[发明专利]一种高压输电线路巡检机器人智能充电装置及控制方法

权利要求书

1.一种高压输电线路巡检机器人智能充电装置，其特征是，包括移动模块、悬臂模块、控制模块、地面终端、测量模块和供电模块；

移动模块包括两个轮组，每个轮组包括三个轮子和驱动电机，上方两个轮子固定在导轨上，下方轮子可沿导轨移动；上方两个轮子之间装有位置传感器，通过联轴器将轮子与电机链接起来；

悬臂模块包括机械臂、五个电机、充电插头、抓取关节、钣金连接件、展臂到位传感器、收臂到位传感器，通过联轴器将电机与机械臂连接起来，通过螺栓链接将钣金连接件连接到机箱上，机械臂的末端有抓取关节和充电插头；

控制模块包括机器人机箱、控制板、机器人电源、GPS传感器、继电器、整流桥，机器人机箱与钣金连接件用螺栓链接进行固定，控制板、电源、GPS传感器、继电器和整流桥置于机器人机箱内，控制板控制机械臂和下方轮子的运动，并将GPS的位置信息通过5G无线传输给地面终端，机器人电源为各元器件供电，GPS传感器定位机器人的位置传输给控制器，控制器控制继电器的开合从而控制机器人电池是否充电，整流桥的正极与负极输出与机器人电池正极与负极相连接；

供电模块包括太阳能电池板、太阳传感器、超级电容组、铅酸蓄电池、旋转平台、稳压器、横塔机箱、控制器、充电接口、挡雨板，充电接口安装在横塔机箱的侧面，上方装有挡雨板，太阳能电池板安装在横塔机箱上方，初始位置面朝南方与水平面成一定角度，旋转平台安装在横塔机箱下方，太阳传感器安装在横塔机箱上面，超级电容组、铅酸蓄电池、稳压器、控制器安装于横塔机箱内部；

测量模块包括摄像头、激光测距仪，第一、第二电流传感器、第一、第二电压传感器、第一、第二温度传感器、第一、第二湿度传感器；摄像头固定在机器人机箱的上方，激光测距仪通过螺栓连接安装在机器人机箱的钣金连接件上，第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器、第一湿度传感器设置于机器人机箱内；第二电流传感器、第二电压传感器、第二温度传感器、第二湿度传感器设置于横塔机箱内。

2.如权利要求1所述的高压输电线路巡检机器人智能充电装置充电方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、选取最优充电横塔；当终端人员根据机器人机箱中的电流电压值检测出SOC值到5％-10％时，地面终端根据其GPS传感器实时获取机器人的位置信息，配合安装在控制器里的GIS软件计算出机器人与各横塔的距离，根据横塔机箱的电流电压值检测机箱电池的SOC值，判断是否能够满足机器人充电，如果可以，再根据横塔机箱内环境温度与湿度判断是否满足充电环境条件，从而选取最优充电横塔进行充电；

步骤2、机器人前往最优充电横塔充电行驶速度的控制；地面终端根据GPS所监测的位置信息，判断机器人与充电横塔的距离，当机器人距离横塔20～30米时，机器人行驶速度为1.0米/每秒～2.0米/每秒，当机器人距离横塔10～20米时，机器人行驶速度为0.5米/每秒～1.0米/每秒，当机器人距离横塔5～10米时，机器人行驶速度为0.2米/每秒～0.5米/每秒；

步骤3、机器人前往最优充电横塔充电过程中避障处理；机器人在距离障碍物为5～10米时开始减速，在距离障碍为0.3～0.5米时停下，摄像头在高压电缆上寻找最优抓取点并获取其二维坐标，通过激光测距仪测出最优抓取点距离，将所获取的信息传输给控制器，控制器分析计算出抓取点的三维坐标，分别规划出机械臂抓取关节的路径和轮组夹紧高压电缆的路径；完成路径规划后机械臂展开，机械臂末端旋转到抓取关节，机械臂抓取关节抓取最优抓取点，机器人移动模块下方轮子沿导轨松开，轮组离开高压电缆，控制器控制机器人轮组卡槽处在电缆的正上方，通过上方两个轮子中间的位置传感器进行监测，然后缓慢放下轮组，使机器人上方两个轮子卡槽压在高压电缆上，然后下方轮子沿导轨进行夹紧，抓取关节松开，机器人收缩机械臂，实现避障操作；

步骤4、完成机器人充电；当机器人距离充电接口为0.3～0.5米时，机器人停止，打开机械臂，机械臂末端旋转到充电插头，摄像头识取周围环境图片，并与供电插座的图片形状进行对比，识别到供电插座后，获取供电插座圆心的二维坐标位置信息，通过激光测距仪测量距离，控制器分析计算出抓取点的三维坐标，然后对机械臂充电插头圆心点进行最优路径规划，使机械臂充电插头与供电插座水平连接，完成连接后，机器人整流桥的正极与负极输出与机器人电池正极与负极相连接，使储能蓄电池给机器人电池供电；充电过程中测量模块实时监测横塔机箱与机器人机箱内的数据信息，并实时传输给地面终端，如果温度过高或者湿度过高终端将显示报警，终端人员立即停止充电操作，当检测到机器人电池SOC值到达100％值时，充电完成。