CN102621429A - 水平双联绝缘子串带电检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平双联绝缘子串带电检测机器人，包括若干导向杆机构、至少一个绝缘子检测装置、至少一套旋转驱动装置、辅助支撑机构及控制装置，导向杆机构连接设置于旋转驱动装置的两侧，控制装置和绝缘子检测装置均固定在导向杆机构上，辅助支撑机构设置在旋转驱动装置的一侧，绝缘子检测装置、旋转驱动装置的驱动电机均与控制装置电连接。其结构紧凑，移动速度快，短接绝缘子片数少，对绝缘子磨损小，安全保护性好，使用范围广，能够适应水平双联绝缘子串。

Description

水平双联绝缘子串带电检测机器人

技术领域

本发明涉及一种移动检测机器，尤其是一种可用来完成高压线路水平双联绝缘子的检测工作，以代替人工作业的缘子串带电检测机器人。

背景技术

随着我国电力系统的不断发展，电网安全、稳定运行越来越受到重视。尤其在近年来大力发展的超高压、特高压输电系统中，绝缘子的安全运行直接决定了整个系统的投资及安全水平，为保证高压输电线路的电气安全，在高压输电线路运行使用一段时间后，需要检测线路的电气性能，特别是绝缘子的绝缘安全性能，防止短路或短路等现象的发生。

目前国内基本仍然采用人工高空作业的传统检测方式，工作人员携带绝缘子检测仪等工具爬上杆塔，逐串检测塔上所有的绝缘子，这种方式劳动强度大、作业周边环境恶劣，带电作业安全性低。

中国专利ZL200820232350.0公开了一种绝缘子检测机器人，包括第一履带轮、箱体、第二履带轮、变距伸缩机构及探头驱动机构，箱体上安装有变距伸缩机构，第一、二履带轮位于箱体两侧、分别与变距伸缩机构相铰接，第一、二履带轮上分别连接有第一、二行程传感器；箱体的下方设有探头驱动机构。综合分析，此专利主要有如下缺点：耐张绝缘子串有很多种形式，在防闪污绝缘子串上运行时，由于其行走机构采用两个履带轮的形式，履带轮与绝缘子的接触面积非常的小，产生的摩擦力也比较小，不能提供足够的驱动力。

中国专利ZL201120069946.5公开了一种高压与超高压输电线路的绝缘子检测设备，包括对称设置的两个环形支架，两个环形支架上分别设置有爬行机构，两个爬行机构之间通过连接板连接；爬行机构包括对称设置的两个导轨，两个导轨上分别设置卡脚机构；卡脚机构包括滑动装置和摆动装置，滑动装置包括滑动设置在导轨上的卡脚滑块，摆动装置包括摆动键套，摆动键套通过轴承连接到卡脚滑块上；摆动键套套设在摆动键轴上，摆动键套上固设有卡脚；卡脚滑块连接有主动驱动步进伺服电机，摆动键轴连接有卡脚摆动驱动伺服机构。综合分析，此专利主要有如下缺点：其主要针对高压成对并垂直设置的绝缘子的检测，无法在水平耐张绝缘子串上运行；并且，其行走机构采用卡爪卡住绝缘子交替上升，移动速度缓慢，检测效率低下。

中国专利申请01102273.6公开了一种高压输电线路绝缘子带电智能监测仪，它包括有能够套设在绝缘子本体周边的环形支架，环形支架的本体上设置有能够沿绝缘子瓶沿爬行的爬行机构，检测探头设置于环形支架或爬行机构上，其控制电路输出接控制爬行机构、探头的控制端，输入接探头的输出端，控制电路控制爬行机构、探头的检测动作，并接收探头的输出信号。综合分析，此专利主要有如下缺点：其其行走机构同样采用了卡爪卡住绝缘子边沿，交替上升，移动速度缓慢，检测效率低下；由于绝缘子表面非常的光滑，履带结构爬行容易打滑，运行不便。

