一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人，由電纜機(jī)器人控制平臺和電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺組成，電纜機(jī)器人控制平臺與電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺通過電纜連接。本發(fā)明專利技術(shù)在多功能履帶車平臺上搭載適用于電纜溝道或排管監(jiān)視的硬件設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)測系統(tǒng)、紅外熱成像系統(tǒng)以及多傳感器集成平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、并與地面操控臺進(jìn)行交互與數(shù)據(jù)回傳；地上操作系統(tǒng)即可實(shí)時顯示地下圖像以及熱紅外圖像，也可通過操縱桿實(shí)現(xiàn)電纜機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、剎車、越障、以及控制云臺轉(zhuǎn)向從而實(shí)現(xiàn)無死角監(jiān)視。電纜機(jī)器人同時將檢測管道溫濕度、含氧量、積水、污泥、小動物、有毒有害氣體以及其它不明因素，以確保可能下井的人員的生命安全。

A real visual multi function robot for cable channels

The invention relates to a cable channel visual real multi function robot, robot control platform by cable and cable robot platform, cable robot control platform and cable robot platform are connected by a cable. The invention is applicable to the carrying cable channel or pipe monitoring hardware equipment in the multi-function tracked vehicle platform, to realize the infrared thermal imaging system, video monitoring system and the design and implementation of multi sensor integration platform, and interact with data transmission and the ground control station; underground real-time display image and infrared image operating system can the ground, can achieve the joystick cable robot forward and backward, turning, braking, steering and obstacle, PTZ control so as to realize the hassle monitoring. The cable robot will also detect the temperature, humidity, oxygen content, water, sludge, small animals, toxic and harmful gases and other unknown factors in the pipeline, so as to ensure the safety of the personnel who may go down the well.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人
本專利技術(shù)屬于機(jī)器人控制平臺技術(shù)，尤其是一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人。
技術(shù)介紹
城市用電負(fù)荷的快速增長，對供電可靠性提出了越來越高的要求。與此同時，城市規(guī)劃建設(shè)和市容美觀，也越來越受到社會關(guān)注。電力電纜以不占據(jù)地面以上空間，不影響城市景觀，安裝隱蔽等優(yōu)點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用于城市電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)。電纜的敷設(shè)一般采用電纜溝道、排管和直埋方式。隨著電纜線路的增多，如何對電纜溝道內(nèi)的電纜進(jìn)行檢測和運(yùn)行狀況分析變得越來越難，尤其是存在以下問題：問題一、電纜由于溝道狹窄或因市政改造將馬路拓寬，導(dǎo)致原來在路邊的電纜溝道移到了馬路中央，由于車流量大，汽車行駛速度快，同樣造成無法打開井蓋進(jìn)入溝道內(nèi)正常巡視。問題二、新電纜敷設(shè)困難。隨著負(fù)荷的增長和新用電客戶的增加，需要敷設(shè)新電纜。目前在城市道路上單獨(dú)修建電纜溝道，幾乎不可能，故只能利用原有電纜溝道進(jìn)行敷設(shè)，而原來溝道由于空間狹窄，且溝內(nèi)已敷設(shè)多條電纜，目前的方法是讓身材非常瘦小的人員鉆到溝道內(nèi)進(jìn)行敷設(shè)。在人員鉆電纜溝道的時候，人體與電纜緊密接觸，老舊電纜或絕緣薄弱的電纜有放電可能，再加上電纜溝道是可能有積水、污泥、小動物、有毒有害氣體以及其它不明因素，均構(gòu)成對溝內(nèi)人員人身安全的威脅。基于上述原因，迫切需要用一種先進(jìn)的方式方法來解決狹窄電纜溝道運(yùn)行環(huán)境、電纜運(yùn)行狀態(tài)的檢測以及新電纜的敷設(shè)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)合理、使用方便、安全可靠、提高效率的電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人，其特征在于：由電纜機(jī)器人控制平臺和電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺組成，電纜機(jī)器人控制平臺與電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺通過電纜連接。