变电站开关箱操作移动机器人、工作方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动机器人领域，特别是指一种变电站开关箱操作移动机器人、工作 方法及系统。
【背景技术】
[0002] 变电站是各级电网的核心枢纽，为保证电网安全运行，需对变电站开关箱的内部 进行监控巡检工作，变电站的条件十分恶劣以及环境较为复杂，工作人员对变电站开关箱 进行监控巡检任务不但工作强度大、效率低，而且仅靠工作人员在变电站内对开关箱设备 进行长时间的监控巡检作业十分困难。随着机器人技术的发展，为提高变电站开关箱的监 视效率和质量，最大限度提高变电站的智能化和安全性，有必要设计一款适合的机器人来 代替人工完成对变电站开关箱监视巡检。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种能够代替人工完成对变电站开关箱监视巡 检的变电站开关箱操作移动机器人、工作方法及系统。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：
[0005] -方面，提供一种变电站开关箱操作移动机器人，包括机器人本体、移动平台、机 械臂、二维码扫描器、电源管理系统、运动控制系统和视觉传感系统，其中：
[0006] 所述移动平台设置在所述机器人本体的下部，所述移动平台为基于履带式移动平 台；
[0007] 所述电源管理系统和运动控制系统安置在所述机器人本体的内部；
[0008] 所述机械臂安装在所述机器人本体的上方，所述视觉传感系统安装在所述机械臂 末端的上方；
[0009] 所述二维码扫描器置于所述机器人本体的正下方。
[0010] -种变电站系统，包括变电站开关箱，还包括上述的变电站开关箱操作移动机器 人，所述变电站开关箱前面的路面上铺设有矩阵形式的用于表示坐标位置的若干二维码标 签。
[0011] 上述变电站系统中变电站开关箱操作移动机器人对变电站开关箱进行监视的方 法，包括：
[0012] 步骤1:机器人移动至待监视的变电站开关箱附近，利用二维码扫描器读取地面铺 设的二维码标签，通过所读取的二维码信息，识别出机器人的位置；同时，运动控制系统调 整机器人自身位置与位姿，使机器人调整到预先指定的位置，然后通过地面挡板进行遮挡 对射装置，实现精确的停止定位；
[0013] 步骤2:利用机械臂实现变电站开关箱的开门，并利用机械臂所携带的视觉传感系 统对变电站开关箱内设备的运行进行监视；
[0014] 步骤3:监视任务完成后，利用机械臂实现变电站开关箱的关门。
[0015] 本发明具有以下有益效果：
[0016] 上述方案中，机器人通过自身携带的二维码扫描器读取地面铺设的二维码，调整 机器人自身位置与位姿，自主实现精准的定位和停靠，准确地实现变电站开关箱的开门和 关门，以及开关箱内的监视，该机器人具有精确度高、运行稳定、安全可靠等特点，能够实现 人工智能操作，代替人实现标准操作。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的变电站开关箱操作移动机器人的侧面结构示意图；
[0018] 图2为本发明的变电站开关箱操作移动机器人的仰视结构示意图；
[0019] 图3为本发明的变电站系统中变电站开关箱前的地面铺设的二维码示意图；
[0020] 图4为图3所示的二维码中指定停靠位置及周围地面铺设的二维码示意图；
[0021] 图5为本发明中变电站开关箱特定区域二维码电子坐标地图示意图；
[0022] 图6为本发明的机器人对二维码区域精确定位和提取算法流程图；
[0023] 图7为本发明的机器人对变电站开关箱内监视轨迹示意图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0025] -方面，本发明提供一种变电站开关箱操作移动机器人11，如图1-2所示，包括机 器人本体12、移动平台13、机械臂15、二维码扫描器21、电源管理系统23、运动控制系统22和 视觉传感系统16,其中：
