本发明公开了一种用于电站巡检和维修的智能机器人及其控制系统，包括巡检维修作业机器人本体和远程控制台。机器人本体采用履带机械手结构，四履带移动平台为机器人在电站复杂地形下移动提供充足的动力和转向性能，履带轮还可沿履带轮连接轴转动，增加了地形适应能力。机器人本体安装了监控系统，为巡检和维修作业提供控制信息。机器人具有自主导航和人工遥操作两种模式。自主导航根据复合导航系统提供的信息自主完成预定路线的巡检，遥操作模式下人为操作机器人移动和机械臂的维修作业。该机器人具有自动化、智能化程度高，灵活小巧的特点。
1.一种用于电站巡检和维修的智能机器人，包括巡检维修作业机器人本体和远程控制台；其特征在于，
远程控制台通过2.4G无线通信模块对巡检维修作业机器人本体进行控制，同时巡检维修作业机器人本体通过无线以太网把巡检维修作业视频图像发送到远程控制台上；
所述远程控制台包括差分GPS基台(92)、遥控操作柄及图像监控台；
所述巡检维修作业机器人本体包括四轮四驱履带轮底盘、监控系统、辅助光源系统(51)、八自由度电控维修作业机械臂、油箱(81)、集成控制箱(70)、导航系统、超声波避障系统(50)及远程遥控与图像传输系统；
所述监控系统包括监控摄像机与红外热成像仪，所述导航系统为差分GPS和惯性导航系统融合的复合导航系统；
所述超声波避障系统(50)和油箱(81)分别安装在四轮四驱履带轮底盘的前后两端；
八自由度电控维修作业机械臂和集成控制箱(70)均安装在四轮四驱履带轮底盘上；监控系统和辅助光源系统安装在集成控制箱(70)上；导航系统和远程遥控与图像传输系统设置于集成控制箱的内部；
所述四轮四驱履带轮底盘结构中四个履带轮(10)通过履带轮连接轴(12)连接在四轮四驱履带轮底盘的两个侧面且固定在履带轮连接轴的端部，履带轮连接轴(12)可绕自身轴线转动并由安装在底盘的步进电机驱动；四个履带轮分别由四个无刷直流电机通过减速齿轮箱进行驱动，直流无刷电机受控于工控机，在减速齿轮箱中安装有测速编码器对电机进行测速；
超声波避障系统(50)安装在四轮四驱履带轮底盘的前面板上；八自由度电控维修作业机械臂安装在四轮四驱履带轮底盘上面板的前端，集成控制箱(70)安装在四轮四驱履带轮底盘上面板的后端；监控系统固定座(60)安装在集成控制箱(70)上面板的中心位置；
差分GPS天线(71)安装在集成控制箱(70)上，集成控制箱(70)上分别安装有系统状态指示灯(72)和监控信号发射接受天线(73)；辅助光源系统(51)安装在集成控制箱(70)的两侧。
2.根据权利要求1所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，其特征在于，所述八自由度电控维修作业机械臂包括机械臂固定底座(20)、底座转动基座(22)、底座一级臂(24)、底座二级臂(26)、维修臂转动基座(31)、两个维修臂和前端摄像机系统；
所述底座转动基座(22)通过机械臂底座旋转关节(21)与机械臂固定底座(20)相连；
底座一级臂(24)通过底座一级转动关节(23)与底座转动基座(22)连接；底座二级臂(26)通过底座二级转动关节(25)与底座一级臂(24)相连；维修臂转动基座(31)通过底座三级转动关节(30)与底座二级臂(26)连接；维修臂转动基座(31)上设有两个维修臂一级转动关节(32)；
所述维修臂包括维修臂滑动杆(33)、维修臂滑动盘(35)、维修作业工具安装座(37)和维修作业工具(39)；所述维修臂滑动杆(33)通过维修臂一级转动关节(32)与维修臂转动基座(31)连接；
机械臂底座旋转关节(21)的旋转轴与水平面垂直；底座一级转动关节(23)和底座二级转动关节(25)的旋转轴相互平行，且均与水平面平行；底座三级转动关节(30)的旋转轴垂直于底座二级臂(26)的横截面；维修臂一级转动关节(32)的旋转轴与底座三级转动关节(30)的旋转轴垂直；维修臂二级滑动关节(34)滑动轴沿维修臂滑动杆(33)的中心线方向；维修臂三级转动关节(36)的中心线与维修臂滑动杆(33)的中心线重合；维修臂四级转动关节(38)的转动轴与维修臂滑动杆(33)的中心线垂直；