美国专利申请公开号为：US2010/0100239A 1公开了一种绝缘子串检测机器人机械结构，机器人本体沿带电悬垂绝缘子串往复运动，包括上下可调节环绕绝缘子支架，安装在机器人本体移动的驱动模块，电子检测模块，用于将机器人本体和安装卸载机构连接的连接模块，手动将机器人从绝缘子上拆除的开关翼模块，两侧绝缘子电特性的测量模块，控制机器人动作的控制器以及探测绝缘子缺损的缺损探测单元。但是，该专利申请是一种带电悬垂绝缘子串巡检机器人机构，其由于重力的作用可在悬垂绝缘子串上自由上下运动，在对水平耐张绝缘子串检测时，其驱动模块上的上腿轮和下腿轮只能与绝缘子的上表面接触，而无法踩在绝缘子的下表面，所以该专利在检测水平串时只能沿着一个方向前进。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水平双联绝缘子串带电检测机器人，其结构紧凑，移动速度快，短接绝缘子片数少，对绝缘子磨损小，安全保护性好，使用范围广，能够适应水平双联绝缘子串。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种水平双联绝缘子串带电检测机器人，包括若干导向杆机构、至少一个绝缘子检测装置、控制装置、辅助支撑机构及至少一套旋转驱动装置，所述导向杆机构连接设置于旋转驱动装置的两侧，控制装置和绝缘子检测装置均固定在导向杆机构上，辅助支撑机构连接于旋转驱动装置一侧，所述绝缘子检测装置、旋转驱动装置的驱动电机均与控制装置电连接。

所述旋转驱动装置包含至少一组驱动装置，所述驱动装置包括驱动支架、滚轮支架、若干滚轮、驱动电机、传动装置和支撑装置，所述传动装置包括大齿轮和小齿轮，所述支撑装置包括联板、电机座和支撑轴；所述电机座固定在联板内侧，支撑轴贯穿电机座的中心并与联板固定连接，电机座和驱动支架之间的支撑轴上通过轴承套装有大齿轮；所述电机座上固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有小齿轮，小齿轮大齿轮相啮合，大齿轮外表面固定有驱动支架，在驱动支架末端固定若干滚轮支架，滚轮支架上设有至少一个滚轮。

所述驱动支架为一个或多个，驱动支架形状可以为三角形(3根杆)、十字交叉型、五杆型等，只要其形状在机器人运行过程中能够实现连续旋转爬行并且不与绝缘子干涉即可。

所述滚轮支架每一端上均前后错置分布有两个滚轮，滚轮采用尼龙材料，减小对绝缘子表面的摩擦，当然，也可不设置滚轮和滚轮支架，直接利用驱动支架作为整个行走机构的支撑腿。

所述驱动电机为一个或两个，即可由一个电机带动所有的驱动支架转动，或者由两个驱动电机带动。

旋转驱动装置的齿轮传动部分也可由同步带传动或者链条链轮传动等代替，或者驱动电机直接与旋转的驱动支架相连。

所述联板上设置有位于驱动电机外围的框架，框架上固定吊环。

所述每个导向杆机构均包括两个雪橇型导向杆，所述两个雪橇型导向杆之间通过连接装置连接，其中一个雪橇型导向杆上设有与旋转驱动装置相连的悬臂。

所述连接装置包括两个连接板、连接杆、外侧扭架、定位销、扭簧和内侧扭架，所述两个连接板分别设置于两个雪橇型导向杆上，每个连接板外侧均通过连接杆分别与内侧扭架和外侧扭架相固定，内、外侧扭架中心通过定位销和扭簧贯穿，其中一个连接板的外侧上还固定有悬臂。

所述雪橇型导向杆的长度大于两片且小于三片绝缘子串的轴向长度。

所述雪橇型导向杆与绝缘子表面接触的地方也可设计分布若干滚针，减少导向杆与绝缘子的摩擦。

所述绝缘子检测装置包括舵机、舵机座、探针转轴、曲柄连杆和两个探针，探针转轴通过轴承与舵机座相连，探针转轴两端分别设置有探针，舵机固定在舵机座的一端，并通过曲柄连杆机构与其中一个探针相连，探针通过导线与绝缘子带电检测仪相连。

所述辅助支撑机构包括雪橇型导向杆，连接板，支撑杆，固定板；其中，连接板设置于雪橇型导向杆上，连接板外侧通过至少一个支撑杆与固定板连接，固定板设置于旋转驱动装置的一侧。

