CN103611645B - 挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人 - Google Patents

Abstract

一种挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征是包括移动车体，所述移动车体上部设有驱动轮（3）和从动滚轮（4），还包括板载控制系统（18）、电源模块（8）、电机驱动器（7）、压紧装置（19）、喷涂电机（16）、绝缘漆桶（12）、传动齿轮系统（14）、丝杆（13）和喷涂头（2）。本机器人能够在架空电力线上自动行走，并能够通过地面控制系统调节机器人移动车体下部喷涂电机的转速、传动齿轮系统及丝杠的转速，控制机器人的行走速度和绝缘漆喷涂量，实现特定厚度的绝缘漆自动喷涂作业。

Description

挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人

技术领域

针对早期裸线形式的架空电力线，本发明涉及一种绝缘漆自动喷涂机器人，尤其涉及一种挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人。

背景技术

早期的架空电力线普遍采用裸线形式。在电力线上意外挂有风筝及塑料布等杂物，及绝缘子上的集尘在暴风雨或大雨时形成的泥流容易造成高压电力线之间的短路，从而引发意外断电等事故。

但目前普遍采用人工喷涂形式，存在效率低、速度慢、无法保证质量及绝缘效果差的缺点。同时，也易发人员意外中毒和伤亡事故。

经专利文献检索，除巡检机器人和输电线路防覆冰遥控自动喷涂机器人外，还未有类似的文献和新闻报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在架空电力线上自动行走，并能够对电力线表面喷涂高粘度绝缘漆的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，包括移动车体，所述移动车体上部设有驱动轮3和从动滚轮4，还包括板载控制系统18、电源模块8、电机驱动器7、压紧装置19、喷涂电机16、绝缘漆桶12、传动齿轮系统14、丝杆13和喷涂头2，所述喷涂头2和压紧装置19位于所述移动车体后部，所述喷涂电机16、绝缘漆桶12、传动齿轮系统14、丝杆13设于所述移动车体下部，所述板载控制系统18通过无线数传单元与地面控制系统通信；移动车体是喷涂机器人的骨架，是电源模块8、电机驱动器7、板载控制系统18、压紧装置19的安装载体；移动车体通过一个驱动轮3与从动滚轮4组成的悬挂驱动装置、两个从动滚轮4组成的悬挂从动装置悬挂在架空电力线1及配网导线上，所述电源模块8采用锂离子充电电池或其他充电电池，为喷涂电机16、行走电机21、电机驱动器7和板载控制系统18提供所需电力，并由电力线1与喷涂电机16、行走电机21、电机驱动器7和板载控制系统18相连。

所述电机驱动器为行走电机21和喷涂电机16提供控制信号，由板载控制系统18控制，经由电力线1与喷涂电机16、行走电机21、板载控制系统18及电源模块8相连，电机驱动器7通过信号线与喷涂电机16及行走电机21相连，驱动喷涂电机16及行走电机21运动；直流无刷电机BLDC驱动芯片接收来自三极管转换电路的直流无刷电机霍尔信号，并产生相应的驱动信号，馈入MOSFET芯片，驱动直流无刷行走电机和喷涂电机运动。

所述板载控制系统18为电机驱动器7提供所需的使能、速度、方向等控制信号，通过电力线1与电源模块8及电机驱动器7相连，通过无线数传单元与地面控制系统实现控制数据及反馈数据的双向传输及交换；板载控制系统18的单片机MCU通过串口与无线数传模块通信，接收地面站发送的控制指令，并将行走电机21对应的脉冲速度信号发送给地面站。单片机MCU通过三极管转换电路与行走电机驱动器和喷涂电机驱动器相连，用于发送使能、速度、转向等信号，并将行走电机驱动器反馈的速度脉冲信号馈入单片机MCU的计数器模块，实现脉冲信号计数和速度计算功能。

所述压紧装置19末端安装在移动车体上，上端与电力线1相接触。与驱动轮3同时压紧在电力线1上，为机器人行走提供一定的压紧力，防止机器人在架空电力线1及配网导线上的滑动。