所述前端摄像机系统包括前端摄像机基座(40)、前端摄像机一级臂(42)、前端摄像机支架(44)和前端摄像机(46)；前端摄像机基座(40)固定在底座二级臂(26)的末端；前端摄像机一级臂(42)通过前端摄像机一级转动关节(41)与前端摄像机基座(40)连接；前端摄像机支架(44)通过前端摄像机二级转动关节(43)与前端摄像机一级臂(42)连接；前端摄像机(46)通过前端摄像机三级转动关节(45)安装在前端摄像机支架(44)上。
3.根据权利要求2所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，其特征在于，每个履带轮上还装有履带轮防护罩(11)。
4.根据权利要求3所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，其特征在于，所述维修臂滑动杆(33)与维修臂滑动盘(35)之间可以沿着维修臂滑动杆(33)轴向进行滑动，连接处为维修臂二级滑动关节(34)；维修作业工具箱安装座(37)可在维修臂滑动盘(35)上进行转动，连接处为维修臂三级转动关节(36)；维修作业工具(39)通过维修臂四级转动关节(38)连接在维修作业工具安装座(37)上。
5.根据权利要求4所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，其特征在于，所述维修作业工具(39)包括夹持工具、清洗工具、喷涂工具或拆除工具。
6.根据权利要求5所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，其特征在于，所述监控系统包括监控系统固定座(60)、监控系统支架(62)和监控摄像头(64)，所述监控摄像头包括可见光摄像机(65)和红外热成像仪(66)；
监控系统支架(62)通过监控系统支架左右旋转关节与监控系统固定座(60)连接；监控系统支架(62)上部设有监控系统支架上下旋转关节(63)，监控摄像头(64)安装在监控系统支架上下旋转关节(63)上面。
7.一种用于电站巡检和维修的智能机器人的控制系统，其特征在于，采用权利要求
1-6任一项所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，包括远程控制台控制系统和电站巡检维修机器人控制系统；
所述远程控制台控制系统包括第一工控机、差分GPS基台、遥控操作手柄、巡检监控图像显示器和作业机械臂前端摄像机显示器；差分GPS基站和远程遥控手柄通过RS485总线与第一工控机相连；
电站巡检维修机器人控制系统包括第二工控机、视频采集卡、可见光摄像机、红外热成像仪、机械臂前端摄像机、USB-CAN转接卡、电机驱动器、辅助光源系统、超声波测距模块、差分GPS接收模块、惯性导航系统、测速模块、锂电池组及发动机；
所述电机驱动器驱动4个履带轮连接轴步进电机、4个履带轮行走无刷电机、维修作业臂所有关节伺服电机和监控摄像头关节伺服电机；
所述视频采集卡通过PCIE总线与第二工控机相连，采集可见光摄像机、红外热成像仪和机械臂前端摄像机的图像；电机驱动器通过USB-CAN转换卡与工控机连接；辅助光源系统、超声波测距模块、差分GPS接收模块、惯性导航系统、测速模块通过RS485总线与工控机连接，所述锂电池组为电站巡检维修机器人控制系统供电，发动机为锂电池组充电。
8.根据权利要求7所述的用于电站巡检和维修的智能机器人的控制系统，其特征在于，所述电机驱动器的控制采用CAN主从网络结构，采用CANopen协议对其进行控制；第二工控机通过USB接口与USB-CAN转换卡连接，通过CAN总线与电机驱动器连接构成主从网络结构。