本发明中的绝缘子带电检测仪为市购产品，所用结构采用中国授权专利号ZL200510063334.4专利中所述结构。

本发明包括至少一套旋转驱动装置、导向杆机构、辅助支撑机构及绝缘子检测装置；导向杆机构分设在旋转驱动装置的两侧，整个机器人靠导向杆机构上的扭簧抱紧绝缘子串，辅助支撑机构设置于一侧导线杆机构上，并搭载旁侧绝缘子串上，对机器人整体起到保护作用，绝缘子检测装置固定在导向杆的一侧，通过舵机带动探针接触、摆开绝缘子串，实现绝缘子检测。

本发明的工作原理：

本发明在不上串工作时，在扭簧的作用下，两侧的导向杆机构都往中间偏离，开口较小，小于绝缘子串的直径；机器人上串时，用绝缘绳吊装在吊环处即可，到达安装位置后，用绝缘杆使劲推吊环，让绝缘子串将导向杆机构的开口撑开，使绝缘子串进入机器人开口中心，在两侧扭簧的作用下机器人可以通过绝缘子串周围的4个导向杆抱紧绝缘子；同时，辅助支撑机构搭在旁侧的绝缘子串上，导向杆都采用尼龙材料，减小对绝缘子的磨损；此时上下移动机器人，保证旋转驱动装置末端的小滚轮或者打滚轮踩在绝缘子的上表面上。

当机器人抱紧绝缘子串后，驱动电机工作，带动固定在大齿轮上的旋转驱动装置转动，固定在末端的滚轮交替上升或下降，踩住绝缘子的表面，实现整个机器人的前进或后退；搭在旁侧绝缘子串上的辅助支撑机构沿绝缘子串前进或者后退，整个机器人的重心在两个水平绝缘子的中间位置，依靠辅助支撑机构的作用支撑住整个机器人的重量，防止重心偏移导致机器人本体偏转；其中固定在导向杆一侧的绝缘子检测装置在机器人每前进一个绝缘子片的距离时，舵机接收到动作指令，通过曲柄连杆机构带动两个探针动作，分别接触左右两侧绝缘子片的钢冒，将检测值进行自身存储，检测完整个绝缘子串后，可人工与数据库对比；探针为两个弹性金属杆。

本发明的有益效果是，本发明由于采用上述结构，两套导向杆机构环抱于绝缘子串，辅助支撑机构搭在旁侧绝缘子串上，采用尼龙材料的导向杆机构，对绝缘子磨损小，运动连续性好，行走平稳；安装方便，安全性高，短接绝缘子片数少，最多短接3片绝缘子串，符合电力作业规则，将高压绝缘子串检测工作由人工高空作业变为了对人身没有危害的机器人作业；适用范围广，可适用于所有的水平双联瓷质和玻璃的绝缘子检测工作。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明旋转驱动装置结构示意图；

图3为本发明两组旋转驱动装置组合使用立体结构示意图；

图4为本发明导向杆机构结构示意图；

图5为本发明绝缘子检测装置结构示意图；

图6为本发明辅助支撑机构的结构示意图；

其中：1导向杆机构，2旋转驱动装置，3控制装置，4为绝缘子检测装置，5为辅助支撑机构，6为雪橇型导向杆，7为连接板，8为悬臂，9为连接杆，10为外侧扭架，11为定位销，12为扭簧，13为内侧扭架，14为探针，15为连杆，16为曲柄，17为舵机，18为探针转轴，19为舵机座，20为滚轮，21为滚轮支架，22为驱动支架，23为支撑轴，24为联板，25为框架，26为吊环，27为驱动电机，28为小齿轮，29为大齿轮，30为电机座，31为支撑杆，32为固定板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明在水平双联绝缘子串上运行，如图1所示，包括导向杆机构1、旋转驱动装置2、控制装置3、绝缘子检测装置4及辅助支撑机构5；绝缘子检测装置4及控制装置3固定在导向杆机构1的外侧；导向杆机构1的导向杆紧贴在绝缘子的表面，2个导向杆机构1分布在旋转驱动装置2的两侧，辅助支撑机构5设置在旋转驱动装置2的一侧。绝缘子检测装置4、旋转驱动装置的驱动电机27均与控制装置电连接。

