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变电站巡检机器人充电装置及充电方法

阅读:1026发布:2020-05-25

专利汇可以提供变电站巡检机器人充电装置及充电方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种变电站巡检 机器人 充电装置及充电方法,属于变电站技术领域,包括充电室本体,所述充电室本体内设有充电装置、充电导航 定位 装置、自动 门 系统,所述充电导航定位装置和充电装置相配合对进入充电室的机器人供电,所述自动门系统包括门体 开关 状态检测模 块 、机器人 感知 模块和自动门驱动模块;所述门体开关状态检测模块用于检测自动门开启状态,所述机器人感知模块为双向通讯交互模块,所述机器人感知模块与机器人系统通讯连接用于检测机器人是否接近自动门。本发明结构简单,设计合理,安全性和可靠性,不会导致机器人失灵同时可以保证其正常充电操作的变电站巡检机器人充电装置及充电方法。,下面是变电站巡检机器人充电装置及充电方法专利的具体信息内容。

1.一种变电站巡检机器人充电装置,其特征在于,包括充电室本体,所述充电室本体内设有充电装置、充电导航定位装置、自动系统,所述充电导航定位装置和充电装置相配合对进入充电室的机器人供电,所述自动门系统包括门体开关状态检测模、机器人感知模块和自动门驱动模块;所述门体开关状态检测模块用于检测自动门开启状态,所述机器人感知模块为双向通讯交互模块,所述机器人感知模块与机器人系统通讯连接用于检测机器人是否接近自动门。
2.根据权利要求1所述的一种变电站巡检机器人充电装置,其特征在于,所述充电装置包括悬挂于机器人充电室内壁上的充电箱,所述充电箱包括恒温恒湿的充电机本体,所述充电机本体分为上下两层,充电机本体上层设置充电机的交流输入模块、直流输出模块、防雷装置和监控总控模块,充电机本体下层设置充电层;
所述交流输入模块,通过电线与配电系统连接,为充电机提供电量来源;
所述充电层通过直流母线与输出监控模块连接,输出监控模块还与监控总控模块连接。
所述充电机本体上层与充电机本体下层之间设有隔热层,在充电机本体下层的一侧设有多个过滤网和扇,另一侧设有抽风机和出风口,所述充电机本体上层一侧也设有过滤网和风扇,另一侧设有抽风机和出风口,所述各风道中设有温度检测模块、湿度检测模块、加热模块、降温模块、干燥模块和风速调节装置,温度检测模块、湿度检测模块、加热模块、降温模块、干燥模块和风速调节装置均与微处理器连接。
3.如权利要求1所述一种变电站巡检机器人充电装置,其特征是,所述监控总控模块与上位机通信,随时监控充电机的各个性能参数,并根据充电机的性能参数随时发生调整命令;其通信方式包含宽带载波、以太网、CAN、RS485、GRPS;所述监控总控模块包括核心板,核心板通过板到板连接器与FPGA扩展板连接,板到板连接器还分别与USB接口、彩屏液晶接口、RS232/RS485接口、CAN接口和以太网接口连接,彩屏液晶接口与显示模块连接。
4.如权利要求2所述一种变电站巡检机器人充电装置,其特征是,所述充电层包括液压式伸缩充电插头,中控系统通过导线与液压式伸缩充电插头和压力传感器相连;
液压式伸缩充电插头包括缸体、活塞、充电插头,活塞设置在缸体中,活塞外部连杆头部设有充电插头,缸体在活塞两侧分别形成容积腔,其中一个容积腔与油口A相连,另一个容积腔与油口B相连,当油口A进油,油口B出油时,能够推动活塞向充电插头一侧移动;当油口A出油,油口B进油时,能够推动活塞向充电插头相反一侧移动;所述充电插头两侧设有阻挡块,所述阻挡块上设有压力传感器
5.如权利要求1所述一种变电站巡检机器人充电装置,其特征是,所述充电箱上设有投影装置,所述投影装置将带有位置信息的若干个二维码投影至天花板、所述自动门对面墙面,所述机器人设有两个图像采集装置,所述图像采集装置设置于机器人头部,所述图像采集装置不断采集所述二维码的位置信息;控制所述机器人移动置充电位置进行充电。
6.根据权利要求1-5任意所述的一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,包括如下步骤:
(1)机器人进入充电室;
(2)机器人转动台分别识别天花板上二维码和墙面二维码;
(3)机器人确定自己位置,根据预设地图制定路径规划,机器人移动至充电区;
(4)充电箱给机器人充电。
7.根据权利要求6所述的一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,所述步骤(1)包括:机器人按照预设指令回到充电室门前,当到达自动门前时,自动门上的机器人感知模块与机器人进行信息交互,判断机器人是否到达自动门前,若到达则开门,将机器人放入。
8.根据权利要求6所述的一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,所述步骤(2)和步骤(3)包括:
(1.1)机器人进入充电室后,调动云台;
(1.2)将图像采集装置对准位于机器人正前方的二维码,识别到正前方的二维码后确定机器人的X坐标;
(1.3)调动云台,将图像采集装置对准位于机器人正前方的二维码,识别到正上方的二维码后确定机器人的X坐标;
(1.4)确认机器人坐标后,根据机器人系统内预设地图,规划路径,将机器人移动至充电区;
(1.5)机器人移动至充电区后,再次进行调动云台,重复步骤(1.1)(1.2)确认坐标正确,直至位置无误。
(1.6)充电箱给机器人进行充电。
9.根据权利要求6所述的一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,所述步骤(4)包括:
(4.1)机器人移动至指定充电区;
(4.2)机器人轮胎抱死,固定位置;
(4.3)系统给充电箱下达充电指令,液压式伸缩充电插头在液压缸作用下,将充电插头推出充电箱,插入机器人的充电插口中;
(4.4)当充电插头阻挡块触碰到机器人充电口侧边时,压力传感器反馈给系统,系统控制液压缸停止动作,然后进行供电;
(4.5)当充电完成后,系统给充电箱下达停止充电指令,首先给充电插头断电,液压式伸缩充电插头在液压缸作用下,将充电插头返回充电箱,完成充电操作。
10.根据权利要求8所述的一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,所述图像采集装置为高清可调焦距摄像头,所述摄像头在云台移动到指定度后,根据预设焦距进行调焦拍摄照片,对二维码进行识别;所述预设焦距和指定角度,为调试人员提前确定机器人合适的充电位置,对机器人云台的角度和摄像头焦距进行预设;也可以采用自动调焦摄像头,对二维码进行自动识别,直到识别出二维码信息。