9.根据权利要求8所述的用于电站巡检和维修的智能机器人的控制系统，其特征在于，工控机通过PCIE总线与视频采集卡连接，可见光摄像机、红外热成像仪和机械臂前端摄像机接到视频采集卡上进行图像采集。
10.根据权利要求9所述的用于电站巡检和维修的智能机器人的控制系统，其特征在于，所述电站巡检维修机器人控制系统由安装在底盘上的锂电池组进行供电，所述的锂电池组通过安装在智能机器人上的发动机或者外接充电器充电，当机器人工作并使锂电池组电量下降到设定的阈值时，发动机启动并为锂电池组充电至锂电池组电量充足为止，当机器人不工作时锂电池组通过外接充电器充电。
一种用于电站巡检和维修的智能机器人及其控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于电站巡检和维修的智能机器人。
背景技术
[0002] 随着我国经济的快速发张，对能源的需求变得越来越大。而电能作为一种二次能源，不仅清洁环保，而且易于传输。而电能的生产和输变送都离不开各种类型的电站，生产电能的电站主要有：火电站、水电站、核电站；输变送的电站主要是高压电站。然而，电站的环境大多数都是极端复杂环境(如超高压、核辐射、超低温等)，有些电站环境甚至会影响巡检和维修作业人员的人身健康。比如大多数火电站都是以煤炭为燃料，煤炭的燃烧过程中会产生大量的粉尘和污染气体；核电站中的很多操作都是带有核辐射的，这对维修作业人员的身体造成极大的伤害。
[0003] 电站的巡检维修作业是保证电站安全可靠运行不可缺少的一项程序，其为提高发供电可靠性，减少电站事故发生，保证电网安全以及为居民和企业提供生活物质保障做出了不可磨灭的贡献。现今，电站的主要巡检维修作业方式还是普通的人工巡检和维修作业，其巡检效率不高，而且人力消耗较大，作业也存在人身健康安全问题。大部份电站在设备旁边安装了监控摄像头，实现了少人值班，但存在现场出现突发情况时，无法及时到现场巡视和维修作业等一系列问题。同时，目前所公布的用于电站的巡检维修作业机器人几乎都将巡检和维修作业分割开来，机器人任务单一、成本过高，不利于产品的实用化。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为解决现有电站巡检和维修作业技术和电站人工巡检和固定摄像头监控的不足，同时解决电站带电设备的清洗和维护，提高电站工作人员的工作效率和人身安全。
[0005] 一种用于电站巡检和维修的智能机器人，包括巡检维修作业机器人本体和远程控制台；
[0006] 远程控制台通过2.4G无线通信模块对巡检维修作业机器人本体进行控制，同时巡检维修作业机器人本体通过无线以太网把巡检维修作业视频图像发送到远程控制台上；
[0007] 所述远程控制台包括差分GPS基台92，遥控操作柄及图像监控台；
[0008] 所述巡检维修作业机器人本体包括四轮四驱履带轮底盘、监控系统、辅助光源系统51、八自由度电控维修作业机械臂、油箱81、集成控制箱70、导航系统、超声波避障系统50及远程遥控与图像传输系统；
[0009] 所述监控系统包括监控摄像机与红外热成像仪，所述导航系统为差分GPS和惯性导航系统融合的复合导航系统；
[0010] 所述超声波避障系统50和油箱81分别安装在四轮四驱履带轮底盘的前后两端；八自由度电控维修作业机械臂和集成控制箱70均安装在四轮四驱履带轮底盘上；监控系统和辅助光源系统安装在集成控制箱70上；导航系统和远程遥控与图像传输系统设置于集成控制箱的内部；
[0011] 所述四轮四驱履带轮底盘结构中四个履带轮10分别通过履带轮连接轴12连接在四轮四驱履带轮底盘的两个侧面且固定在履带轮连接轴的端部，履带轮连接轴12可绕自身轴线转动并由安装在底盘的步进电机驱动；四个履带轮分别由四个无刷直流电机通过减速齿轮箱进行驱动，直流无刷电机受控于工控机，在减速齿轮箱中安装有测速编码器对电机进行测速；
