CN104215844A - 一种水平单联绝缘子串检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平单联绝缘子串检测机器人，包括对称布置在水平单联绝缘子上的两个履带机构和对称布置在水平单联绝缘子下的两个环抱机构，两个履带机构彼此连接，两个环抱机构彼此连接，所述两个履带机构均分别与对应的所述环抱机构连接，所述履带机构与环抱机构彼此连接共同构成一个环抱水平单联绝缘子的环形装置，其中一个环抱机构上设有绝缘子带电检测仪，所述绝缘子正下方的环抱机构上设有降低机器人重心且防止机器人偏转的电池控制箱。本发明结构合理，操作方便，安全性好，对绝缘子磨损小，使用范围广，能够适应水平单联及水平双联绝缘子串的带电检测作业。

Description

一种水平单联绝缘子串检测机器人

技术领域

本发明涉及一种水平单联绝缘子串检测机器人。

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。

按照安装结构不同，绝缘子串可分悬垂绝缘子串和水平绝缘子串，用耐张绝缘子串悬挂导线或分裂导线的承受导线张力的杆塔称为耐张塔，是以基本水平的方向牵拉导线的塔架，当然由于重力的影响，不会绝对水平。这里所说的绝缘子串，在耐张塔上基本上就是水平绝缘子串。

目前针对绝缘子串的检测作业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。

随着人性化作业推广的需要和智能机器人的发展，目前，越来越多的智能机器人应用于电力线路巡检或者设备检测上。

中国专利CN101769971A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：其行走机构采用两个履带轮架设在两串绝缘子的形式，只能沿水平双联绝缘子串行走，无法检测检测水平单联绝缘子串，使用具有很大的局限性。

中国专利CN102621425A公开了一种水平绝缘子串带电检测机器人，包括若干履带轮、若干旋转抱紧机构、至少一个绝缘子带电检测仪及若干防掉落保护机构，所述履带轮、绝缘子带电检测仪及防掉落保护机构均设置于旋转抱紧机构上。履带轮与旋转抱紧机构连接成一体，并且在机器人运行时成120度均匀环抱于绝缘子周围。由于旋转抱紧电机持续提供旋转抱紧力，对电机损伤比较大，同时，机器人三个履带轮120度均匀环抱绝缘子，重心不稳会形成机器人绕绝缘子旋转运动的趋势，其扭转力会造成对履带电机及抱紧机构破坏。

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，该专利申请主要针对的是带电悬垂绝缘子串的检测，其在水平绝缘子串上移动时，因前后移动接触绝缘子片的面不同，其轮爪结构在反向运行时接触绝缘子片底面，会造成卡壳现象，使其在水平绝缘子串上无法正常运行。

一般水平双联的两串绝缘子因安装误差，不是呈绝对对称的，比如两串绝缘子的高度不在一个水平面上(上下错位)、两串绝缘子的瓷瓶及钢帽不对齐(前后错位)，甚至两串绝缘子的中心距在两端是不一样的，呈V型分布，因此跨两串绝缘子的机构设计都要有调节间距的功能，机器人搭两串绝缘子上会有偏斜的情况，而且探针摆动来回检测两串绝缘子时会有一侧打不到钢帽，需要调整检测位置。所以单串行走的机器人主要解决的是平衡问题，不产生偏转，其次是上线简单，可检测单串或双串，行走机构简单、行走平稳等。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种水平单联绝缘子串检测机器人，它具有原理简单，结构合理，操作方便，安全性好，对绝缘子磨损小，使用范围广，能够适应水平单联及水平双联绝缘子串的带电检测作业优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水平单联绝缘子串检测机器人，包括对称布置在水平单联绝缘子上的两个履带机构和对称布置在水平单联绝缘子下的两个环抱机构，两个履带机构彼此连接，两个环抱机构彼此连接，所述两个履带机构均分别与对应的所述环抱机构连接，所述履带机构与环抱机构共同构成一个环抱水平单联绝缘子的环形装置，其中一个环抱机构上设有绝缘子带电检测仪，所述绝缘子正下方的环抱机构上设有降低机器人重心且防止机器人偏转的电池控制箱。

所述履带机构包括履带支撑板，履带支撑板的一侧安装有驱动电机和内环架，另外一侧安装有把手和外环架；所述履带支撑板为工字型履带支撑板；所述内环架和所述外环架均为弧形结构，所述内环架的一侧与履带支撑板连接，所述内环架的另外一侧与另外一个履带机构的内环架连接，所述外环架的一侧与环抱机构连接，所述外环架的另外一侧与履带支撑板连接。

