一种自动敷设隧道电缆机器人及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种自动敷设隧道电缆机器人及其使用方法，属于电力系统基建设备技术领域。技术方案是：包含控制单元、运动单元（2）、无线传输单元、可视化单元、牵引单元（5）和电源（6），所述可视化单元、无线传输单元、控制单元依次连接组成机器人头部（134），机器人头部（134）、运动单元（2）、电源（6）、牵引单元（5）呈蛇形蜿蜒形状依次排列，控制单元与运动单元（2）通过CAN总线互相连接，控制单元、运动单元（2）、牵引单元（5）分别与电源（6）互相连接。本发明专利技术的有益效果是：利用蛇形蜿蜒机器人，大大提高了机器人敷设电缆的通过能力，甚至能攀越一些狭小的孔隙，既安全可靠，又节约成本，提高效率。

Automatic laying tunnel cable robot and method of using the same

The invention relates to an automatic laying tunnel cable robot and a method of using the same, belonging to the technical field of the power system infrastructure. The technical scheme is: includes control unit, motor unit (2), wireless transmission unit, visualization unit, traction unit (5) and power (6), the visualization unit, wireless transmission unit, a control unit is connected with the robot head (134), the robot head (134), motor unit (2), the power supply (6), traction unit (5) is arranged in the serpentine shape, control unit and motor unit (2) connected to each other through the CAN bus, control unit, motor unit (2), traction unit (5) is connected with the power source (6) connected to each other. The beneficial effect of the invention is: the use of snake robot, greatly improving the ability of the robot through the cable, can even climb the narrow pore, which is safe and reliable, and save cost, improve efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种自动敷设隧道电缆机器人及其使用方法
本专利技术涉及一种自动敷设隧道电缆机器人及其使用方法，属于电力系统基建设备

技术介绍
电力系统变电站与电厂中通常需要敷设大量的连接电缆用于控制和保护装置中信号、模拟量与指令的传输，工程量很大，会耗费大量人力物力财力，特别是穿越道路、房屋、建筑等设施时要通过隧道和钻井，隧道和钻井设计的又不能太大，否则会大幅提高基建工程成本，因此在敷设时就需要人工进入，一般隧道中无照明，狭窄，阴暗，人很难通行，增加了很多不安全因素，有的还会太长，用常规方法解决很困难，同时也大幅增加施工难度和人工费用，如何降低施工难度和成本，提高施工效率成为待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种自动敷设隧道电缆机器人及其使用方法，利用蛇形蜿蜒机器人，大大提高了机器人敷设电缆的通过能力，甚至能攀越一些狭小的孔隙，既安全可靠，又节约成本，提高效率，有效地解决了