如图1、2所示，旋转驱动装置2包括滚轮20，滚轮支架21，驱动支架22，支撑轴23，联板24，框架25，吊环26，驱动电机27，小齿轮28，大齿轮29，电机座30。其中，电机座30固定在联板24内侧，支撑轴23穿过电机座30中心，并与联板24固定连接；电机座30上设有驱动电机27，小齿轮28固定在驱动电机27的输出轴上，在支撑轴23上套设有与小齿轮28啮合的大齿轮29；驱动支架22固定在大齿轮29的外侧，形成行走机构骨架；滚轮支架21上设有至少一个滚轮20，并固定在驱动支架22的末端。

本发明还可以由多组前述实施例的结构组合使用。如图3所示，是由两组结构组合使用。

驱动支架22为一个或多个，驱动支架22形状可以为三角形(3根杆)、十字交叉型、五杆型等，只要其形状在机器人运行过程中能够实现连续旋转爬行并且不与绝缘子干涉即可。

滚轮支架21每一端上均前后错置分布有两个滚轮20，滚轮20采用尼龙材料，减小对绝缘子表面的摩擦，当然，也可不设置滚轮，直接利用驱动支架22作为整个行走机构的支撑腿。

驱动电机27为一个或两个，即可由一个电机带动所有的驱动支架22转动，或者由两个驱动电机27带动。

旋转驱动机构1的齿轮传动部分也可由同步带传动或者链条链轮传动等代替，或者驱动电机27直接与旋转的驱动支架22相连。

联板24上设置有位于驱动电机27外围的框架25，框架25上固定吊环26。

如图1、4所示，导向杆机构1有2个，结构相同，分别安装固定在旋转驱动装置2的两侧，形成机器人本体，在机器人运行时导向杆机构1紧贴在绝缘子的表面，其结构包括雪橇型导向杆6，连接板7，悬臂8，连接杆9，外侧扭架10，定位销11，扭簧12，内侧扭架13；其中，导向杆机构1由左右两侧的两个雪橇型导向杆6形成主要骨架，其上面都安装有连接板7，连接板7固定在连接杆9的一端，连接杆9另一端分别固定有外侧扭架10和内侧扭架13；定位销11穿过外侧扭架10和内侧扭架13的中心，将其形成为一个整体，并且在定位销11上套设有扭簧12。雪橇型导向杆6的长度大于两片且小于三片绝缘子串2的轴向长度，以保证机器人行走时的平稳与安全性；雪橇型导向杆6与绝缘子表面接触的地方也可设计分布若干滚针，减少导向杆与绝缘子的摩擦。

如图5所示，绝缘子检测装置4包括探针14，连杆15，曲柄16，舵机17，探针转轴18，舵机座19；其中，探针转轴18套设在舵机座19上，探针转轴18两端分设有探针14；舵机17固定在舵机座19顶端，其输出轴与曲柄16、连杆15连接，连杆15的末端与其中一根探针14相连，形成曲柄连杆机构，带动探针的左右摆动。探针14通过导线与绝缘子带电检测仪相连。

如图6所示，辅助支撑机构5包括雪橇型导向杆6，连接板7，支撑杆31，固定板32；其中，连接板7设置于雪橇型导向杆6上，连接板7外侧通过至少一个支撑杆31与固定板32固定，固定板32设置于一侧导向杆机构1的悬臂8上。

本发明的工作原理：

本发明在不上串工作时，在扭簧12的作用下，两侧的导向杆机构1都往中间偏离，开口较小，小于绝缘子串的直径；机器人上串时，用绝缘绳吊装在吊环26处即可，到达安装位置后，用绝缘杆使劲推吊环26，让绝缘子串将导向杆机构1的开口撑开，使绝缘子串进入机器人开口中心，在两侧扭簧12的作用下机器人可以通过绝缘子串周围的4个导向杆6抱紧绝缘子，同时，辅助支撑机构5搭在旁侧的绝缘子串上，导向杆6都采用尼龙材料，减小对绝缘子的磨损；此时上下移动机器人，保证旋转驱动装置2末端的滚轮踩在绝缘子的上表面上。

