一种电力巡检机器人电气控制系统论文和设计-陶荣涛

全文摘要

本实用新型公开了一种电力巡检机器人电气控制系统，包括工控机和底层控制单元，所述底层控制单元包括嵌入式主控板以及受控于嵌入式主控板的受控单元，还包括与工控机连接的交换机以及与交换机连接的NVR。本实用新型通过嵌入式主控板、工控机、交换机、NVR四个主要核心部件，把每个子系统组成一个完成的电力巡检机器人整个电气控制系统，系统构架简单、扩展性强、可靠适合电力巡检机器人在智能变电站设备区域长时间稳定运行。

主设计要求

1.一种电力巡检机器人电气控制系统，其特征在于，包括工控机和底层控制单元，所述底层控制单元包括嵌入式主控板以及受控于嵌入式主控板的受控单元，所述受控单元包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器、车身灯光、锂电池、防撞条、用于控制超声波探针的超声波模块、急停开关、遥控器、GPS接收机以及无线充电模块；所述嵌入式主控板通过CAN总线通信方式与伺服驱动器连接；所述嵌入式主控板通过IO驱动达林顿管再驱动继电器输出控制机器人车身灯光控制及无线充电模块使能；所述嵌入式主控板通过IO光耦隔离输入检测防撞条以及急停开关状态从而进行停车控制；所述嵌入式主控板通过串口RS232与GPS接收机连接，并采集GPS定位数据进行数据处理；所述嵌入式主控板通过串口RS232与遥控器连接，接收遥控器数据进行解析实现遥控器控制机器人；所述嵌入式主控板通过串口TTL与超声波模块连接用于检测障碍物进行避障功能；所述嵌入式主控板通过串口485与锂电池连接，以采集锂电池的状态数据。

设计方案

2.如权利要求1所述的电力巡检机器人电气控制系统，其特征在于，还包括与工控机连接的激光导航模块和IMU惯导模块，所述工控机通过COM端口与激光导航模块连接采集激光定位数据，所述工控机通过COM端口与嵌入式主控板连接获取GPS定位数据、激光导航所需的编码器数据及底层实时状态信息；所述工控机通过USB接口与IMU惯导模块连接获取姿态数据。

3.如权利要求1所述的电力巡检机器人电气控制系统，其特征在于，还包括与工控机连接的交换机、与交换机连接的云台以及设置于云台上的高清相机和红外热像仪。

4.如权利要求3所述的电力巡检机器人电气控制系统，其特征在于，还包括与交换机连接的NVR、摄像机、音箱以及六脉列正板，所述NVR与摄像机信号连接，所述NVR的音频输入口与六麦列阵板连接且用于采集声音；所述NVR的音频输出口与音箱连接进行语音对讲。

5.如权利要求3所述的电力巡检机器人电气控制系统，其特征在于，所述交换机为千兆交换机。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于智能控制技术领域，具体涉及一种电力巡检机器人电气控制系统。

背景技术

随着人工智能的发展和人类文明程度提高，运用高科技产品来服务人类成为一种趋势，其中无人环卫机器人就是高科技的一种产物。目前无人环卫机器人的发展还是处于初级阶段，有关无人环卫机器人电气控制系统还没有标准成熟的方案。目前很多企业都是把有人驾驶环卫车的电气控制系统直接搬到无人环卫机器人上面，由于无人环卫机器人全天候不间断运行，对其电气控制系统要求较高，因此需要研究一套稳定可靠的一种无人环卫机器人电气控制系统。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电力巡检机器人电气控制系统，使得电力巡检机器人在智能变电站设备区域长时间稳定运行。

本实用新型的技术方案为：一种电力巡检机器人电气控制系统，包括工控机和底层控制单元，所述底层控制单元包括嵌入式主控板以及受控于嵌入式主控板的受控单元，所述受控单元包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器、车身灯光、锂电池、防撞条、用于控制超声波探针的超声波模块、急停开关、遥控器、GPS接收机以及无线充电模块；所述嵌入式主控板通过CAN总线通信方式与伺服驱动器连接；所述嵌入式主控板通过IO驱动达林顿管再驱动继电器输出控制机器人车身灯光控制及无线充电模块使能；所述嵌入式主控板通过IO光耦隔离输入检测防撞条以及急停开关状态从而进行停车控制；所述嵌入式主控板通过串口RS232与GPS接收机连接，并采集GPS定位数据进行数据处理；所述嵌入式主控板通过串口RS232与遥控器连接，接收遥控器数据进行解析实现遥控器控制机器人；所述嵌入式主控板通过串口TTL与超声波模块连接用于检测障碍物进行避障功能；所述嵌入式主控板通过串口485与锂电池连接，以采集锂电池的状态数据。