所述履带机构设有异形同步带，所述异形同步带的内齿和外齿的高不同，所述异形同步带的外齿比内齿长，所述异形同步带的长度大于两片且小于三片绝缘子轴向长度。

所述工字型履带支撑板内分别设有主动带轮、从动带轮、若干张紧轮、若干U型板和若干传动轴，所述张紧轮套在传动轴上，所述传动轴两端设置于U型板上，所述U型板通过U型板上的导柱套设在工字型履带支撑板的中间连接板上，所述主动带轮和从动带轮分别安装在两个履带支撑板之间的末端，所述主动带轮、从动带轮和若干张紧轮的外围绕有异形同步带，所述驱动电机与所述主动带轮连接。

所述环抱机构包括若干弧形连接板，所述弧形连接板的一端为上环抱支架，所述弧形连接板的另外一端为下环抱支架，所述上环抱支架上设有小销轴，所述弧形连接板固定在若干个导向杆上。

所述导向杆与绝缘子片外表面接触，接触的长度大于两片且小于三片绝缘子轴向长度，所述导向杆为绝缘材料。

所述上环抱支架和所述下环抱支架上均设有与弧形连接板对应的伸缩调节安装孔，所述上环抱支架的一侧与弧形连接板连接，所述上环抱支架的另外一侧与履带机构的外环架连接，所述下环抱支架的一侧与弧形连接板连接，所述下环抱支架的另外一侧与对称的环抱机构的下环抱机构支架连接，所述弧形连接板采用薄板弯折而成。

所述绝缘子带电检测仪至少有一个，设置在环抱机构上，包括探针驱动机构、检测探针和检测探头，所述探针驱动机构带动检测探针来回摆动，所述检测探针至少有两个，相邻检测探针之间的距离为两片绝缘子轴向长度，所述检测探头设置在环抱机构导向杆上，位于两串绝缘子中间。

所述电池控制箱包含机器人电池，通过销轴与环抱机构下环抱支架铰接固定，且所述电池控制箱安装有限位装置及云台摄像头装置。

所述环抱机构与环抱机构之间允许通过销轴或卡扣的形式连接。

本发明的有益效果：

1本发明由于采用上述对称结构，两个履带对称环抱于绝缘子串上方，运动连续性好，其履带采用的是异性同步带，特殊的外齿结构设计使机器人的抓地能力增强，尤其适用于绝缘子串凹凸不平的外表面结构；

2其次，机器人上串操作简单，安全保护性好，采用对称铰接结构，方便作业人员安装上线，而且机器人在作业过程中，始终处于链式360°全周环抱状态，且重心布置在最下方，使机器人不发生偏转，保证了机器人在移动检测过程中的稳定性及安全性；

3对绝缘子涂层磨损小，短接绝缘子数目少，机器人整体结构与绝缘子接触件均选用绝缘材料，最大程度的避免对绝缘子瓷裙上防污闪涂层的磨损，机器人与绝缘子片接触点的长度大于两片且小于三片绝缘子轴向长度，最多只短接两片绝缘子；

4利用电阻检测及电场检测两种检测方法进行绝缘子优劣的判断，检测精度高，准确度高；可适应性广，机器人采用多处铰接，且环抱机构具有可伸缩调节功能，使机器人可调节环抱直径，适应不同盘径的绝缘子片，其实，机器人不仅可以在水平单联绝缘子串上行走，而且可以在水平双联绝缘子串上行走，不受成V型分布的水平双联绝缘子串的影响，具有一机多用的特点。

5本发明设计成机器人在单串上行走首先避免了调节间距，而且适应性高，可检测单串，也可在双串上的一串行走检测双串，不受双串上下错位，前后错位，及V型角度的影响。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的履带机构示意图；

图3为本发明的环抱机构示意图；

图4为本发明的履带支撑板示意图；

图5为本发明的检测水平双联串的实施例示意图。

其中：1异形同步带，2从动带轮，3工字型履带支撑板，4内环架，5张紧轮，6驱动电机，7主动带轮，8外环架，9把手，10第一销轴，11上环抱支架，12导向杆，13弧形连接板，14下环抱支架，15电池控制箱，16探针驱动机构，17检测探针,18绝缘子串，19第一履带机构，20第一环抱机构，21绝缘子带电检测仪，22小销轴，23定位装置，24检测探头，25云台摄像头装置，26第二环抱机构，27第二履带机构，28第二销轴，29第三销轴，30第四销轴。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种水平单联绝缘子串检测机器人，包括对称布置在水平单联绝缘子上的两个履带机构和对称布置在水平单联绝缘子下的两个环抱机构，两个履带机构彼此连接，两个环抱机构彼此连接，所述两个履带机构均分别与对应的所述环抱机构连接，所述履带机构与环抱机构共同构成一个环抱水平单联绝缘子的环形装置，其中一个环抱机构上设有绝缘子带电检测仪，所述绝缘子正下方的环抱机构上设有降低机器人重心且防止机器人偏转的电池控制箱。

