本發(fā)明屬于機器人控制平臺技術(shù)，尤其是一種電纜通道實景可視化多功能作業(yè)機器人。

背景技術(shù)：

城市用電負(fù)荷的快速增長，對供電可靠性提出了越來越高的要求。與此同時，城市規(guī)劃建設(shè)和市容美觀，也越來越受到社會關(guān)注。電力電纜以不占據(jù)地面以上空間，不影響城市景觀，安裝隱蔽等優(yōu)點，越來越多的應(yīng)用于城市電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)。電纜的敷設(shè)一般采用電纜溝道、排管和直埋方式。

隨著電纜線路的增多，如何對電纜溝道內(nèi)的電纜進(jìn)行檢測和運行狀況分析變得越來越難，尤其是存在以下問題：

問題一、電纜由于溝道狹窄或因市政改造將馬路拓寬，導(dǎo)致原來在路邊的電纜溝道移到了馬路中央，由于車流量大，汽車行駛速度快，同樣造成無法打開井蓋進(jìn)入溝道內(nèi)正常巡視。

問題二、新電纜敷設(shè)困難。隨著負(fù)荷的增長和新用電客戶的增加，需要敷設(shè)新電纜。目前在城市道路上單獨修建電纜溝道，幾乎不可能，故只能利用原有電纜溝道進(jìn)行敷設(shè)，而原來溝道由于空間狹窄，且溝內(nèi)已敷設(shè)多條電纜，目前的方法是讓身材非常瘦小的人員鉆到溝道內(nèi)進(jìn)行敷設(shè)。在人員鉆電纜溝道的時候，人體與電纜緊密接觸，老舊電纜或絕緣薄弱的電纜有放電可能，再加上電纜溝道是可能有積水、污泥、小動物、有毒有害氣體以及其它不明因素，均構(gòu)成對溝內(nèi)人員人身安全的威脅。

基于上述原因，迫切需要用一種先進(jìn)的方式方法來解決狹窄電纜溝道運行環(huán)境、電纜運行狀態(tài)的檢測以及新電纜的敷設(shè)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)合理、使用方便、安全可靠、提高效率的電纜通道實景可視化多功能作業(yè)機器人。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種電纜通道實景可視化多功能作業(yè)機器人，其特征在于：由電纜機器人控制平臺和電纜機器人進(jìn)行平臺組成，電纜機器人控制平臺與電纜機器人進(jìn)行平臺通過電纜連接。

而且，電纜機器人控制平臺包括紅外熱成像顯示部分、實時監(jiān)視顯示部分、人機交互顯示部分以及地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分，搭載的模塊具體為：地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，紅外熱成像顯示部分、實時監(jiān)視顯示部分以及人機交互顯示部分均采用液晶顯示模塊，各部分均連接有電源供電模塊以及鍵盤操縱桿控制模塊；

電纜機器人進(jìn)行平臺包括云臺控制部分、多傳感器部分、實時監(jiān)視部分、紅外熱成像部分、地下電纜機器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分、電機驅(qū)動部分以及機械手控制部分，搭載的模塊具體為：云臺控制部分采用云臺控制模塊，多傳感器部分采用多傳感器模塊，實時監(jiān)視部分采用高清攝像頭實時監(jiān)視模塊，紅外熱成像部分采用紅外熱成像模塊，地下電纜機器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，電機驅(qū)動部分采用步進(jìn)電機動力模塊，機械手控制部分采用仿生機械手模塊。

而且，作業(yè)層級分為三級，具體為由下向上依次連接的三級，具體為：

最下層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的數(shù)據(jù)采集級與轉(zhuǎn)發(fā)級，包括紅外熱成像機芯實時監(jiān)視采集溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分、高清攝像頭實時監(jiān)視采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分、步進(jìn)電機及機械手電機驅(qū)動控制器、云臺控制所需的RS-485數(shù)據(jù)接收部分、多傳感器集一體的IIC\SPI等數(shù)據(jù)采集發(fā)送器、溫濕度傳感器的單總線數(shù)據(jù)采集發(fā)送器以及匯集各種數(shù)據(jù)發(fā)送于一體的RS-485發(fā)送器；

