一种带机械手的变电站巡检机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种带机械手的变电站巡检机器人。该巡检机器人包括巡检机器人主体、云台摄像机、安装底盘、调节臂和机械手；其中机械手可自行操作及后台监控人员遥控操作；调节臂和机械手通过安装底盘安装在巡检机器人主体顶部右侧，云台摄像机安装在巡检机器人主体顶部左侧；通过电机的旋转，带动指尖的夹紧和放松，再配合安装架的360°旋转，可实现机械手的抓取、按压及旋转功能，完成对电力设备或仪表的操作。本发明专利技术带机械手的变电站巡检机器人，通过机械手可以自行完成简单的检修工作，并能通过人工操作机械手，完成复杂的检修工作，具有检修效率高、可靠性高、安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种带机械手的变电站巡检机器人
本专利技术属于智能机器人
，特别是一种带机械手的变电站巡检机器人。
技术介绍
随着智能电网系统的发展，变电站、电力线的覆盖范围越来越广，在给人们的生活带来便利的同时，也给电力设备的检修维护带来了新的问题。在日常的维护中，相对于传统人工巡检方式的人力消耗大、覆盖面小、工作效率低、巡检的准确性和及时性低的缺点，具备高准确性、及时性、高效率特点的变电站巡检机器人能有效弥补人工巡检过程中的这些缺陷，利用变电站巡检机器人代替人工巡检逐渐成为电力设备巡检方式发展的一种趋势。传统的变电站巡检机器人多是借助搭载的检测设备，对电力设备和仪表的信息进行采集，借助图像处理识别等技术实现对电力设备的巡视检查。传统的巡检机器人将采集到的信息及分析结果传回监控后台，并在出现问题后对监控后台发出警告，通知后台监控人员问题所在处，以便技术人员及时进行维修。但是对于诸如异物挂落、母线脱落、仪表重启等可以简单处理的问题，传统的巡检机器人不能自行检修，另外对于一些比较危险不利于人工进入的场合，传统的巡检机器人也不能取代人工进入完成对电力设备的检修或者排除危险源。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种带机械手的变电站巡检机器人，不仅能完成巡视检查工作，还能进行一些简单处理维修的问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种带机械手的变电站巡检机器人，包括巡检机器人主体、云台摄像机、安装底盘、调节臂和机械手；所述调节臂和机械手通过安装底盘安装在巡检机器人主体顶部右侧，所述云台摄像机安装在巡检机器人主体顶部左侧；所述调节臂包括顺次连接的第一电机、第一转轴、第一节臂、第二电机、第二转轴、第二节臂、第三电机、第三转轴和第三节臂；所述机械手包括第四电机、机械手转轴、安装架、第五电机、第六电机、第一指节、第一拉杆、第一指尖、第二指节、第二拉杆和第二指尖，所述机械手转轴和第四电机将机械手与第三节臂连接起来，并且实现机械手在机械手转轴所处平面内360°旋转。进一步地，所述安装底盘包括机架和旋转机座；所述旋转机座实现水平方向上360°的连续旋转，所述机架设置在旋转机座上，用于固定调节臂。进一步地，所述第一节臂、第二节臂和第三节臂位于同一移动平面内，第一电机、第二电机和第三电机分别通过第一转轴、第二转轴、第三转轴，驱动第一节臂、第二节臂和第三节臂相对于相邻节臂在移动平面内平动；第一节臂安装在机架上。进一步地，所述第一指节和第一拉杆、第二指节和第二拉杆通过安装架安装固定，第一指尖设置于第一拉杆的末端、第二指尖设置于第二拉杆的末端；第五电机对第一指节和第一拉杆进行驱动、第六电机对第二指节和第二拉杆进行驱动，完成机械手扣紧和松开的操作。进一步地，所述巡检机器人主体固定在移动底盘之上，该移动底盘包括底盘本体、转接机构、旋转机构、行进机构、支撑机构以及轮胎；所述底盘本体为带固定孔的十字型金属板，顶部搭载有转接机构和旋转机构，底部固定有行进机构，轮胎位于底盘本体四个凹口处；所述转接机构包括转接板、L板、转台固定板和加强筋，用于将整个移动底盘形成一个整体；所述旋转机构包括旋转电机和旋转平台，用于提供巡检机器人原地转向所需要的力矩；旋转电机固定于转台固定板上，与旋转平台相连，提供巡检机器人原地转向所需要的力矩；所述旋转平台将来自旋转电机的垂直方向的力矩转变为水平方向的力矩，带动轮胎转向；所述行进机构包括运动电机和减速器，用于驱动机器人前进后退，从而实现全驱的功能；所述运动电机共有4个，分别与减速器相连，带动轮胎旋转，进而驱动机器人前进后退，从而实现全驱的功能；所述支撑机构包括第一底板支架连接杆、第二底板支架连接杆、第三底板支架连接杆、第四底板支架连接杆、底板支架和L角件，用于加固底盘本体的承载能力。