所述喷涂电机16固定在下盖板15上，经齿轮传动带动丝杆13转动并上下移动，丝杆13传动时推动绝缘漆桶12末端的密封活塞，将绝缘漆经由绝缘漆出头9送至喷涂头2，是将绝缘漆从绝缘漆桶12输出至架空电力线1及配网导线的动力源；所述绝缘漆桶12固定在上盖板10及下盖板15之间，用于存储绝缘漆。通过丝杆13传动、齿轮传动系统14与喷涂电机16相连。在喷涂电机16转动时，经齿轮传动系统14及丝杆13传动将绝缘漆桶12中的绝缘漆输出至架空电力线1及配网导线。

所述传动齿轮系统14位于下盖板15下面，由与喷涂电机16相连的中心轮及与丝杆13相连的行星轮组成。在喷涂电机16转动时，与喷涂电机16相连的中心轮带动行星轮转动，行星轮再带动穿过其中心的丝杆13向上运动，丝杆13推动绝缘漆桶底部的密封活塞，将绝缘漆经固定在上盖板10上的绝缘漆出头9输出至架空电力线1及配网导线，实现绝缘漆喷涂功能；下连接板6经圆柱棍子轴承和传动轴与驱动上连接板5相连，驱动上连接板5经圆柱棍子轴承和传动轴与从动滚轮4相连。

所述下盖板15经支撑连杆11与上盖板10相连，上盖板10经中间连杆17和转轴与移动车体相连，形成机械一体结构。

所述丝杆13穿过行星轮系各个齿轮的中心，与绝缘漆桶12底部的密封活塞相连。在喷涂电机16转动时，经由传动齿轮系统14带动丝杆13向上运动，将绝缘漆桶12中的绝缘漆经固定在上盖板10上的绝缘漆出头9输出至架空电力线1及配网导线上。

所述喷涂头2经机械连接与移动车体相连，电力线1从其中心穿过，喷涂头2采用两半对称机械结构，前后各有三个互成120°或四个互成90°配置的弹簧、滚轮装置，通过调节弹簧长度和压力，实现喷涂头2沿电力线径向的调整和电力线1从喷涂头结构中心穿过，喷涂头2内壁在电力线行走方向有5°～15°的内倾角，由均布安装在电力线径向的喷头导入绝缘漆，以实现绝缘漆的均厚和均速喷涂。

所述移动车体上还固定有屏蔽罩20，用于实现带电工作状态下强电磁的屏蔽以保证控制系统的可靠及稳定工作，工作于停电状态下时，可不用安装屏蔽罩20。

本发明的有益效果是：

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的输挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，由于包含电源模块、电机驱动器、压紧装置、喷涂电机、绝缘漆桶、传动齿轮系统、丝杆、喷涂头及屏蔽罩，所述喷涂头和压紧装置位于所述移动车体后部，所述喷涂电机、绝缘漆桶、传动齿轮系统、丝杆设于所述移动车体下部，所述板载控制系统通过无线数传单元与地面控制系统通信，能够在架空电力线上自动行走，并能够通过地面控制系统调节机器人移动车体下部喷涂电机的转速、传动齿轮系统及丝杆的转速，控制机器人的行走速度和绝缘漆喷涂量，实现特定厚度的绝缘漆自动喷涂作业。

附图说明

图1为本发明的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人的结构示意图。

图2为本发明的电源模块连接示意图。

图3为本发明的板载控制系统的原理框图。

图4为本发明的驱动器的原理框图。

图中：1、电力线，2、喷涂头，3、驱动轮，4、从动滚轮，5、驱动上连接板，6、驱动下连接板，7、电机驱动器，8、电源模块，9、绝缘漆出头，10、上盖板，11、支撑连杆，12、绝缘漆桶，13、丝杆，14、传动齿轮系统，15、下盖板，16、喷涂电机，17、中间连杆，18、板载控制系统，19、压紧装置，20、屏蔽罩，21、行走电机，

