附图说明附图1为本技术定位系统框图。附图2为本技术全方位移动机器人平台效果示意图。附图3为本技术全方位移动机器人运动路线及二维码张贴位置示意图。附图4为本技术全方位移动机器人定位方法流程图。附图5为本技术全方位移动机器人定位坐标系示意图。附图6为本技术全方位移动机器人运动学简化模型示意图。附图7为本技术高清摄像机与二维码位置关系示意图。附图8为本技术高清摄像机相对于世界坐标系的定位坐标示意图。附图9为本技术二维码读取过程示意图。附图10为本技术全方位移动机器人依据二维码位置校正自身位置示意图。附图中的编码分别为：1为轮式平台，2为机器人运动控制器，3为云台，4为支撑轴，5为全向轮，6为无线路由器，7为编码器A，8为编码器B，9为编码器C，10为串口联网模块，11为远程PC机,12为红外摄像机，13为高清摄像机。具体实施方式本技术不受下述实施例的限制，可根据本技术的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。在本技术中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。下面结合实施例及附图对本技术作进一步描述：如附图1、2所示，一种变电站巡检机器人定位装置，包括驱动机器人运动的轮式平台1、设置在轮式平台1内的机器人运动控制器2、编码器、通信模块、摄像机和云台3，所述轮式平台1沿圆周等间距安装有三个全向轮5，三个全向轮5上各安装有一个编码器，所述云台3底部设有支撑轴4，支撑轴4固定安装在轮式平台1上，所述摄像机安装在云台3的顶部，所述机器人运动控制器2与通信模块双向通信连接，编码器与机器人运动控制器2双向电连接，摄像机和云台3均与通信模块双向通信连接。在实际工作时，轮式平台1起到驱动变电站巡检机器人运动和支撑云台3的作用，在每个全向轮5上分别安装有一个电机，机器人运动控制器2控制电机的转向和转速，电机驱动全向轮5转动，从而实现机器人的运动；这里采用三个全向轮5带动旋转机器人的运动，能够快速实现机器人的360°转向，比起四轮驱动更方便灵活。这里的电机、机器人运动控制器2、通信模块均由固定在轮式平台内的大容量电池提供电源；编码器分别为编码器A7、编码器B8和编码器C9，机器人运动控制器2接收编码器A7、编码器B8和编码器C9发送的全向轮5的位置信息。这里的云台3为两自由度云台，包括云台a部分和云台b部分，云台a部分的两侧臂安装在云台b部分上，云台a部分和云台b部分均能够在机器人运动控制器的控制指令下旋转，云台a部分能够带动摄像机转动，随时调整摄像头的角度，便于寻找设备二维码位置。如附图1、2所示，通信模块包括无线路由器6和串口联网模块10，摄像机、云台3、无线路由器6和机器人运动控制器2均与串口联网模块10通信连接。串口联网模块10的作用是将串口转化为RJ-45的网络接口，串口联网模块与无线路由器之间使用网口连接，云台3与串口联网模块之间使用RS485通信接口连接，机器人运动控制器2与串口联网模块10之间使用RS232通信接口连接。如附图1、2所示，还包括远程PC机11，所述远程PC机11与无线路由器6无线通信连接。这里的远程PC机11与无线路由器6之间采用无线网络通信连接，用户通过远程PC机11控制巡检机器人运动，实现对设备的远程监控。如附图1、2所示，所述摄像机包括红外摄像机12和高清摄像机13，红外摄像机12和高清摄像机13均与串口联网模块10通信连接。高清摄像机13上设有网络接口和USB接口，主要用于采集变电站内的二维码图像信息，这里的二维码图像均为矩形；红外摄像机13主要利用红外采集二维码的图像，便于更清楚的采集二维码信息。如附图1、2所示，编码器为光电编码器。这里的光电编码器A7、光电编码器B8和光电编码器C9分别安装在驱动移动机器人全向轮5运动的三个电机上，用于检测电机的转速，便于计算，从而实现对移动机器人进行精确定位。以上技术特征构成了本技术的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。如附图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10所示，本技术变电站巡检机器人定位装置的定位方法包括以下步骤：第一步，建立坐标系，建立世界坐标系OXYZ，二维码坐标系o1x1y1z1，摄像机坐标系o2x2y2z2，云台a部分坐标系o3x3y3z3，云台b部分坐标系o3x4y4z4和机器人坐标系o5x5y5z5；这里的二维码坐标系o1x1y1z1相对于世界坐标系OXYZ有平移，相对于Z轴旋转。摄像机坐标系o2x2y2z2相对于二维码坐标系o1x1y1z1为平移和旋转。云台A部分坐标系o3x3y3z3相对于摄像机坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站巡检机器人定位装置，其特征在于包括驱动机器人运动的轮式平台、设置在轮式平台内的机器人运动控制器、编码器、通信模块、摄像机和云台，所述轮式平台沿圆周等间距安装有三个全向轮，三个全向轮上各安装有一个编码器，所述云台底部设有支撑轴，支撑轴固定安装在轮式平台上，所述摄像机安装在云台的顶部，所述机器人运动控制器与通信模块双向通信连接，编码器与机器人运动控制器双向电连接，摄像机和云台均与通信模块双向通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种变电站巡检机器人定位装置，其特征在于包括驱动机器人运动的轮式平台、设置在轮式平台内的机器人运动控制器、编码器、通信模块、摄像机和云台，所述轮式平台沿圆周等间距安装有三个全向轮，三个全向轮上各安装有一个编码器，所述云台底部设有支撑轴，支撑轴固定安装在轮式平台上，所述摄像机安装在云台的顶部，所述机器人运动控制器与通信模块双向通信连接，编码器与机器人运动控制器双向电连接，摄像机和云台均与通信模块双向通信连接。2.根据权利要求1所述的变电站巡检机器人定位装置，其特征在于通信模块包括无线路由器和串口联网模块，摄像机、云台、无线路由器和机器人运动控制器均与串口联网模块通信连接。3.根据权利要求2所述的变电站巡检机器人定位装置，其特征在于还包括远程PC机...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁亮，侯爱萍，刘祖兵，罗高，巨刚，姜道伟，何巍，蒋伟，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：新型
国别省市：新疆,65