[发明专利]自动化除冰机器人

权利要求书

1.一种自动化除冰机器人，所述机器人包括覆冰厚度检测子系统和 机器人行走子系统，覆冰厚度检测子系统位于机器人行走子系统上，用于 对包括输电线路的图像进行图像处理以确定输电线路上的覆冰厚度，机器 人行走子系统位于输电线路上，用于基于覆冰厚度对输电线路进行覆冰削 除。

2.如权利要求1所述的自动化除冰机器人，其特征在于，所述机器 人包括：

MMC卡，位于控制盒内，用于预先存储预设输电线路灰度阈值取值 范围和预设输电线路径向距离；

环境亮度检测设备，位于前轮子机构上，用于实时检测周围的环境亮 度，以输出实时环境亮度；

邻域平均值滤波设备，位于控制盒内，与前方高清摄像头连接，用于 接收前方高清图像，并对前方高清图像进行邻域平均值滤波处理，以输出 滤波图像；

二值化处理设备，位于控制盒内，与环境亮度检测设备和MMC卡分 别连接，基于实时环境亮度在预设输电线路灰度阈值取值范围内确定输电 线路灰度阈值，预设输电线路灰度阈值取值范围为150-180，输电线路灰 度阈值用于将输电线路和冰层从图像背景处分离，二值化处理设备还与邻 域平均值滤波设备连接，基于输电线路灰度阈值对滤波图像进行二值化处 理以获得二值化图像，具体为，将滤波图像中灰度值大于输电线路灰度阈 值的像素点设置为白像素点，将滤波图像中灰度值小于等于输电线路灰度 阈值的像素点设置为黑像素点；

边缘检测设备，位于控制盒内，与二值化处理设备连接，对二值化处 理设备输出的二值化图像进行轮廓增强处理，以获得增强图像；

图像旋转处理设备，位于控制盒内，与边缘检测设备连接，对增强图 像中白色像素点组成的输电线路目标进行旋转，使得输电线路目标为垂直 方向排列；

覆冰厚度计算设备，位于控制盒内，与图像旋转处理设备和MMC卡 分别连接，对垂直方向排列的输电线路目标确定其最大径向距离，将最大 径向距离减去预设输电线路径向距离并除以2以获得输电线路的实时冰层 厚度；

机器人行走机构，包括前轮子机构、中轮子机构、后轮子机构、前方 刹车子机构、后方刹车子机构、前方气动伸缩子机构、后方气动伸缩子机 构、中部气动伸缩子机构、基座、重心调节子机构和控制盒；

前轮子机构处于基座上方，包括前方切削刀片、前方防切削板、前方 驱动电机和前方行走轮，前方切削刀片用于切除前方输电线路处的冰层， 前方防切削板与前方切削刀片连接，用于在前方切削刀片进行切削操作时 卡在输电线路上，实现前方切削刀片与输电线路的隔离，前方行走轮采用 塑料材料，具有与输电线路相适应的圆槽，前方驱动电机与前方切削刀片 和前方行走轮分别连接，用于为前方切削刀片提供切削动力的同时，为前 方行走轮提供行走动力；

中轮子机构位于前轮子机构和中轮子机构中间，处于基座上方，包括 中部驱动电机和中部行走轮组成，中部行走轮采用塑料材料，具有与输电 线路相适应的圆槽，中部驱动电机与中部行走轮连接，用于为中部行走轮 提供行走动力；

后轮子机构处于基座上方，包括后方驱动电机和后方行走轮，后方行 走轮采用塑料材料，具有与输电线路相适应的圆槽，后方驱动电机与后方 切削刀片和后方行走轮分别连接，用于为后方切削刀片提供切削动力的同 时，为后方行走轮提供行走动力；

前方气动伸缩子机构位于前轮子机构和基座之间，用于将前轮子机构 连接到基座上，包括前方腕关节、前方垂直伸缩臂、前方肘关节、前方水 平伸缩臂和前方肩关节，前方腕关节将前轮子机构和前方垂直伸缩臂连 接，前方垂直伸缩臂与前方肘关节连接，前方水平伸缩臂将前方肘关节与 前方肩关节连接，前方肩关节与基座连接，前方垂直伸缩臂还与DSP处理 芯片电性连接以接收前方垂直伸缩控制信号，前方水平伸缩臂还与DSP处 理芯片电性连接以接收前方水平伸缩控制信号；

