一种室内挂轨式的机器人轨道系统的制作方法

1.本发明涉及室内挂轨式机器人技术领域，具体涉及一种室内挂轨式的机器人轨道系统。


背景技术：

2.随着经济的发展及技术的进步，目前很多行业都越来越多的引入了机器人进行自动运送货物或者替代人工进行定期巡检。在很多特定环境中，受现场条件制约，只能采用挂轨式机器人从空中进行货物输送或者替代人工进行定期巡检。其中，机柜、配电房或变电站的巡检工作可以通过室内挂轨式机器人实现，其行走机构的设计尤为重要。目前的轮式机器人设计简单、安全保护性好、工作空间大，但其对避障要求高，难以适用于复杂的作业环境。而悬挂式机器人可以根据轨道部署实现任何复杂的作业环境、巡检稳定可靠且效率高。室内挂轨式机器人在行走时需要用到轨道系统，但是常见的轨道系统在使用时安全监测的各项参数较少，使得该轨道系统在使用时的安全监测不够完善。


技术实现要素：

3.为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种室内挂轨式的机器人轨道系统，通过机器人的信息采集模块搭载可见光相机、红外热像仪、环境监测传感器、振动传感器、温度传感器、声音传感器、气体传感器，实时采集配电房内的设备、环境的视频、烟雾、气体、温度、音频等信息，实现机柜或配电房的远程实时监控。
4.本发明可以通过采取如下技术方案达到：
5.一种室内挂轨式的机器人轨道系统，包括机器人、轨道系统模块、供电系统模块、通信系统模块、软件管理系统模块，
6.机器人包括机器人外壳、信息采集模块、运动模块、控制模块，信息采集模块、运动模块均与控制模块电连接；信息采集模块，用于采集巡检数据，将采集到的巡检数据通过控制模块传输给软件管理系统模块；控制模块，用于接收信息采集模块传输的巡检数据并传输给软件管理系统模块，分别向运动模块、信息采集模块下发控制指令；
7.轨道系统模块，用于挂载机器人；
8.供电系统模块，用于为机器人供电；
9.通信系统模块，用于将采集到的巡检数据传输给软件管理系统模块；
10.软件管理系统模块，用于接收信息采集模块传输的采集到的巡检数据，将采集到的巡检数据进行存储并计算处理，判断采集到的巡检数据是否异常，当巡检数据判断为异常则通过报警模块发出报警信号。
11.优选的技术方案中，所述信息采集模块包括高清可见光相机、红外热像仪、云台和升降杆，云台与高清可见光相机、红外热像仪固定连接；升降杆的一端与云台连接，升降杆的另一端与机器人链接。
12.优选的技术方案中，所述信息采集模块还包括环境监测传感器、振动传感器、温度
传感器、声音传感器、气体传感器。
13.优选的技术方案中，所述升降杆，升降杆的一端在机器人外壳内，升降杆的一端伸出机器人外壳，升降杆机器人外壳内的一端与电机相连，升降杆伸出机器人外壳的一端与云台连接。
14.优选的技术方案中，所述包括两个驱动轮、夹紧机构和伺服电机，驱动轮内部自带行星减速器，驱动轮与伺服电机直接相连，驱动轮置于机器人壳体内部，伺服电机为竖直放置；驱动轮与夹紧机构通过螺栓固定在一起，机器人外壳上设有两个水平的孔，夹紧机构的安装轴机器人从外壳上的孔穿过。
15.优选的技术方案中，所述轨道系统模块为铝合金材质的轨道，轨道为工字型结构，轨道的四个角为凹槽结构。
16.优选的技术方案中，所述供电系统模块包括配电箱、滑触线和机器人本体的接电装置，配电箱与220v电源连接，滑触线贴在轨道内侧，滑触线与配电箱电连接；机器人本体的接电装置安装在机器人顶部，接电装置的两个电刷分别卡在滑触线正负极上，接电装置的两个电刷分别与滑触线正负极电连接。
17.优选的技术方案中，所述通信系统模块，包括交换机及两块载波通信板，一块载波通信板通过电源线与滑触线连接，另一块载波通信板与机器人的控制模块连接，交换机与塔基柜的网线相连。
18.优选的技术方案中，
19.本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
20.本发明提供一种室内挂轨式的机器人轨道系统，通过机器人的信息采集模块搭载可见光相机、红外热像仪、环境监测传感器、振动传感器、温度传感器、声音传感器、气体传感器，实时采集配电房内的设备、环境的视频、烟雾、气体、温度、音频等信息，实现机柜或配电房的远程实时监控；结合软件管理系统模块，配合机器人的可见光相机，使得机器人具备了进行表计识别、人员行为分析等高级巡检任务的能力，当巡检的环境中出现了意外情况时，通过报警模块发出报警信号提醒相关的工作人员进行查看，从而提高了整个系统在报警的高效性，能够为机柜或配电房巡检工作提供新的方案，使得相关的设备运维更加智能简便，便于操作。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1为是本发明实施例中的整体系统框图；