而且，電纜機(jī)器人控制平臺包括紅外熱成像顯示部分、實(shí)時監(jiān)視顯示部分、人機(jī)交互顯示部分以及地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分，搭載的模塊具體為：地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，紅外熱成像顯示部分、實(shí)時監(jiān)視顯示部分以及人機(jī)交互顯示部分均采用液晶顯示模塊，各部分均連接有電源供電模塊以及鍵盤操縱桿控制模塊；電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺包括云臺控制部分、多傳感器部分、實(shí)時監(jiān)視部分、紅外熱成像部分、地下電纜機(jī)器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分、電機(jī)驅(qū)動部分以及機(jī)械手控制部分，搭載的模塊具體為：云臺控制部分采用云臺控制模塊，多傳感器部分采用多傳感器模塊，實(shí)時監(jiān)視部分采用高清攝像頭實(shí)時監(jiān)視模塊，紅外熱成像部分采用紅外熱成像模塊，地下電纜機(jī)器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，電機(jī)驅(qū)動部分采用步進(jìn)電機(jī)動力模塊，機(jī)械手控制部分采用仿生機(jī)械手模塊。而且，作業(yè)層級分為三級，具體為由下向上依次連接的三級，具體為：最下層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的數(shù)據(jù)采集級與轉(zhuǎn)發(fā)級，包括紅外熱成像機(jī)芯實(shí)時監(jiān)視采集溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分、高清攝像頭實(shí)時監(jiān)視采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分、步進(jìn)電機(jī)及機(jī)械手電機(jī)驅(qū)動控制器、云臺控制所需的RS-485數(shù)據(jù)接收部分、多傳感器集一體的IIC\SPI等數(shù)據(jù)采集發(fā)送器、溫濕度傳感器的單總線數(shù)據(jù)采集發(fā)送器以及匯集各種數(shù)據(jù)發(fā)送于一體的RS-485發(fā)送器；中間層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的數(shù)據(jù)接收級，包括PAL視頻數(shù)據(jù)地上接收部分、匯集各種數(shù)據(jù)發(fā)送于一體的RS-485接收器以及PAL視頻數(shù)據(jù)地上接收部分；最上層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的顯示級，包括紅外熱成像顯示部分、人機(jī)交互顯示部分以及實(shí)時監(jiān)視顯示部分。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：1、本專利技術(shù)可通過電纜機(jī)器人綜合平臺實(shí)時分析多種數(shù)據(jù)，異常報(bào)警、驅(qū)離生物、安全檢測、井下無死角監(jiān)視、并運(yùn)用熱成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，可及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。2、本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的電纜機(jī)器人外觀上高度仿生，集多種傳感器于一身，電源選用大容量蓄電池保證長時間續(xù)航，動力來源選用大功率防水步進(jìn)電機(jī)，其防水等級可達(dá)到IP66，可使機(jī)器人輕松應(yīng)對積水，泥污等多種復(fù)雜地形。3、本專利技術(shù)采用全金屬機(jī)身，美觀大方、經(jīng)磨耐用、底盤穩(wěn)重、動力強(qiáng)勁、負(fù)載能力強(qiáng)、牽引能力卓越，可輕松實(shí)現(xiàn)電纜掛接不同工具代替人工進(jìn)行拖纜等工作。4、本專利技術(shù)在多功能履帶車平臺上搭載適用于電纜溝道或排管監(jiān)視的硬件設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)測系統(tǒng)、紅外熱成像系統(tǒng)以及多傳感器集成平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、并與地面操控臺進(jìn)行交互與數(shù)據(jù)回傳；地上操作系統(tǒng)即可實(shí)時顯示地下圖像以及熱紅外圖像，也可通過操縱桿實(shí)現(xiàn)電纜機(jī)器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、剎車、越障、以及控制云臺轉(zhuǎn)向從而實(shí)現(xiàn)無死角監(jiān)視。電纜機(jī)器人同時將檢測管道溫濕度、含氧量、積水、污泥、小動物、有毒有害氣體以及其它不明因素，以確保可能下井的人員的生命安全。