说明书全文

变电站巡检机器人充电装置及充电方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种变电站巡检机器人充电装置及充电方法,属于变电站技术领域。

背景技术

[0002] 随着机器人技术的发展,越来越多的机器人出现在了机器人产品市场上,并且开始逐渐受到人们的关注和接受。
[0003] 变电站巡检机器人基于无轨化导航技术和运动四驱底盘,并集多种高科技技术为一体,以自主或遥控的方式,在无人值守的环境中,完成对高压设备进行红外温度监测、仪表油位的图像识别变压器和电抗器噪声监测等任务,替代人工完成巡检中遇到的繁、难、险和重复性的工作。
[0004] 为了保证机器人具备较好的续航工作能,机器人通常采用电池供电,以便通过一个与机器人匹配的充电基座对其进行反复充电,从而实现机器人的循环续航工作。
[0005] 然而,现有技术中机器人大多依赖人工操作充电,容易引起充电不及时等问题,同时还增加了用户使用的麻烦,影响使用体验。因此,如何通过简单的技术实现对充电装置方位的识别使机器人自动充电是需要解决的问题。
[0006] 目前,变电站巡检机器人自主充电技术是根据导航定位技术而设计的,现有的导航定位技术多采用有轨式导航定位,即巡检机器人按着提前铺设好的轨道到达指定的作业位置
[0007] 但是,采用有轨式巡检机器人导航定位技术需要提前铺设好轨道,这带来了大量的基础设施建设工作,同时轨道大多采用磁点式轨道,经常容易失效,导致机器人出轨。
[0008] 同时变电站机器人需要在充电室内进行充电,充电后才能进行巡视,所述室电机驱动开关,所述巡检机器人接于充电室内的充电桩上充电。
[0009] 为了保证机器人在充电过程中的安全,防止机器人被盗等情况的发生,在机器人进入充电房充电的时候,需要将充电房的房门关闭。在机器人出发去现场巡检时,需要将充电房门打开,允许机器人顺利走出充电房。因此需要机器人自主控制充电房门的开闭。

