【正文】 。 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(duì)策 。 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(duì)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 。 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(shí)別：讀取儀表、識(shí)別開關(guān)通斷等。 （ 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。 23 （ 3）激光雷達(dá)： 掃描 半徑 (=4M)，掃描角度 (=270度 )。 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(tái)）、 60CM（不含云臺(tái)）、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(tái)：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(tái)。 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(duì)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(jí)，電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵部件選用軍用級(jí)； ? 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(jí)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(jí)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。該層所有功能都封裝成中間件，由應(yīng)用層發(fā)服務(wù)請(qǐng)求。 多系統(tǒng)融合的設(shè)備監(jiān)測平臺(tái) 圖 21給出了多系統(tǒng)融合的設(shè)備監(jiān)測平臺(tái)的組成框圖，包括接口通信層、功能服務(wù)層與應(yīng)用層。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。出色的伺服性能：高帶寬、超強(qiáng)處理能力 ； ? 高級(jí)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(jí)直流電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)控制器，如圖 16所示。 19 圖 19 巡檢機(jī)器人電氣控制與通訊系統(tǒng)原理圖 嵌入式主控板 主控板是巡檢機(jī)器人的中樞 ,擬選用研華公司的嵌入式工控板 UNO1150GG301104ET， 該控制板 內(nèi)建 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(jí) 嵌入式控制器 ,裝載 WINCE 。 電氣控制與通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)變電站巡檢機(jī)器人所要完成的功能，給出如圖 15所示的巡檢機(jī)器人電氣控制與通信系統(tǒng)方案圖。 本項(xiàng)目機(jī)器人自動(dòng)充電機(jī)構(gòu)，除了完成自動(dòng)充電外，還有機(jī)器人坐標(biāo) 復(fù)位置零功能，包括機(jī)器人坐標(biāo)和方位，經(jīng)綜合考慮選用側(cè)置式自動(dòng)充電機(jī)構(gòu) 。充電完成后，機(jī)構(gòu)縮回脫離； ? 下置式：連接觸點(diǎn)位于機(jī)器人車體下部，當(dāng)機(jī)器人停在充電室時(shí)， 車載結(jié)構(gòu)與地面連接觸點(diǎn)自動(dòng)上下對(duì)接吻合。 ? 高倍率 ：下圖是 SE180AHA在不同放電倍率條件下的放電特性曲線： 圖 17 電池放電特性 ? 安全性好： 正極選用磷酸鐵鋰正極材料，采用 PP塑料殼體及特殊的防暴設(shè)計(jì)，提高了電池安全性 。 ? 循環(huán)壽命長 ：單體電池 ，可達(dá)到 2020次循環(huán)。 圖 15 24V40安時(shí)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池 該電池具有如下優(yōu)勢： ? 單體容量大 ：從 40AH— 500AH。C ； ? 通過 COM口與電池監(jiān)控系統(tǒng)主板進(jìn)行連接 ； ? 對(duì)電池監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)配置 ； ? 獲取電壓、電流及溫度值并顯示 ； ? 給出剩余電量以及能支持機(jī)器人工作的時(shí)間值； ? 多種報(bào)警顯示 。 mV 電壓精度 ； ? 鋰電池 的短路和開路狀態(tài) 監(jiān)測； 16 ? 電源工作范圍 : 8 V to 30 V； ? 工作溫度范圍 : ?40176。 該模塊具有 鋰離子電池 管理 所需的 全部功能 ，包括電壓、電流和溫度測量，信號(hào)隔離以及安全監(jiān)控等功能 ，如圖 10所示 。 能源管理模塊 本項(xiàng)目機(jī)器人能源管理系統(tǒng)采用中航鋰電（洛陽）有限公司生產(chǎn)的鋰電池組智能管理模塊，該管理模塊已廣泛應(yīng)用于 高壓能源、工業(yè)和汽車領(lǐng)域，如 ： 風(fēng)力發(fā)電、光伏電池和混合動(dòng)力汽車 。 能源智能管理系統(tǒng) 變電站巡檢機(jī)器人需自主完成巡檢業(yè)務(wù) ,最重要的前提是保證能源的安全與足量 ,能源智能管理顯得十分重要 ,該系統(tǒng)主要考慮以下幾方面 : ? 能源管理方案 ,該方案需實(shí)時(shí)檢測剩余電量 ,檢測電壓、放電電流值是否滿足系統(tǒng)要求； ? 選擇安全、足量、壽命長、重量輕的可充電電池； ? 自動(dòng)充電系統(tǒng)，包括車載部分、充電室及充電器，充電系統(tǒng)既要完成電池充電，又要起到機(jī)器人 位置初始化的作用。 如果不成功，則 15 向遠(yuǎn)程控制中心報(bào)警，并暫停，由公作人員借助云臺(tái)視覺系統(tǒng)手動(dòng)控制機(jī)器人返回軌跡。 最多可設(shè)置 16個(gè)保護(hù)區(qū)域 178。 最遠(yuǎn) 4m掃描范圍， 270176。IP65 的防護(hù)等級(jí)及簡單的操作 178。 產(chǎn)品最新集成的 USB接口為您提供最佳的設(shè)備通訊體驗(yàn) 178。TIM310 體積更小、重量更輕、性價(jià)比更高 178。 圖 13 激光測量系統(tǒng) TIM310 TIM310激光 雷達(dá)具有如下特點(diǎn)