本专利针对传统电力巡检机器人功能单一、难以实际应用的问题，提出一种集成多传感器的智能巡检机器人。该机器人具备自主攀爬、避障、环境监测及远程数据交互功能，采用风光互补充电技术提升续航能力，通过图像识别与GPS定位实现高效巡检，解决了人工巡检效率低、危险系数高的难题，推动机器人技术在电力巡检领域的深度应用。

　　本发明属于电力设备领域，尤其涉及一种输电线路高空巡线智能巡检机器人及巡检方法。

　　随着机器人技术的发展，电力特种机器人成为特种机器人领域的一个研究热点。传统的巡检方法普遍采用的是人工巡检、手工记录的方式，需要工作人员逐塔巡视。这种方法费时费力，而且受恶劣的自然环境影响，工作条件艰苦、巡检周期长、效率低，同时，人工攀爬铁塔及上线检测对工作人员造成安全隐患。巡线机器人能够代替人工巡检、提高效率和检测精度、降低成本，大大提高作业安全性，进而可实现高压线路巡检的全面自动化。因此，提出一种新型的输电线路高空智能巡检机器人具有重要的意义。

　　中国专利cn108512119a公开了一种可以在高空强风环境中能安全、稳定工作和越障同时又一定负载能力的高压输电线路巡检机器人，但其结构复杂、笨重，检测手段单一，无法进行充电、续航能力弱；中国专利cn108199297a公开了一种用以解决现有人工检测的劳动强度大、工作效率低、可靠性差、存在检查的盲区以及利用直升机检测时检测效率、检测精度较低和检测费用高的问题的高压线路巡检机器人，但其结构庞大、灵活性差、没有检测手段、无法进行过程充电和在线充电，续航能力较差，且不具备防风能力；中国专利cn101800403a公开的一种超高压输电线路巡检机器人检测手段单一，摄像头可检测的范围较小，巡检效率低下，且无法进行充电，续航能力有限；中国专利cn101196551a公开的机器人不能实现越障，无法长距离巡检线路。

　　本发明的架空线路智能巡检机器人具有测量导线与周边树木距离、通过图像识别导线断股、雷击点、绝缘子自爆、杆塔倾斜、鸟巢等异常情况；能够通过滚轮高精度地进行距离定位，辅以gps定位故障点；机器人自主处理数据加后台辅助处理，接触式充电，与地面巡检人员进行人机互动以及智能跨越前进中的障碍等多项功能。该机器人具有较强的智能性，采用远程无线监控控制，能自主攀爬越障，携带各种检测设备完成各项检测工作，省电模式下可只通过一个电机带动机器人运动，提升续航时间。本发明的机器人集成了多项技术、从而解决巡视机器人功能单一以及难以应用到实际检测的瓶颈，深化机器人技术在电力巡检工作中的应用。

　　一种输电线路高空巡线智能巡检机器人，安装在输电线路的地线上，其特征在于：包括安装在弧形悬臂两端的左连接板和右连接板，所述悬臂内设有使其绕悬臂两端旋转的旋转电机，左、右连接板的侧面分别安装有内置陀螺仪的舵机；

　　左、右连接板上分别连接有沿地线方向滚动的行走装置，所述行走装置包括位于地线上方的行走轮和位于地线下方的夹紧轮，行走轮和夹紧轮相互啮合，其中行走轮与连接板固定连接，夹紧轮与连接板铰接，夹紧轮内设有驱动电机一，用于驱动夹紧轮绕铰接处转动，从而实现行走轮与夹紧轮的张开、闭合以及与地线之间的摩擦力；行走轮内设有驱动电机二，用于为行走轮提供滚动动力，行走轮的侧面设有导板，导板上设有传感器，所述行走轮和夹紧轮上对应设有凹槽，两者相互啮合后，凹槽位置形成地线通道；