中部气动伸缩子机构位于中轮子机构和基座之间，用于将中轮子机构 连接到基座上，包括中部腕关节、中部垂直伸缩臂、中部肘关节、中部水 平伸缩臂和中部肩关节，中部腕关节将中轮子机构和中部垂直伸缩臂连 接，中部垂直伸缩臂与中部肘关节连接，中部水平伸缩臂将中部肘关节与 中部肩关节连接，中部肩关节与基座连接，中部垂直伸缩臂还与DSP处理 芯片电性连接以接收中部垂直伸缩控制信号，中部水平伸缩臂还与DSP处 理芯片电性连接以接收中部水平伸缩控制信号；

后方气动伸缩子机构位于后轮子机构和基座之间，用于将后轮子机构 连接到基座上，包括后方腕关节、后方垂直伸缩臂、后方肘关节、后方水 平伸缩臂和后方肩关节，后方腕关节将后轮子机构和后方垂直伸缩臂连 接，后方垂直伸缩臂与后方肘关节连接，后方水平伸缩臂将后方肘关节与 后方肩关节连接，后方肩关节与基座连接，后方垂直伸缩臂还与DSP处理 芯片电性连接以接收后方垂直伸缩控制信号，后方水平伸缩臂还与DSP处 理芯片电性连接以接收后方水平伸缩控制信号；

前方刹车子机构包括前方刹车块、前方刹车导向结构和前方刹车气 缸，前方刹车块位于前方输电线路位置，前方刹车导向结构与前方刹车块 和前方刹车气缸分别连接，用于为前方刹车块的刹车制动操作提供动力；

后方刹车子机构包括后方刹车块、后方刹车导向结构和后方刹车气 缸，后方刹车块位于后方输电线路位置，后方刹车导向结构与后方刹车块 和后方刹车气缸分别连接，用于为后方刹车块的刹车制动操作提供动力；

重心调节子机构位于基座下方，采用控制盒为重心调节的配重设备， 包括重心调节气缸和三位电磁阀，重心调节气缸为重心调节提供动力，三 位电磁阀通过调节控制箱和基座之间的相对距离来调节机器人行走机构 的重心位置；

控制盒位于基座下方，包括外壳和控制板，所述控制板集成了DSP处 理芯片和无线通信接口，无线通信接口与远端的供电管理服务器连接，用 于接收供电管理服务器无线发送的无线控制指令，DSP处理芯片与无线通 信接口、前方驱动电机、中部驱动电机和后方驱动电机分别连接，用于解 析无线控制指令以确定并输出前方垂直伸缩控制信号、前方水平伸缩控制 信号、中部垂直伸缩控制信号、中部水平伸缩控制信号、后方垂直伸缩控 制信号或后方水平伸缩控制信号，还用于解析无线控制指令以确定前方驱 动电机、中部驱动电机或后方驱动电机的驱动控制信号，DSP处理芯片还 与覆冰厚度计算设备连接以接收实时冰层厚度，并向前方驱动电机发送前 方切冰控制指令，控制前方切削刀片的切削力度；

前方高清摄像头，位于前轮子机构上，与DSP处理芯片电性连接，用 于采集前方高清图像并通过DSP处理芯片压缩编码，以将压缩后的图像通 过无线通信接口发送给远端的供电管理服务器；

伸缩限位开关组合，包括六个伸缩限位开关，用于分别限制前方垂直 伸缩臂、前方水平伸缩臂、中部垂直伸缩臂、中部水平伸缩臂、后方垂直 伸缩臂和后方水平伸缩臂的伸缩距离；

刹车限位开关组合，包括两个刹车限位开关，用于分别限制前方刹车 块和后方刹车块的刹车距离；

控制盒移动限位开关，用于限制控制盒的移动距离；

超声波探测传感器，位于前轮子机构上，与DSP处理芯片电性连接， 用于检测并输出前方输电线路处的障碍物距离；

接触式开关传感器，位于前轮子机构上，与DSP处理芯片电性连接， 用于在接触到输电线路障碍时，发送接触障碍信号。