一種高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置及打滑控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置及打滑控制方法，裝置包括一對壓緊輪，圓周陣列磁鋼，霍爾傳感器，傾角傳感器和加速度傳感器；打滑檢測裝置能夠測量巡線機器人的傾角及加速度，并能將壓緊輪線速度轉(zhuǎn)化為霍爾傳感器的電平信號輸出。打滑控制方法能通過巡線機器人行走輪與壓緊輪速度比值來判斷打滑狀態(tài)，并通過相應(yīng)控制策略制止打滑現(xiàn)象發(fā)生，加速度傳感器與傾角傳感器可分別判斷巡線機器人是否處于上坡下滑及下坡松開狀態(tài)，從而給壓緊電機控制策略提供更多依據(jù)。本打滑檢測裝置及打滑控制方法可以快速地處理巡線機器人巡線過程中的打滑現(xiàn)象。提高巡線機器人線路適應(yīng)能力，并減小巡線機器人能量消耗。
【專利說明】一種高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置及打滑控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力設(shè)備領(lǐng)域，涉及到一種打滑檢測裝置及打滑控制方法，尤其涉及到一種高壓輸電線巡檢機器人的打滑檢測裝置及打滑控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的輸電線路巡檢方法主要以人工巡線為主，其巡線效率低，勞動強度大，工人經(jīng)常野外工作，工作環(huán)境惡劣，并且跨越高山、密林、大河的輸電線路檔段的巡檢難度更大。采用直升機巡檢效率較高，但是其經(jīng)濟效益差，并且容易忽略輸電線路的細微損壞。采用巡檢機器人巡檢可以克服以上的缺點，其巡檢效率高，成像效果好，是機器人技術(shù)與輸電線路巡檢技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的必然趨勢。
[0003]在輸電線路巡檢機器人巡線過程中，打滑問題是非常突出的技術(shù)難題，巡檢機器人通過行走輪與線路接觸，行走輪轉(zhuǎn)動時利用其與線路之間的摩擦力驅(qū)動機器人運動。然而，不同線路，同一輸電線路不同檔段，不同的巡檢環(huán)境，雨雪天氣的影響，線路表面的銹蝕情況等條件的不同，使得線路表面的摩擦系數(shù)差別很大。而巡檢機器人時常面臨高落差，大檔距檔段輸電線路的巡檢，線路坡度大，在加上其表面狀況復(fù)雜，巡線過程中時常發(fā)生機器人打滑現(xiàn)象，這種現(xiàn)象極大的降低了巡檢機器人巡線的效率，安全性以及線路適應(yīng)性，增加巡檢機器人的能源消耗，加快巡檢機器人部件的磨損。因此，尋找出一種檢測并控制打滑的裝置和方法顯得尤為必要。
[0004]傳統(tǒng)控制打滑的方法主要采取人工控制，操作者在地面基站控制巡檢機器人壓緊電機的壓緊與松開，當(dāng)爬坡或者是下坡出現(xiàn)打滑情況時，通過巡檢機器人載有的云臺攝像頭觀察確定打滑情況，再通過人工給予一定程度的補夾緊，再次觀察打滑情況是否發(fā)生，如果發(fā)生則再次人工給予補加緊，如此循環(huán)。此種方法控制效率十分低下，很難判斷輕微打滑現(xiàn)象，還需要云臺攝像頭時刻監(jiān)視，妨礙了云臺攝像頭的正常巡線。還有可能出現(xiàn)過壓緊的情況，當(dāng)爬坡或者下坡時施加過量壓緊力時，雖然達到了不打滑的目的，但是壓緊力過大導(dǎo)致機器人行走阻力變大，機器人行走電機及壓緊電機都將高負荷運行，降低了電機以及機械部件的使用壽命，增加了機器人的能耗。此外還有一種通過機器人傾斜的角度作為條件進行壓緊力控制的方法，當(dāng)機器人爬坡或是下坡的角度較大時，通過巡檢機器人壓緊電機給予較大的壓緊力，當(dāng)角度較小時，給予較小的壓緊力，但是此種方法忽略了不同線路表面的具體情況，因此，仍然可能出現(xiàn)打滑或者是過壓緊的情況，其適應(yīng)線路的能力不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種可以時刻檢測巡檢機器人是否發(fā)生打滑的裝置并且提出了一種可以通過打滑情況自動進行壓緊力控制的打滑控制方法。