[0012] 超声波避障系统50安装在四轮四驱履带轮底盘的前面板上；八自由度电控维修作业机械臂安装在四轮四驱履带轮底盘上面板的前端，集成控制箱70安装在四轮四驱履带轮底盘上面板的后端；监控系统固定座60安装在集成控制箱70上面板的中心位置；差分GPS天线71安装在集成控制箱70上，集成控制箱70上分别安装有系统状态指示灯72和监控信号发射接受天线73；辅助光源系统51安装在集成控制箱70的两侧。
[0013] 所述八自由度电控维修作业机械臂包括机械臂固定底座20、底座转动基座22、底座一级臂24、底座二级臂26、维修臂转动基座30、两个维修臂和前端摄像机系统；
[0014] 所述底座转动基座22通过机械臂底座旋转关节21与机械臂固定底座20相连；底座一级臂24通过底座一级转动关节23与底座转动基座22连接；底座二级臂26通过底座二级转动关节25与底座一级臂24相连；维修臂转动基座31通过底座三级转动关节30与底座二级臂26连接；维修臂转动基座31上设有两个维修臂一级转动关节32；
[0015] 所述维修臂包括维修臂滑动杆33、维修臂滑动盘35、维修作业工具安装座37和维修作业工具39；所述维修臂滑动杆33通过维修臂一级转动关节32与维修臂转动基座31连接；
[0016] 机械臂底座旋转关节21的旋转轴与水平面垂直；底座一级转动关节23和底座二级转动关节25的旋转轴相互平行，且均与水平面平行；底座三级转动关节30的旋转轴垂直于底座二级臂26的横截面；维修臂一级转动关节32的旋转轴与底座三级转动关节30的旋转轴垂直；维修臂二级滑动关节34滑动轴沿维修臂滑动杆33的中心线方向；维修臂三级转动关节36的中心线与维修臂滑动杆33的中心线重合；维修臂四级转动关节39的转动轴与维修臂滑动杆33的中心线垂直；
[0017] 所述前端摄像机系统包括前端摄像机基座40、前端摄像机一级臂42、前端摄像机支架44和前端摄像机46；前端摄像机基座40固定在底座二级臂26的末端；前端摄像机一级臂42通过前端摄像机一级转动关节41与前端摄像机基座40连接；前端摄像机支架44通过前端摄像机二级转动关节43与前端摄像机一级臂42连接；前端摄像机46通过前端摄像机三级转动关节45安装在前端摄像机支架44上。
[0018] 每个履带轮上还装有履带轮防护罩11，从而避免履带轮在运行过程中对外界物体进行破坏。
[0019] 所述维修臂滑动杆33与维修臂滑动盘35之间可以沿着维修臂滑动杆33轴向进行滑动，连接处为维修臂二级滑动关节34；维修作业工具箱安装座37可在维修臂滑动盘35上进行转动，连接处为维修臂三级转动关节36；维修作业工具39通过维修臂四级转动关节38连接在维修作业工具安装座37上。
[0020] 所述维修作业工具39包括夹持工具、清洗工具、喷涂工具或拆除工具。
[0021] 所述监控摄像机与红外热成像仪监控系统包括监控系统固定座60、监控系统支架62和监控摄像头64，所述监控摄像头包括可见光摄像机65和红外热成像仪66；
[0022] 监控系统支架62通过监控系统支架左右旋转关节与监控系统固定座60连接；监控系统支架62上部设有监控系统支架上下旋转关节63，监控摄像头64安装在监控系统支架上下旋转关节63上面。
[0023] 一种用于电站巡检和维修的智能机器人的控制系统，采用所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，包括远程控制台控制系统和电站巡检维修机器人控制系统；
[0024] 所述远程控制台控制系统包括第一工控机、差分GPS基台、遥控操作手柄、巡检监控图像显示器和作业机械臂前端摄像机显示器；差分GPS基站和远程遥控手柄通过RS485总线与第一工控机相连；
[0025] 电站巡检维修机器人控制系统包括第二工控机、视频采集卡、可见光摄像机、红外热成像仪、机械臂前端摄像机、USB-CAN转接卡、电机驱动器、辅助光源系统、超声波测距模块、差分GPS接收模块、惯性导航系统、测速模块、锂电池组及发动机；