发明内容

[0010] 根据以上现有技术中的不足,本发明要解决的问题是:提供一种结构简单,设计合理,安全性和可靠性,不会导致机器人充电失灵同时可以保证其正常充电操作的变电站巡检机器人充电装置及充电方法。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种变电站巡检机器人充电装置,包括充电室本体,所述充电室本体内设有充电装置、充电导航定位装置、自动门系统,所述充电导航定位装置和充电装置相配合对进入充电室的机器人供电,所述自动门系统包括门体开关状态检测模、机器人感知模块和自动门驱动模块;所述门体开关状态检测模块用于检测自动门开启状态,所述机器人感知模块为双向通讯交互模块,所述机器人感知模块与机器人系统通讯连接用于检测机器人是否接近自动门。
[0012] 作为一种优选的方案,所述充电装置包括悬挂于机器人充电室内壁上的充电箱,所述充电箱包括恒温恒湿的充电机本体,所述充电机本体分为上下两层,充电机本体上层设置充电机的交流输入模块、直流输出模块、防雷装置和监控总控模块,充电机本体下层设置充电层;
[0013] 所述交流输入模块,通过电力线与配电系统连接,为充电机提供电量来源;
[0014] 所述充电层通过直流母线与输出监控模块连接,输出监控模块还与监控总控模块连接。
[0015] 所述充电机本体上层与充电机本体下层之间设有隔热层,在充电机本体下层的一侧设有多个过滤网和扇,另一侧设有抽风机和出风口,所述充电机本体上层一侧也设有过滤网和风扇,另一侧设有抽风机和出风口,所述各风道中设有温度检测模块、湿度检测模块、加热模块、降温模块、干燥模块和风速调节装置,温度检测模块、湿度检测模块、加热模块、降温模块、干燥模块和风速调节装置均与微处理器连接。
[0016] 作为一种优选的方案,所述监控总控模块与上位机通信,随时监控充电机的各个性能参数,并根据充电机的性能参数随时发生调整命令;其通信方式包含宽带载波、以太网、CAN、RS485、GRPS;所述监控总控模块包括核心板,核心板通过板到板连接器与FPGA扩展板连接,板到板连接器还分别与USB接口、彩屏液晶接口、RS232/RS485接口、CAN接口和以太网接口连接,彩屏液晶接口与显示模块连接。
[0017] 作为一种优选的方案,所述充电层包括液压式伸缩充电插头,中控系统通过导线与液压式伸缩充电插头和压力传感器相连;
[0018] 液压式伸缩充电插头包括缸体、活塞、充电插头,活塞设置在缸体中,活塞外部连杆头部设有充电插头,缸体在活塞两侧分别形成容积腔,其中一个容积腔与油口A相连,另一个容积腔与油口B相连,当油口A进油,油口B出油时,能够推动活塞向充电插头一侧移动;当油口A出油,油口B进油时,能够推动活塞向充电插头相反一侧移动;所述充电插头两侧设有阻挡块,所述阻挡块上设有压力传感器
[0019] 作为一种优选的方案,所述充电箱上设有投影装置,所述投影装置将带有位置信息的若干个二维码投影至天花板、所述自动门对面墙面,所述机器人设有两个图像采集装置,所述图像采集装置设置于机器人头部,所述图像采集装置不断采集所述二维码的位置信息;控制所述机器人移动置充电位置进行充电。
[0020] 提供一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,包括如下步骤:
[0021] (1)机器人进入充电室;
[0022] (2)机器人转动台分别识别天花板上二维码和墙面二维码;
[0023] (3)机器人确定自己位置,根据预设地图制定路径规划,机器人移动至充电区;
[0024] (4)充电箱给机器人充电。
[0025] 作为一种优选的方案,所述步骤(1)包括:机器人按照预设指令回到充电室门前,当到达自动门前时,自动门上的机器人感知模块与机器人进行信息交互,判断机器人是否到达自动门前,若到达则开门,将机器人放入。
[0026] 作为一种优选的方案,所述步骤(2)和步骤(3)包括:
[0027] (1.1)机器人进入充电室后,调动云台;
[0028] (1.2)将图像采集装置对准位于机器人正前方的二维码,识别到正前方的二维码后确定机器人的X坐标;
[0029] (1.3)调动云台,将图像采集装置对准位于机器人正前方的二维码,识别到正上方的二维码后确定机器人的X坐标;
[0030] (1.4)确认机器人坐标后,根据机器人系统内预设地图,规划路径,将机器人移动至充电区;(1.5)机器人移动至充电区后,再次进行调动云台,重复步骤(1.1)(1.2)确认坐标正确,直至位置无误。
[0031] (1.6)充电箱给机器人进行充电。
[0032] 作为一种优选的方案,所述步骤(4)包括:(4.1)机器人移动至指定充电区;
[0033] (4.2)机器人轮胎抱死,固定位置;
[0034] (4.3)系统给充电箱下达充电指令,液压式伸缩充电插头在液压缸作用下,将充电插头推出充电箱,插入机器人的充电插口中;
[0035] (4.4)当充电插头阻挡块触碰到机器人充电口侧边时,压力传感器反馈给系统,系统控制液压缸停止动作,然后进行供电;
[0036] (4.5)当充电完成后,系统给充电箱下达停止充电指令,首先给充电插头断电,液压式伸缩充电插头在液压缸作用下,将充电插头返回充电箱,完成充电操作。
[0037] 作为一种优选的方案,所述图像采集装置为高清可调焦距摄像头,所述摄像头在云台移动到指定度后,根据预设焦距进行调焦拍摄照片,对二维码进行识别;所述预设焦距和指定角度,为调试人员提前确定机器人合适的充电位置,对机器人云台的角度和摄像头焦距进行预设;也可以采用自动调焦摄像头,对二维码进行自动识别,直到识别出二维码信息。
[0038] 本发明所具有的有益效果是:通过机器视觉算法对获取的多个二维码分别进行解算,以获取机器人在全局坐标系下的坐标,不仅可以进行路径规划,还可以在机器人运行过程中对其轨迹实现实时在线校准,避免了脱轨的可能,通过反馈调整目标点处的位置实现更加准确的到达充电点进行充电的目的。附图说明
[0039] 图1为本发明的充电方法流程图
[0040] 图2为本发明的系统图;
[0041] 图3为本发明的充电箱外壳示意图;
[0042] 图4为本发明的充电插头示意图;
[0043] 其中、1、充电箱;2、充电机本体上层;3、充电层;5、液压式伸缩充电插头;5-1、缸体;5-2、活塞;5-3、充电插头;5-4、油口A;5-5、油口B;6、压力传感器。

