【正文】 GX3500MHZ、 256MB DDR內(nèi)存 、 2*CAN、 1*RS232,、 2*RS232/422/48 2*LAN, 是無風(fēng)扇工業(yè)級 嵌入式控制器 ,裝載 WINCE 。 為接收外部傳感器和控制外部設(shè)備，還配置 ADAM41178路模擬量輸入模 塊（ A/D轉(zhuǎn)換器）、ADAM415015路隔離數(shù)字量 I/O模塊（ 7路輸入可計(jì)數(shù)計(jì)頻， 8路輸出可發(fā) PWM脈沖）、 ADAM4168帶 MODBUS的堅(jiān)固型 8路 A型繼電器輸出模塊。 直流電機(jī)伺服控制器 直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制器是機(jī)器人的核心部件，事關(guān)整機(jī)系統(tǒng)的可靠性，本項(xiàng)目擬選用以色列 ELMO公司生產(chǎn)的軍工級直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制器，如圖 16所示。 20 圖 20 ELMO伺服驅(qū)動(dòng)控制器 該控制器有如下優(yōu)勢： ? 出色的伺服性能：高帶寬、超強(qiáng)處理能力 ； ? 高級的線性及非線性控制方案 ； ? 極快的采樣時(shí)間：電流環(huán) 40us,位置環(huán)和速度 80us ? 總線通訊： EtherCAT和 CANopen ? 支持任何反饋類型，包括 , BISS,SSI等 ； ? MIMO控制算法實(shí)現(xiàn)高精度 Gantry控制 ； ? 支持任何反饋全閉環(huán)控制 ； ? 額定工作電壓： 24V48V； ? 額定工作電流： 5A，峰值電流： 80A； ? 智能保護(hù)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)。 直流伺服電機(jī) 直流伺服電機(jī)是機(jī)器人的關(guān)鍵部件，本項(xiàng)目擬選用瑞士 MAXON公司生產(chǎn)的直流伺服電機(jī)。該品牌電機(jī)具有如下優(yōu)勢： ? 重量輕、驅(qū)動(dòng)功率大； ? 轉(zhuǎn)矩特性 優(yōu)良； 21 ? 調(diào)速范圍非常寬 ； ? 使用壽命非常長 ； ? 可進(jìn)行防水、防塵等特殊定制。 串口 LAN 通信接口轉(zhuǎn)換器 嵌入式工控主板獲得的檢測數(shù)據(jù)、控制中心下達(dá)的控制指令必須通過無線網(wǎng)絡(luò)來傳輸，嵌入式工控主板的 RS232串行接口必須轉(zhuǎn)換成 LAN接口，本項(xiàng)目選用研華公司的 EKI6311GN（ IEEE b/g/n Wireless Access Point Bridge），其通信距離可達(dá)到 1KM以上。 多系統(tǒng)融合的設(shè)備監(jiān)測平臺 圖 21給出了多系統(tǒng)融合的設(shè)備監(jiān)測平臺的組成框圖，包括接口通信層、功能服務(wù)層與應(yīng)用層。 ? 接口通信層 ：該層主要封 裝監(jiān)測平臺與巡檢機(jī)器人、上一級監(jiān)控管理系統(tǒng)間的通信； ? 功能服務(wù)層： 該層主要封裝監(jiān)測平臺通信功能、機(jī)器人遙控功能、巡檢模式及參數(shù)設(shè)置功能、巡檢數(shù)據(jù)分析與處理功能、巡檢數(shù)據(jù)檢索功能、巡檢數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于維護(hù)功能、變電站電子地圖服務(wù)功能、日志管理與維護(hù)功能、設(shè)備圖像處理與缺陷分析功能等。該層所有功能都封裝成中間件，由應(yīng)用層發(fā)服務(wù)請求。 ? 應(yīng)用層： 該層基于功能服務(wù)層滿足用戶對監(jiān)控平臺的實(shí)際操作，如：監(jiān)測圖像與數(shù)據(jù)的顯示、機(jī)器人遙控操作、巡檢數(shù)據(jù)分析及其趨勢圖、監(jiān)測報(bào)表、巡檢模式修改等。 可靠性設(shè)計(jì) 智能巡檢機(jī)器人系統(tǒng) 的目的是實(shí)現(xiàn)變電站巡檢的無人值守，其可靠性顯得尤其重要，針對巡檢機(jī)器人的工作環(huán)境與模式，擬采取如下方法提高整機(jī)系統(tǒng)可靠性： ? 所有元器件、部件選用工業(yè)級，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵部件選用軍用級； ? 所有部件均進(jìn)行防水、防塵設(shè)計(jì)； ? 機(jī)器人巡航、定位采用現(xiàn)有多種成熟技術(shù)，如：工業(yè)級編碼器、德國基恩仕公司激光傳感器、機(jī)械式校正等方式，以冗余檢測與校正來提高其系統(tǒng)可靠性； ? 車載電池選用中航鋰電的工業(yè)級鋰電池模塊； ? 利用傳感器實(shí)時(shí)檢測機(jī)器人關(guān)鍵部件的溫度、電流、電壓等狀態(tài)參數(shù)，遇到異常會(huì)立即停檢 22 并向控制中心發(fā)出警報(bào)； ? 機(jī)器人 自身進(jìn)行防雷處理。 