[0026] 所述电机驱动器驱动4个履带轮连接轴步进电机、4个履带轮行走无刷电机、维修作业臂所有关节伺服电机和监控摄像头关节伺服电机；
[0027] 所述视频采集卡通过PCIE总线与第二工控机相连，采集可见光摄像机、红外热成像仪和机械臂前端摄像机的图像；电机驱动器通过USB-CAN转换卡与工控机连接；辅助光源系统、超声波测距模块、差分GPS接收模块、惯性导航系统、测速模块通过RS485总线与工控机连接，所述锂电池组为电站巡检维修机器人控制系统供电，发动机为锂电池组充电。
[0028] 所述电机驱动器的控制采用CAN主从网络结构，采用CANopen协议对其进行控制；第二工控机通过USB接口与USB-CAN转换卡连接，通过CAN总线与电机驱动器连接构成主从网络结构。
[0029] 电机驱动器再对应的电机进行驱动，这里所述的电机包括八自由度电控维修作业机械臂中15个关节电机、和监控摄像头支架中2个关节电机、4个履带轮行走无刷电机和4个履带轮连接轴步进电机。
[0030] 第二工控机通过PCIE总线与视频采集卡连接，可见光摄像机、红外热成像仪和机械臂前端摄像机接到视频采集卡上进行图像采集。
[0031] 所述电站巡检维修机器人控制系统由安装在底盘上的锂电池组进行供电，，所述的锂电池组通过安装在智能机器人上的发动机或者外接充电器充电，当机器人工作并使锂电池组电量下降到设定的阈值时，发动机启动并为锂电池组充电至锂电池组电量充足为止，当机器人不工作时锂电池组通过外接充电器充电。
[0032] 所述机器人具有自主导航和人工遥操作两种模式。自主导航模式先通过对电站的环境地图进行路径规划和标定预定作业点，然后通过差分GPS系统、惯性导航系统和测速模块所组成的复合导航系统对机器人的当前坐标进行定位，通过比较当前运行路线和规划路线来控制机器人按照规划路线进行维修作业。人工遥操作模式是工作人员通过远程操作台来操作机器人的运动和机械臂作业。
[0033] 所述复合导航系统主要由三部分组成：差分GPS系统、惯性导航系统和测速模块。复合导航系统的工作原理为：当差分GPS信号无干扰或干扰较少的情况下，使用差分GPS信号得到机器人当前的位置信息；当差分GPS无信号或者信号断续的情况下，使用GPS和测速模块来修正惯性导航系统温漂误差，采用Kalman滤波器对上述传感器的数据进行融合，得到机器人当前的位置信息。
[0034] 有益效果
[0035] 本发明相比现有技术，具有如下优点：
[0036] 1、本发明所述的极端环境下电站巡检维修作业机器人同时具有监控系统和维修作业系统。在电站处于正常运作的情况下可单独使用监控系统，按照预定的路线对电站进行巡检观测，减少值守人员的劳动强度；在电站需要维修作业时，又可使用维修作业系统对出现的问题进行维修作业(如：设备的喷漆、清洗、除锈和维修，绝缘子的零值检测等)。该系统可以自主运行，也可远程人工遥操作，可以使工作人员远离高危险环境进行，有效解决工作人员人生安全的问题。
[0037] 2、采用的四轮四驱履带轮底盘结构极大的增加了机器人对地形的适应能力。履带轮底盘设计大大的增加了对地的接触面积，从而在松软的路面上行进自如。履带轮可以在上下45度范围内沿着履带轮连接轴进行转动，这可以大大的增加机器人对凹凸不平的地面的适应性，增加了越障能力。同时，每个履带轮都安装了履带轮防护罩，可以减少履带轮对周围环境设备的破坏机率。
[0038] 3、八自由度电控维修作业机械臂的前四个关节为维修作业范围定性定位，后接两个具有四关节的维修作业臂为维修作业精确定位，同时维修作业工具安装座上可以安装不同类型的维修作业工具，为复杂的维修作业提供方便，比如对于设备进行喷漆来说，左维修臂安装夹持工具，右维修臂安装喷漆工具，左维修臂可以旋转移动设备使得可以对夹缝处喷漆更加均匀。
[0039] 4、所采用的复合导航系统对于室内环境等GPS信号弱的环境下具有较大的优势：可以通过惯性导航系统和测速模块的数据进行Kalman滤波，从而得到机器人当前准确的位置坐标，为机器人按照预定规划路线行进提供可能。