中間層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的數(shù)據(jù)接收級，包括PAL視頻數(shù)據(jù)地上接收部分、匯集各種數(shù)據(jù)發(fā)送于一體的RS-485接收器以及PAL視頻數(shù)據(jù)地上接收部分；

最上層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的顯示級，包括紅外熱成像顯示部分、人機交互顯示部分以及實時監(jiān)視顯示部分。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

1、本發(fā)明可通過電纜機器人綜合平臺實時分析多種數(shù)據(jù)，異常報警、驅(qū)離生物、安全檢測、井下無死角監(jiān)視、并運用熱成像技術(shù)實現(xiàn)多點測溫，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，可及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。

2、本發(fā)明設(shè)計的電纜機器人外觀上高度仿生，集多種傳感器于一身，電源選用大容量蓄電池保證長時間續(xù)航，動力來源選用大功率防水步進(jìn)電機，其防水等級可達(dá)到IP66，可使機器人輕松應(yīng)對積水，泥污等多種復(fù)雜地形。

3、本發(fā)明采用全金屬機身，美觀大方、經(jīng)磨耐用、底盤穩(wěn)重、動力強勁、負(fù)載能力強、牽引能力卓越，可輕松實現(xiàn)電纜掛接不同工具代替人工進(jìn)行拖纜等工作。

4、本發(fā)明在多功能履帶車平臺上搭載適用于電纜溝道或排管監(jiān)視的硬件設(shè)備，來實現(xiàn)視頻監(jiān)測系統(tǒng)、紅外熱成像系統(tǒng)以及多傳感器集成平臺的設(shè)計與實現(xiàn)、并與地面操控臺進(jìn)行交互與數(shù)據(jù)回傳；地上操作系統(tǒng)即可實時顯示地下圖像以及熱紅外圖像，也可通過操縱桿實現(xiàn)電纜機器人的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、剎車、越障、以及控制云臺轉(zhuǎn)向從而實現(xiàn)無死角監(jiān)視。電纜機器人同時將檢測管道溫濕度、含氧量、積水、污泥、小動物、有毒有害氣體以及其它不明因素，以確保可能下井的人員的生命安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的具體實施方式示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種電纜通道實景可視化多功能作業(yè)機器人，由電纜機器人控制平臺和電纜機器人進(jìn)行平臺組成，電纜機器人控制平臺與電纜機器人進(jìn)行平臺通過電纜連接；

電纜機器人控制平臺包括紅外熱成像顯示部分、實時監(jiān)視顯示部分、人機交互顯示部分以及地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分，搭載的模塊具體為：地面系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，紅外熱成像顯示部分、實時監(jiān)視顯示部分以及人機交互顯示部分均采用液晶顯示模塊，各部分均連接有電源供電模塊以及鍵盤操縱桿控制模塊；

電纜機器人進(jìn)行平臺包括云臺控制部分、多傳感器部分、實時監(jiān)視部分、紅外熱成像部分、地下電纜機器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分、電機驅(qū)動部分以及機械手控制部分，搭載的模塊具體為：云臺控制部分采用云臺控制模塊，多傳感器部分采用多傳感器模塊，實時監(jiān)視部分采用高清攝像頭實時監(jiān)視模塊，紅外熱成像部分采用紅外熱成像模塊，地下電纜機器人行進(jìn)行進(jìn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及控制部分采用嵌入式系統(tǒng)模塊，電機驅(qū)動部分采用步進(jìn)電機動力模塊，機械手控制部分采用仿生機械手模塊。

各部分具體模塊：

一、電纜機器人平臺：

1嵌入式系統(tǒng)模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)各模塊間協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)匯集轉(zhuǎn)發(fā)、模塊電能供給，是電纜機器人地下部分的“大腦”。

2步進(jìn)電機動力模塊：該模塊為整個機器人動力的來源、能實現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、涉水、越障等功能，它是電纜機器人的“大腿”。

