一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，包括上位机、下位机、摄像头模块、电源模块、电机驱动模块、无线通信模块、报警模块和传感器模块，摄像头模块与上位机通过I/O接口连接；摄像头模块包括两个分辨率不同的摄像头，上位机和下位机通过串口通信连接；报警模块蜂鸣器连接下位机的输出端；传感器模块连接下位机的输入端，电机驱动模块包括两个个带编码器的直流电机和电机驱动单元，电机驱动单元与下位机的输出端相连，电机驱动单元输出与直流电机连接，编码器与下位机的输入端连接；下位机的5V电压输出端为编码器供电；有助于实现配电室的自动巡检，能够实时监测工作台温度和状态并反馈，节省人力。

【技术实现步骤摘要】
一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人
本技术属于机器人
，尤其涉及一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人。
技术介绍
随着智能电网技术的高速发展与广泛应用，对其各个子系统进行安全监控从而保证整个系统的稳定运行变得越发重要。配电室作为城市电网系统中直接与用电设备相连并分配电能的重要环节，对供配电的可靠性和稳定性起到了至关重要的作用。对配电室内的配电设备和电缆的故障实现及时发现和告警将直接关系到电网的运行安全，因此对配电室进行智能化监测具有重大意义。配电室内主要设备包括进线柜、计量柜、PT柜、出线柜、联络柜、隔离柜等，传统方式采用人工巡检。然而，人工巡检的数据无法准确、及时地接入管理信息系统，且存在一定的安全隐患。此外，另一常用方式通过在配电室内多个固定点安装监控摄像头对配电室设备进行监测，但这种方式存在较大的检测盲区，且安装布线工作量大、故障率较高、维护难度较大。随着机器人技术和信息技术的融合应用，机器人凭借其在视觉处理、距离测量、数据记录存储、输出传输等方面的显著优势，在电力系统的各项工作中扮演了更为重要的角色，已经逐渐能够依托自身的技术特点替代人工完成大量工作，因此，采用机器人替代人工进行电力巡检作业能够弥补人工巡检的缺陷，获取更好的监测效果。机器人的移动方式有很多种，分为轮式、足式、履带式、跳跃式、蛇形式等，而每种移动方式都有各自的优势和缺陷。例如足式移动机器人虽然适应性强，但是机械结构和控制算法复杂，故障率和易受损率高；履带式移动机器人虽然移动平稳，但是平台移动速度慢、同时转向时对地面破坏程度很大；跳跃式和蛇形式移动机器人虽然在复杂环境和机动性等具有独特的优越性，但是运动平稳性以及承载能力都明显逊色于其他移动机器人。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供了一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，提高配电室巡检的自动化程度，采用简单平稳的轮式移动机器人，无需在配电室安装过多监测设备。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，包括上位机、单片机下位机、摄像头模块、电源模块、电机驱动模块、无线通信模块、报警模块和传感器模块，上位机通过无线通信模块连接数据处理中心，摄像头模块与上位机通过I/O接口连接；摄像头模块包括两个分辨率不同的摄像头，较低分辨率的摄像头用于采集行进路线图像，较高分辨率的摄像头用于采集监测对象的图像；上位机和下位机通过串口通信连接；传感器模块包括红外测温传感器和气体检测传感器，红外测温传感器和气体检测传感器连接下位机的输入端，电机驱动模块包括两个带编码器的直流电机和电机驱动单元，电机驱动单元的数据输入端与下位机的输出端相连，电机驱动单元输出端与直流电机的正负端连接，编码器AB相信号线直接与下位机的输入端连接；下位机的5V电压输出端连接编码器的供电连接端；报警模块的蜂鸣器和下位机的输出端连接；电源模块包括5000mA移动电源和12v锂电池，其中5000mA移动电源为上位机和下位机提供5V直流电，12V的锂电池为电机驱动模块供电。巡检机器人设置两个后轮和一个前轮，每个后轮为驱动轮连接一个直流电机，前轮采用万向轮。所述上位机采用RaspberryPi4ModelB,下位机stm32采用的型号为stm32f103，电机驱动单元采用的型号为L298N驱动芯片，直流电机采用直流永磁有刷电机，编码器采用AB相增量式霍尔编码器，红外测温传感器采用的型号为MLX96014，气体检测传感器采用的型号为MQ135。分辨率较低的摄像头采用CMOS摄像头，分辨率较高的摄像头采用CCD摄像头。气体检测传感器采用能够监测CO、H2S、CH4、O2的传感器。采用多个传感器，每个传感器分别对应监测CO、H2S、CH4、O2中的一种气体。巡检机器人本体外侧一周设置弹性防撞圈。与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：智能巡检机器人有助于定点、定时、定路径巡检，有效提高巡检工作的效率和质量；能够采用摄像头实时获取操作台的图像信息，并提供给监测分析人员，能够对配电室内的工作台进行实时监控、精确测温，保障对设备的运行状态进行实时反馈；能够对室内的CO、H2S、CH4、O2气体进行监控，若室内气体浓度出现异常及时报警；通过编码器进行测速，可以适合各种时限的巡检。