　　所述悬臂的中部上方设有控制箱，控制箱内安装有控制器和蓄电池，控制器与智能终端无线连接，控制箱上方设有为蓄电池充电的第一太阳能板，悬臂下方设有激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头，所述悬臂侧面还设有充电插头；

　　所述控制器和蓄电池分别与旋转电机、舵机、驱动电机一、驱动电机二、传感器、激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头连接；

　　进一步的，所述风力-太阳能混合充电装置包括充电箱，设置在充电箱上的风力发电装置和太阳能发电装置，设置在充电箱下方侧面的充电插口，充电插口与充电插头相匹配；所述风力发电装置由多个叶片、主轴、发电机、控制器二及储能电源组成，叶片固定在主轴上，用来吸收风能，叶片有较大的面与风接触，当风速足够大时驱动叶片旋转进而带动主轴转动，主轴与发电机相连，主轴的转动将带动发电机转动，发电机达到转速后开始产生电流，电流通过电缆输入控制器二，控制器二与储能电源相连。

　　进一步的，所述充电箱内和充电插头上分别设置线圈，用于对巡线机器人进行无线充电。

　　进一步的，所述的每个行走轮由相互连接的前轮和后轮组成，两个轮子内均设有驱动电机，分别由控制器单独控制。

　　进一步的，所述控制箱内还安装有gps定位器，所述gps定位器分别与控制器和蓄电池连接。

　　进一步的，所述激光雷达的测量距离可达40米，扫描角度为360度，测距分辨率小于10cm，角度分辨率小于0.5度。

　　本发明还提供一种利用权利要求1所述的机器人进行巡检的方法，包括如下步骤：

　　步骤1，巡线机器人由地面通过引线自主攀爬至塔上，引线与地面的倾斜一定角度；

　　步骤2，机器人攀爬至塔上后，使用测量手段记录此时塔周围的环境信息、测量塔身的倾斜角度、塔身的一些结构、塔的位置等，并将这些信息进行采集并储存；

　　步骤3，机器人开始在地线上行走进行巡检任务，通过图像识别导线断股、雷击点、绝缘子自爆、杆塔倾斜、鸟巢等异常情况；通过滚轮高精度地进行距离定位，使用gps定位故障点；机器人自主处理数据加后台辅助处理；

　　步骤4，在巡检过程中，如遇防震锤等障碍物，机器人采取既定策略进行避障行走；同时由于两塔之间线不是完全水平的，与水平有一定的角度，机器人在行走时会根据角度的不同采取不同的行走策略、保证巡检效率的高效；

　　步骤5，在机器人巡检过程中，会实时记录剩余电量，并估算可巡检的路程，此时机器人会选择合适的塔停下来进行充电来增强续航力，完成既定的巡线，既定巡线任务完成后，机器人将会沿着引线自动回到地面。

　　以机器人右边的导板碰到障碍物为例，传感器将信号传递给控制器，所述控制器依次控制驱动电机二使机器人降速或停止，然后控制左边行走装置中的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向外转动，从而使行走轮和夹紧轮张开，进一步控制旋转电机使悬臂绕其右端旋转，当悬臂旋转180°之后，控制左边行走装置的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向内转动，从而使行走轮和夹紧轮闭合，然后控制右边行走装置中的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向外转动，从而使行走轮和夹紧轮张开，控制旋转电机使悬臂绕其左端旋转，最后控制右边行走装置中的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向内转动，从而使行走轮和夹紧轮闭合，由此完成一次避障。

　　与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、结构简单、采用单根曲臂作为整个机器人的骨架、刚性好，使得机器人线上行走车体结构设计紧凑、重量轻、适合便携；2、本发明前后行走轮各有一对电机带动的轮提供动力，实现了四轮驱动，动力强大，四轮独立控制，可根据不同工况采取不同的工作策略，实现能量利用率最大化；3、本发明续航能力强，机器人可进行线上充电，采用风光互补发电，即使在阳光不充足的情况下，也依然能给机器人进行供电；4、本发明检测手段丰富，不仅搭载有可见光摄像头等常规检测设备，同时还搭载有激光雷达、红外摄像头等高端检测设备，使其机器人几乎可以无死角的进行检测，极大的提高巡检的效率和准确性；5、本发明的机器人可实现地图定位，实时判定机器人所处的位置；6、本发明的机器人可进行铁塔倾斜检测。

