一种变电站足式机器人、巡检系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种变电站足式机器人、巡检系统及方法，机器人平台下设置有多个可旋转支腿，以承载并带动所述机器人平台移动，所述机器人平台上设置有连接部，所述连接部与检测组件或/和机械臂可拆卸链接，所述机械臂用于执行检修作业任务，所述检测组件用于执行检测作业任务；每个可旋转支腿配置有独立驱动件，所述控制单元根据现场障碍物情况，控制各个驱动件或/和机械臂的动作，调整机器人平台或/和机械臂的姿态以满足不同任务的行走要求。能够完成敞开式变电站内智能巡检及轻量化检修作业任务。任务。任务。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站足式机器人、巡检系统及方法


[0001]本专利技术属于电力系统智能巡检
，具体涉及一种变电站足式机器人、巡检系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]目前变电站巡检机器人均采用轮式底盘，适宜在较平坦的路面运行，但变电站存在台阶、石子路面、楼梯等地形，难以实现巡检区域全覆盖，履带底盘存在能耗高、履带易磨损、地面会留下黑色痕迹等问题，不利于长期运行，腿足式移动机构落足点离散，具有较好的地形通过性。
[0004]但据专利技术人了解，现有的足式机器人平台为通用性平台，其支腿采用刚性结构，大腿及小腿仅存在一个自由度，腿部结构单一，在变电站内台阶、石子路面、楼梯路况行走通过性差。同时，在检测时，足式运功平台上通常需要搭载云台、检测传感器、多种自由度机械臂、电控手抓及工具等巡检作业设备，将影响平台重心位置，对运动平台姿态稳定控制带来了不利影响。因此目前变电站巡检机器人仅能完成敞开式变电站巡视任务，无法完成轻量化检修作业，变电站检修作业机器人适用于低空中的清扫及清洗作业，对于敞开式变电站地面开关柜等设备，限于绝缘距离，无法作业。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种变电站足式机器人、巡检系统及方法，本专利技术能够完成敞开式变电站内智能巡检及轻量化检修作业任务。
[0006]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种变电站足式机器人，包括机器人平台和控制单元，其中：
[0008]所述机器人平台下设置有多个支腿，以承载并带动所述机器人平台移动，所述机器人平台上设置有连接部，所述连接部与检测组件或/和机械臂可拆卸连接，所述机械臂用于执行检修作业任务，所述检测组件用于执行检测作业任务；
[0009]每个支腿配置有独立驱动件，所述控制单元根据现场障碍物情况，控制各个驱动件或/和机械臂的动作，调整机器人平台或/和机械臂的姿态以满足不同任务的行走要求。
[0010]作为可选择的实施方式，所述机器人平台为对称结构，所述可旋转支腿在机器人平台两侧沿对称轴对称分布，所述连接部设置于所述对称轴上。
[0011]作为可选择的实施方式，所述连接部为接口。
[0012]作为可选择的实施方式，所述机器人平台上设置有天线、激光检测模块与感知相机。
[0013]作为可选择的实施方式，所述检测组件包括旋转云台，所述旋转云台上设置有可见光摄像机、补光射灯和红外热像仪。
[0014]作为可选择的实施方式，所述支腿为可旋转支腿，包括腿部旋转机构、第一腿部机构和第二腿部机构；所述腿部旋转机构包括旋转支架和第二驱动电机，所述旋转支架的一端与第一腿部机构的第一驱动电机连接，另一端与第二腿部机构连接，旋转支架内部安装第二驱动电机，以通过第一驱动电机控制第二腿部机构摆动，通过第二驱动电机控制第二腿部机构的旋转角度。
[0015]作为可选择的实施方式，所述第一腿部机构还包括第一支架、散热风扇和第三驱动电机；所述第一支架的两端分别连接第一驱动电机和第三驱动电机，所述第三驱动电机上安装散热风扇。
[0016]作为可选择的实施方式，所述旋转支架通过连接件与第二腿部机构连接，所述连接件的第一边沿与旋转支架连接，第二边沿与第二腿部机构连接；
[0017]或，所述旋转支架通过键连接与第一驱动电机连接。
[0018]作为可选择的实施方式，所述旋转支架的侧面设有定位槽，所述连接件的第一边沿设有内凹定位槽，所述内凹定位槽与定位槽过渡配合连接；