电池控制箱内设有控制器，所述控制器通过线路控制履带机构在水平单联绝缘子上行进，所述控制器还分别与绝缘子带电检测仪和无线数据传输模块连接，绝缘子带电检测仪将检测到的数据通过无线数据传输模块发送给控制中心。

本发明在水平绝缘子串18上行走，如图1所示，包括对称布置的第一履带机构19和第二履带机构27、对称布置的第一环抱机构20和第二环抱机构26、至少一个绝缘子带电检测仪21及电池控制箱15。第一履带机构19和第二履带机构27对称分布在绝缘子串18上方并通过第一销轴10铰接。第一环抱机构20和第二环抱机构26对称分布在绝缘子串18下方，第一环抱机构20通过第二销轴28与第一履带机构19连接，第二环抱机构26通过第三销轴29与第二履带机构连接，第一环抱机构20的下端、第二环抱机构26的下端与电池控制箱15通过第四销轴30铰接，电池控制箱15上安装有定位装置23和云台摄像头装置25。绝缘子带电检测仪21安装在第二环抱机构26上，绝缘子带电检测仪21由探针驱动机构16、检测探针17和检测探头24组成，探针驱动机构16带动检测探针17来回摆动，如图5所示，分别打在左右两绝缘子串18的钢帽上，检测探头24位于两串绝缘子中间。

如图2所示，第一履带机构19和第二履带机构27均包括异形同步带1、从动带轮2、工字型履带支撑板3、内环架4、张紧轮5、驱动电机6、主动带轮7、外环架8和把手9。驱动电机6安装在工字型履带支撑板3外侧，通过电机轴带动工字型履带支撑板3内侧前端的主动带轮7转动，主动带轮7与异形同步带1配合，安装在工字型履带支撑板3内侧后端的从动带轮2也与异形同步带1配合。内环架4固定在工字型履带支撑板3外侧一端，通过第一销轴10与对称履带机构的内环架4铰接，外环架8固定在工字型履带支撑板3外侧另一端，通过第二销轴28与第一环抱机构20的上环抱支架11铰接。张紧轮5安装在工字型履带支撑板3内部下侧，并可上下调节，把手9安装在工字型履带支撑板3外侧一端。

如图3所示，第一环抱机构20和第二环抱机构26均包括上环抱支架11、导向杆12、弧形连接板13和下环抱支架14。上环抱支架11与第一履带机构19或第三履带机构27铰接，下环抱支架14与电池控制箱15铰接，弧形连接板13两端分别与上环抱支架11及下环抱支架14连接，导向杆12安装在弧形连接板13内侧，与绝缘子串18表面接触。

如图4所示，所述履带机构包括工字型履带支撑板，工字型履带支撑板通过中间连接板组成一体化工字型框架结构，其中工字型履带支撑板的一侧安装有驱动电机和内环架，另外工字型履带支撑板的另外一侧安装有把手和外环架。

本发明的工作原理：

本发明不进行上线作业时，机器人处于非工作状态，由于各铰接点处于可自由活动状态，则需要对各铰接点进行固定，防止机器人在铰接部分自由活动，发生随意变形，此时将各铰接点通过小销轴22进行径向铰接，则可防止铰接件围绕销轴旋转，保证机器人的造型及稳定性，同时检测探针17处于如图1所示位置。

机器人上线时，首先将一侧履带机构与环抱机构铰接处打开，将机器人通过此开口架在绝缘子串18上，然后再将此处铰接点插入销轴，把所有铰接点的小销轴拔出，则各铰接点处于自由活动状态，机器人可自由贴合绝缘子串18外表面，同时在重力作用下，电池控制箱15会处于绝缘子串18最下方，两履带机构位于绝缘子串18上方。

在机器人工作时，驱动电机6驱动电机轴旋转，通过主动带轮7、从动带轮2带动异形同步带1沿绝缘子串18表面进行移动，由于异形同步带1外齿的特殊设计，增大了机器人的抓地能力，比平带或一般双侧齿同步带摩擦力大，尤其适用于绝缘子串18凹凸不平的外表面结构。异形同步带1及导向杆12的长度大于两片且小于三片绝缘子轴向长度，最多只短接两片绝缘子，其材料均为绝缘材料，可最大程度避免对绝缘子瓷裙上防污闪涂层的磨损。

机器人在绝缘子串18上连续移动时，定位装置23检测到绝缘子串18检测位置即启动检测程序，此时机器人停止在检测位置上，电池控制箱15中检测系统控制板发出信号控制绝缘子带电检测仪21上的探针驱动机构16带动检测探针17摆动，使前后两根探针分别打在相邻两绝缘子片钢帽上，在此同时，电池控制箱15中检测系统检测绝缘子并记录数值，检测完毕记录数值后通过信号反馈给控制板，控制板发出信号控制探针驱动机构16带动检测探针17恢复至初始位置。在进行水平双联绝缘子串检测时，每次在检测位置，探针左右来回摆动两次，即可完成对两串绝缘子串的检测作业。在移动及检测作业过程中，云台摄像头装置25可对检测位置、机器人移动方向、绝缘子串表面的破损、裂纹及周围金具进行监测，实时掌握机器人的运行情况。