[0006]本發(fā)明的裝置所采的技術(shù)方案是:一種高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置，安裝在高壓線路巡檢機器人上，其特征在于:包括一對壓緊輪、圓周陣列磁鋼、霍爾傳感器、傾角傳感器和加速度傳感器；所述的一對壓緊輪，左右對稱地設(shè)置在巡檢機器人的壓緊輪支架上，貼緊導(dǎo)線并與巡檢機器人的行走輪上下相對；所述的圓周陣列磁鋼，內(nèi)嵌于壓緊輪一側(cè)；所述的霍爾傳感器，設(shè)置于壓緊輪支架上；所述的傾角傳感器和加速度傳感器，分別設(shè)置于巡檢機器人機體內(nèi)部；所述的霍爾傳感器、傾角傳感器和加速度傳感器由巡檢機器人提供電力。
[0007]作為優(yōu)選，所述的圓周陣列磁鋼一側(cè)與所述的壓緊輪側(cè)面平齊。
[0008]作為優(yōu)選，所述的霍爾傳感器檢測面與圓周陣列磁鋼端面正對，用于檢測到圓周陣列磁鋼端面的磁場信號，并將其轉(zhuǎn)化為電平信號輸出。
[0009]本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是:一種利用高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置進行打滑控制的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]步驟1:設(shè)定巡檢機器人的速度，并啟動定速巡檢；
[0011]步驟2:判斷，巡檢是否終止？
[0012]若是，則巡檢機器人停止巡檢，本流程結(jié)束；
[0013]若否，則繼續(xù)執(zhí)行下述的步驟3 ；
[0014]步驟3:由所述的霍爾傳感器返回的脈沖信號計算所述壓緊輪的線速度；
[0015]步驟4:將算出的線速度與所述的巡檢機器人行走輪線速度進行對比判斷所述的巡檢機器人是否打滑；
[0016]若是，則執(zhí)行下述的步驟5 ；
[0017]若否，則執(zhí)行下述的步驟6 ;
[0018]步驟5:根據(jù)所述加速度傳感器返回的加速度方向是否與所述巡檢機器人行走方向一致來判斷所述的巡檢機器人是否是處于上坡下滑狀態(tài)？
[0019]若是，則采用快速壓緊策略制止所述的巡檢機器人下滑，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ;
[0020]若否，則采用壓緊控制策略，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ；
[0021]步驟6:根據(jù)所述的傾角傳感器返回值判斷所述的巡檢機器人是否需要執(zhí)行下坡松開操作？若是，則采用松開控制策略，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ;
[0022]若否，則直接回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2。
[0023]作為優(yōu)選，所述的壓緊控制策略和松開控制策略均由所述的壓緊電機執(zhí)行。
[0024]作為優(yōu)選，步驟4中所述的判斷所述的巡檢機器人是否打滑，其具體實現(xiàn)過程是首先將霍爾傳感器所得信號轉(zhuǎn)化為壓緊輪圓周速度，使其與所述巡檢機器人的行走輪線速度比較，如果比值位于I附近區(qū)間，則未發(fā)生打滑現(xiàn)象，如果比值不在此區(qū)間，則發(fā)生打滑。
[0025]作為優(yōu)選，步驟5中所述的判斷所述的巡檢機器人是否是處于上坡下滑狀態(tài)，其具體實現(xiàn)過程是當(dāng)所述的巡檢機器人的行走輪以勻速爬坡行駛過程中，如果所述的加速度傳感器測得的加速度方向為巡檢機器人行駛方向的反方向，則判斷巡檢機器人發(fā)生下滑；所述的行走輪在勻速下坡過程中，如果所述的加速度傳感器測得的加速度方向為巡檢機器人行駛方向，則判斷巡檢機器人發(fā)生打滑。
