本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

采用高壓和超高壓架空電力線是長(zhǎng)距離輸配電力的主要方式。電力線及桿塔附件長(zhǎng)期暴露在野外,因受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃烙、材料老化的影響而容易產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷,如不及時(shí)修復(fù)更換,原本微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大,最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故,造成大面積的停電和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,而且工作效率和探測(cè)精度低,可靠性差，存在檢查盲區(qū)；現(xiàn)有的航測(cè)法雖然有較高的檢測(cè)效率和精度，但是這種方法受一些環(huán)境因素的制約，同時(shí)巡檢的技術(shù)難度高,運(yùn)行費(fèi)用較高。巡線機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,為高壓輸電線的檢查工作提供了新的技術(shù)手段，巡線機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及到了遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)領(lǐng)域。

現(xiàn)有巡線機(jī)器人的遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)主要由電腦終端、WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、各類傳感裝置和巡線機(jī)器人控制器等組成，通過(guò)電腦鍵盤操控巡線機(jī)器人和WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸存在直觀性差、傳輸距離有局限性和操作響應(yīng)不及時(shí)等問(wèn)題。因此，有必要提供一種既能解決直觀性差和傳輸距離短的問(wèn)題，又能夠提高操作響應(yīng)速度的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既能解決直觀性差和傳輸距離局限性的問(wèn)題，又能夠提高操作響應(yīng)速度的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：

一種巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，包括圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，其中：

所述圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置包括攝像頭、圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器、圖像數(shù)據(jù)接收器和顯示器，其中，所述攝像頭和圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器用于設(shè)置在巡線機(jī)器人上，所述攝像頭連接所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器，所述圖像數(shù)據(jù)接收器連接所述顯示器；

所述遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)包括搖桿及輸入模擬終端設(shè)備、單片機(jī)控制器、無(wú)線串口發(fā)射器、無(wú)線串口接收器和單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板，其中，所述無(wú)線串口接收器和單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板用于設(shè)置在巡線機(jī)器人上，所述搖桿及輸入模擬終端設(shè)備連接所述單片機(jī)控制器，所述單片機(jī)控制器連接所述無(wú)線串口發(fā)射器，所述無(wú)線串口接收器連接所述單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板，所述單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板驅(qū)動(dòng)連接巡線機(jī)器人上的步進(jìn)電機(jī)，所述顯示器、搖桿及輸入模擬終端設(shè)備組成控制器終端。

進(jìn)一步的，所述攝像頭為模擬攝像頭，所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器為5.8G圖傳發(fā)射端，所述圖像數(shù)據(jù)接收器為5.8G圖傳接收端，所述顯示器為PV航拍圖傳雙接收顯示器。

進(jìn)一步的，所述攝像頭為數(shù)字?jǐn)z像頭，所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器為Amimon CONNEX圖傳發(fā)射端，所述圖像數(shù)據(jù)接收器為Amimon CONNEX圖傳接收端，所述顯示器為FPV航拍顯示器。

進(jìn)一步的，所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器和圖像數(shù)據(jù)接收器分別為WIFI無(wú)線發(fā)射模塊、接收模塊。

進(jìn)一步的，所述單片機(jī)控制器采用FPGA或Arm控制器。

進(jìn)一步的，所述單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板采用舵機(jī)板控制器。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)包括圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置包括攝像頭、圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器、圖像數(shù)據(jù) 接收器和顯示器，圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的攝像頭獲取實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器將實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像數(shù)據(jù)接收器，然后通過(guò)顯示器顯示實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)通過(guò)搖桿及輸入模擬終端設(shè)備將各種指令發(fā)送給單片機(jī)控制器，單片機(jī)控制器分析、處理?yè)u桿及輸入模擬終端設(shè)備的各種指令后通過(guò)無(wú)線串口發(fā)射器發(fā)送給無(wú)線串口接收器，然后通過(guò)單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板驅(qū)動(dòng)控制巡線機(jī)器人上的步進(jìn)電機(jī)，顯示器、搖桿及輸入模擬終端設(shè)備組成控制器終端，需要說(shuō)明的是，攝像頭、圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器、無(wú)線串口接收器和單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板均設(shè)置在巡線機(jī)器人上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型既能解決直觀性差和傳輸距離局限性的問(wèn)題，又能夠提高操作響應(yīng)速度。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖4為本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)又一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型提供一種巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，如圖1-4所示，包括圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，其中：

圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置包括攝像頭1、圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器2、圖像數(shù)據(jù)接收器3和顯示器4，其中，攝像頭1和圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器3用于設(shè)置在巡線機(jī)器人上，攝像頭1連接圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器2，圖像數(shù)據(jù)接收器3連接顯示器 4；

遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)包括搖桿及輸入模擬終端設(shè)備11、11'、11"、11*、Arduino單片機(jī)控制器10、無(wú)線串口發(fā)射器9、9'、9"、9*、無(wú)線串口接收器8、8'、8"、8*和MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板7，其中，無(wú)線串口接收器8、8'、8"、8*和MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板7用于設(shè)置在巡線機(jī)器人上，搖桿及輸入模擬終端設(shè)備11、11'、11"、11*連接Arduino單片機(jī)控制器10，Arduino單片機(jī)控制器10連接無(wú)線串口發(fā)射器9、9'、9"、9*，無(wú)線串口接收器8、8'、8"、8*連接MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板7，MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板7驅(qū)動(dòng)連接巡線機(jī)器人上的步進(jìn)電機(jī)6、6'、6"、6*，顯示器4、搖桿及輸入模擬終端設(shè)備11、11'、11"、11*組成控制器終端5、5'、5"。

本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)包括圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置包括攝像頭、圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器、圖像數(shù)據(jù)接收器和顯示器，圖像數(shù)據(jù)傳輸裝置的攝像頭獲取實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器將實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給圖像數(shù)據(jù)接收器，然后通過(guò)顯示器顯示實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)；遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)通過(guò)搖桿及輸入模擬終端設(shè)備將各種指令發(fā)送給Arduino單片機(jī)控制器，Arduino單片機(jī)控制器分析、處理?yè)u桿及輸入模擬終端設(shè)備的各種指令后通過(guò)無(wú)線串口發(fā)射器發(fā)送給無(wú)線串口接收器，然后通過(guò)MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板驅(qū)動(dòng)控制巡線機(jī)器人上的步進(jìn)電機(jī)，顯示器、搖桿及輸入模擬終端設(shè)備組成控制器終端，需要說(shuō)明的是，攝像頭、圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器、無(wú)線串口接收器和MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板均設(shè)置在巡線機(jī)器人上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型既能解決直觀性差和傳輸距離局限性的問(wèn)題，又能夠提高操作響應(yīng)速度。

下面以三個(gè)具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例一：

如圖2所示，本實(shí)施例中，攝像頭1為MOBIUS actioncam 808模擬攝像頭1'，圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器2為5.8G圖傳發(fā)射端2'，圖像數(shù)據(jù)接收器3 為5.8G圖傳接收端3'，顯示器4為PV航拍圖傳7寸雙接收顯示器4'。

本實(shí)施例中，5.8G圖傳發(fā)射端、接收端通過(guò)使用高速頻段5.8G專用通道，具有傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高、穿透性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，PV航拍圖傳7寸雙接收顯示器屏幕大，直觀性好，攜帶方便，能夠及時(shí)了解選線機(jī)器人的狀態(tài)。需要說(shuō)明的是，MOBIUS actioncam 808模擬攝像頭的輸出接口和PV航拍圖傳7寸雙接收顯示器的輸入接口均為AV，5.8G圖傳發(fā)射端的發(fā)送信號(hào)和5.8G圖傳接收端的接收信號(hào)均為AV信號(hào)，該接口簡(jiǎn)單易用，具有傳輸速度快、響應(yīng)及時(shí)、能夠保證信號(hào)完整性的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例二：

如圖3所示，本實(shí)施例中，攝像頭1為GoPro HERO數(shù)字?jǐn)z像頭1"，圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器2為Amimon CONNEX圖傳發(fā)射端2"，圖像數(shù)據(jù)接收器3為Amimon CONNEX圖傳接收端3"，顯示器4為10.1寸FPV航拍顯示器4"。

本實(shí)施例中，GoPro HERO數(shù)字?jǐn)z像頭上有動(dòng)態(tài)圖像處理優(yōu)化程序，可以及時(shí)、高清地獲取巡線機(jī)器人上機(jī)械手臂工作時(shí)的圖像，拍攝的圖像清楚、分辨率高，Amimon CONNEX圖傳發(fā)射端、接收端可以使用內(nèi)置的OSD視圖功能在圖像上顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)，外置接口有用來(lái)控制攝像機(jī)云臺(tái)的SBUS和USB接口，10.1寸FPV航拍顯示器可以支持HDMI信號(hào)，具有攜帶方便和分辨率高的優(yōu)點(diǎn)。需要說(shuō)明的是，GoPro HERO數(shù)字?jǐn)z像頭的輸出接口均為HDMI，Amimon CONNEX圖傳發(fā)射端的發(fā)送信號(hào)和Amimon CONNEX圖傳接收端的接收信號(hào)均為HDMI信號(hào)，該接口能夠保證信號(hào)的及時(shí)性和完整性。

