[发明专利]轮履复合式变电站巡检机器人自主越障系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种轮履复合式变电站巡检机器人自主越障系统及控制方法，系统包括底盘和控制系统，其中，底盘包括机器人控制箱体、履带行走单元、轮式行走单元、越障支臂单元以及驱动电机组，履带行走单元包括左右行走履带，左右行走履带固定于控制箱体两侧，左右行走履带各自连接一个驱动电机，轮式行走单元包括左右侧行走轮，行走轮通过越障支臂单元连接支臂驱动电机，左右侧行走轮分别固定在控制箱体两侧，控制系统包括工控机和与之连接的传感器组，工控机连接多个电机驱动器，每个电机驱动器分别连接对应的驱动电机。本发明可以根据需要自动切换轮式或者履带行走方式，满足了变电站不同道路条件下巡检的需求。

技术领域

本发明涉及一种轮履复合式变电站巡检机器人自主越障系统及控制方法。

背景技术

在近年来，随着科技的发展，利用变电站巡检机器人自动完成变电站日常设备巡视、红外测温、设备状态检查等工作，已经成为变电站设备巡检的重要辅助手段。但是目前的变电站巡检机器人存在以下问题：

1、变电站巡检机器人主要在道路区巡检，难以对变电站内设备进行全方位的检测；

2、在一般的变电站，设备区与道路通常不在一个水平面上，而且设备区通常为非结构化路面，如草地、石子路面等，机器人要从主要道路进入设备区运行巡检，则需要机器人能够自主翻越路边石，进入设备区运行，对于轮式机器人平台，由于其自身的特点，机器人无法进入设备区运行。

现有的一些履带机器人，包括带有两条摆臂的履带机器人，如公开号为CN101492072A 的发明专利“一种移动机器人及其越障碍方法”，以及带有四条摆臂的履带机器人，如专利号为ZL200520075351.5的实用新型专利“自主越障机器人的复合移动机构”，虽然机器人具有一定的越障能力，但是均没有提及自主越障系统以及自主越障方法的实现，因而无法进行自主越障,而且由于单独的履带式机器人运行效率低，难以满足机器人在变电站到道路区高效巡检的要求。由于变电站的对电力设备安全性的特殊要求以及变电站巡检机器人对自主运行、定位精度以及运行可靠性的要求，现有的履带机器人系统均无法直接在变电站巡检机器人上进行应用。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种轮履复合式变电站巡检机器人自主越障系统及控制方法，该系统融合了激光传感器、GPS传感器、双目视觉传感器、姿态传感器等多传感器信息，对巡检机器人本体信息以及周围环境信息进行精确检测，并基于上述信息提出了一种序列化的控制方法，实现了变电站巡检机器人的自主越障，以及实现了变电站巡检机器人轮式行走方式和履带式行走方式的自动切换，解决了机器人在变电站内全区域巡检的难题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轮履复合式变电站巡检机器人自主越障系统，包括底盘和控制系统，其中，底盘包括机器人控制箱体、履带行走单元、轮式行走单元、越障支臂单元以及驱动电机组，履带行走单元包括左右行走履带，左右行走履带固定于控制箱体两侧，左右行走履带各自连接一个驱动电机，轮式行走单元包括左右侧行走轮，行走轮通过越障支臂单元连接支臂驱动电机，左右侧行走轮分别固定在控制箱体两侧，控制系统包括工控机和与之连接的传感器组，工控机连接多个电机驱动器，每个电机驱动器分别连接对应的驱动电机。

所述越障支臂单元包括安装在控制箱体前端的两个前支臂和安装在控制箱体后端的两个后支臂。

所述驱动电机组包括左、右两个行走驱动电机以及前、后支臂驱动电机，其中，左行走驱动电机驱动左行走履带，右行走驱动电机驱动右行走履带，前支臂驱动电机驱动两个前支臂，后支臂驱动电机驱动两个后支臂。

所述前、后支臂驱动电机输出轴通过齿轮分别与前、后支臂驱动轴连接，前、后支臂驱动轴从履带驱动轮中心穿出。

所述前后支臂的长度略小于机器人本体总长度的一半，所述机器人前后支臂分别以支臂大轮轴心为轴360度连续旋转。