一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)行走機(jī)器人中當(dāng)前位置的精確定位，準(zhǔn)確掌握機(jī)器人的當(dāng)前所在位置，遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置接收外部即時(shí)輸入的監(jiān)控指令，并通過(guò)機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊將該監(jiān)控指令與機(jī)器人的當(dāng)前準(zhǔn)確位置結(jié)合形成巡檢路徑調(diào)整指令，并將該指令發(fā)送給機(jī)器人主控裝置中的存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)模塊結(jié)合三維立體地圖生成新的巡檢路徑，機(jī)器人根據(jù)新的巡檢路徑進(jìn)行巡檢。操作簡(jiǎn)單方便定位準(zhǔn)確，監(jiān)控人員簡(jiǎn)單操作即可調(diào)整機(jī)器人的巡檢路徑。
【專利說(shuō)明】
一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于變電站巡檢設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，變電站機(jī)器人在實(shí)際的巡檢過(guò)程中都是按照預(yù)先設(shè)定的路徑和巡視點(diǎn)進(jìn)行巡視，如果要改變巡視路線和增加巡視點(diǎn)，往往需要在后臺(tái)程序里面進(jìn)行添加和修改，非專業(yè)人員無(wú)法操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單方便，非專業(yè)人員同樣可以簡(jiǎn)單操作，調(diào)控機(jī)器人臨時(shí)改變巡檢路徑。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，包括:遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置及機(jī)器人，所述機(jī)器人上設(shè)有蓄電池、驅(qū)動(dòng)裝置、行走執(zhí)行裝置、拍攝三維圖像的拍攝裝置、進(jìn)行二維掃描的激光掃描裝置，計(jì)量機(jī)器人運(yùn)行距離的里程計(jì)數(shù)裝置和主控裝置；
所述遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置包括主機(jī)_、顯示機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)的顯示屏-和輸入外部監(jiān)控指令的輸入設(shè)備-，所述主機(jī)-中設(shè)有機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊；
所述主控裝置與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、行走執(zhí)行裝置、拍攝裝置相連，所述主控裝置包括:
計(jì)數(shù)模塊_，獲取所述里程計(jì)數(shù)裝置計(jì)量的機(jī)器人從初始位置行走至當(dāng)前位置的行走距離；
存儲(chǔ)模塊_，存儲(chǔ)設(shè)定路徑的三維立體地圖；接收所述行走距離;根據(jù)所述行走距離確定機(jī)器人當(dāng)前在所述三維立體地圖中的區(qū)域位置;獲取所述激光掃描裝置掃描的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及所述拍攝裝置拍攝的三維圖像;在所述區(qū)域位置內(nèi)，將所述二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與所述三維立體地圖比對(duì)或者將所述三維圖像與所述三維立體地圖比對(duì)，精確定位機(jī)器人的當(dāng)前位置；
數(shù)據(jù)接收和傳送模塊-，接收所述精確定位機(jī)器人的當(dāng)前位置，并發(fā)送給所述機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊；
所述機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊，接收所述當(dāng)前位置并結(jié)合外部輸入的監(jiān)控指令進(jìn)行巡檢路徑調(diào)整，形成巡檢路徑調(diào)整指令，并將所述巡檢路徑調(diào)整指令通過(guò)所述數(shù)據(jù)接收和傳送模塊發(fā)送給所述存儲(chǔ)模塊-;
所述存儲(chǔ)模塊-根據(jù)巡檢路徑調(diào)整指令結(jié)合所述三維立體地圖生成新的巡檢路徑，并發(fā)送行走信息至所述驅(qū)動(dòng)裝置；
所述驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)行走執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照新的巡檢路徑行走。
[0005]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)裝置為伺服電機(jī)。