进一步地，所述巡检机器人主体的舱体由外壳完全覆盖，舱体内设有主控模块、运动控制模块、温度控制模块、通信模块、电源管理模块；所述主控模块是机器人的数据处理和逻辑控制中心；所述运动控制模块对机器人的各运动部件的动作进行集中控制，与机器人行进机构进行配合以完成机器人行走控制，与升降机构进行配合以完成云台摄像机的升降控制；所述温度控制模块包括风扇、温度传感器、电加热器以及PLC，其中温度传感器设置在巡检机器人主体外壳的内侧壁上，电加热器以及PLC均设置在巡检机器人主体内部，在巡检机器人主体的外壳前、后壁上方分别开孔设置风扇；所述通信模块采用无线通信方式，将视频图像、红外温度、实时位置、运行状态的数据实时传输到本地后台监控子系统；所述电源管理模块为系统各模块正常工作提供所需要的电源。进一步地，所述转接板为T型金属件，顶部连接旋转平台，底部连接L板，从而使整个移动底盘形成一个整体；所述L板连接运动电机与转接板；所述转台固定板为凸字形结构件，凸起部分固定于所述底盘本体较短的十字臂上，两侧分别与前后旋转平台相连，从而固定旋转平台；所述加强筋固定于转台固定板顶部，加强转台固定板的承载能力。进一步地，所述支撑机构中，底板支架为十字型边框，固定于底盘本体底部，用于加固底盘本体的承载能力；所述第一底板支架连接杆、第二底板支架连接杆、第三底板支架连接杆、第四底板支架连接杆位于底板支架中间，起到了加固底板支架强度的作用；所述L角件固定于第一底板支架连接杆、第二底板支架连接杆、第三底板支架连接杆、第四底板支架连接杆和底板支架之间，起到将第一底板支架连接杆、第二底板支架连接杆、第三底板支架连接杆、第四底板支架连接杆固定到底板支架上的作用。进一步地，所述温度控制模块中，温度传感器实时检测巡检机器人主体的温度，并将数据通过RS485通讯传递给PLC，PLC根据电池的最佳工作温度范围预设有温度上限值Tmax、下限值Tmin以及常温值T，PLC将检测到的温度值与预设的温度上下限作比较，如果检测到的温度值超过了Tmax，PLC下发指令打开风扇进行降温，直至温度降到T时关闭风扇；如果检测到的温度值低于Tmin，PLC下发指令打开电加热器进行加热，直至温度升到T时关闭加热器。进一步地，所述电源管理模块包括电池，电池置于巡检机器人主体的舱体内，外壳的后壁开设电池舱口和自充充电插口，电池舱口用于将电池从巡检机器人主体内取出或置入；所述电源管理模块的功能包括电压转换、电压监测以及自主充电，自主充电功能基于自主导航定位算法，当机器人检测到电量低于阈值时便返回充电屋进行充电，自充充电插口内设置有一对充电电极，与充电屋内的自动充电插座相互配合以完成自主充电。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)装配有自由度较高的机械手，可以自行完成简单的检修工作；(2)在操作人员不方便、不能及时到达或者较为危险的工作环境的情况下，可以通过人工操作机械手完成一些较为复杂的检修工作；(3)通过风扇和加热器对电池进行温度控制，使得电池能够工作在更加严酷的环境之中。附图说明图1是本专利技术带机械手的变电站巡检机器人的结构示意图。图2是本专利技术带机械手的变电站巡检机器人的整体结构俯视图。图3是本专利技术带机械手的变电站巡检机器人的整体结构侧视图。