23.图2为是本发明实施例中的信息采集模块系统框图；
24.图3为是本发明实施例中的报警模块系统框图。
具体实施方式
25.下面将结合附图和实施例，对本发明技术方案做进一步详细描述，显然所描述的
实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明的实施方式并不限于此。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1：
27.配电房或变电站的室内顶面安轨道，机器人在轨道上行走，可以全面覆盖屏柜，可以采集到屏柜上需要的巡检数据，巡检包括有例巡、特巡、专巡等几种方式，将采集到的巡检数据传输回主控室的系统管理后台电脑，然后在可以系统管理后台查看数据，当数据异常会报警，分析异常数据并形成巡检报告。
28.如图1-3所示，本发明所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，包括以下步骤：
29.一种室内挂轨式的机器人轨道系统，包括机器人、轨道系统模块、供电系统模块、通信系统模块、软件管理系统模块，其中：
30.机器人，包括信息采集模块、运动模块、控制模块，信息采集模块、运动模块均与控制模块电连接，信息采集模块，用于采集巡检数据，将采集的巡检数据通过控制模块传输给软件管理系统模块，需巡检数据包括实时视频、巡检点照片、被巡检设备的温度、环境气体等，
31.信息采集模块包括高清可见光相机、红外热像仪、云台和升降杆，云台与高清可见光相机、红外热像仪固定连接，具体地，信息采集模块还可以包括环境监测传感器、振动传感器、温度传感器、声音传感器、气体传感器等传感器。
32.高清可见光相机，用于在巡检过程中拍摄实时视频和巡检点照片，高清可见光相机包括三部分：光学系统镜头、光电转换系统ccd或者cmos以及电路系统视频处理电路。摄像机的工作原理是“光
→
电
→
磁
→
电
→
光”的转换过程。另外，高清摄像机带补光灯，用于光线不足环境下补光，拍摄清晰视频图像。补光灯是由红外发光二极管矩阵组成，它的工作原理是通过外加正向偏压向pn结注入电流激发红外光。
33.红外热像仪，用于在巡检过程中，检测被巡检设备的温度。它的原理是通过红外探测器、光学成像物镜来接受被测物体的红外辐射能量。由探测器将红外辐射能量转换成电信号，成像装置的输出电信号，经放大处理、转换得到与被测物体表面热分布相应的热像图。
34.云台，云台与高清可见光相机、红外热像仪固定连接，作为安装、固定摄像机的支撑设备，可以进行水平和垂直两个方向转动。它的工作原理是云台内部装载了两个电动机，一个负责水平方向的转动，另一个负责垂直方向的转动。该云台垂直旋转角度为
±
90
°
，水平旋转角度为0～360
°
连续旋转；
35.升降杆，升降杆的一端在机器人外壳内，升降杆的一端伸出机器人外壳，升降杆机器人外壳内的一端与电机相连，升降杆伸出机器人外壳的一端与云台连接，升降杆带有限位开关，在升降杆运动到某个特定位置时会停止运动，防止升降杆滑落，超出运动范围。
36.运动模块，包括两个驱动轮、夹紧机构和伺服电机，驱动轮内部自带行星减速器，驱动轮与伺服电机直接相连，驱动轮置于机器人壳体内部，伺服电机为竖直放置，而不用额外增加一个直角减速器，整个驱动轮置于机器人壳体内部，使得巡检机器人的相对体积更小，机器人壳体内部的空间利用率更高。驱动轮与夹紧机构通过螺栓固定在一起，机器人壳体上设有两个水平的孔，夹紧机构的安装轴机器人从外壳上的孔穿过。，再通过调整夹紧螺
母的位置改变夹紧弹簧的变形量使夹紧机构带动驱动轮沿夹紧机构安装轴方向移动使得驱动轮与导轨紧密接触，由夹紧弹簧提供一个正向的压紧力用来保证驱动轮与导轨之间不会打滑。
37.控制模块，用于接收信息采集模块传输的巡检数据并传输给软件管理系统模块，分别向运动模块、云台下发控制指令，包括控制芯片、内存等子部件以及各种接口，控制芯片安装操作系统以及下位机控制平台程序，
38.轨道系统模块，用于挂载机器人，机器人在轨道系统模块上滑轮行走，轨道系统模块为铝合金材质的轨道，轨道为工字型结构，轨道的四个角为凹槽结构。铝合金材质的轨道具有质量轻，强度高的特点，轨道为工字型结构，其两侧内凹便于挂载机器人，供机器人滑轮行走，轨道的四个角采用凹槽结构，可将高强度的滑块放入其中，用于拼接轨道和悬挂。轨道的挂载采用l型连接板连接轨道和挂载点，在凹槽内放置带孔的滑块，连接板短的部分用螺丝与轨道内的滑块连接，长的部分使用长螺栓固定在机柜或配电房机舱内部加强筋或者吊点位置。
39.供电系统模块，用于为机器人供电，包括配电箱、滑触线和机器人本体的接电装置，配电箱与220v电源连接，滑触线贴在轨道内侧，滑触线与配电箱电连接；机器人本体的接电装置安装在机器人顶部，，接电装置的两个电刷分别卡在滑触线正负极上，接电装置的两个电刷分别与滑触线正负极电连接。