[0026]作為優(yōu)選，步驟6中所述的判斷所述的巡檢機器人是否需要執(zhí)行下坡松開操作，其具體實現(xiàn)過程是首先通過所述的巡檢機器人行駛方向及所述傾角傳感器角度數(shù)據(jù)，判斷出所述的巡檢機器人是否處于下坡狀態(tài)，如處于下坡狀態(tài)，在一定角度變化之后巡檢機器人采取下坡松開策略控制壓緊電機緩慢減小壓緊力。
[0027]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0028]1.可以通過打滑檢測裝置準確得出巡檢機器人實際運行速度，并且能準確判斷機器人是否處于打滑狀態(tài)，處于何種打滑狀態(tài)；
[0029]2.打滑檢測方法適應(yīng)線路能力強，可根據(jù)線路具體情況調(diào)節(jié)壓緊力以克服打滑；
[0030]3.可防止過壓緊現(xiàn)象發(fā)生，延長機械零件以及電機使用壽命，保護線路，減少機器人能耗；
[0031]4.打滑檢測及打滑控制方法效率高，可在巡檢機器人發(fā)生打滑的瞬間調(diào)節(jié)壓緊力，無需人工干預(yù)，無需巡檢機器人機載其他設(shè)備參與，無需干預(yù)巡檢機器人正常巡線工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1:為本發(fā)明實施例的檢測裝置示意圖。
[0033]圖2:為本發(fā)明實施例的檢測裝置圓周陣列磁鋼及霍爾傳感器位置細節(jié)圖。
[0034]圖3:為本發(fā)明實施例的打滑控制方法控制流程圖。
【具體實施方式】
[0035]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
[0036]請見圖1、圖2，本發(fā)明的裝置所采用的技術(shù)方案是:一種高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置，安裝在高壓線路巡檢機器人上，包括一對壓緊輪3、圓周陣列磁鋼2、霍爾傳感器4、傾角傳感器7和加速度傳感器8 ;一對壓緊輪3，左右對稱地設(shè)置在巡檢機器人的壓緊輪支架5上，貼緊導(dǎo)線11并與巡檢機器人的行走輪I上下相對；圓周陣列磁鋼2，內(nèi)嵌于壓緊輪3 —側(cè)，圓周陣列磁鋼2 —側(cè)與壓緊輪3側(cè)面平齊；壓緊輪3貼緊導(dǎo)線并發(fā)生滾動時，霍爾傳感器4能檢測到圓周陣列磁鋼2旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的脈沖磁場，并將其輸出為相應(yīng)的電平信號；霍爾傳感器4，設(shè)置于壓緊輪支架5上，霍爾傳感器4檢測面與圓周陣列磁鋼2端面正對，用于檢測到圓周陣列磁鋼2端面的磁場信號，并將其轉(zhuǎn)化為電平信號輸出；傾角傳感器7和加速度傳感器8，分別設(shè)置于巡檢機器人機體9內(nèi)部，所述傾角傳感器7能夠測量所述巡檢機器人行駛坡度數(shù)據(jù)，用于顯示角度正負值，加速度傳感器8檢測方向與巡檢機器人前進后退方向一致，用于檢測到巡檢機器人前進后退方向的加速度；霍爾傳感器4、傾角傳感器7和加速度傳感器8由巡檢機器人提供電力。
[0037]請見圖3，本發(fā)明的方法所采用的技術(shù)方案是:一種高壓線路巡檢機器人的打滑控制的方法，包括以下步驟:
[0038]步驟1:設(shè)定巡檢機器人的速度，并啟動定速巡檢；
[0039]步驟2:判斷，巡檢是否終止？
[0040]若是，則巡檢機器人停止巡檢，本流程結(jié)束；
[0041]若否，則繼續(xù)執(zhí)行下述的步驟3 ；
[0042]步驟3:由所述的霍爾傳感器4返回的脈沖信號計算所述壓緊輪3的線速度；
[0043]步驟4:將算出的線速度與所述的巡檢機器人行走輪I線速度進行對比判斷所述的巡檢機器人是否打滑；
[0044]若是，則執(zhí)行下述的步驟5 ；
[0045]若否，則執(zhí)行下述的步驟6 ；
[0046]其中判斷所述的巡檢機器人是否打滑，其具體實現(xiàn)過程是首先將霍爾傳感器4所得信號轉(zhuǎn)化為壓緊輪3圓周速度，使其與所述巡檢機器人的行走輪I線速度比較，如果比值位于I附近區(qū)間，則未發(fā)生打滑現(xiàn)象，如果比值不在此區(qū)間，則發(fā)生打滑。