3仿生機械手模塊：該模塊擁有6個自由度，可實現(xiàn)對地面及墻壁上的物體夾拾，搬移。它對于地面上的頑固障礙有一定的清理能力，也是電纜機器人的“手臂”。

4紅外熱成像模塊與高清攝像頭實時監(jiān)視模塊：紅外熱成像模塊可采集鏡頭前方數(shù)米內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，將多點溫度測量集于一體，更直觀的得到管道內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，可及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并實現(xiàn)預(yù)警與排除。高清攝像頭實時監(jiān)視模塊則可將管道內(nèi)的景象捕捉傳送給地上顯示系統(tǒng)，使地下景象一覽無遺，做到真在意義的可視化。這倆個模塊是電纜機器人的“眼睛”,是整個機器的核心所在。

5多傳感器模塊：多傳感器模塊上集成有溫度傳感器、濕度傳感器、氨氣檢測傳感器、一氧化碳檢測傳感器、硫化氫檢測傳感器、氧氣檢測傳感器等各類工業(yè)傳感器。它們的存在確保了下井人員的生命安全，也對井下的氣體環(huán)境做了很好的分析，通過數(shù)據(jù)處理便可防止一些不必要的問題產(chǎn)生。多傳感器模塊是電纜機器人的“神經(jīng)中樞”，也是整個智能化必不可少的一部分。

6云臺控制模塊：通過利用云臺搭載紅外熱成像儀與高清攝像頭，使之能夠?qū)C器人側(cè)邊、后方、地面、頂面的情況也一覽無遺，實現(xiàn)指哪里看哪里，看哪里測哪里的功能。這樣可以避免人工檢測時人為疏忽導(dǎo)致的漏檢，錯檢等情況的發(fā)生，它相當(dāng)于是電纜機器人的“脖子”。

二、機器人控制平臺：

1嵌入式系統(tǒng)模塊：該模塊主要負(fù)責(zé)各顯示器與操縱桿間的數(shù)據(jù)收發(fā)、模塊電能供給，綜合數(shù)據(jù)處理等功能。

2液晶顯示模塊：該模塊用于顯示紅外熱成像圖像、高清攝像頭實時監(jiān)測圖像、以及各類傳感器數(shù)據(jù)等人機交互界面。、

3電源供電模塊：該模塊用于為控制平臺提供電能，并通過電源線給電纜機器人供電。

4鍵盤操縱桿控制模塊：該模塊用于實現(xiàn)對電纜機器人的操縱、智能控制、云臺操控、功能選擇等功能。

軟件系統(tǒng)平臺：軟件系統(tǒng)平臺由機器人搭載的STM32主控板運行，實現(xiàn)對外圍傳感器數(shù)據(jù)交互、調(diào)度各任務(wù)執(zhí)行流程、打開或禁用部分非必需功能、數(shù)據(jù)處理分析及轉(zhuǎn)發(fā)。

電纜通道實景可視化多功能作業(yè)機器人的作業(yè)層級分為三級，具體為由下向上依次連接的三級，具體為：

最下層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的數(shù)據(jù)采集級與轉(zhuǎn)發(fā)級，包括紅外熱成像機芯實時監(jiān)視采集溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分、高清攝像頭實時監(jiān)視采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)部分、步進(jìn)電機及機械手電機驅(qū)動控制器、云臺控制所需的RS-485數(shù)據(jù)接收部分、多傳感器集一體的IIC\SPI等數(shù)據(jù)采集發(fā)送器、溫濕度傳感器的單總線數(shù)據(jù)采集發(fā)送器以及匯集各種數(shù)據(jù)發(fā)送于一體的RS-485發(fā)送器；

中間層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的數(shù)據(jù)接收級，包括PAL視頻數(shù)據(jù)地上接收部分、匯集各種數(shù)據(jù)發(fā)送于一體的RS-485接收器以及PAL視頻數(shù)據(jù)地上接收部分；

最上層為各類數(shù)據(jù)、圖像、視頻匯集于一體的顯示級，包括紅外熱成像顯示部分、人機交互顯示部分以及實時監(jiān)視顯示部分。

盡管為說明目的公開了本發(fā)明的實施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內(nèi)容。