附图说明
[0040] 图1是本发明极端环境下电站巡检维修作业机器人的结构右视图；
[0041] 图2是本发明极端环境下电站巡检维修作业机器人的结构俯视图；
[0042] 图3是本发明极端环境下电站巡检维修作业机器人的结构正视图；
[0043] 图4是本发明极端环境下电站巡检维修作业机器人的结构三维立体图；
[0044] 图5是本发明极端环境下电站巡检维修作业机器人的远程控制台三维立体图；
[0045] 图6是本发明极端环境下电站巡检维修作业机器人的控制系统结构图；
[0046] 标号说明：10-履带轮，11-履带轮防护罩，12-履带轮连接轴，20-机械臂固定底座，21-机械臂底座旋转关节，22-底座转动基座，23-底座一级转动关节，24-底座一级臂，25-底座二级转动关节，26-底座二级臂，30-底座三级转动关节，31-维修臂转动基座，32-维修臂一级转动关节，33-维修臂滑动杆，34-维修臂二级滑动关节，35-维修臂滑动盘，
36-维修臂三级转动关节，37-维修作业工具安装座，38-维修臂四级转动关节，39-维修作业工具，40-前端摄像机基座，41-前端摄像机一级转动关节，42-前端摄像机一级臂，43-前端摄像机二级转动关节，44-前端摄像机支架，45-前端摄像机三级转动关节，46-前端摄像机，50-超声波避障系统，51-辅助探照灯，60-监控系统固定座，62-监控系统支架，63-监控系统支架上下旋转关节，64-监控摄像头，65-可见光摄像机，66-红外热成像仪，70-集成控制箱，71-差分GPS天线，72-系统状态指示灯，73-监控信号发射接受天线，80-锂电池组充电插座，81-油箱，82-油箱加油口，90-键盘，91-基台监控信号发射接受天线，92-差分GPS基台，93-巡检监控图像显示器，94-前端摄像机显示器，95-控制摇杆。
具体实施方式
[0047] 下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0048] 如图1-图4所示，为用于电站巡检和维修的智能机器人的结构示意图，一种用于电站巡检和维修的智能机器人，包括巡检维修作业机器人本体和远程控制台；
[0049] 远程控制台通过2.4G无线通信模块对巡检维修作业机器人本体进行控制，同时巡检维修作业机器人本体通过无线以太网把巡检维修作业视频图像发送到远程控制台上；
[0050] 所述远程控制台包括差分GPS基台92、遥控操作柄及图像监控台；
[0051] 所述远程控制台包括差分GPS基台92、键盘90、基台监控信号发射接收天线91、巡检监控图像显示器93、前端摄像头显示器94和控制摇杆95。控制摇杆95根据巡检监控图像显示器93和前端摄像头显示器94中的监控图像来操作机器人本体进行巡检维修作业。
[0052] 所述巡检维修作业机器人本体包括四轮四驱履带轮底盘，监控系统，辅助光源系统51，八自由度电控维修作业机械臂，油箱81，集成控制箱70，差分GPS和惯性导航系统融合的复合导航系统，超声波避障系统50及远程遥控与图像传输系统；
[0053] 所述监控系统包括监控摄像机与红外热成像仪，所述导航系统为差分GPS和惯性导航系统融合的复合导航系统；
[0054] 所述超声波避障系统50和油箱81分别安装在四轮四驱履带轮底盘的前后两端；八自由度电控维修作业机械臂和集成控制箱70均安装在四轮四驱履带轮底盘上；监控系统和辅助光源系统安装在集成控制箱70上；导航系统和远程遥控与图像传输系统设置于集成控制箱的内部；
[0055] 所述四轮四驱履带轮底盘结构中四个履带轮10分别通过履带轮连接轴12连接在四轮四驱履带轮底盘的两个侧面且固定在履带轮连接轴的端部，履带轮连接轴12可绕自身轴线转动并由安装在底盘的步进电机驱动；四个履带轮分别由四个无刷直流电机通过减速齿轮箱进行驱动，直流无刷电机受控于工控机，在减速齿轮箱中安装有测速编码器对电机进行测速；