[0019]或，所述连接件包括第一半卡扣和第二半卡扣，所述第一半卡扣和第二半卡扣通过螺栓连接。
[0020]作为可选择的实施方式，所述腿部旋转机构还包括旋转安装板，所述旋转支架的内部设有安装槽，第二驱动电机与旋转安装板连接后，安装于安装槽内。
[0021]作为可选择的实施方式，所述第二腿部机构包括第二支架和弹簧，所述第二支架与旋转支架连接；在第二支架的内腔内安装弹簧。
[0022]作为可选择的实施方式，所述可旋转支腿还包括足部机构，所述足部机构包括足部固定板、足部安装板和接地足，所述足部安装板与第二腿部机构的第二支架连接，所述足部固定板与第二腿部机构的弹簧连接。
[0023]作为可选择的实施方式，所述足部安装板的中部设有圆孔，接地足的连接轴穿过圆孔与足部固定板连接。
[0024]作为可选择的实施方式，所述机械臂为多自由度机械臂。
[0025]作为可选择的实施方式，所述控制单元包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述第一控制器被配置为控制各个可旋转支腿的驱动件，所述第二控制器被配置为控制机械臂动作，所述第三控制器被配置为控制云台动作。
[0026]一种多机器人联合巡检系统，包括若干上述变电站足式机器人、变电站轮式机器人和中央处理器，其中：
[0027]所述变电站足式机器人在第一区域内进行巡检，所述变电站轮式机器人在第二区域内进行巡检，所述第一区域和第二区域均具有多个巡检点；
[0028]所述中央处理器与各变电站足式机器人、变电站轮式机器人通信，接收所有机器人在相应巡检点获取的巡检信息，被配置为对巡检信息进行分析，定位电力设备并识别电力设备的状态。
[0029]作为可选择的实施方式，所述第一区域和第二区域的所有巡检点形成的巡检范围能够覆盖整个变电站巡检范围；
[0030]所述第一区域为障碍物所在区域或/和距离变电站电力设备设定距离内的区域。
[0031]作为可选择的实施方式，所述巡检信息包括图像数据，所述中央处理器被配置为
对图像数据进行预处理，利用目标检测模型对图像进行检测，定位电力设备在图像中的位置，并利用设备分类模型对定位后的电力设备种类进行识别。
[0032]作为可选择的实施方式，所述巡检信息包括声音数据，所述中央处理器被配置为对声音数据进行预处理，提取预处理后声音数据中的声纹特征，利用识别模型，输出识别结果，基于识别结果判断目标设备的运行状态。
[0033]一种变电站足式机器人作业方法，包括以下步骤：
[0034]当需要巡检时，根据现场障碍物情况，控制机器人到达指定位置，调整机器人姿态，利用检测组件对相应变电站设备执行检测作业任务；
[0035]当需要进行检修时，安装机械臂，调整机器人姿态，执行检修作业任务。
[0036]作为可选择的实施方式，根据现场障碍物情况，控制机器人到达指定位置的控制过程包括抬脚步态规划，具体包括：
[0037]采用同速后撤法，使摆动腿与支撑腿在前后方向的运动相关联，保证摆动腿相对于躯干的移动速度与支撑腿相对于躯干的移动速度相同，从而保证足式机器人在前进时摆动腿竖直抬起，避免踢到地面而立面影响平衡。
[0038]采用超速后撤法，使摆动腿的后撤速度超过支撑腿的蹬地速度，从而避免抬脚时被地面障碍立面的凸出部分压住而破坏平衡。
[0039]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变电站足式机器人，其特征是：包括机器人平台和控制单元，其中：所述机器人平台下设置有多个支腿，以承载并带动所述机器人平台移动，所述机器人平台上设置有连接部，所述连接部与检测组件或/和机械臂可拆卸连接，所述机械臂用于执行检修作业任务，所述检测组件用于执行检测作业任务；每个支腿配置有独立驱动件，所述控制单元根据现场障碍物情况，控制各个驱动件或/和机械臂的动作，调整机器人平台或/和机械臂的姿态以满足不同任务的行走要求。2.如权利要求1所述的一种变电站足式机器人，其特征是：所述支腿为可旋转支腿，包括腿部旋转机构、第一腿部机构和第二腿部机构；所述腿部旋转机构包括旋转支架和第二驱动电机，所述旋转支架的一端与第一腿部机构的第一驱动电机连接，另一端与第二腿部机构连接，旋转支架内部安装第二驱动电机，以通过第一驱动电机控制第二腿部机构摆动，通过第二驱动电机控制第二腿部机构的旋转角度。