[0006]進(jìn)一步地，所述行走執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括頭部和用于帶動(dòng)機(jī)器人行走兩個(gè)行動(dòng)輪； 所述兩個(gè)行動(dòng)輪設(shè)在機(jī)器人的底部，所述頭部設(shè)在機(jī)器人的頂部，所述頭部和兩個(gè)行動(dòng)輪均通過(guò)轉(zhuǎn)軸與機(jī)器人主體連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述拍攝裝置為雙目立體相機(jī)，所述激光掃描裝置為激光掃描儀，所述雙目立體相機(jī)和所述激光掃描儀均設(shè)在機(jī)器人的頭部。
[0008]進(jìn)一步地，所述激光掃描儀的掃描角度最大為。，掃描精度為±m(xù)m，掃描的最大距離為米。
[0009]進(jìn)一步地，所述里程計(jì)數(shù)裝置為碼盤。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所取得的有益效果如下:
本發(fā)明提供的一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)行走機(jī)器人中當(dāng)前位置的精確定位，準(zhǔn)確掌握機(jī)器人的當(dāng)前所在位置，遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置接收外部即時(shí)輸入的監(jiān)控指令，并通過(guò)機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊將該監(jiān)控指令與機(jī)器人的當(dāng)前準(zhǔn)確位置結(jié)合形成巡檢路徑調(diào)整指令，并將該指令發(fā)送給機(jī)器人主控裝置中的存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)模塊結(jié)合三維立體地圖生成新的巡檢路徑，機(jī)器人根據(jù)新的巡檢路徑進(jìn)行巡檢。
[0011]根據(jù)本方案提供監(jiān)控系統(tǒng)，不需要專業(yè)人員在后臺(tái)程序中進(jìn)行添加或修改，只需要作業(yè)者使用鼠標(biāo)在既定的三維立體地圖中進(jìn)行選擇添加或者移動(dòng)即可，也就是說(shuō)隨時(shí)輸入新的路徑調(diào)整指令，遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置則會(huì)自動(dòng)處理修改后的巡檢路徑數(shù)據(jù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)接收和傳輸模塊發(fā)送給機(jī)器人主控裝置，機(jī)器人主控裝置中的存儲(chǔ)模塊生成新的巡檢路徑，指令機(jī)器人按照新的巡檢路徑進(jìn)行巡檢。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，定位準(zhǔn)確，能夠更加容易地生成新的巡檢路徑，減少了誤操作和不必要的設(shè)備故障。
【附圖說(shuō)明】
[0012]附圖1為本發(fā)明一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
1.機(jī)器人，2.頭部，3.行動(dòng)輪，4.驅(qū)動(dòng)裝置，5.蓄電池，6.拍攝裝置，7.激光掃描裝置，8.里程計(jì)數(shù)裝置，9.主控裝置，9-1.計(jì)數(shù)模塊，9-2.數(shù)據(jù)接收和傳送模塊，9-3.存儲(chǔ)模塊；
10.遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置，10-1.主機(jī)，10-2.顯示屏，10-3.輸入設(shè)備。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的敘述。
[0014]如附圖1所示，一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，包括:遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10及機(jī)器人I，機(jī)器人I上設(shè)有蓄電池5、驅(qū)動(dòng)裝置4、行走執(zhí)行裝置、拍攝三維圖像的拍攝裝置6、進(jìn)行二維掃描的激光掃描裝置7，計(jì)量機(jī)器人I運(yùn)行距離的里程計(jì)數(shù)裝置8和主控裝置9;
所述遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10包括主機(jī)10-1、顯示機(jī)器人I當(dāng)前狀態(tài)的顯示屏10-2和輸入外部監(jiān)控指令的輸入設(shè)備10-3，所述主機(jī)10-1、顯示屏10-2和輸入設(shè)備10-3相互連接，其中的輸入設(shè)備10-3可以通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述主機(jī)10-1中設(shè)有機(jī)器人I巡檢路徑調(diào)整模塊。
[0015]所述主控裝置9與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10、驅(qū)動(dòng)裝置4、行走執(zhí)行裝置、拍攝裝置6相連，所述主控裝置9包括:
計(jì)數(shù)模塊9-1，獲取所述里程計(jì)數(shù)裝置8計(jì)量的機(jī)器人I從初始位置行走至當(dāng)前位置的行走距離；