　　图2：本发明实施例的行走装置结构示意图，其中(a)为行走轮和夹紧轮闭合状态图，(b)为行走轮和夹紧轮张开状态图；

　　图中标记：1-悬臂，2-左连接板，3-右连接板，4-舵机，5-行走装置，51-行走轮，52-夹紧轮，53-凹槽，6-导板，7-控制箱，8-第一太阳能板，9-控制器，10-蓄电池，11-激光雷达，12-可见光摄像头，13-红外摄像头，14-充电插头，15-风力-太阳能混合充电装置，151-充电箱，152-风力发电装置，153-太阳能发电装置，154-充电插口。

　　为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

　　如图1为本发明的整体结构示意图：该智能巡检机器人安装在输电线路的地线上，包括安装在弧形悬臂1两端的左连接板2和右连接板3，所述悬臂1内设有使其绕悬臂1两端旋转的旋转电机，左连接板2、右连接板3的侧面分别安装有内置陀螺仪的舵机4，

　　左连接板2、右连接板3上分别连接有沿地线与连接板固定连接，夹紧轮52与连接板铰接，夹紧轮52内设有驱动电机一，用于驱动夹紧轮52绕铰接处转动，从而实现行走轮51与夹紧轮52的张开、闭合以及与地线内设有驱动电机二，用于为行走轮51提供滚动动力，行走轮51的侧面设有导板6，导板6上设有传感器，所述行走轮51和夹紧轮52上对应设有凹槽53(凹槽的数量可以是多个，以便避障行走过程中更好的卡住地线)，两者相互啮合后，凹槽53位置形成地线和蓄电池10，控制器9与智能终端无线的中部下方设有激光雷达11、可见光摄像头12、红外摄像头13，所述悬臂1侧面还设有充电插头14；

　　所述控制器9和蓄电池10分别与旋转电机、舵机4、驱动电机一、驱动电机二、传感器、激光雷达11、可见光摄像头12、红外摄像头13连接，该巡检机器人还包括设置在铁塔上的风力-太阳能混合充电装置15。

　　如图2所示，所述行走轮51为相互连接前轮511和后轮512，两个轮子内均设有驱动电机，分别由控制器9单独控制；实现了四轮驱动，动力强大，四轮独立控制，可根据不同工况采取不同的工作策略，实现能量利用率最大化。为保证机器人可靠工作，采用多套电机驱动以及控制器模块对机器人本体实现冗余控制。当某驱动器因过载，或控制器因干扰或掉电等意外而离线时，冗余的备份驱动器或控制器会自动接替原器件，继续控制机器人，防止意外的发生。

　　如图3所示，所述机器人可实现自动防风。当机器人行驶至b点处时，地面人员通过天气预报得知将要有大风，此时启动机器人避风程序，机器人自动运动到高压塔与地线连接的位置a点处，从而实现避风。

　　如图4所示，所述控制箱7内还安装有gps定位器，所述gps定位器分别与控制器9和蓄电池10连接，从而使巡检机器人实现了地图定位。所述的控制器9通过读取gps信息，配合百度地图的sdk实现地图定位功能。尽管gps存在漂移，但因为机器人的位置只能在地线上，故gps漂移范围会收敛在地线所在的坐标。当机器人从某铁塔出发时，gps将收敛在一点，由此判断机器人初始位置。

　　如图5所示，智能巡线可将巡线机器人行驶过程中日光的干扰降低到最小，且能实时无死角地对所经过的区域进行全方位高精度测量。激光雷达10的测量距离可达40米，扫描角度为360度，测距分辨率小于10cm，角度分辨率小于0.5度，极大提高了巡线机器人的检测能力，激光雷达12的扫描频率可以通过软件设置进行很方便的改变。