巡檢機(jī)器人主要功能及技術(shù)參數(shù)匯總 巡檢機(jī)器人組成 巡檢機(jī)器人包括機(jī)械系統(tǒng)（底盤、箱體、云臺、可擴(kuò)展搭載裝置）、導(dǎo)航與電氣系統(tǒng)（磁感應(yīng)器、激光雷達(dá)等）、控制軟件系統(tǒng)（通訊與傳輸、導(dǎo)航與定位、運(yùn)動(dòng)控制、作業(yè)操作、避障與報(bào)警等）。 巡檢機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) （ 1）巡檢機(jī)器人尺寸：高 100CM（含云臺）、 60CM（不含云臺）、長 60CM、寬 50CM； （ 2）選件機(jī)器人重量： 70~80KG； （ 3）運(yùn)動(dòng)功能：前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向、避障、制動(dòng)； （ 4）運(yùn)行速度：例行巡檢 ~，最快速度 1米每秒； （ 5）半徑轉(zhuǎn)彎：轉(zhuǎn)彎半徑接近 0M； （ 6）涉水能力：深度 10cm； （ 7）爬坡能力：能越過 10CM隔門，爬坡坡度 25度； （ 8）續(xù)航能力：自動(dòng)充電裝置；滿電量情況下至少工作 4小時(shí)（電池容量 50AH，額定電壓 24V）； （ 9）雙視系統(tǒng)：搭載可見光攝像頭和紅外成像攝像頭； （ 10）車載設(shè)備：搭載拾音器，可擴(kuò)展其他設(shè)備； （ 11）安全防護(hù)：安裝碰撞保險(xiǎn)裝置、能承受一定程度的撞擊； （ 12）箱體：防水防塵、防潮、散熱通風(fēng)； （ 13）云臺：水平旋轉(zhuǎn) 360度，俯仰 20度到 90度； （ 14）其它功能：可升降的檢測設(shè)備承載平臺。 巡檢機(jī)器人導(dǎo)航與電氣控制模塊 （ 1）磁感應(yīng)傳感器：可靠性高、巡線精度 3cm、防水防塵、工作溫度（ 2050度） 。 23 （ 3）激光雷達(dá)： 掃描 半徑 (=4M)，掃描角度 (=270度 )。 （ 4）電機(jī)、編碼器和驅(qū)動(dòng)器：防水防塵，能在 2050度環(huán)境下正常工作 。 （ 5）電氣防護(hù)：可有效防塵防水防潮； （ 6）無線通訊：最大覆蓋面積 200M*200M 、中繼傳輸、帶寬 100Mbps(平均 ) 54Mbps。 （ 7）避障：遇障進(jìn)行判別，停車或重新規(guī)劃路徑繞開障礙 ，同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警； （ 8）防凝露加熱器：有效控制濕度在合適的范圍。 巡檢機(jī)器人軟件系統(tǒng) （ 1）采集紅外熱圖、可見光圖像傳輸?shù)交荆? （ 2）依據(jù)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃路徑、運(yùn)動(dòng)控制、巡檢作業(yè)，并上傳機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與方位信息； （ 3）安全防護(hù)報(bào)警：遇障自主判別、停車或重新規(guī)劃路徑繞開障礙、報(bào)警； （ 4）圖像識別：讀取儀表、識別開關(guān)通斷等。 變電站巡檢系統(tǒng)控制中心主要功能 （ 1）顯示分析巡檢機(jī)器人位置、速度，并在電子地圖上進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)注； （ 2）顯示分析巡檢機(jī)器人采集的可見光圖像和紅外熱圖 ； （ 3）顯示分析巡檢機(jī)器人的電源使用情況 、設(shè)備故障情況； （ 4）例行巡檢任務(wù)生成、管理； （ 5）臨時(shí)巡檢任務(wù)生成、管理； （ 6）實(shí)時(shí)控制巡檢機(jī)器人和云臺； （ 7）報(bào)表的生成：巡檢結(jié)論、可見光圖像與結(jié)論、紅外測溫結(jié)論、歷史數(shù)據(jù)、曲線分析。 巡檢機(jī)器人自動(dòng)充電系統(tǒng) （ 1）定位導(dǎo)航 :移動(dòng)機(jī)器人需要補(bǔ)充電力時(shí)，自動(dòng)駛向指定充電點(diǎn)； （ 2）充電對接 :車載充電連接器與固定充電裝置實(shí)現(xiàn)電連接并實(shí)施充電 ,機(jī)器人和充電座必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電氣連接與脫離 。 （ 3）誤差容忍 : 出現(xiàn)較小偏差時(shí)，對接也應(yīng)該成功 。 24 （ 4）自 主糾錯(cuò) : 可能出現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)充電座目標(biāo)或是目標(biāo)定位錯(cuò)誤等情況，此時(shí)需要機(jī)器人自行判斷并選擇相應(yīng)對策 。 （ 5）充電完成 :機(jī)器人自動(dòng)停止充電，待命或投入正常運(yùn)行，整個(gè)充電過程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無需人工干預(yù)； （ 6）單獨(dú)建立充電室安裝充電樁，充電室應(yīng)防水防熱防潮； （ 7）只有在充電裝置可靠連接后，交流電才會(huì)接通，以最大限度保證電氣安全。