当机器人抱紧绝缘子串后，驱动电机27工作，通过带动固定在大齿轮29上的旋转驱动装置2转动，固定在末端的滚轮20交替上升或下降，踩住绝缘子的表面，实现整个机器人的前进或后退；搭在旁侧绝缘子串上的辅助支撑机构5沿绝缘子串前进或者后退，整个机器人的重心在两个水平绝缘子的中间位置，依靠辅助支撑机构5的作用支撑住整个机器人的重量，防止重心偏移导致机器人本体偏转；其中固定在导向杆6一侧的绝缘子检测装置4在机器人每前进一个绝缘子片的距离时，舵机17接收到动作指令，通过曲柄连杆机构带动两个探针14动作，分别接触左右两侧绝缘子片的钢冒，将检测值进行自身存储，检测完整个绝缘子串后，可人工与数据库对比；探针14为两个弹性金属杆。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，包括若干导向杆机构、至少一个绝缘子检测装置、至少一套旋转驱动装置、辅助支撑机构及控制装置，所述导向杆机构连接设置于旋转驱动装置的两侧，控制装置和绝缘子检测装置均固定在导向杆机构上，所述辅助支撑机构设置在旋转驱动装置的一侧，所述绝缘子检测装置、旋转驱动装置的驱动电机均与控制装置电连接。

2.如权利要求1所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述旋转驱动装置包含至少一组驱动装置，所述驱动装置包括驱动支架、滚轮支架、若干滚轮、驱动电机、传动装置和支撑装置，所述支撑装置包括联板、电机座和支撑轴，所述电机座固定在联板内侧，支撑轴贯穿电机座的中心并与联板固定连接，电机座和驱动支架之间的支撑轴上通过轴承套装有传动装置；所述电机座上固定安装有驱动电机，驱动电机的输出轴上与传动装置相连，传动装置另一端固定有驱动支架，在驱动支架末端固定若干滚轮支架，滚轮支架上设有至少一个滚轮。

3.如权利要求2所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述驱动支架为一个，驱动支架形状为三角形或十字交叉型或五杆型。

4.如权利要求2所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述驱动电机为一个或两个；所述滚轮支架每一端上均前后错置分布有两个滚轮；

所述传动装置为齿轮传动或者同步带传动或者链条链轮传动或者涡轮蜗杆，或者驱动电机直接与旋转的驱动支架相连；

所述齿轮传动包括大齿轮和小齿轮，所述大齿轮通过轴承套装于电机座和驱动支架之间的支撑轴上，小齿轮设置于驱动电机的输出轴上。

5.如权利要求2所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述联板上设置有位于驱动电机外围的框架，框架上固定吊环。

6.如权利要求1-5中任一项所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述辅助支撑机构包括雪橇型导向杆，连接板，支撑杆，固定板；其中，连接板设置于雪橇型导向杆上，连接板外侧通过至少一个支撑杆与固定板连接，固定板设置于旋转驱动装置的一侧。

7.如权利要求6所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述每个导向杆机构均包括两个雪橇型导向杆，所述两个雪橇型导向杆之间通过连接装置连接，其中一个雪橇型导向杆上设有与旋转驱动装置相连的悬臂。

8.如权利要求7所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述连接装置包括两个连接板、连接杆、外侧扭架、定位销、扭簧和内侧扭架，所述两个连接板分别设置于两个雪橇型导向杆上，每个连接板外侧均通过连接杆分别与内侧扭架和外侧扭架相固定，内、外侧扭架中心通过定位销和扭簧贯穿，其中一个连接板的外侧上还固定有悬臂。

9.如权利要求7或8所述的绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述雪橇型导向杆的长度大于两片且小于三片绝缘子串的轴向长度。

10.如权利要求1所述的水平双联绝缘子串带电检测机器人，其特征是，所述绝缘子检测装置包括舵机、舵机座、探针转轴、曲柄连杆和两个探针，探针转轴通过轴承与舵机座相连，探针转轴两端分别设置有探针，舵机固定在舵机座的一端，并通过曲柄连杆机构与其中一个探针相连；所述探针通过导线与绝缘子带电检测仪相连。

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