　　如图6所示，智能巡线机器人在巡线过程中可对铁塔进行倾斜检测。铁塔倾斜检测由所述的可见光摄像头12和所述舵机4中的陀螺仪配合完成。先由舵机4中的陀螺仪判断当前智能巡线机器人的倾斜情况，对可见光摄像头12的角度进行标定，生成悬垂线对铁塔拍照，提取铁塔轮廓，即探知铁塔桁架的角度，生成悬垂线c。通过对比当前铁塔对于悬垂线d的角度关系。再通过对比上述角度与铁塔通过验收时的角度值，判断铁塔是否倾斜，倾斜的角度是多少。此外舵机4还能检测机器人是否处于平衡状态，防止机器人倾斜对测量数据的准确性造成影响。

　　如图7所示，智能巡线机器人在巡检过程中可使用自身搭载的红外摄像头13进行红外热成像检测。巡检机器人常规速度行驶时，对整个视场内的致热性设备进行逐一的温度值提取与实时分析，并实时将温度数据与分析传送至管理平台存储与汇总分析。对于设备温度异常数据，巡检机器人将发出预警或报警。同时，还能根据热成像的自动识别判断发生山火的危险等级。

　　如图8所示，事先采集多种异常情况的模型图，通过现场可见光摄像头12采集到的图像与系统库中的模型进行比对，从而快速确定异常情况的类型，因此智能巡线机器人可自动识别导线断股、雷击点、绝缘子自爆、防震锤移位、鸟巢等异常情况。当机器人判断线路或铁塔存在异常情况时，会将数据发回后台服务器，由后台更加强大细腻的算法进一步分析。当后台判断此为异常情况后，会自动报告给工作人员，并生成日志。

　　如图9所示，智能巡线机器人可进行线上充电，采用风光互补发电，在高压塔塔顶安装风力-太阳能混合充电装置15，保证机器人拥有充足的电量进行每日的例行工作。所述风力-太阳能混合充电装置15包括充电箱151，设置在充电箱上的风力发电装置152和太阳能发电装置153，设置在充电箱151下方侧面的充电插口154，充电插口154与充电插头14相匹配；所述风力发电装置152由多个叶片(叶片为旋转片状)、主轴、发电机、控制器二及储能电源组成。叶片通过多根细杆被固定在主轴上，用来吸收风能，叶片有较大的面与风接触，当风速足够大时就会驱动叶片旋转进而带动主轴转动，主轴与发电机相连，主轴的转动将带动发电机转动，发电机达到转速后开始产生电流，电流通过电缆输入控制器二，控制器二与储能电源相连，给储能电源输入稳定的电能以便储能电源更好的储存。阳光充足时，太阳能发电装置153中的太阳能电池板具有500w的发电功率，配合风力发电装置152向蓄电池充电。风力发电装置152中的风力发电机额定100w，输出电压24v，启动风速2m/s。智能巡线a的电流供系统工作。每隔3个线塔布设一个风力-太阳能混合充电装置15，所述充电箱151内和充电插头14上分别设有线可以进行无线％以上。机器人在电量充足时可满足4km以上的巡检任务，当电量低于阈值时，机器人将自动回到最近的充电站进行充电。同时，智能巡线机器人自身所安装的第一太阳能板8在运动过程中也能采集太阳能，将其储存在蓄电池中，延长智能巡线机器人的巡航能力，实现“边巡线、边充电”，如果阳光充足，电能的消耗与补充实现一个动态平衡，智能巡线机器人将可“永远”地工作下去。