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

本发明的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其较佳的具体实施方式如图1所示：

本发明的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人的具体实施例，能够在架空电力线及配网导线上行走，并能够通过地面控制系统实时检测和控制喷涂电机推进速度和行走电机行进速度实现高粘度绝缘漆的高效和可靠喷涂作业；

整个机器人系统是在程序控制下通过无线控制完成的，从而保证了移动车体行走速度、喷涂电机推进速度的协调一致，以保证喷涂厚度和速度。

应用本发明，在地面控制系统控制下，通过机器人在架空电力线及配网导线上的行走及机器人行走速度及喷涂电机推进速度的协调一致，实现高粘度绝缘漆在架空电力线及配网导线上的均厚和均速喷涂，以保证输电线路安全稳定的长周期运行及电网可靠供电。

下面通过具体实施例对本发明的结构和工作原理进行详细的描述：

如图1所示，本发明的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，包括移动车体，所述移动车体上部设有驱动轮3和从动滚轮4，还包括板载控制系统18、电源模块8、电机驱动器7、压紧装置19、喷涂电机16、绝缘漆桶12、传动齿轮系统14、丝杆13和喷涂头2，所述喷涂头2和压紧装置19位于所述移动车体后部，所述喷涂电机16、绝缘漆桶12、传动齿轮系统14、丝杆13设于所述移动车体下部，所述板载控制系统18通过无线数传单元与地面控制系统通信。

下面对各功能模块分别详细介绍：

移动车体：移动车体是喷涂机器人的骨架，是电源模块8、电机驱动器7、板载控制系统18、压紧装置19的安装载体；移动车体通过一个驱动轮3与从动滚轮4组成的悬挂驱动装置、两个从动滚轮4组成的悬挂从动装置悬挂在架空电力线1及配网导线上，是整套机器人系统的受力体；

电源模块：如图2，电源模块8采用锂离子充电电池或其他充电电池，为喷涂电机16、行走电机21、电机驱动器7和板载控制系统18提供所需电力，并由电力线1与喷涂电机16、行走电机21、电机驱动器7和板载控制系统18相连，电源模块8采用车载24V/12V高效功率模块。

电机驱动器:为行走电机21和喷涂电机16提供控制信号，由板载控制系统18控制，经由电力线1与喷涂电机16、行走电机21、板载控制系统18及电源模块8相连，如图4，电机驱动器7通过信号线与喷涂电机16及行走电机21相连，驱动喷涂电机16及行走电机21运动；直流无刷电机BLDC驱动芯片接收来自三极管转换电路的直流无刷电机霍尔信号，并产生相应的驱动信号，馈入MOSFET芯片，驱动直流无刷行走电机和喷涂电机运动。

板载控制系统:如图3，为电机驱动器7提供所需的使能、速度、方向等控制信号，通过电力线1与电源模块8及电机驱动器7相连。通过无线数传单元与地面控制系统实现控制数据及反馈数据的双向传输及交换；板载控制系统18的单片机MCU通过串口与无线数传模块通信，接收地面站发送的控制指令，并将行走电机21对应的脉冲速度信号发送给地面站。单片机MCU通过三极管转换电路与行走电机驱动器和喷涂电机驱动器相连，用于发送使能、速度、转向等信号，并将行走电机驱动器反馈的速度脉冲信号馈入单片机MCU的计数器模块，实现脉冲信号计数和速度计算功能。

压紧装置:压紧装置19末端安装在移动车体上，上端与电力线1相接触。与驱动轮3同时压紧在电力线1上，为机器人行走提供一定的压紧力，防止机器人在架空电力线1及配网导线上的滑动；

喷涂电机:喷涂电机16固定在下盖板15上，经齿轮传动带动丝杆13转动并上下移动。丝杆13传动时推动绝缘漆桶12末端的密封活塞，将绝缘漆经由绝缘漆出头9送至喷涂头2，是将绝缘漆从绝缘漆桶12输出至架空电力线1及配网导线的动力源；