[0056] 超声波避障系统50安装在四轮四驱履带轮底盘的前面板上；八自由度电控维修作业机械臂安装在四轮四驱履带轮底盘上面板的前端，集成控制箱70安装在四轮四驱履带轮底盘上面板的后端；监控系统固定座60安装在集成控制箱70上面板的中心位置；差分GPS天线71安装在集成控制箱70上，集成控制箱70上分别安装有系统状态指示灯72和监控信号发射接受天线73；辅助光源系统51安装在集成控制箱70的两侧。
[0057] 所述八自由度电控维修作业机械臂包括机械臂固定底座20、底座转动基座22、底座一级臂24、底座二级臂26、维修臂转动基座30、两个维修臂和前端摄像机系统；
[0058] 所述底座转动基座22通过机械臂底座旋转关节21与机械臂固定底座20相连；底座一级臂24通过底座一级转动关节23与底座转动基座22连接；底座二级臂26通过底座二级转动关节25与底座一级臂24相连；维修臂转动基座31通过底座三级转动关节30与底座二级臂26连接；维修臂转动基座31上设有两个维修臂一级转动关节32；
[0059] 所述维修臂包括维修臂滑动杆33、维修臂滑动盘35、维修作业工具安装座37和维修作业工具39；所述维修臂滑动杆33通过维修臂一级转动关节32与维修臂转动基座31连接；
[0060] 机械臂底座旋转关节21的旋转轴与水平面垂直；底座一级转动关节23和底座二级转动关节25的旋转轴相互平行，且均与水平面平行；底座三级转动关节30的旋转轴垂直于底座二级臂26的横截面；维修臂一级转动关节32的旋转轴与底座三级转动关节30的旋转轴垂直；维修臂二级滑动关节34滑动轴沿维修臂滑动杆33的中心线方向；维修臂三级转动关节36的中心线与维修臂滑动杆33的中心线重合；维修臂四级转动关节39的转动轴与维修臂滑动杆33的中心线垂直；
[0061] 所述前端摄像机系统包括前端摄像机基座40、前端摄像机一级臂42、前端摄像机支架44和前端摄像机46；前端摄像机基座40固定在底座二级臂26的末端；前端摄像机一级臂42通过前端摄像机一级转动关节41与前端摄像机基座40连接；前端摄像机支架44通过前端摄像机二级转动关节43与前端摄像机一级臂42连接；前端摄像机46通过前端摄像机三级转动关节45安装在前端摄像机支架44上。
[0062] 每个履带轮上还装有履带轮防护罩11，从而避免履带轮在运行过程中对外界物体进行破坏。
[0063] 所述维修臂滑动杆33与维修臂滑动盘35之间可以沿着维修臂滑动杆33轴向进行滑动，连接处为维修臂二级滑动关节34；维修作业工具箱安装座37可在维修臂滑动盘35上进行转动，连接处为维修臂三级转动关节36；维修作业工具39通过维修臂四级转动关节38连接在维修作业工具安装座37上。
[0064] 所述维修作业工具39包括夹持工具、清洗工具、喷涂工具或拆除工具。
[0065] 所述监控摄像机与红外热成像仪监控系统包括监控系统固定座60、监控系统支架62和监控摄像头64，所述监控摄像头包括可见光摄像机65和红外热成像仪66；
[0066] 监控系统支架62通过监控系统支架左右旋转关节与监控系统固定座60连接；监控系统支架62上部设有监控系统支架上下旋转关节63，监控摄像头64安装在监控系统支架上下旋转关节63上面。
[0067] 一种用于电站巡检和维修的智能机器人的控制系统，采用所述的用于电站巡检和维修的智能机器人，包括远程控制台控制系统和电站巡检维修机器人控制系统；
[0068] 所述远程控制台控制系统包括第一工控机、差分GPS基台、遥控操作手柄、巡检监控图像显示器和作业机械臂前端摄像机显示器；差分GPS基站和远程遥控手柄通过RS485总线与第一工控机相连；
[0069] 电站巡检维修机器人控制系统包括第二工控机、视频采集卡、可见光摄像机、红外热成像仪、机械臂前端摄像机、USB-CAN转接卡、电机驱动器、辅助光源系统、超声波测距模块、差分GPS接收模块、惯性导航系统、测速模块、锂电池组及发动机；