　　如图10所示，智能巡线机器人跨越障碍物通过行走轮51与夹紧轮52的松紧结合、加上悬臂1的旋转运动来实现。以机器人右边的导板6碰到障碍物为例，传感器将信号传递给控制器9，所述控制器9依次控制驱动电机二使机器人降速或停止，然后控制左边行走装置中的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向外转动，从而使行走轮和夹紧轮张开，进一步控制旋转电机使悬臂绕其右端旋转，当悬臂旋转180°之后，控制左边行走装置的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向内转动，从而使行走轮和夹紧轮闭合，然后控制右边行走装置中的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向外转动，从而使行走轮和夹紧轮张开，控制旋转电机使悬臂绕其左端旋转，最后控制右边行走装置中的驱动电机一使夹紧轮绕铰接处向内转动，从而使行走轮和夹紧轮闭合。

　　智能巡线机器人配备的手持智能终端，其集成了虚拟摇杆、各种功能按钮、各种状态信息等，十分直观、简单。巡检人员可以在现场通过wifi直接连接上巡检机器人的控制器9，从而对机器人发送各种指令，实时获得各种监控数据等。

　　智能巡线机器人还能进行环境检测，通过所述的可见光摄像头12、红外摄像头13、风速计、pm2.5设备等，可以探知高压线一定范围内的环境情况，机器人根据探测情况，每隔固定时间向后台发送数据，报告当地环境信息。

　　1、巡线机器人由地面通过引线自主攀爬至塔上，引线与地面的倾斜一定角度。在自主攀爬过程中，机器人采用四轮驱动的模式，以最大驱动力工作攀爬至塔上；

　　2、机器人攀爬至塔上后，使用测量手段(即悬臂上的测量装置，舵机、激光雷达、可见光摄像头、红外摄像头)记录此时塔周围的环境信息、测量塔身的倾斜角度、塔身的一些结构、塔的位置等，将这些信息进行采集并储存；

　　3、机器人开始在地线上行走进行巡检任务，通过图像识别导线断股、雷击点、绝缘子自爆、杆塔倾斜、鸟巢等异常情况；通过滚轮高精度地进行距离定位，使用gps定位故障点；机器人自主处理数据加后台辅助处理；

　　4、在巡检过程中，如遇防震锤等障碍物，机器人采取既定策略进行避障行走；同时由于两塔之间线不是完全水平的，与水平有一定的角度，机器人在行走时会根据角度的不同采取不同的行走策略(即4轮采用不同的方式进行驱动，如遇上坡，可采用四轮驱动，如遇下坡，可采用两轮驱动)、保证巡检效率的高效；

　　5、在机器人巡检过程中，会实时记录剩余电量，并估算可巡检的路程，此时机器人会选择合适的塔停下来进行充电来增强续航力，完成既定的巡线、既定巡线任务完成后，机器人将会沿着引线自动回到地面，而此时不在使用四轮驱动，而采用两轮驱动，以减少能量损耗并保证下降速度稳定；

　　7、如此重复，巡线机器人完成事先设定的既定任务，全称不需要人工干预，由机器人自主独立完成。

　　应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

　　针对现有智能巡检机器人摄像头方向调整装置旋转和调节能力不足的问题，提出通过改进连接机构和调节机构的结构设计，采用旋转盘与活动球联动的多级调节机制，提升装置在水平方向的旋转精度和垂直角度的调节灵...

　　8188756、巡检机器人360度转动减震机构、车辆底盘及机器人的制作方法

　　针对智能巡检机器人在恶劣地面条件下震动剧烈、转动受限的问题，提出一种360度转动减震机构。通过三角形结构的托板、减震器与摆动臂协同设计，结合涡轮蜗杆传动实现全向转动，利用摆臂与减震器联动有效吸...

　　8188757、一种地面智能巡检机器人减震机构及地面智能巡检机器人的制作方法

　　针对智能巡检机器人在恶劣地面条件下的强烈震动及防水性能不足问题，提出采用平行双摇臂结构设计，通过上下摇臂与固定座的铰接配合，保持轮子浮动时传动轴心距离和姿态稳定，结合缓冲器减震及防水壳体封装，...