存儲(chǔ)模塊9-3，存儲(chǔ)設(shè)定路徑的三維立體地圖；接收所述行走距離;根據(jù)所述行走距離確定機(jī)器人I當(dāng)前在所述三維立體地圖中的區(qū)域位置;獲取所述激光掃描裝置7掃描的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及所述拍攝裝置6拍攝的三維圖像;在所述區(qū)域位置內(nèi)，將所述二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與所述三維立體地圖比對(duì)或者將所述三維圖像與所述三維立體地圖比對(duì)，精確定位機(jī)器人I的當(dāng)前位置；
數(shù)據(jù)接收和傳送模塊9-2，接收所述精確定位機(jī)器人I的當(dāng)前位置，并發(fā)送給所述機(jī)器人I巡檢路徑調(diào)整模塊；
所述機(jī)器人I巡檢路徑調(diào)整模塊，接收所述當(dāng)前位置并結(jié)合外部輸入的監(jiān)控指令進(jìn)行巡檢路徑調(diào)整，形成巡檢路徑調(diào)整指令，并將所述巡檢路徑調(diào)整指令通過(guò)所述數(shù)據(jù)接收和傳送模塊9-2發(fā)送給所述存儲(chǔ)模塊9-3;
所述存儲(chǔ)模塊9-3根據(jù)巡檢路徑調(diào)整指令結(jié)合所述三維立體地圖生成新的巡檢路徑，并發(fā)送行走信息至所述驅(qū)動(dòng)裝置4;
所述驅(qū)動(dòng)裝置4，驅(qū)動(dòng)行走執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照新的巡檢路徑行走。
[0016]其中的驅(qū)動(dòng)裝置4為伺服電機(jī)。伺服電機(jī)可使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。
[0017]行走執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括頭部2和用于帶動(dòng)機(jī)器人I行走兩個(gè)行動(dòng)輪3;兩個(gè)行動(dòng)輪3設(shè)在機(jī)器人I的底部，頭部2設(shè)在機(jī)器人I的頂部，頭部2和兩個(gè)行動(dòng)輪3均通過(guò)轉(zhuǎn)軸與機(jī)器人I主體連接，在運(yùn)行過(guò)程中，可以在可執(zhí)行范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度。
[0018]所述拍攝裝置6為雙目立體相機(jī)，所述激光掃描裝置7為激光掃描儀，所述雙目立體相機(jī)和所述激光掃描儀均設(shè)在機(jī)器人I的頭部2。激光掃描儀的掃描角度最大為190°，掃描精度為± 15mm，掃描的最大距離為80米，可以優(yōu)選德國(guó)進(jìn)口 LMS511 SICK激光雷達(dá)。
[0019]里程計(jì)數(shù)裝置8優(yōu)選為碼盤(encoding disk)，也叫里程計(jì)，測(cè)量角位移的數(shù)字編碼器。它具有分辨能力強(qiáng)、測(cè)量精度高和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，是測(cè)量軸轉(zhuǎn)角位置的一種最常用的位移傳感器。本方案中碼盤主要采用脈沖計(jì)數(shù)，每個(gè)脈沖車輪轉(zhuǎn)動(dòng)多少來(lái)確定機(jī)器人I行走的距離，將脈沖數(shù)反饋給主控裝置9中的計(jì)數(shù)模塊9-1，由計(jì)數(shù)模塊9-1計(jì)算出機(jī)器人I行走距離。
[0020]具體作業(yè)時(shí)，機(jī)器人I在正常巡檢的過(guò)程中，會(huì)不斷地進(jìn)行當(dāng)前環(huán)境位置的掃描和拍攝，并將掃描的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)和拍攝的三維圖像反饋給遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10，后臺(tái)的監(jiān)控人員能夠在遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10的顯示屏10-2上看到機(jī)器人I目前的準(zhǔn)確定位。此時(shí)，后臺(tái)的監(jiān)控人員臨時(shí)需要正在巡檢的機(jī)器人I馬上去巡檢某一指定位置，該人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10輸入監(jiān)控指令，主機(jī)10-1根據(jù)目前機(jī)器人I的準(zhǔn)確位置和接收到的監(jiān)控指令，形成巡檢路徑調(diào)整指令，并將該調(diào)整指令反饋給機(jī)器人I，機(jī)器人I的主控裝置9中的存儲(chǔ)模塊9-3根據(jù)該巡檢路徑調(diào)整指令結(jié)合存儲(chǔ)的既定三維立體地圖形成新的巡檢路徑，并指令機(jī)器人I按照新的巡檢路徑進(jìn)行巡檢。
[0021]而在實(shí)際操作中，遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置10的顯示屏10-2上會(huì)顯示出整個(gè)巡檢場(chǎng)地的平面圖，同時(shí)，也能夠顯示出機(jī)器人I當(dāng)前的所在位置，為了方便監(jiān)控人員的操作，可以在平面圖上使用不同顏色標(biāo)明機(jī)器人I可以行走的區(qū)域、不能行走的區(qū)域，需要巡檢的設(shè)備區(qū)域，之后監(jiān)控人員可以在平面圖上通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)，選擇不同的區(qū)域作為臨時(shí)巡檢場(chǎng)所，之后機(jī)器人I將會(huì)按照監(jiān)控人員的指令進(jìn)行巡檢。