40.具体地，配电箱安装在机舱电控柜旁边，从电控柜空开处接电源线，与内置220v电源连接；滑触线通过纳米胶贴在轨道内侧，使用耐高温的材料制作，带正负极两个槽，配电箱接出来的电源线与正负极相连，实现供电；机器人本体的接电装置安装在在机器人顶部，接电装置的两个电刷卡在滑触线正负极上，接电装置的两个电刷分别与滑触线正负极电连接，保证机器人在各种姿态下都可以与滑触线接触，电刷与控制模块相连，为其他设备供电。
41.软件管理系统模块，用于接收信息采集模块传输的采集到的巡检数据，将采集到的巡检数据进行存储并计算处理，判断采集到的巡检数据是否异常，当巡检数据判断为异常则通过报警模块发出报警信号。
42.具体地，软件管理系统模块的软件应用层包括数据接入层、大数据存储层、大数据计算层、服务层和应用功能层，数据接入层：解决数据接入的问题，接收从信息采集模块传输上来的数据，然后将数据存储在存储层。大数据存储层，从边缘节点上传上来的数据分为四种形态，分别为传感时序数据例如：检测环境信息，温湿度数据等，关系型数据例如：设备台账信息，分布式文件存储数据库存储视频、图片等信息。数据计算层：核心层提供了离线和实时指标计算平台，支持通过配置化方式实现指标的定义和配置，实现零代码方式进行规则指标计算，同时支持人工智能分析平台，提供分类、回归、聚合、图像识别等人工智能算法，可以为大数据的深入分析提供基础。服务层提供了大数据查询服务、可视化分析服务等能力，为业务应用开发提供核心能力。应用功能层：提供对巡检机器人本体的控制及传感器的监测功能，机器人的配置管理、故障预警、监控看板、管理驾驶舱等功能模块
43.通信系统模块，包括交换机及两块载波通信板，一块载波通信板安装在配电箱里，一块载波通信板通过电源线与滑触线连接，另一块载波通信板安装在机器人里，与机器人的控制模块连接，交换机与塔基柜的网线相连，通信系统模块通过交换机与塔基柜连入网
络。交换机，交换机安装在配电箱内，与塔基柜的网线相连，接出一根网线连接到载波通信板上。滑触线，滑触线除了为机器人供电外，还是通信信号传输的主要通道。载波通信板，主要作用是利用电源线传输信号进行通信。具体地，通信系统模块有两块载波通信板，一块安装在配电箱里，使用电源线与滑触线连接，做电信号、通信信号互相转换，另一块安装在机器人里。本技术所述的通信信号指记载有采集数据的通信信号。
44.报警模块的，包括电话报警模块、声光报警模块和视频报警模块，电话报警模块分别与机器人电连接、软件管理系统模块连接，声光报警模块和视频报警模块均与软件管理系统模块连接。
45.电话报警模块，包括dtmf信号发生器、dtmf信号接收器和有gprs传输模块，电话报警模块内部的dtmf信号发生器设置在机器人上，dtmf信号接收器设置在后台终端，dtmf信号接收器与软件管理系统模块连接，gprs传输模块与机器人的控制模块连接。其中，采用ht9170和ht9200a分别作为双音多频dtmf信号接收器和发生器。gprs传输模块采用的是em310。
46.声光报警模块，当系统发现异常参数时，控制声光报警器立即发出声响且警示灯亮起。
47.视频报警模块，用于将报警信号发送到监控显示屏上，满足24h图形监控报警，同时在监控显示屏上能够看到报警区域的位置、报警区域周围的环境情况、现场存放物料、现场负责人信息。
48.本实施例中的报警模块的内部设置有多种报警模块，从而使得该机器人在使用时，当巡检的环境中出现了意外情况时，此时报警模块内部的各个报警模块，会相互配合，提醒相关的工作人员进行查看，从而提高了整个系统在报警的高效性。
49.综上所述，本实施例中提供的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，通过信息采集模块可实现视频、烟雾、气体、温度、音频、热成像、扬声播放、超声避障等参数信号的采集、判断或监测的扩展，可以对生产监测换利用机器人搭载环境监测、振动、温度、声音、气体等各类传感器、可见光及红外相机等设备，实时获取机舱内的设备、环境、音视频等数据，实现机柜或配电房的远程实时监控，同时提高了轨道在使用时的避障安全性。通过结合人工智能技术实现的基于视频的智能模型，配合机器人的可见光相机，使得机器人具备了进行表计识别、人员行为分析等高级巡检任务的能力。该系统能够为机柜或配电房巡检工作提供新的思路，使得相关的设备运维更加智能简便，便于操作。