技术介绍
中存在的上述问题。本专利技术的技术方案是：一种自动敷设隧道电缆机器人，包含控制单元、运动单元、无线传输单元、可视化单元、牵引单元和电源，所述控制单元包括上位单片机控制芯片、软程序存储模块、接口模块、指令转化模块和红外传感器探测模块，运动单元包含下位单片机、机电转换模块、直流驱动电机、齿轮和机械关节，无线传输单元包含4G（第四代移动通信技术）传输模块、通信接口和天线，可视化单元包含可视化模块和高清摄像头，牵引单元包含牵引装置和告警提示装置，可视化单元、无线传输单元、控制单元依次连接组成机器人头部，机器人头部、运动单元、电源、牵引单元呈蛇形蜿蜒形状依次排列，控制单元的上位单片机控制芯片与运动单元的下位单片机通过CAN（串行通信协议）总线互相连接，控制单元、运动单元、牵引单元分别与电源互相连接。所述运动单元的数量六个，各机械关节通过正交串联模式互相连接。所述电源包含5V（伏特）控制和24V驱动用可充电聚合物电池。还包含时钟模块，与控制单元的上位单片机控制芯片互相连接。一种自动敷设隧道电缆机器人的使用方法，包含如下步骤：在隧道和钻井中铺设电缆时，采用上述自动敷设隧道电缆机器人挂接电缆，蛇形蜿蜒前进；上位单片机负责系统控制与反馈的指令生成，软程序存储模块负责存储软件系统，接口模块负责系统时钟及4G通信模块的数据交换，指令转化模块负责无线指令信号的翻译并与单片机通信，可视化单元可有效探测障碍物，反馈给上位单片机改变前进方向；下位单片机与上位单片机通过CAN总线通信，反馈数据信号经过上位单片机运算，保证各机械关节协调动作，下位单片机负责信号的集成与转换，机电转换模块负责把弱电信号转换成高电位的机械运动，变成PWM脉冲信号控制各机械关节直流电机的驱动，各机械关节通过正交串联模式连接，实现三维三向式运动姿态；无线传输单元的4G传输模块负责与手机的通信传输数据，手机安装人机交互APP，实现对机器人的远程控制，通过可视化单元的高清摄像头获取周围环境图像，无线传输，保证自动与人工的双重控制；牵引单元挂接绳索，用于牵引电缆，当牵引单元受力时，自动提示操作工人主动上送电缆，机器人蛇形蜿蜒前进，保证机器人正常前进；有效解决狭小隧道电缆敷设的施工难题。本专利技术的有益效果是：利用蛇形蜿蜒机器人，大大提高了机器人敷设电缆的通过能力，甚至能攀越一些狭小的孔隙，既安全可靠，又节约成本，提高效率，有效地解决了狭小隧道电缆敷设的施工难题，为电力和城市建设提供一条全新的思路。附图说明图1是本专利技术的逻辑模块图；图中：上位单片机控制芯片11、软程序存储模块12、指令转化模块13、红外传感器探测模块14、运动单元2、下位单片机21、机电转换模块22、直流驱动电机23、4G传输模块31、通信接口32、天线33、可视化模块41、高清摄像头42、牵引单元5、牵引装置51、告警提示装置52、电源6、时钟模块7、CAN总线8、机器人头部123。具体实施方式以下结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步说明。一种自动敷设隧道电缆机器人，包含控制单元、运动单元2、无线传输单元、可视化单元、牵引单元5和电源6，所述控制单元包括上位单片机控制芯片11、软程序存储模块12、接口模块、指令转化模块13和红处传感器探测模块14，运动单元2包含下位单片机21、机电转换模块22、直流驱动电机23、齿轮和机械关节，无线传输单元包含4G传输模块31、通信接口32和天线33，可视化单元包含可视化模块41和高清摄像头42，牵引单元5包含牵引装置51和告警提示装置52，可视化单元、无线传输单元、控制单元依次连接组成机器人头部123，机器人头部123、运动单元2、电源6、牵引单元5呈蛇形蜿蜒形状依次排列，控制单元的上位单片机控制芯片11与运动单元2的下位单片机21通过CAN总线互相连接，控制单元、运动单元2、牵引单元5分别与电源6互相连接。本专利技术为蛇形蜿蜒机器人，适合于复杂地形和环境，因为通常电缆沟中会有已敷设的电缆或老旧电缆，敷设路径不会很通畅，会有阻碍，因此常规履带式或轮式运动机器人跨越障碍会很困难，设计成蛇形蜿蜒大大提高了机器人的通过能力，甚至能攀越一些狭小的孔隙。所述运动单元2的数量六个，各机械关节通过正交串联模式互相连接。