图中：1、第一电机；2、机架；3、第一转轴；4、第一节臂；5、第二电机；6、第二转轴；7、第二节臂；8、第三电机；9、第三节臂；10、机械手转轴；11、第四电机；12、旋转机座；13、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带机械手的变电站巡检机器人，其特征在于，包括巡检机器人主体(24)、云台摄像机(23)、安装底盘、调节臂和机械手(25)；所述调节臂和机械手(25)通过安装底盘安装在巡检机器人主体(24)顶部右侧，所述云台摄像机(23)安装在巡检机器人主体(24)顶部左侧；所述调节臂包括顺次连接的第一电机(1)、第一转轴(3)、第一节臂(4)、第二电机(5)、第二转轴(6)、第二节臂(7)、第三电机(8)、第三转轴(13)和第三节臂(9)；所述机械手(25)包括第四电机(11)、机械手转轴(10)、安装架(14)、第五电机(15)、第六电机(16)、第一指节(17)、第一拉杆(18)、第一指尖(19)、第二指节(20)、第二拉杆(21)和第二指尖(22)，所述机械手转轴(10)和第四电机(11)将机械手(25)与第三节臂(9)连接起来，并且实现机械手(25)在机械手转轴(10)所处平面内360°旋转。

【技术特征摘要】
1.一种带机械手的变电站巡检机器人，其特征在于，包括巡检机器人主体(24)、云台摄像机(23)、安装底盘、调节臂和机械手(25)；所述调节臂和机械手(25)通过安装底盘安装在巡检机器人主体(24)顶部右侧，所述云台摄像机(23)安装在巡检机器人主体(24)顶部左侧；所述调节臂包括顺次连接的第一电机(1)、第一转轴(3)、第一节臂(4)、第二电机(5)、第二转轴(6)、第二节臂(7)、第三电机(8)、第三转轴(13)和第三节臂(9)；所述机械手(25)包括第四电机(11)、机械手转轴(10)、安装架(14)、第五电机(15)、第六电机(16)、第一指节(17)、第一拉杆(18)、第一指尖(19)、第二指节(20)、第二拉杆(21)和第二指尖(22)，所述机械手转轴(10)和第四电机(11)将机械手(25)与第三节臂(9)连接起来，并且实现机械手(25)在机械手转轴(10)所处平面内360°旋转。2.根据权利要求1所述的带机械手的变电站巡检机器人，其特征在于，所述安装底盘包括机架(2)和旋转机座(12)；所述旋转机座(12)实现水平方向上360°的连续旋转，所述机架(2)设置在旋转机座(12)上，用于固定调节臂。3.根据权利要求2所述的带机械手的变电站巡检机器人，其特征在于，所述第一节臂(4)、第二节臂(7)和第三节臂(9)位于同一移动平面内，第一电机(1)、第二电机(5)和第三电机(8)分别通过第一转轴(3)、第二转轴(6)、第三转轴(13)，驱动第一节臂(4)、第二节臂(7)和第三节臂(9)相对于相邻节臂在移动平面内平动；第一节臂(4)安装在机架(2)上。4.根据权利要求1、2或3所述的带机械手的变电站巡检机器人，其特征在于，所述第一指节(17)和第一拉杆(18)、第二指节(20)和第二拉杆(21)通过安装架(14)安装固定，第一指尖(19)设置于第一拉杆(18)的末端、第二指尖(22)设置于第二拉杆(21)的末端；第五电机(15)对第一指节(17)和第一拉杆(18)进行驱动、第六电机(16)对第二指节(20)和第二拉杆(21)进行驱动，完成机械手(25)扣紧和松开的操作。5.根据权利要求1、2或3所述的带机械手的变电站巡检机器人，其特征在于，所述巡检机器人主体(24)固定在移动底盘之上，该移动底盘包括底盘本体、转接机构、旋转机构、行进机构、支撑机构以及轮胎；所述底盘本体为带固定孔的十字型金属板，顶部搭载有转接机构和旋转机构，底部固定有行进机构，轮胎位于底盘本体四个凹口处；所述转接机构包括转接板、L板、转台固定板和加强筋，用于将整个移动底盘形成一个整体；所述旋转机构包括旋转电机和旋转平台，用于提供巡检机器人原地转向所需要的力矩；旋转电机固定于转台固定板上，与旋转平台相连，提供巡检机器人原地转向所需要的力矩；所述旋转平台将来自旋转电机的垂直方向的力矩转变为水平方向的力矩，带动轮胎转向；所述行进机构包括运动电机和减速器，用于驱动机器人前进后退，从而实现全驱的功能；所述运动电机共有4个，分别与减速器相连，带动轮胎旋转，进而驱动机器人前进后退，从而实现全驱的功能；所述支撑机构包括第一底板支架连接杆、第二底板支架连接杆、第三底...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，朱佳森，李胜，吴益飞，施佳伟，薛舒严，危海明，韩若冰，史一露，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32