[0022]所以，本方案提供的機(jī)器人I巡檢路徑控制系統(tǒng)，不僅操作簡(jiǎn)單，而且定位準(zhǔn)確，能夠容易地形成新的巡檢路徑，滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求。
[0023]以上所述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，而并非本發(fā)明可行實(shí)施的窮舉。對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而易見的改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括:遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置(10)及機(jī)器人(1)，所述機(jī)器人(I)上設(shè)有蓄電池(5)、驅(qū)動(dòng)裝置(4)、行走執(zhí)行裝置、拍攝三維圖像的拍攝裝置(6)、進(jìn)行二維掃描的激光掃描裝置(7)，計(jì)量機(jī)器人運(yùn)行距離的里程計(jì)數(shù)裝置(8)和主控裝置(9); 所述遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置(10)包括主機(jī)(10-1)、顯示機(jī)器人當(dāng)前狀態(tài)的顯示屏(10-2)和輸入外部監(jiān)控指令的輸入設(shè)備(10-3)，所述主機(jī)(10-1)中設(shè)有機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊； 所述主控裝置(9)與所述遠(yuǎn)程監(jiān)控裝置(10)、驅(qū)動(dòng)裝置(4)、行走執(zhí)行裝置、拍攝裝置(6)相連，所述主控裝置(9)包括: 計(jì)數(shù)模塊(9-1)，獲取所述里程計(jì)數(shù)裝置計(jì)量的機(jī)器人從初始位置行走至當(dāng)前位置的行走距離； 存儲(chǔ)模塊(9-3)，存儲(chǔ)設(shè)定路徑的三維立體地圖；接收所述行走距離;根據(jù)所述行走距離確定機(jī)器人當(dāng)前在所述三維立體地圖中的區(qū)域位置;獲取所述激光掃描裝置掃描的二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及所述拍攝裝置拍攝的三維圖像;在所述區(qū)域位置內(nèi)，將所述二維坐標(biāo)數(shù)據(jù)與所述三維立體地圖比對(duì)或者將所述三維圖像與所述三維立體地圖比對(duì)，精確定位機(jī)器人的當(dāng)前位置； 數(shù)據(jù)接收和傳送模塊(9-2)，接收所述精確定位機(jī)器人的當(dāng)前位置，并發(fā)送給所述機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊； 所述機(jī)器人巡檢路徑調(diào)整模塊，接收所述當(dāng)前位置并結(jié)合外部輸入的監(jiān)控指令進(jìn)行巡檢路徑調(diào)整，形成巡檢路徑調(diào)整指令，并將所述巡檢路徑調(diào)整指令通過(guò)所述數(shù)據(jù)接收和傳送模塊發(fā)送給所述存儲(chǔ)模塊(9-3); 所述存儲(chǔ)模塊(9-3)根據(jù)巡檢路徑調(diào)整指令結(jié)合所述三維立體地圖生成新的巡檢路徑，并發(fā)送行走信息至所述驅(qū)動(dòng)裝置； 所述驅(qū)動(dòng)裝置(4)，驅(qū)動(dòng)行走執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照新的巡檢路徑行走。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置(4)為伺服電機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述行走執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括頭部(2)和用于帶動(dòng)機(jī)器人行走兩個(gè)行動(dòng)輪(3); 所述兩個(gè)行動(dòng)輪(3)設(shè)在機(jī)器人的底部，所述頭部(2)設(shè)在機(jī)器人(I)的頂部，所述頭部(2)和兩個(gè)行動(dòng)輪(3)均通過(guò)轉(zhuǎn)軸與機(jī)器人(I)主體連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述拍攝裝置(6)為雙目立體相機(jī)，所述激光掃描裝置(7)為激光掃描儀，所述雙目立體相機(jī)和所述激光掃描儀均設(shè)在機(jī)器人(I)的頭部(2)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光掃描儀的掃描角度最大為190°，掃描精度為± 15mm，掃描的最大距離為80米。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)器人巡檢路徑控制系統(tǒng)，其特征在于，所述里程計(jì)數(shù)裝置(8)為碼盤。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK106054883SQ201610419193
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】馮洪潤(rùn), 常浩, 李曉龍, 劉朝輝, 肖奎歐
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司, 河北德普電器有限公司