[发明专利]一种隧道电缆智能巡检机器人系统

说明书

本发明公开了一种隧道电缆智能巡检机器人系统，涉及机器人设计与控制领域，包括巡检机器人防爆模块、传感器模块、保险线缆模块、感知‑传输‑控制一体化模块、自主导航模块和智能分析系统模块。其中，所述传感器模块包括视觉与温度传感器、定位传感器和环境信息传感器；所述感知‑传输‑控制一体化模块实现环境监测与感知、信息传输和控制；所述自主导航模块通过搭载的传感器来构建栅格地图。本发明适合隧道内狭小空间执行巡检任务作业，实现了集远端遥控和通讯控制一体化的解决方案，对提高巡检机器人的智能化水平具有重要意义。

技术领域

本发明涉及机器人设计与控制领域，尤其涉及一种隧道电缆智能巡检机器人系统。

背景技术

隧道中利用机器人巡检电缆是当前电力系统的研究热点之一，国内外科研部门均对此开展研究，但成果相对较少并大都浮于理论。现实中，隧道环境下的狭小复杂空间对巡检机器人的性能提出多种要求，例如：高灵活度的小型机械结构、低延迟的自主控制、远端遥控、防水防爆、智能分析等。因此，需要一种智能巡检机器人系统，为电力系统中狭小复杂空间中的巡检提供科学合理、切实可行、行之有效的解决方案；同时，在保证高效的巡检质量的前提下，能进一步保障人员和设施运行安全。因此，本领域的技术人员致力于开发一种隧道电缆智能巡检机器人系统。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何有效提高在狭小空间内对隧道环境、线缆情况的巡检质量，提高巡检机器人的智能化水平。

为实现上述目的，本发明提供了一种隧道电缆智能巡检机器人系统。包括防爆模块、传感器模块、保险线缆模块、感知-传输-控制一体化模块、自主导航模块和智能分析系统模块。其中，所述防爆模块采用温度触发型保险、隔热防静电涂层、防火材料外壳；所述传感器模块包括视觉与温度传感器、定位传感器和环境信息传感器；所述保险线缆模块通过增加保险线缆以及配套电机实现断电与快速召回；所述感知-传输-控制一体化模块通过优化通信协议实现环境监测与感知、信息传输和控制；所述自主导航模块通过搭载的传感器来构建栅格地图；所述智能分析系统模块采用遥控、数据库和扩展APP三层架构实现数据智能分析。

进一步地，所述视觉与温度传感器由高清可见光摄像模块、红外成像传感模块、照明灯模块和云台组成，搭载到车辆顶部加高层。

进一步地，所述定位传感器由激光雷达、陀螺仪、加速度传感器和磁力传感器组成，搭载到车辆中间层。

进一步地，所述环境信息传感器由气体检测仪模块、水位检测模块组成，搭载到车辆中间层。

进一步地，所述感知-传输-控制一体化模块采用了控制律与传输调度，估计算法与控制律分离设计，实现无冲突通信约束下的估计、控制以及传输的总代价最小化。

进一步地，所述控制律表述为其中增益可根据LQR控制计算为且为远端收到信号的估计状态值。

进一步地，所述自主导航模块采用GMapping算法，解决即时定位与地图构建。

进一步地，所述智能分析系统模块的遥控层面执行感知-传输-控制功能，实时显示车载传感器状态，实时控制机器人运动。

进一步地，所述智能分析系统模块的扩展APP层包括预知性维护APP、故障诊断APP和数据导出APP，扩展APP以数据库层为基础，执行各种智能化分析算法。

进一步地，所述预知性维护APP通过采集长期历史数据来预测隧道电缆设备的健康状态，故障诊断APP通过采集历史和实时数据来提供设备健康状态的分析参数。

本发明的技术效果：

1、巡检机器人适合隧道内狭小空间执行巡检任务作业；

2、实现了集远端遥控和通讯控制一体化的解决方案，对提高巡检机器人的智能化水平、实现降本增效的目标具有重要意义；