附图说明图1是本技术的一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人结构示意图；图2是本技术轮式智能巡检机器人的第一层电路图；图3是本技术轮式智能巡检机器人的第二层电路图；图4是本技术轮式智能巡检机器人的第三层电路图；图5是本技术的摄像头2定点拍照采样图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。轮式智能巡检移动机器人由于其具有自重轻、结构简单、承载能力强、工作效率高等优点，在各个领域有着广阔的应用前景以及不可撼动的地位，所以在本设计中采用轮式智能机器人用于楼宇配电室的巡检。为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本技术进一步详细说明。如图1所示，根据本技术提供的一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，包括上位机、下位机、摄像头模块、电源模块、电机驱动模块和传感器模块。采用树莓派作为上位机。下位机为stm32单片机，驱动层和运动控制层由stm32实现，具有很强的实时性。树莓派上位机与下位机通过串口连接进行通信，并通过无线控制将数据传输至笔记本电脑；摄像头模块采用两个分辨率不同的摄像头实现循迹和工作台图像获取，摄像头模块通过杜邦线与树莓派上位机相接；所述电源模块包括5000mA移动电源和12V锂电池，其中5000mA移动电源为树莓派提供稳定的5V直流电，12V的锂电池为电机驱动模块供电；所述电机驱动模块包括2个带编码器的直流电机和电机驱动单元，电机驱动单元的数据输入端与下位机的输出端通过杜邦线相连，电机驱动单元输出端与直流电机的正负端连接，编码器AB相信号线直接与下位机的输入端通过杜邦线连接，编码器的供电通过stm32上的电源引脚提供5V的直流电；传感器模块包括红外测温传感器和气体检测传感器，红外测温传感器和气体检测传感器连接下位机的输入端，传感器模块的供电通过下位机stm32上的引脚提供；报警模块的蜂鸣器连接下位机的输出端。所述轮式智能巡检机器人包括2个后轮为驱动轮，由两个直流电机提供动力，前轮为1个万向轮。所述轮式智能巡检机器人分为三层，第一层如图2所示为电机驱动模块和电源模块，电机驱动的4通道逻辑电路可以控制巡检机器人进行前进和后退；第二层如图3所示为下位机stm32、传感器模块和报警模块，通过传感器的检测实时获取数据，若发生异常，由蜂鸣器进行报警提示；第三层如图4所示为树莓派上位机和两个摄像头，通过摄像头进行循迹路线以及工作台仪表数据的采集，并通过上位机进行计算从而发送指令到下位机。作为优选的实施例，所述上位机采用RaspberryPi4ModelB,下位机st本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，其特征在于，包括上位机、单片机下位机、摄像头模块、电源模块、电机驱动模块、无线通信模块、报警模块和传感器模块，上位机通过无线通信模块连接PC数据处理中心，摄像头模块与上位机通过I/O接口连接；摄像头模块包括两个分辨率不同的摄像头，较低分辨率的摄像头用于采集行进路线图像，较高分辨率的摄像头用于采集监测对象的图像；/n上位机和下位机通过串口通信连接；/n传感器模块包括红外测温传感器和气体检测传感器，红外测温传感器和气体检测传感器连接下位机的输入端；电机驱动模块包括两个带编码器的直流电机和电机驱动单元，电机驱动单元的数据输入端与下位机的输出端相连，电机驱动单元输出端与直流电机的正负端连接，编码器AB相信号线直接与下位机的输入端连接；下位机的5V电压输出端连接编码器的供电连接端；报警模块的蜂鸣器和下位机的输出端连接；/n电源模块包括5000mA移动电源和12v锂电池，其中5000mA移动电源为上位机和下位机提供5V直流电，12V的锂电池为电机驱动模块供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，其特征在于，包括上位机、单片机下位机、摄像头模块、电源模块、电机驱动模块、无线通信模块、报警模块和传感器模块，上位机通过无线通信模块连接PC数据处理中心，摄像头模块与上位机通过I/O接口连接；摄像头模块包括两个分辨率不同的摄像头，较低分辨率的摄像头用于采集行进路线图像，较高分辨率的摄像头用于采集监测对象的图像；
上位机和下位机通过串口通信连接；
传感器模块包括红外测温传感器和气体检测传感器，红外测温传感器和气体检测传感器连接下位机的输入端；电机驱动模块包括两个带编码器的直流电机和电机驱动单元，电机驱动单元的数据输入端与下位机的输出端相连，电机驱动单元输出端与直流电机的正负端连接，编码器AB相信号线直接与下位机的输入端连接；下位机的5V电压输出端连接编码器的供电连接端；报警模块的蜂鸣器和下位机的输出端连接；
电源模块包括5000mA移动电源和12v锂电池，其中5000mA移动电源为上位机和下位机提供5V直流电，12V的锂电池为电机驱动模块供电。


2.根据权利要求1所述的一种楼宇配电室轮式智能巡检机器人，其特征在于，轮式智能巡检机器人设置两个后轮和一个前轮，每个后轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺宁，张译文，刘月笙，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61