實(shí)施例三：

如圖4所示，本實(shí)施例中，攝像頭1為TEKCAM SJ5000或GoPro HERO攝像機(jī)1*，圖像數(shù)據(jù)發(fā)射器2和圖像數(shù)據(jù)接收器3分別為WIFI無(wú)線發(fā)射模塊、接收模塊12*。

本實(shí)施例中，TEKCAM SJ5000(山狗5代SJ5000 1080P高清運(yùn)動(dòng)攝像機(jī))或GoPro HERO攝像機(jī)具有動(dòng)態(tài)圖像處理優(yōu)化程序，可以及時(shí)、 高清地獲取巡線機(jī)器人上的機(jī)械手臂工作時(shí)的圖像，拍攝的圖像具有分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，山狗5代SJ5000 1080P高清運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)或GoPro HERO攝像機(jī)能夠使用WIFI圖傳，WIFI圖傳簡(jiǎn)單、便捷搭建無(wú)線傳輸系統(tǒng)，WIFI無(wú)線發(fā)射模塊、接收模塊可以使用視頻服務(wù)器套件搭建WIFI圖像發(fā)送，處理系統(tǒng)能更好的傳輸巡線機(jī)器人工作的圖像畫面，WIFI無(wú)線發(fā)射模塊、接收模塊便于接入WIFI網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展性強(qiáng)。需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，TEKCAM SJ5000(山狗5代SJ5000 1080P高清運(yùn)動(dòng)攝像機(jī))或GoPro HERO攝像機(jī)連接WIFI無(wú)線發(fā)射模塊、接收模塊，搖桿或輸入模擬終端設(shè)備連接無(wú)線串口發(fā)射器，無(wú)線串口接收器連接MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板，MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板驅(qū)動(dòng)連接步進(jìn)電機(jī)。

優(yōu)選的，Arduino單片機(jī)控制器10可以采用FPGA或Arm控制器10'、10"、10*。FPGA或Arm控制器上的控制主板可以快速地解析搖桿及輸入模擬終端設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制主板可以設(shè)定巡線機(jī)器人上機(jī)械手臂的工作模式(例如：運(yùn)行模式在控制主板中設(shè)定機(jī)械手臂規(guī)定的動(dòng)作，如懸掛動(dòng)作、抓取動(dòng)作、旋轉(zhuǎn)動(dòng)作等,微調(diào)模式在控制主板中設(shè)定機(jī)械手臂每個(gè)關(guān)節(jié)執(zhí)行時(shí)的角度)。

進(jìn)一步的，無(wú)線串口發(fā)射器9、9'、9"、9*、無(wú)線串口接收器8、8'、8"、8*優(yōu)先選擇成都億佰特E34-TTL-100無(wú)線串口發(fā)射器、接收器。這種無(wú)線串口可以使用通用串口協(xié)議波特率為115200、格式8N1，并且可以設(shè)置無(wú)線發(fā)射通道、發(fā)送接受時(shí)設(shè)備地址，這類無(wú)線串口的無(wú)線頻率為2.4G。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，MINI Arduino單片機(jī)控制器及步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)換板7可以采用舵機(jī)板控制器7'、7"、7*。通過(guò)MINI Arduino單片機(jī)控制器發(fā)送PWM(占空比)信號(hào)控制巡線機(jī)器人上減速電機(jī)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，進(jìn)一步得到減速器旋轉(zhuǎn)的角度，PWM(占空比)以5MS為最小單位脈寬發(fā)送不同頻率脈沖控制減速電機(jī)速度。進(jìn)一步的，舵機(jī)板控制器可以使用LOBOT舵機(jī)控制板或Arduino控制板，LOBOT舵機(jī)控制板或Arduino控制板可以發(fā)送電機(jī)或舵機(jī)相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)及并行的正反向信號(hào)。

本實(shí)用新型中，優(yōu)選的，搖桿及輸入模擬終端設(shè)備11、11'、11"、11*使用專用PSX協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，通過(guò)接受的PSX協(xié)議可以獲取PSX搖桿各個(gè)鍵值，使用獲取PSX搖桿各個(gè)鍵值可以實(shí)現(xiàn)不同工作模式的切換，比如使用手動(dòng)微調(diào)模式，首先按下MODE模式按鈕切換到手動(dòng)微調(diào)模式，通過(guò)搖桿上不同按鈕控制巡線機(jī)器人上相對(duì)應(yīng)的減速電機(jī)，PSX協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)具有穩(wěn)定、可靠、傳輸速度快的優(yōu)點(diǎn)。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。