電力隧道巡檢機(jī)器人變軌機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力隧道機(jī)器人監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力隧道巡檢機(jī)器人變軌機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電纜在城市電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，電力隧道成為電纜敷設(shè)的主要通道之一。
[0003]電力電纜隧道一般空間比較狹小，而且地面不平，內(nèi)部施工地面容易出現(xiàn)障礙物，不利于地面機(jī)器人應(yīng)用。懸掛機(jī)器人比較適合隧道空間應(yīng)用，但是國內(nèi)的電力隧道質(zhì)量等等不一，需要充分考慮軌道重量及巡檢機(jī)器人行走的震動沖擊對電力隧道造成的潛在威脅進(jìn)行評估。目前國內(nèi)電力電纜隧道經(jīng)常存在縱橫交錯的情況，單一或環(huán)形軌道巡檢機(jī)器人無法適應(yīng)地形相對復(fù)雜的電纜隧道，而通常這些復(fù)雜的電纜隧道都是需要特別關(guān)注的。
[0004]中國專利ZL2015104752789公開了一種電力隧道巡檢設(shè)備在導(dǎo)軌岔道的變軌裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電力隧道內(nèi)的巡檢設(shè)備變軌，但是，變軌過程需要人為控制，不能夠?qū)崿F(xiàn)自動變軌。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種電力隧道巡檢機(jī)器人變軌機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)及方法，利用上述專利的變軌裝置，增設(shè)變軌控制單元，并建立變軌控制單元與巡檢機(jī)器人的通信，實現(xiàn)根據(jù)巡檢機(jī)器人的指令自動變軌裝置實現(xiàn)變軌操作。
[0006]通過在隧道內(nèi)建設(shè)輕型吊裝變軌裝置，使監(jiān)控設(shè)備不僅可在隧道內(nèi)沿固定軌道移動，還可以自動調(diào)整可變軌道進(jìn)行巡檢路徑選擇，真正解決了固定監(jiān)控只能定點和不能近距離作業(yè)的缺點，對隧道本體和隧道內(nèi)電纜實行真正意義上的可視化巡視。由于本系統(tǒng)支持自動變軌技術(shù)，其巡檢機(jī)器人的人工智能化水平更高，在分支較多的隧道內(nèi)，只需要吊裝適合的變軌裝置，采用一臺巡檢機(jī)器人就能覆蓋一定范圍的隧道分支，能有效降低設(shè)備投入成本及維修成本。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種電力隧道巡檢機(jī)器人變軌機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)，包括:巡檢機(jī)器人、隧道無線網(wǎng)絡(luò)和變軌控制單元;所述巡檢機(jī)器人通過隧道無線網(wǎng)絡(luò)與變軌控制單元通信；
[0009]所述變軌控制單元包括:本地控制箱、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)、控制反饋傳感器以及變軌裝置;所述本地控制箱、電機(jī)驅(qū)動器和電機(jī)依次連接，電機(jī)與變軌裝置連接;控制反饋傳感器與變軌裝置和本地控制箱分別連接;所述變軌裝置架設(shè)在隧道的岔道處；
[0010]本地控制箱通過電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)帶動變軌裝置，通過控制反饋傳感器監(jiān)測軌道移動是否到位，本地控制箱將軌道移動到位信號傳給巡檢機(jī)器人，機(jī)器人在獲取到完整的到位信息后，進(jìn)入運動流程。
[0011 ]所述變軌裝置包括:活動直軌、活動彎軌、活動軌支架、連接固定支架、支架滑輪、驅(qū)動臂、驅(qū)動連桿、驅(qū)動軸承關(guān)節(jié)、滑軌和行程開關(guān)，其中，活動直軌和活動彎軌分別通過固定連接支架固定于活動軌支架上，支架滑輪固定于活動軌支架的兩端，支架滑輪卡套于滑軌上，使活動直軌和活動彎軌在滑軌內(nèi)滑動；
[0012]所述電機(jī)連接驅(qū)動臂，驅(qū)動臂連接驅(qū)動連桿，驅(qū)動連桿通過驅(qū)動軸承關(guān)節(jié)連接活動軌支架；
[0013]滑軌包括第一滑軌和第二滑軌，第一滑軌和第二滑軌通過滑軌固定支架進(jìn)行連接固定，第一滑軌、第二滑軌和滑軌固定支架共同組成一個固定組合體，此固定組合體固定在隧道的土建的結(jié)構(gòu)上；
[0014]所述第一滑軌和第二滑軌上通過導(dǎo)軌接頭固定架連接有代表丁字道口岔道的三段導(dǎo)軌的接口:直軌前固定接頭、直軌后固定接頭及彎軌固定接頭；
[0015]所述驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動驅(qū)動臂旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動連桿帶動活動軌支架進(jìn)行平移，活動直軌的前后兩端恰好與直軌前固定接頭、直軌后固定接頭相吻合，行程開關(guān)與行程開關(guān)頂板壓觸，系統(tǒng)軌道結(jié)合到位，保證車身與活動彎軌不干涉；