3.如权利要求1所述的一种变电站足式机器人，其特征是：所述第一腿部机构还包括第一支架、散热风扇和第三驱动电机；所述第一支架的两端分别连接第一驱动电机和第三驱动电机，所述第三驱动电机上安装散热风扇。4.如权利要求1所述的一种变电站足式机器人，其特征是：所述旋转支架通过连接件与第二腿部机构连接，所述连接件的第一边沿与旋转支架连接，第二边沿与第二腿部机构连接；或，所述旋转支架通过键连接与第一驱动电机连接；或，所述旋转支架的侧面设有定位槽，所述连接件的第一边沿设有内凹定位槽，所述内凹定位槽与定位槽过渡配合连接；或，所述连接件包括第一半卡扣和第二半卡扣，所述第一半卡扣和第二半卡扣通过螺栓连接。5.如权利要求1所述的一种变电站足式机器人，其特征是：所述可旋转支腿还包括足部机构，所述足部机构包括足部固定板、足部安装板和接地足，所述足部安装板与第二腿部机构的第二支架连接，所述足部固定板与第二腿部机构的弹簧连接。6.如权利要求1所述的一种变电站足式机器人，其特征是：所述控制单元包括第一控制器、第二控制器和第三控制器，所述第一控制器被配置为控制各个可旋转支腿的驱动件，所述第二控制器被配置为控制机械臂动作，所述第三控制器被配置为控制云台动作。7.一种多机器人联合巡检系统，其特征是：包括若干权利要求1
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6中任一项所述的变电站足式机器人、变电站轮式机器人和中央处理器，其中：所述变电站足式机器人在第一区域内进行巡检，所述变电站轮式机器人在第二区域内进行巡检，所述第一区域和第二区域均具有多个巡检点；所述中央处理器与各变电站足式机器人、变电站轮式机器人通信，接收所有机器人在相应巡检点获取的巡检信息，被配置为对巡检信息进行分析，定位电力设备并识别电力设备的状态。8.如权利要求7所述的一种多机器人联合巡检系统，其特征是：所述第一区域和第二区域的所有巡检点形成的巡检范围能够覆盖整个变电站巡检范围；所述第一区域为障碍物所在区域或/和距离变电站电力设备设定距离内的区域。9.如权利要求7所述的一种多机器人联合巡检系统，其特征是：所述巡检信息包括图像
数据，所述中央处理器被配置为对图像数据进行预处理，利用目标检测模型对图像进行检测，定位电力设备在图像中的位置，并利用设备分类模型对定位后的电力设备种类进行识别；或/和，所述巡检信息包括声音数据，所述中央处理器被配置为对声音数据进行预处理，提取预处理后声音数据中的声纹特征，利用识别模型，输出识别结果，基于识别结果判断目标设备的运行状态。10.一种变电站足式机器人作业方法，其特征是：包括以下步骤：当需要巡检时，根据现场障碍物情况，控制机器人到达指定位置，调整机器人姿态，利用检测组件对相应变电站设备执行检测作业任务；当需要进行检修时，安装机械臂，调整机器人姿态，执行检修作业任务。11.如权利要求10所述的一种变电站足式机器人作业方法，其特征是：根据现场障碍物情况，控制机器人到达指定位置的控制过程包括抬脚步态规划，具体包括：采用同速后撤法，使摆动腿与支撑腿在前后方向的运动相关联，保证摆动腿相对于躯干的移动速度与支撑腿相对于躯干的移动速度相同，从而保证足式机器人在前进时摆动腿竖直抬起，避免踢到地面而立面影响平衡。采用超速后撤法，使摆动腿的后撤速度超过支撑腿的蹬地速度，从而避免抬脚时被地面障碍立面的凸出部分压住而破坏平衡。12.如权利要求10所述的一种变电站足式机器人作业方法，其特征是：超速后撤法用位置描述：摆动腿的后撤位置＝支撑腿的位置
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抬脚结束后多后撤的距离与摆动相的预计时长的比值*进入摆动相后的计时时间。13.如权利要求10所述的一种变电站足式机器人作业方法，其特征是：摆动腿抬脚时的运动轨迹分为X轴轨迹和Z轴轨迹，X轴轨迹向前为正，Z轴轨迹为摆动腿在Z轴的位置＝迈步与高度与摆动相的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟健，董旭，李建祥，许玮，周大洲，郭锐，王海鹏，许乃媛，孙虎，赵亚博，杨尚伟，韩铠泽，肖鹏，李希智，张峰，刘丕玉，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：