[0047]步驟5:根據(jù)所述加速度傳感器8返回的加速度方向是否與所述巡檢機器人行走方向一致來判斷所述的巡檢機器人是否是處于上坡下滑狀態(tài)？
[0048]若是，則采用快速壓緊策略制止所述的巡檢機器人下滑，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ;
[0049]若否，則采用壓緊控制策略，由所述的壓緊電機6執(zhí)行，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ；
[0050]其中判斷所述的巡檢機器人是否是處于上坡下滑狀態(tài)，其具體實現(xiàn)過程是當(dāng)所述的巡檢機器人的行走輪I以勻速爬坡行駛過程中，如果所述的加速度傳感器8測得的加速度方向為巡檢機器人行駛方向的反方向，則判斷巡檢機器人發(fā)生下滑；所述的行走輪I在勻速下坡過程中，如果所述的加速度傳感器8測得的加速度方向為巡檢機器人行駛方向，則判斷巡檢機器人發(fā)生打滑。
[0051]步驟6:根據(jù)所述的傾角傳感器7返回值判斷所述的巡檢機器人是否需要執(zhí)行下坡松開操作？
[0052]若是，則采用松開控制策略，由所述的壓緊電機6執(zhí)行，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ；
[0053]若否，則直接回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2。
[0054]其中判斷所述的巡檢機器人是否需要執(zhí)行下坡松開操作，其具體實現(xiàn)過程是首先通過所述的巡檢機器人行駛方向及所述傾角傳感器7角度數(shù)據(jù)，判斷出所述的巡檢機器人是否處于下坡狀態(tài)，如處于下坡狀態(tài)，在一定角度變化之后巡檢機器人采取下坡松開策略控制壓緊電機6緩慢減小壓緊力。
[0055]本發(fā)明的工作流程是:
[0056]步驟1:檢測上述打滑檢測裝置是否各部分正常，具體包括:轉(zhuǎn)動壓緊輪3，檢測霍爾傳感器4能否正常工作并返回脈沖信號，檢查傾角傳感器7能否正確返回機器人傾斜角度及方向，檢測加速度傳感器8能否正確返回機器人加速度信息。一切部件工作正常后，進行下一步驟。
[0057]步驟2:將所述巡檢機器人一對行走輪I懸掛于線路上，控制壓緊電機6，使壓緊輪3與導(dǎo)線11處于接觸狀態(tài)，此時壓緊力可忽略不計，通過地面基站發(fā)送巡檢機器人控制指令，命令其定速巡檢。
[0058]步驟3:巡檢機器人定速巡檢后，由于壓緊輪3接觸導(dǎo)線11，所以壓緊輪3會隨機器人行走而轉(zhuǎn)動，嵌入壓緊輪3內(nèi)部的圓周陣列磁鋼2開始作圓周運動，并逐個接近霍爾傳感器4,此時霍爾傳感器4將脈沖電磁信號轉(zhuǎn)變成脈沖電平信號輸出。
[0059]步驟4:控制系統(tǒng)采集脈沖跳變次數(shù)來計算壓緊輪3旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，進而計算壓緊輪3的轉(zhuǎn)動速度，壓緊輪3的實際線速度采用下式進行計算:[0060]
【權(quán)利要求】
1.一種高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置，安裝在高壓線路巡檢機器人上，其特征在于:包括一對壓緊輪(3)、圓周陣列磁鋼(2)、霍爾傳感器(4)、傾角傳感器(7)和加速度傳感器(8);所述的一對壓緊輪(3)，左右對稱地設(shè)置在巡檢機器人的壓緊輪支架(5)上，貼緊導(dǎo)線(11)并與巡檢機器人的行走輪(I)上下相對；所述的圓周陣列磁鋼(2)，內(nèi)嵌于壓緊輪(3)—側(cè)；所述的霍爾傳感器(4)，設(shè)置于壓緊輪支架(5)上；所述的傾角傳感器(7)和加速度傳感器(8)，分別設(shè)置于巡檢機器人機體(9)內(nèi)部；所述的霍爾傳感器(4)、傾角傳感器(7)和加速度傳感器(8)由巡檢機器人提供電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置，其特征在于:所述的圓周陣列磁鋼(2) —側(cè)與所述的壓緊輪(3)側(cè)面平齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置，其特征在于:所述的霍爾傳感器(4)檢測面與圓周陣列磁鋼(2)端面正對，用于檢測到圓周陣列磁鋼(2)端面的磁場信號，并將其轉(zhuǎn)化為電平信號輸出。