绝缘漆桶:绝缘漆桶12固定在上盖板10及下盖板15之间，用于存储绝缘漆。通过丝杆13传动、齿轮传动系统14与喷涂电机16相连。在喷涂电机16转动时，经齿轮传动系统14及丝杆13传动将绝缘漆桶12中的绝缘漆输出至架空电力线1及配网导线；

传动齿轮系统:传动齿轮系统14位于下盖板15下面，由与喷涂电机16相连的中心轮及与丝杆13相连的行星轮组成。在喷涂电机16转动时，与喷涂电机16相连的中心轮带动行星轮转动，行星轮再带动穿过其中心的丝杆13向上运动，丝杆13推动绝缘漆桶底部的密封活塞，将绝缘漆经固定在上盖板10上的绝缘漆出头9输出至架空电力线1及配网导线，实现绝缘漆喷涂功能；

所述的驱动下连接板6经圆柱棍子轴承和传动轴与驱动上连接板5相连，驱动上连接板5经圆柱棍子轴承和传动轴与从动滚轮4相连。

所述的下盖板15经支撑连杆与上盖板相连，上盖板经中间连杆和转轴与移动车体相连，形成机械一体结构。

丝杆:丝杆13穿过行星轮系各个齿轮的中心，与绝缘漆桶12底部的密封活塞相连。在喷涂电机16转动时，经由传动齿轮系统14带动丝杆13向上运动，将绝缘漆桶12中的绝缘漆经固定在上盖板10上的绝缘漆出头9输出至架空电力线1及配网导线上；

喷涂头:喷涂头2经机械连接与移动车体相连，电力线1从其中心穿过。喷涂头2采用两半对称机械结构，前后各有三个互成120°或四个互成90°配置的弹簧、滚轮装置，通过调节弹簧长度和压力，实现喷涂头2沿电力线径向的调整和电力线1从喷涂头结构中心穿过。喷涂头2内壁在电力线行走方向有5°～15°的内倾角，由均布安装在电力线径向的喷头导入绝缘漆，以实现绝缘漆的均厚和均速喷涂；

屏蔽罩:屏蔽罩20固定在移动车体上，用于实现带电工作状态下强电磁的屏蔽以保证控制系统的可靠及稳定工作。工作于停电状态下时，可不用安装屏蔽罩20。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征是包括移动车体，所述移动车体上部设有驱动轮（3）和从动滚轮（4），还包括板载控制系统（18）、电源模块（8）、电机驱动器（7）、压紧装置（19）、喷涂电机（16）、绝缘漆桶（12）、传动齿轮系统（14）、丝杆（13）和喷涂头（2），所述喷涂头（2）和压紧装置（19）位于所述移动车体后部，所述喷涂电机（16）、绝缘漆桶（12）、传动齿轮系统（14）、丝杆（13）设于所述移动车体下部，所述板载控制系统（18）通过无线数传单元与地面控制系统通信；移动车体是喷涂机器人的骨架，是电源模块（8）、电机驱动器（7）、板载控制系统（18）、压紧装置（19）的安装载体；移动车体通过一个驱动轮（3）与从动滚轮（4）组成的悬挂驱动装置、两个从动滚轮（4）组成的悬挂从动装置悬挂在架空电力线（1）及配网导线上，所述电源模块（8）采用高性能锂离子充电电池或其他充电电池，为喷涂电机（16）、行走电机（21）、电机驱动器（7）和板载控制系统（18）提供所需电力，并由电力线（1）与喷涂电机（16）、行走电机（21）、电机驱动器（7）和板载控制系统（18）相连。

2.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述电机驱动器为行走电机（21）和喷涂电机（16）提供控制信号，由板载控制系统（18）控制，经由电力线（1）与喷涂电机（16）、行走电机（21）、板载控制系统（18）及电源模块（8）相连，电机驱动器（7）通过信号线与喷涂电机（16）及行走电机（21）相连，驱动喷涂电机（16）及行走电机（21）运动；直流无刷电机BLDC驱动芯片接收来自三极管转换电路的直流无刷电机霍尔信号，并产生相应的驱动信号，馈入MOSFET芯片，驱动直流无刷行走电机和喷涂电机运动。

