[发明专利]一种用于室内环境的巡检机器人

说明书

本发明公开了一种用于室内环境的巡检机器人，包括轨道和机器人主体，轨道固定安装在室内顶部，机器人主体包括连接板，连接板的一端安装水平机构，水平机构滑动卡接轨道，连接板的另一端安装垂直机构，垂直机构和水平机构间的连接板底部固定安装控制箱，垂直机构的底部固定安装云台，云台的底部固定安装采集仪。机器人主体通过水平机构沿轨道进行水平移动，通过垂直机构控制云台的升降，从而控制采集仪的位置，辅助运行人员操作、自动巡视以及提供辅助故障分析与诊断，大幅提高了变电站设备智能化管理水平，大大减少了值班人员现场巡检的次数，有效地减少了其劳动强度，提高了其工作效率，为变电站设备的安全运行提供更可靠的保障。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种用于室内环境的巡检机器人。

背景技术

随着智能变电站和无人值守变电站模式的推广，对变电站巡检提出了更高的要求，迫切需要一种更为先进、智能的巡检模式。采用智能机器人技术进行变电站巡检，既具有人工巡检的灵活性和智能性，同时也克服和弥补了人工巡检中存在的一些缺陷和不足，是智能和无人值守变电站巡检技术的发展方向，且具有广阔的应用前景。

目前的巡检机器人主要存在以下缺陷和不足：

(1)移动机构方面

移动机构关系到运动控制系统的控制策略，是巡检机器人在变电站路况环境下高速、高精度稳定运行的重要基础。目前在此方面的缺陷和不足主要有以下几点：

1)轮式机构结构简单、控制方便、机动灵活、传动效率较高，但其地形适应能力相对较差，越障能力及其运行平稳性与驱动轮半径大小相关。

2)履带式机构具有越障能力强、地面附着能力强、运动平稳等优点，但其结构相对复杂、体积较大、不易转弯、机动性能相对较差。

3)仿生结构使得机器人的运动灵活性及地形环境适应能力得到极大的提高，能够实现非结构地形中的自主移动。然而，受现阶段技术水平限制，当前仿生腿式机构若要实现快速稳定移动，仍然面临很多技术难题。

(2)导航控制方面

导航控制技术是核心技术，也是实现其真正的智能化和完全的自主移动的关键技术。目前在此方面的缺陷和不足主要有以下几点：

1)视觉导航是通过移动摄像机实现视觉图像的实时监视和识别，在关联机器人实际位置的基础上完成自主导航定位。该方法的优点是获取信息量大，实现成本低，但由于图像处理计算量大，实时性较差，且容易受到环境光照、烟雾等因素影响。

2)激光反射光导航是利用激光扫描周边环境，并通过计算反射光的接收时间来推算物体与机器人之间的距离实现导航定位，其优点是平行性好、距离分辨率高，但容易受周围环境的干扰，测距范围有限，完全依靠激光实现导航定位比较困难。

3)惯性导航利用惯性元件(如加速度计、陀螺仪等)来测量运动物体的加速度和运动方向，经过积分运算得到速度和位置，其特点是工作过程中不依赖外部信息，但存在误差累积，需要定期对其累积误差进行校正。

4)GPS导航是最为常用的导航控制技术，在机器人导航中，一般采用差分 GPS导航，但其定位精度受卫星信号影响较大，定位精度相对较低。

5)磁轨道导航通过地面预埋磁条及RFID标签可实现移动机器人的精确导航定位，其优点是技术成熟可靠，定位精度较高，但灵活性较差，移动路径单一，且后期扩展和维护工作量较大。

6)SLAM导航具有导航精度高，环境适应能力强等特点，但是由于Lidar雷达的造价较高，且在使用前需制定精确的电子地图，一定程度上限制了其应用范围。

(3)充电供电方面

电能是巡检机器人系统运行的基础，如何实现长时间的、有效的供电成为机器人产业化必须面对和解决的问题。目前在此方面的缺陷和不足主要有以下几点：