[0070] 所述电机驱动器驱动4个履带轮连接轴步进电机、4个履带轮行走无刷电机、维修作业臂所有关节伺服电机和监控摄像头关节伺服电机；
[0071] 所述视频采集卡通过PCIE总线与第二工控机相连，采集可见光摄像机、红外热成像仪和机械臂前端摄像机的图像；电机驱动器通过USB-CAN转换卡与工控机连接；辅助光源系统、超声波测距模块、差分GPS接收模块、惯性导航系统、测速模块通过RS485总线与工控机连接，所述锂电池组为电站巡检维修机器人控制系统供电，发动机为锂电池组充电。
[0072] 所述电机驱动器的控制采用CAN主从网络结构，采用CANopen协议对其进行控制，第二工控机通过USB接口与USB-CAN转换卡连接，第二工控机USB-CAN转换卡通过CAN总线与电机驱动器连接构成主从网络结构。
[0073] 电机驱动器再对应的电机进行驱动，这里所述的电机包括八自由度电控维修作业机械臂中15个关节电机、和监控摄像头支架中2个关节电机、4个履带轮行走无刷电机和4个履带轮连接轴步进电机。
[0074] 工控机通过PCIE总线与视频采集卡连接，可见光摄像机、红外热成像仪和机械臂前端摄像机接到视频采集卡上进行图像采集。
[0075] 所述电站巡检维修机器人控制系统由安装在底盘上的锂电池组进行供电，所述的锂电池组通过安装在智能机器人上的发动机或者外接充电器充电，当机器人工作并使锂电池组电量下降到设定的阈值时，发动机启动并为锂电池组充电至锂电池组电量充足为止，当机器人不工作时锂电池组通过外接充电器充电。
[0076] 图5是极端环境电站巡检维修作业机器人的远程控制台，其包括差分GPS基台92、控制摇杆95、图像监控台；
[0077] 90-键盘，91-基台监控信号发射接受天线，92-差分GPS基台，93-巡检监控图像显示器，94-前端摄像机显示器，95-控制摇杆。
[0078] 移动底盘采用履带形式的行走机构，第二工控机中的PCIE卡槽中安装了运动控制卡，运动控制卡的输出接到电机驱动卡上，控制无刷直流电机，直流无刷电机经过减速齿轮箱驱动履带轮进行运动，从而为机器人行走提供动力。在减速齿轮箱上安装了测速编码器，测量电机的运转速度，精确控制履带轮的行走速度。履带轮上还安装了防护罩，避免在机器人运行过程中和其它物体发生摩擦。
[0079] 电站巡检维修作业机器人在自主导航模式下，利用差分GPS系统和惯性导航系统的组合的复合导航方法，为机器人的自主路径规划提供可能。具体的工作原理为：当差分GPS信号无干扰或干扰较少的情况下使用差分GPS信号作为机器人的导航信息，当差分GPS无信号或者信号断续的情况下使用GPS修正惯性导航系统温漂误差的方式作为机器人的导航信息。
[0080] 电站巡检维修作业机器人在人工遥操作模式下，图5中的控制摇杆95通过2.4G无线通信发送控制信息通过机器人上的控制信号接受天线被工控机接收，工控机根据相应的操控指令控制机械臂和履带轮平台的运行。
[0081] 辅助光源系统根据机器人上返回来的监控图像，人工操作控制摇杆95控制辅助光源系统支架的旋转，从而获得最佳的监控图像。
[0082] 巡检维修作业机器人自主导航模式下运行时，如果超声波避障系统检测到前面有障碍物，则发送一个消息给工控机，给出障碍物的大致信息，然后工控机控制履带轮的差速移动来避开障碍物，最后再回到自主导航的路线上。当巡检维修作业机器人在人工遥操作模式下运行时，如果超声波避障系统检测到前面有障碍物，则会发送一个警告消息给远程操控台，提示操作者注意操作机器人避开障碍物。
[0083] 电站巡检维修作业机器人在移动机构底盘中搭载了锂电池组和发动机，锂电池组的电压为24V。巡检维修作业机器人系统的主电源系统为：驱动履带轮的直流无刷电机供电电压为24V，系统其它部分供电电压为12V(包括工控机、监控系统、机械臂系统等)。工控机监控锂电池组的电压及放电特性，将监控数据发送到远程监控台上进行显示，便于操作人员监控巡检维修作业机器人的运行状况。