[0026] 移动平台13设置在机器人本体12的下部，移动平台13为基于履带式移动平台；
[0027] 电源管理系统2 3和运动控制系统2 2安置在机器人本体12的内部；
[0028] 机械臂15安装在机器人本体12的上方，视觉传感系统16安装在机械臂15末端的上 方；
[0029] 二维码扫描器21置于所述机器人本体12的正下方。
[0030]本发明具有以下优点：
[0031 ] (1)机器人通过自身携带的二维码扫描器读取地面铺设的二维码，调整机器人自 身位置与位姿，自主实现精准的定位和停靠，准确地实现变电站开关箱的开门和关门，以及 开关箱内的监视，该机器人具有精确度高、运行稳定、安全可靠等特点，能够实现人工智能 操作，代替人实现标准操作。
[0032] (2)基于履带式移动平台具有较好的动力性和越障能力，以更好地适应变电站复 杂环境以及复杂路面，通过视觉传感系统，实现对该机器人高精度、稳定性的远程控制。
[0033] (3)电源管理系统可以实现该操作移动机器人自主充电功能，保障机器人在复杂 环境下能源供给，以保证机器人的行走、控制、监控、通信，自保护等各部分的正常运行。
[0034] (4)运动控制系统接收工作人员发送的控制指令，以及自身传感器的检测的环境 信息，经转换控制驱动电机(可以为两个），每个驱动电机可以通过减速箱连接驱动轮(可以 为四个)实现履带的运转与转向，保证机器人的精准控制，提高机器人的越障能力及动力 性。
[0035] (5)视觉传感系统安装在机械臂末端的上方，视觉传感系统中的视觉传感器可以 进行自适应调节和远程控制，工作人员可以通过调节视觉传感器的俯仰角度、转动角度的 大小，实时采集变电站环境信息，当本发明机器人的机械手打开变电站开关箱后，机械手上 方的视觉传感器系统自行对准变电站开关箱内，可采用图7从A点到B点的监控轨迹进行对 变电站开关箱内设备运行进行监控。
[0036]本发明中，为实现机器人的精确定位，机器人本体12的正下方还可以设置有对射 装置24(包括一个发射部分和一个接收部分），当机器人移动到达预先指定的位置（目标位 置)时，变电站开关箱前面的路面上在目标位置附近设置的挡板会遮挡住对射装置24,触发 机器人立即停止运行完成停靠，从而实现精确的停止定位。该对射装置24既可以是红外对 射装置，也可以是可见光对射装置，此时，挡板可以采用普通材质；该对射装置24还可以是 超声波对射装置，此时，挡板的表面可以涂覆能够吸收超声波的材料。
[0037] 本发明中，移动平台13优选采用双电机四驱方式，以增加机器人的动力性和爬坡 能力，以满足机器人在变电站复杂环境以及复杂路面的稳定的爬坡与行走。
[0038] 机械臂15优选采用多自由度机械臂，同时机械臂15的底座可以具有回转机构14， 以实现机械臂15在工作空间内灵活的转动，机械臂15的末端为一机械手17,可以进行抓合、 旋转的动作，以实现变电站开关箱的开门和关门以及满足其他工作需求。
[0039] 本发明的机器人在远程控制时，视觉传感系统中的视觉传感器可以进行自适应调 节和远程控制，工作人员可以通过调节视觉传感器的俯仰角度、转动角度的大小，实时采集 变电站周围环境信息。实时采集的变电站环境信息可以经无线传输方式，传输至工作人员 接收端控制系统，接收端控制系统与显示装置相连接，通过显示装置实时显示变电站环境 信息。
[0040] 工作人员通过观察接收端控制系统所连接的显示装置显示的变电站环境信息，了 解所述机器人的运动位置信息、作业情况以及变电站环境信息，通过观测监视装置，工作人 员控制机器人的行走于位姿，实现高精度、稳定性的远程控制。
[0041] 机器人在进行作业时，工作人员可能会忽略或没有及时发现某些认为对机器人无 大碍的障碍物，或突然出现其他障碍物，或其他突发不确定的情况的，该基于履带式的机器 人本体周围可以设置有避障传感器(未示出），对一些无大碍的障碍物，或一定的坡度可以 实现翻越和攀爬，保证机器人以