具体实施方式

[0044] 实施例1:
[0045] 参照说明书附图,本发明提供一种变电站巡检机器人充电装置,包括充电室本体,所述充电室本体内设有充电装置、充电导航定位装置、自动门系统,所述充电导航定位装置和充电装置相配合对进入充电室的机器人供电,所述自动门系统包括门体开关状态检测模块、机器人感知模块和自动门驱动模块;所述门体开关状态检测模块用于检测自动门开启状态,所述机器人感知模块为双向通讯交互模块,所述机器人感知模块与机器人系统通讯连接用于检测机器人是否接近自动门。
[0046] 作为一种优选的方案,所述充电装置包括悬挂于机器人充电室内壁上的充电箱1,所述充电箱包括恒温恒湿的充电机本体,所述充电机本体分为上下两层,充电机本体上层2设置充电机的交流输入模块、直流输出模块、防雷装置和监控总控模块,充电机本体下层设置充电层3;
[0047] 所述交流输入模块,通过电力线与配电系统连接,为充电机提供电量来源;
[0048] 所述充电层通过直流母线与输出监控模块连接,输出监控模块还与监控总控模块连接。
[0049] 所述充电机本体上层与充电机本体下层之间设有隔热层,在充电机本体下层的一侧设有多个过滤网4和风扇,另一侧设有抽风机和出风口,所述充电机本体上层一侧也设有过滤网和风扇,另一侧设有抽风机和出风口,所述各风道中设有温度检测模块、湿度检测模块、加热模块、降温模块、干燥模块和风速调节装置,温度检测模块、湿度检测模块、加热模块、降温模块、干燥模块和风速调节装置均与微处理器连接。
[0050] 作为一种优选的方案,所述监控总控模块与上位机通信,随时监控充电机的各个性能参数,并根据充电机的性能参数随时发生调整命令;其通信方式包含宽带载波、以太网、CAN、RS485、GRPS;所述监控总控模块包括核心板,核心板通过板到板连接器与FPGA扩展板连接,板到板连接器还分别与USB接口、彩屏液晶接口、RS232/RS485接口、CAN接口和以太网接口连接,彩屏液晶接口与显示模块连接。
[0051] 作为一种优选的方案,所述充电层3包括液压式伸缩充电插头,中控系统通过导线与液压式伸缩充电插头5和压力传感器6相连;
[0052] 液压式伸缩充电插头5包括缸体5-1、活塞5-2、充电插头5-3,活塞5-2设置在缸体中,活塞外部连杆头部设有充电插头5-3,缸体5-1在活塞52两侧分别形成容积腔,其中一个容积腔与油口A5-4相连,另一个容积腔与油口B5-5相连,当油口A5-4进油,油口B5-5出油时,能够推动活塞5-2向充电插头5-3一侧移动;当油口A5-4出油,油口B5-5进油时,能够推动活塞5-2向充电插头5-3相反一侧移动;所述充电插头5-3两侧设有阻挡块,所述阻挡块上设有压力传感器。
[0053] 作为一种优选的方案,所述充电箱上设有投影装置,所述投影装置将带有位置信息的若干个二维码投影至天花板、所述自动门对面墙面,所述机器人设有两个图像采集装置,所述图像采集装置设置于机器人头部,所述图像采集装置不断采集所述二维码的位置信息;控制所述机器人移动置充电位置进行充电。
[0054] 提供一种变电站巡检机器人充电方法,其特征是,包括如下步骤:
[0055] (1)机器人进入充电室;
[0056] (2)机器人转动云台分别识别天花板上二维码和墙面二维码;
[0057] (3)机器人确定自己位置,根据预设地图制定路径规划,机器人移动至充电区;
[0058] (4)充电箱给机器人充电。
[0059] 作为一种优选的方案,所述步骤(1)包括:机器人按照预设指令回到充电室门前,当到达自动门前时,自动门上的机器人感知模块与机器人进行信息交互,判断机器人是否到达自动门前,若到达则开门,将机器人放入。
[0060] 作为一种优选的方案,所述步骤(2)和步骤(3)包括:
[0061] (1.1)机器人进入充电室后,调动云台;
[0062] (1.2)将图像采集装置对准位于机器人正前方的二维码,识别到正前方的二维码后确定机器人的X坐标;
[0063] (1.3)调动云台,将图像采集装置对准位于机器人正前方的二维码,识别到正上方的二维码后确定机器人的X坐标;
[0064] (1.4)确认机器人坐标后,根据机器人系统内预设地图,规划路径,将机器人移动至充电区;(1.5)机器人移动至充电区后,再次进行调动云台,重复步骤(1.1)(1.2)确认坐标正确,直至位置无误。
[0065] (1.6)充电箱给机器人进行充电。
[0066] 作为一种优选的方案,所述步骤(4)包括:(4.1)机器人移动至指定充电区;
[0067] (4.2)机器人轮胎抱死,固定位置;
[0068] (4.3)系统给充电箱下达充电指令,液压式伸缩充电插头在液压缸作用下,将充电插头推出充电箱,插入机器人的充电插口中;
[0069] (4.4)当充电插头阻挡块触碰到机器人充电口侧边时,压力传感器反馈给系统,系统控制液压缸停止动作,然后进行供电;
[0070] (4.5)当充电完成后,系统给充电箱下达停止充电指令,首先给充电插头断电,液压式伸缩充电插头在液压缸作用下,将充电插头返回充电箱,完成充电操作。
[0071] 作为一种优选的方案,所述图像采集装置为高清可调焦距摄像头,所述摄像头在云台移动到指定角度后,根据预设焦距进行调焦拍摄照片,对二维码进行识别;所述预设焦距和指定角度,为调试人员提前确定机器人合适的充电位置,对机器人云台的角度和摄像头焦距进行预设;也可以采用自动调焦摄像头,对二维码进行自动识别,直到识别出二维码信息。
[0072] 实施例2:
[0073] 本实施例中所述机器人感知模块还可以为二维码,当机器人执行回充电室充电任务后,走到充电室附近时调动云台进行检测,当检测到张贴在充电室整个外表面的二维码矩阵图时,经过识别经过串口将二维码信息传给机器人系统,表明已到达充电室外,可以开门了;机器人系统通过串口向自动门驱动模块发送开门命令,驱动模块收到命令后发送开门命令;自动门驱动模块接收到命令后,驱动继电器给自动门电机上电,开门过程中,自动门驱动模块一直通过检测模块检测自动门状态。
[0074] 机器人完全进入充电室后,机器人系统会下发关门指令,整个关门过程与开门是一致的,最后需要通过检测反射传感器7的状态告知机器人系统已关好。
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