机器人除用检测探针17进行电阻检测外，还可利用检测探头24对绝缘子串18进行电场检测。机器人在绝缘子串18上连续移动，定位装置23检测到绝缘子串18初始位置后，启动检测程序，检测探头24感应绝缘子串18周围电场并进行信号传输，电池控制箱15中检测系统同步记录数值直至检测完毕。

检测作业全部结束后，将一侧履带机构与环抱机构铰接处打开，将机器人通过此开口取离绝缘子串18，然后再将此处铰接点插入销轴，并把各铰接点通过小销轴22进行径向铰接，检查各部件是否正常，断开电源。

本发明采用履带连续式移动机构，移动速度快，同步带的异形结构使机器人对绝缘子串的抓地效果增强，防止打滑，对绝缘子磨损小、短接绝缘子少，安全保护性好，上串操作简单，移动速度平稳，探头搭接可靠，检测准确，可适应于不同盘径大小的绝缘子串，可应用于水平单联及水平双联绝缘子串的带电检测作业。

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)

1.一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，包括对称布置在水平单联绝缘子上的两个履带机构和对称布置在水平单联绝缘子下的两个环抱机构，两个履带机构彼此连接，两个环抱机构彼此连接，所述两个履带机构均分别与对应的所述环抱机构连接，所述履带机构与环抱机构共同构成一个环抱水平单联绝缘子的环形装置，其中一个环抱机构上设有绝缘子带电检测仪，所述绝缘子正下方的环抱机构上设有降低机器人重心且防止机器人偏转的电池控制箱。

2.如权利要求1所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述履带机构包括履带支撑板，履带支撑板的一侧安装有驱动电机和内环架，另外一侧安装有把手和外环架；所述履带支撑板为工字型履带支撑板；所述内环架和所述外环架均为弧形结构，所述内环架的一侧与履带支撑板连接，所述内环架的另外一侧与另外一个履带机构的内环架连接，所述外环架的一侧与环抱机构连接，所述外环架的另外一侧与履带支撑板连接。

3.如权利要求1所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述履带机构设有异形同步带，所述异形同步带的内齿和外齿的高不同，所述异形同步带的外齿比内齿长，所述异形同步带的长度大于两片且小于三片绝缘子轴向长度。

4.如权利要求2所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述工字型履带支撑板内分别设有主动带轮、从动带轮、若干张紧轮、若干U型板和若干传动轴，所述张紧轮套在传动轴上，所述传动轴两端设置于U型板上，所述U型板通过U型板上的导柱套设在工字型履带支撑板的中间连接板上，所述主动带轮和从动带轮分别安装在两个履带支撑板之间的末端，所述主动带轮、从动带轮和若干张紧轮的外围绕有异形同步带，所述驱动电机与所述主动带轮连接。

5.如权利要求1所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述环抱机构包括若干弧形连接板，所述弧形连接板的一端为上环抱支架，所述弧形连接板的另外一端为下环抱支架，所述上环抱支架上设有小销轴，所述弧形连接板固定在若干个导向杆上。

6.如权利要求5所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述导向杆与绝缘子片外表面接触，接触的长度大于两片且小于三片绝缘子轴向长度，所述导向杆为绝缘材料。

7.如权利要求5所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述上环抱支架和所述下环抱支架上均设有与弧形连接板对应的伸缩调节安装孔，所述上环抱支架的一侧与弧形连接板连接，所述上环抱支架的另外一侧与履带机构的外环架连接，所述下环抱支架的一侧与弧形连接板连接，所述下环抱支架的另外一侧与对称的环抱机构的下环抱机构支架连接，所述弧形连接板采用薄板弯折而成。

8.如权利要求1所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述绝缘子带电检测仪至少有一个，设置在环抱机构上，包括探针驱动机构、检测探针和检测探头，所述探针驱动机构带动检测探针来回摆动，所述检测探针至少有两个，相邻检测探针之间的距离为两片绝缘子轴向长度，所述检测探头设置在环抱机构导向杆上，位于两串绝缘子中间。

9.如权利要求1所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述电池控制箱包含机器人电池，通过销轴与环抱机构下环抱支架铰接固定，且安装有限位装置及云台摄像头装置。

10.如权利要求1所述的一种水平单联绝缘子串检测机器人，其特征是，所述环抱机构与环抱机构之间允许通过销轴或卡扣的形式连接。