3.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述板载控制系统（18）为电机驱动器（7）提供所需的使能、速度、方向控制信号，通过电力线（1）与电源模块（8）及电机驱动器（7）相连，通过无线数传单元与地面控制系统实现控制数据及反馈数据的双向传输及交换；板载控制系统（18）的单片机MCU通过串口与无线数传模块通信，接收地面站发送的控制指令，并将行走电机（21）对应的脉冲速度信号发送给地面站；单片机MCU通过三极管转换电路与行走电机驱动器和喷涂电机驱动器相连，用于发送使能、速度、转向信号，并将行走电机驱动器反馈的速度脉冲信号馈入单片机MCU的计数器模块，实现脉冲信号计数和速度计算功能。

4.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述压紧装置（19）末端安装在移动车体上，上端与电力线（1）相接触，与驱动轮（3）同时压紧在电力线（1）上，为机器人行走提供一定的压紧力，防止机器人在架空电力线（1）及配网导线上的滑动。

5.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述喷涂电机（16）固定在下盖板（15）上，经齿轮传动带动丝杆（13）转动并上下移动，丝杆（13）传动时推动绝缘漆桶（12）末端的密封活塞，将绝缘漆经由绝缘漆出头（9）送至喷涂头（2），是将绝缘漆从绝缘漆桶（12）输出至架空电力线（1）及配网导线的动力源；所述绝缘漆桶（12）固定在上盖板（10）及下盖板（15）之间，用于存储绝缘漆；通过丝杆（13）传动、齿轮传动系统（14）与喷涂电机（16）相连；在喷涂电机（16）转动时，经齿轮传动系统（14）及丝杆（13）传动将绝缘漆桶（12）中的绝缘漆输出至架空电力线（1）及配网导线。

6.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述传动齿轮系统（14）位于下盖板（15）下面，由与喷涂电机（16）相连的中心轮及与丝杆（13）相连的行星轮组成，在喷涂电机（16）转动时，与喷涂电机（16）相连的中心轮带动行星轮转动，行星轮再带动穿过其中心的丝杆（13）向上运动，丝杆（13）推动绝缘漆桶底部的密封活塞，将绝缘漆经固定在上盖板（10）上的绝缘漆出头（9）输出至架空电力线（1）及配网导线，实现绝缘漆喷涂功能；下连接板（6）经圆柱棍子轴承和传动轴与驱动上连接板（5）相连，驱动上连接板（5）经圆柱棍子轴承和传动轴与从动滚轮（4）相连。

7.根据权利要求6所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述下盖板（15）经支撑连杆（11）与上盖板（10）相连，上盖板（10）经中间连杆（17）和转轴与移动车体相连，形成机械一体结构。

8.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述丝杆（13）穿过行星轮系各个齿轮的中心，与绝缘漆桶（12）底部的密封活塞相连，在喷涂电机（16）转动时，经由传动齿轮系统（14）带动丝杆（13）向上运动，将绝缘漆桶（12）中的绝缘漆经固定在上盖板（10）上的绝缘漆出头（9）输出至架空电力线（1）及配网导线上。

9.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述喷涂头（2）经机械连接与移动车体相连，电力线（1）从其中心穿过，喷涂头（2）采用两半对称机械结构，前后各有三个互成120°或四个互成90°配置的弹簧、滚轮装置，通过调节弹簧长度和压力，实现喷涂头（2）沿电力线径向的调整和电力线（1）从喷涂头结构中心穿过，喷涂头（2）内壁在电力线行走方向有5°～15°的内倾角，由均布安装在电力线径向的喷头导入绝缘漆，以实现绝缘漆的均厚和均速喷涂。

10.根据权利要求1所述的挤压式架空电力线高粘度绝缘漆自动喷涂遥控机器人，其特征在于所述移动车体上还固定有屏蔽罩（20），用于实现带电工作状态下强电磁的屏蔽以保证控制系统的可靠及稳定工作，工作于停电状态下时，可不用安装屏蔽罩（20）。