50.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，包括机器人、轨道系统模块、供电系统模块、通信系统模块、软件管理系统模块，其中：机器人包括机器人外壳、信息采集模块、运动模块、控制模块，信息采集模块、运动模块均与控制模块电连接；信息采集模块，用于采集巡检数据，将采集到的巡检数据传输给控制模块；控制模块，用于接收信息采集模块传输的巡检数据并通过通信系统模块并传输给软件管理系统模块，分别向运动模块、信息采集模块下发控制指令；轨道系统模块，用于挂载机器人；供电系统模块，用于为机器人供电；通信系统模块，用于将采集到的巡检数据传输给软件管理系统模块；软件管理系统模块，用于接收信息采集模块传输的采集到的巡检数据，将采集到的巡检数据进行存储并计算处理，判断采集到的巡检数据是否异常，当巡检数据判断为异常则通过报警模块发出报警信号。2.根据权利要求1所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述信息采集模块包括高清可见光相机、红外热像仪、云台和升降杆，云台与高清可见光相机、红外热像仪固定连接；升降杆的一端与云台连接，升降杆的另一端与机器人链接。3.根据权利要求2所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述信息采集模块还包括环境监测传感器、振动传感器、温度传感器、声音传感器、气体传感器。4.根据权利要求2所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述升降杆，升降杆的一端在机器人外壳内，升降杆的一端伸出机器人外壳，升降杆机器人外壳内的一端与电机相连，升降杆伸出机器人外壳的一端与云台连接。5.根据权利要求2所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述包括两个驱动轮、夹紧机构和伺服电机，驱动轮内部自带行星减速器，驱动轮与伺服电机直接相连，驱动轮置于机器人壳体内部，伺服电机为竖直放置；驱动轮与夹紧机构通过螺栓固定在一起，机器人外壳上设有两个水平的孔，夹紧机构的安装轴机器人从外壳上的孔穿过。6.根据权利要求2所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述轨道系统模块为铝合金材质的轨道，轨道为工字型结构，轨道的四个角为凹槽结构。7.根据权利要求1所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述供电系统模块包括配电箱、滑触线和机器人本体的接电装置，配电箱与220v电源连接，滑触线贴在轨道内侧，滑触线与配电箱电连接；机器人本体的接电装置安装在机器人顶部，接电装置的两个电刷分别卡在滑触线正负极上，接电装置的两个电刷分别与滑触线正负极电连接。8.根据权利要求7所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述通信系统模块，包括交换机及两块载波通信板，一块载波通信板通过电源线与滑触线连接，另一块载波通信板与机器人的控制模块连接，交换机与塔基柜的网线相连。9.根据权利要求1所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述包括电话报警模块、声光报警模块和视频报警模块，话报警模块分别与机器人电连接、软件管理系统模块连接，声光报警模块和视频报警模块均与软件管理系统模块连接。10.根据权利要求9所述的一种室内挂轨式的机器人轨道系统，其特征在于，所述电话报警模块包括dtmf信号发生器、dtmf信号接收器和gprs传输模块，dtmf信号发生器设置在机器人上，gprs传输模块与机器人的控制模块连接，dtmf信号接收器与软件管理系统模块
连接。

技术总结
本发明涉及室内挂轨式机器人技术领域，为一种室内挂轨式的机器人轨道系统，该室内挂轨式的机器人轨道系统包括机器人、轨道系统模块、供电系统模块、通信系统模块、软件管理系统模块，机器人包括机器人外壳、信息采集模块、运动模块、控制模块；信息采集模块，用于采集巡检数据，将采集的巡检数据通过控制模块传输给软件管理系统模块；控制模块，用于接收信息采集模块传输的巡检数据并传输给软件管理系统模块，分别向运动模块、信息采集模块下发控制指令。本发明可以实时采集配电房内视频信息、环境信息，将采集到的巡检数据进行存储并计算处理，实现机柜或配电房的远程实时监控，使得相关的设备运维更加智能高效。关的设备运维更加智能高效。关的设备运维更加智能高效。


技术研发人员：黄威 邓烨恒 李炯 姚丙君 邹伟煜 陈奥博 刘若颖 凌宇 黄均才 杨志彬 卢启森
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司广州供电局
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/9/5