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人，由電纜機(jī)器人控制平臺和電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺組成，電纜機(jī)器人控制平臺與電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺通過電纜連接；電纜機(jī)器人控制平臺包括紅外熱成像顯示部分、實(shí)時監(jiān)視顯示部分、人機(jī)交互顯示部分以及地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分，搭載的模塊具體為：地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，紅外熱成像顯示部分、實(shí)時監(jiān)視顯示部分以及人機(jī)交互顯示部分均采用液晶顯示模塊，各部分均連接有電源供電模塊以及鍵盤操縱桿控制模塊；電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺包括云臺控制部分、多傳感器部分、實(shí)時監(jiān)視部分、紅外熱成像部分、地下電纜機(jī)器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分、電機(jī)驅(qū)動部分以及機(jī)械手控制部分，搭載的模塊具體為：云臺控制部分采用云臺控制模塊，多傳感器部分采用多傳感器模塊，實(shí)時監(jiān)視部分采用高清攝像頭實(shí)時監(jiān)視模塊，紅外熱成像部分采用紅外熱成像模塊，地下電纜機(jī)器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，電機(jī)驅(qū)動部分采用步進(jìn)電機(jī)動力模塊，機(jī)械手控制部分采用仿生機(jī)械手模塊。各部分具體模塊：一、電纜機(jī)器人平臺：1嵌入式系統(tǒng)模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)各模塊間協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)匯集轉(zhuǎn)發(fā)、模塊電能供給，是電纜機(jī)器人地下部分的“大腦”。2步進(jìn)電機(jī)動力模塊：該模塊為整個機(jī)器人動力的來源、能實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、涉水、越障等功能，它是電纜機(jī)器人的“大腿”。3仿生機(jī)械手模塊：該模塊擁有6個自由度，可實(shí)現(xiàn)對地面及墻壁上的物體夾拾，搬移。它對于地面上的頑固障礙有一定的清理能力，也是電纜機(jī)器人的“手臂”。4紅外熱成像模塊與高清攝像頭實(shí)時監(jiān)視模塊：紅外熱成像模塊可采集鏡頭前方數(shù)米內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，將多點(diǎn)溫度測量集于一體，更直觀的得到管道內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，可及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并實(shí)現(xiàn)預(yù)警與排除。高清攝像頭實(shí)時監(jiān)視模塊則可將管道內(nèi)的景象捕捉傳送給地上顯示系統(tǒng)，使地下景象一覽無遺，做到真在意義的可視化。這倆個模塊是電纜機(jī)器人的“眼睛”,是整個機(jī)器的核心所在。5多傳感器模塊：多傳感器模塊上集成有溫度傳感器、濕度傳感器、氨氣檢測傳感器、一氧化碳檢測傳感器、硫化氫檢測傳感器、氧氣檢測傳感器等各類工業(yè)傳感器。它們的存在確保了下井人員的生命安全，也對井下的氣體環(huán)境做了很好的分析，通過數(shù)據(jù)處理便可防止一些不必要的問題產(chǎn)生。多傳本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人，其特征在于：由電纜機(jī)器人控制平臺和電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺組成，電纜機(jī)器人控制平臺與電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺通過電纜連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人，其特征在于：由電纜機(jī)器人控制平臺和電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺組成，電纜機(jī)器人控制平臺與電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺通過電纜連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電纜通道實(shí)景可視化多功能作業(yè)機(jī)器人，其特征在于：電纜機(jī)器人控制平臺包括紅外熱成像顯示部分、實(shí)時監(jiān)視顯示部分、人機(jī)交互顯示部分以及地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分，搭載的模塊具體為：地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，紅外熱成像顯示部分、實(shí)時監(jiān)視顯示部分以及人機(jī)交互顯示部分均采用液晶顯示模塊，各部分均連接有電源供電模塊以及鍵盤操縱桿控制模塊；電纜機(jī)器人進(jìn)行平臺包括云臺控制部分、多傳感器部分、實(shí)時監(jiān)視部分、紅外熱成像部分、地下電纜機(jī)器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分、電機(jī)驅(qū)動部分以及機(jī)械手控制部分，搭載的模塊具體為：云臺控制部分采用云臺控制模塊，多傳感器部分采用多傳感器模塊，實(shí)時監(jiān)視部分采用高清攝像頭實(shí)時監(jiān)視模塊，紅外熱成像部分采用紅外熱成像模塊，地下電纜機(jī)器人行進(jìn)行...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：沈錦昌，楊光，李磊，
申請(專利權(quán))人：國網(wǎng)天津市電力公司，國家電網(wǎng)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津,12