所述电源6包含5V控制和24V驱动用可充电聚合物电池。还包含时钟模块7，与控制单元的上位单片机控制芯片互相连接。一种自动敷设隧道电缆机器人的使用方法，包含如下步骤：在隧道和钻井中铺设电缆时，采用上述自动敷设隧道电缆机器人挂接电缆，蛇形蜿蜒前进；上位单片机负责系统控制与反馈的指令生成，软程序存储模块负责存储软件系统，接口模块负责系统时钟及4G通信模块的数据交换，指令转化模块负责无线指令信号的翻译并与单片机通信，可视化单元可有效探测障碍物，反馈给上位单片机改变前进方向；下位单片机与上位单片机通过CAN总线通信，反馈数据信号经过上位单片机运算，保证各机械关节协调动作，下位单片机负责信号的集成与转换，机电转换模块负责把弱电信号转换成高电位的机械运动，变成PWM脉冲信号控制各机械关节直流电机的驱动，各机械关节通过正交串联模式连接，实现三维三向式运动姿态；无线传输单元的4G传输模块负责与手机的通信传输数据，手机安装人机交互APP，实现对机器人的远程控制，通过可视化单元的高清摄像头获取周围环境图像，无线传输，保证自动与人工的双重控制；牵引单元挂接绳索，用于牵引电缆，当牵引单元受力时，自动提示操作工人主动上送电缆，机器人蛇形蜿蜒前进，保证机器人正常前进；有效解决狭小隧道电缆敷设的施工难题。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动敷设隧道电缆机器人，其特征在于：包含控制单元、运动单元（2）、无线传输单元、可视化单元、牵引单元（5）和电源（6），所述控制单元包括上位单片机控制芯片（11）、软程序存储模块（12）、接口模块、指令转化模块（13）和红外传感器探测模块（14），运动单元（2）包含下位单片机（21）、机电转换模块（22）、直流驱动电机（23）、齿轮和机械关节，无线传输单元包含4G传输模块（31）、通信接口（32）和天线（33），可视化单元包含可视化模块（41）和高清摄像头（42），牵引单元（5）包含牵引装置（51）和告警提示装置（52），可视化单元、无线传输单元、控制单元依次连接组成机器人头部（123），机器人头部（123）、运动单元（2）、电源（6）、牵引单元（5）呈蛇形蜿蜒形状依次排列，控制单元的上位单片机控制芯片（11）与运动单元（2）的下位单片机（21）通过CAN总线互相连接，控制单元、运动单元（2）、牵引单元（5）分别与电源（6）互相连接。

【技术特征摘要】
1.一种自动敷设隧道电缆机器人，其特征在于：包含控制单元、运动单元（2）、无线传输单元、可视化单元、牵引单元（5）和电源（6），所述控制单元包括上位单片机控制芯片（11）、软程序存储模块（12）、接口模块、指令转化模块（13）和红外传感器探测模块（14），运动单元（2）包含下位单片机（21）、机电转换模块（22）、直流驱动电机（23）、齿轮和机械关节，无线传输单元包含4G传输模块（31）、通信接口（32）和天线（33），可视化单元包含可视化模块（41）和高清摄像头（42），牵引单元（5）包含牵引装置（51）和告警提示装置（52），可视化单元、无线传输单元、控制单元依次连接组成机器人头部（123），机器人头部（123）、运动单元（2）、电源（6）、牵引单元（5）呈蛇形蜿蜒形状依次排列，控制单元的上位单片机控制芯片（11）与运动单元（2）的下位单片机（21）通过CAN总线互相连接，控制单元、运动单元（2）、牵引单元（5）分别与电源（6）互相连接。2.根据权利要求1所述的一种自动敷设隧道电缆机器人，其特征在于：所述运动单元（2）的数量六个，各机械关节通过正交串联模式互相连接。3.根据权利要求1所述的一种自动敷设隧道电缆机器人，其特征在于：所述电源（6）包含5V控制和24V驱动用可充电聚合物电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：冬大龙，王伟，甘景福，黄勇，袁继军，李耐心，张立文，王华飞，单庆元，王新彤，石永久，穆勇，白佳龙，张兆鑫，张文，郑爽，高泽恒，郝秋雯，崔智松，李楠，毛文涛，韩志，姚丽亚，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司唐山供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河北,13