作为优选，还包括与工控机连接的激光导航模块和IMU惯导模块，所述工控机通过COM端口与激光导航模块连接采集激光定位数据，所述工控机通过COM端口与嵌入式主控板连接获取GPS定位数据、激光导航所需的编码器数据及底层实时状态信息；所述工控机通过USB接口与IMU惯导模块连接获取姿态数据。

作为优选，还包括与工控机连接的交换机、与交换机连接的云台以及设置于云台上的高清相机和红外热像仪。

作为优选，还包括与交换机连接的NVR、摄像机、音箱以及六脉列正板，所述NVR与摄像机信号连接，所述NVR的音频输入口与六麦列阵板连接且用于采集声音；所述NVR的音频输出口与音箱连接进行语音对讲。

作为优选，所述交换机为千兆交换机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型通过嵌入式主控板集成底层控制所需通信接口，采用汽车常用CAN总线、工业串口RS232、RS485、TTL，IO输出采用达林顿管驱动继电器，IO输入采用光耦隔离保护元器件，嵌入式主板还预留IO口、串口可扩展性高。采用稳定的通信方式，系统简单、稳定、可靠，适合商业推广。

本实用新型通过嵌入式主控板、工控机、交换机、NVR四个主要核心部件，把每个子系统组成一个完成的电力巡检机器人整个电气控制系统，系统构架简单、扩展性强、可靠适合电力巡检机器人在智能变电站设备区域长时间稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括工控机1和底层控制单元，所述底层控制单元包括嵌入式主控板2以及受控于嵌入式主控板2的受控单元，所述受控单元包括用于驱动伺服电机的伺服驱动器、车身灯光、锂电池、防撞条、急停开关、用于控制超声波探针的超声波模块、遥控器、GPS接收机以及无线充电模块；所述嵌入式主控板2通过CAN总线通信方式与伺服驱动器连接；所述嵌入式主控板2通过IO驱动达林顿管再驱动继电器输出控制机器人车身灯光控制及无线充电模块使能；所述嵌入式主控板2通过IO光耦隔离输入检测防撞条以及急停开关状态从而进行停车控制；所述嵌入式主控板2通过串口RS232与GPS接收机连接，并采集GPS定位数据进行数据处理；所述嵌入式主控板2通过串口RS232与遥控器连接，接收遥控器数据进行解析实现遥控器控制机器人；所述嵌入式主控板2通过串口TTL与超声波模块连接用于检测障碍物进行避障功能；所述嵌入式主控板2通过串口485与锂电池连接，以采集锂电池的状态数据。

如图1所示，本实用新型还包括与工控机1连接的激光导航模块和IMU惯导模块，所述工控机1通过COM端口与激光导航模块连接采集激光定位数据，所述工控机1通过COM端口与嵌入式主控板2连接获取GPS定位数据、激光导航所需的编码器数据及底层实时状态信息；所述工控机1通过USB接口与IMU惯导模块连接获取姿态数据。

如图1所示，本实用新型还包括与工控机1连接的交换机3、与交换机3连接的云台4以及设置于云台4上的高清相机和红外热像仪。

如图1所示，本实用新型还包括与交换机3连接的NVR、摄像机、音箱以及六脉列正板，所述NVR与摄像机信号连接，所述NVR的音频输入口与六麦列阵板连接且用于采集声音；所述NVR的音频输出口与音箱连接进行语音对讲。其中交换机3为千兆交换机。

本实用新型中包括嵌入式主控板2、工控机1、交换机3、NVR四个核心部件。其中嵌入式主控板2，用于机器人运动控制、车身灯光控制、超声波加上防撞条避障控制、GPS定位数据采集、接收遥控器数据进行解析并作出相应的控制、无线充电使能控制、锂电池数据采集、与工控机通信上报底层状态信息及GPS解析后的数据，接收工控机下传指令进行相应的控制。

工控机1，用于激光定位数据采集、IMU惯导数据采集、解析嵌入式主控板上报的GPS定位数据，采用GPS+激光融合导航算法实现自主导航功能。

交换机3，用于NVR、云台、工控机、无线AP、串口转网口模块、后台系统的数据交换。

NVR，用于后台与机器人现在进行语音对讲、对车身前后摄像头进行实时视频监控。

本实用新型通过上述四个主要核心部件把每个子系统组成一个完成的电力巡检机器人整个电气控制系统，系统构架简单、扩展性强、可靠适合电力巡检机器人在智能变电站设备区域长时间稳定运行。

设计图

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