4.一種利用權(quán)利要求1所述的高壓線路巡檢機器人的打滑檢測裝置進行打滑控制的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:設(shè)定巡檢機器人的速度，并啟動定速巡檢； 步驟2:判斷，巡檢是否終止？ 若是，則巡檢機器人停止巡檢，本流程結(jié)束； 若否，則繼續(xù)執(zhí)行下述的步驟3 ； 步驟3:由所述的霍爾傳感器(4)返回的脈沖信號計算所述壓緊輪(3)的線速度； 步驟4:將算出的線速度與所述的巡檢機器人行走輪(I)線速度進行對比判斷所述的巡檢機器人是否打滑； 若是，則執(zhí)行下述的步驟5; 若否，則執(zhí)行下述的步驟6; 步驟5:根據(jù)所述加速度傳感器(8)返回的加速度方向是否與所述巡檢機器人行走方向一致來判斷所述的巡檢機器人是否是處于上坡下滑狀態(tài)？ 若是，則采用快速壓緊策略制止所述的巡檢機器人下滑，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ； 若否，則采用壓緊控制策略，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ； 步驟6:根據(jù)所述的傾角傳感器(7)返回值判斷所述的巡檢機器人是否需要執(zhí)行下坡松開操作？ 若是，則采用松開控制策略，然后回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2 ； 若否，則直接回轉(zhuǎn)執(zhí)行所述的步驟2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓線路巡檢機器人的打滑控制的方法，其特征在于:所述的壓緊控制策略和松開控制策略均由所述的壓緊電機(6 )執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓線路巡檢機器人的打滑控制的方法，其特征在于:步驟4中所述的判斷所述的巡檢機器人是否打滑，其具體實現(xiàn)過程是首先將霍爾傳感器(4)所得信號轉(zhuǎn)化為壓緊輪(3)圓周速度，使其與所述巡檢機器人的行走輪(I)線速度比較，如果比值位于I附近區(qū)間，則未發(fā)生打滑現(xiàn)象，如果比值不在此區(qū)間，則發(fā)生打滑。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓線路巡檢機器人的打滑控制的方法，其特征在于:步驟5中所述的判斷所述的巡檢機器人是否是處于上坡下滑狀態(tài)，其具體實現(xiàn)過程是當(dāng)所述的巡檢機器人的行走輪(I)以勻速爬坡行駛過程中，如果所述的加速度傳感器(8)測得的加速度方向為巡檢機器人行駛方向的反方向，則判斷巡檢機器人發(fā)生下滑；所述的行走輪(I)在勻速下坡過程中，如果所述的加速度傳感器(8)測得的加速度方向為巡檢機器人行駛方向，則判斷巡檢機器人發(fā)生打滑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓線路巡檢機器人的打滑控制的方法，其特征在于:步驟6中所述的判斷所述的巡檢機器人是否需要執(zhí)行下坡松開操作，其具體實現(xiàn)過程是首先通過所述的巡檢機器人行駛方向及所述傾角傳感器(7)角度數(shù)據(jù)，判斷出所述的巡檢機器人是否處于下坡狀態(tài)，如處于下坡狀態(tài)，在一定角度變化之后巡檢機器人采取下坡松開策略控制壓緊電機(6)緩慢減小壓緊力。
【文檔編號】B25J19/00GK103762521SQ201410060400
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月21日
【發(fā)明者】王偉, 吳功平, 胡健, 白玉成, 楊智勇, 周鵬, 何緣, 江維 申請人:武漢大學(xué)