[0016]所述變軌裝置處于彎軌狀態(tài)時，活動彎軌的前端與直軌前固定接頭相吻合，后端與彎軌固定接頭相吻合，此時移動設(shè)備能從彎軌上安全通過。
[0017]所述控制反饋傳感器為金屬接近開關(guān)；
[0018]所述金屬接近開關(guān)分別設(shè)置在直軌前固定接頭、直軌后固定接頭及彎軌固定接頭上;在活動直軌和活動彎軌與上述直軌前固定接頭、直軌后固定接頭及彎軌固定接頭連接的相應(yīng)位置處的軌道切面上分別設(shè)置與金屬接近開關(guān)相匹配的金屬感應(yīng)片;上述金屬開關(guān)和金屬片用于實現(xiàn)軌道的絕對到位檢測；
[0019]在滑軌A的設(shè)定位置上也設(shè)置金屬接近開關(guān)，在兩個活動軌支架滑輪之間的移動橫梁上設(shè)置金屬感應(yīng)片，使得金屬接近開關(guān)與金屬感應(yīng)片對齊時，活動直軌或者活動彎軌正好變軌到位;上述金屬開關(guān)和金屬感應(yīng)片用于實現(xiàn)軌道的相對到位檢測；
[0020]金屬感應(yīng)片與金屬接近開關(guān)對齊時產(chǎn)生感應(yīng)磁場，此時，變軌到位;金屬接近開關(guān)將檢測到的到位信號傳送至本地控制箱。
[0021]所述巡檢機(jī)器人自身設(shè)有編碼器，用于進(jìn)行里程及軌道位置的記錄;所述巡檢機(jī)器人內(nèi)部設(shè)有RFID卡讀卡器，所述RFID卡讀卡器讀取帶有軌道位置信息的RFID卡的信息；所述RFID卡分別設(shè)置在活動直軌、活動彎軌以及活動直軌和活動彎軌的固定接頭位置處；
[0022]所述巡檢機(jī)器人讀取RFID卡的編號及其對應(yīng)的軌道位置信息，與巡檢機(jī)器人自身的編碼器內(nèi)存儲的軌道位置進(jìn)行對比，如果兩者位置不一致，則報警停止運動；
[0023]同時，將RFID卡的位置信息與電機(jī)里程反饋的軌道位置進(jìn)行對比，如果誤差小于設(shè)定的允許位置偏差值，則不做位置校正;如果超出設(shè)定的允許誤差范圍，直接觸發(fā)位置校準(zhǔn)，修正機(jī)器人運行軌道里程坐標(biāo)。
[0024]—種電力隧道巡檢機(jī)器人變軌機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟:
[0025](I)在隧道的岔道處，架設(shè)導(dǎo)軌岔道變軌裝置；
[0026](2)巡檢機(jī)器人根據(jù)當(dāng)前軌道位置以及目標(biāo)位置確定是否需要變軌；如果需要變軌，向變軌控制單元發(fā)送變軌指令；
[0027](3)變軌控制單元的本地控制器接收巡檢機(jī)器人發(fā)送的變軌指令；
[0028](4)變軌控制單元的本地控制器通過電機(jī)驅(qū)動器驅(qū)動電機(jī)帶動變軌裝置實現(xiàn)變軌；
[0029](5)變軌控制單元的本地控制器接收控制反饋傳感器檢測的軌道變軌是否到位的信息，并將信息發(fā)送給巡檢機(jī)器人。
[0030]所述步驟(2)中需要變軌的具體過程為:
[0031]I)判定目前所在軌道是否是目標(biāo)軌道，如果是，轉(zhuǎn)至步驟3);否則，進(jìn)入下一步；
[0032]2)巡檢機(jī)器人移動至目標(biāo)軌道；
[0033]3)根據(jù)目標(biāo)位置判定所需目標(biāo)軌道的類型，也就是目標(biāo)軌道是直軌還是彎軌；如果是彎軌，判斷是否需要進(jìn)行變軌操作;如果需要，向變軌控制單元發(fā)送變軌指令;否則，判斷彎軌軌道是否到位；
[0034]4)如果彎軌軌道沒有移動到位，則向變軌控制單元發(fā)送變軌指令。
[0035]所述本地控制器在接收到巡檢機(jī)器人進(jìn)行變軌操作或通過變軌區(qū)域時，自動封鎖除巡檢機(jī)器人以外的其他操作控制指令。
[0036]控制反饋傳感器檢測軌道變軌是否到位的方法具體為:
[0037]a)軌道的絕對到位檢測:在直軌前固定接頭、直軌后固定接頭及彎軌固定接頭上分別設(shè)置金屬接近開關(guān)，在活動直軌和活動彎軌與上述固定接頭相應(yīng)位置處的軌道切面上分別設(shè)置與金屬接近開關(guān)相匹配的金屬感應(yīng)片；
[0038]變軌到位后，金屬接近開關(guān)與金屬感應(yīng)片對齊，產(chǎn)生感應(yīng)磁場，金屬接近開關(guān)將檢測到的絕對到位信號傳送至本地控制箱；
[0039]b)軌道的相對到位檢測:在滑軌A的設(shè)定位置上也設(shè)置金屬接近開關(guān)，在兩個活動軌支架滑輪之間的移動橫梁上設(shè)置金屬感應(yīng)片，當(dāng)活動直軌或者活動彎軌變軌到位后，金屬接近開關(guān)與金屬感應(yīng)片正好對齊，產(chǎn)生感應(yīng)磁場，金屬接近開關(guān)將檢測到的相對到位信號傳送至本地控制箱；
[0040]巡檢機(jī)器人同時接收到本地控制器上傳的絕對到位信號和相對到位信號時，機(jī)器人確定軌道變軌到位；
[0041 ]如果設(shè)定時間內(nèi)沒有同時接收到絕對到位信號和相對到位信號，巡檢機(jī)器人不會通過變軌區(qū)域。
[0042]巡檢機(jī)器人內(nèi)部的RFID卡讀卡器讀取分別設(shè)置在活動直軌、活動彎軌以及活動直軌和活動彎軌的固定接頭位置處的帶有軌道位置信息的RFID卡的信息；
[0043]巡檢機(jī)器人讀取RFID卡的編號及其對應(yīng)的軌