CN105013732A - 针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人及方法；机器人，包括车体行走机构、动力总成、垂直升降机构、水枪冲洗机构、电气控制系统等组成；其中，车体行走机构为履带式移动底盘结构，动力总成采用柴油机提供动力，安装于移动底盘上，垂直升降机构连接在车体行走机构前端，垂直升降机构安装有两级伸缩臂，两级伸缩臂的上臂通过绝缘支柱与水枪冲洗机构的工作云台相连；本发明可代替人工完成变电站绝缘子冲洗作业，使操作人员位于安全区域内，保障了操作人员的安全，降低的劳动强度，提高冲洗效率和自动化水平，对我国变电站水冲洗作业方式产生积极的变革作用。

Description

针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人及方法

技术领域

本发明涉及一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人及方法。

背景技术

变电站绝缘子长时间暴露在外界环境中，表面易沉积污垢，这些污垢受恶劣天气侵害容易发生污闪事故。绝缘子带电水冲洗作业可以提高供电的可靠性，减少停电损失，保证变电站及输电线路的安全。在现阶段的变电站绝缘子冲洗作业主要存在以下缺点：

1、冲洗方式大多是由清洗技术人员手持冲洗设备进入现场进行作业，人工冲洗不仅依赖于天气情况，还需要清洗人员具备较高技术水平及熟练的操作流程，对绝缘子进行带电水冲洗时需要高规格的安全防护，以避免短路电流造成的安全事故，引发人员伤亡，这类作业方式存在安全隐患；

2、人工作业面临着劳动强度大，效率低，自动化水平低等诸多问题；

3、带电水冲洗技术要求较高，受环境、积污情况、设备爬距、设备布置方式等多种因素影响，人工冲洗时容易发生设备闪络；

4、考虑到带电水冲洗作业受到冲洗角度、水压等多方面的影响，人工作业有时不能把设备外绝缘表面的污秽物完全冲走；

5、现有的水冲洗机器人多针对为了清洗8m以上的绝缘子而设计，这种水冲洗机器人对于8m以下、位于低空的变电站支柱绝缘子并不适用。

因此研发针对于8m以下的变电站绝缘子的带电水冲洗机器人进行水冲洗作业是非常有必要的，是符合时代发展要求的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人及方法，该装置可代替操作人员，在不停电的情况下对变电站设备进行机器人带电水冲洗作业，其可有效减轻人工清洗工作的繁重体力劳动，保证操作人员的人身安全，同时通过对设备污秽的清洗，防止设备污闪事故、保证电网的安全运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，包括车体行走机构、动力总成、垂直升降机构、水枪冲洗机构、电气控制系统；其中，所述动力总成固定于车体行走机构上端，与外壳相连接，外壳前端固定有垂直升降机构，垂直升降机构与动力总成连接，垂直升降机构的顶端固定有水枪冲洗机构，电气控制系统设置于垂直升降机构上；

所述水枪冲洗机构包括云台、电控箱和可调式水枪支架；电控箱安装于垂直升降机构上，提供云台所需电源，云台实现水枪水平及俯仰两个方向运动，可调式水枪支架连接在云台上方，水枪架上连接有水枪。

所述车体行走机构包括履带底盘、左行走马达、右行走马达、驱动轮、从动轮、承重轮、履带和张紧缓冲装置，左行走马达和右行走马达通过螺栓连接在履带底盘支架上，驱动轮通过驱动轴与行走马达联接，从动轮、承重轮与张紧缓冲装置分别通过旋转轴与履带底盘支架联接，履带套在驱动轮、从动轮、承重轮与张紧缓冲装置的外侧，底盘左边为液压油箱，右边为柴油箱。

所述车体行走机构采用轮式移动机构，轮式移动机构主要由轮式底盘、左行走马达、右行走马达、驱动轮、从动轮以及两侧的四个液压支腿组成，左行走马达和右行走马达通过螺栓连接在轮式底盘支架上，驱动轮通过驱动轴与行走马达联接，从动轮通过旋转轴与轮式底盘支架联接，轮式底盘左边为柴油箱，右边为液压油箱，液压支腿铰接在轮式底盘上。

所述动力总成采用自带动力源，柴油机提供动力，可进入密集设备区内作业，解决了现场的电源配置问题。

所述垂直升降机构包括两级垂直伸缩臂、风琴箱护罩、绝缘支柱及车载控制器，垂直伸缩臂铰接与车体行走机构固定板上，绝缘支柱安装于垂直伸缩臂上端，车载控制器固定在垂直伸缩臂固定板上，风琴箱护罩将两级垂直伸缩臂、绝缘支柱及车载控制器包围其中。

所述电控箱安装于绝缘支柱上，提供云台、摄像机所需电源；云台实现水枪水平及俯仰两个方向运动；可调式水枪支架铰接在云台上方，水枪架上连接有水枪、摄像机、激光测距仪。

所述水枪架上通过螺栓安装有跟踪摄像机，用于实时观察绝缘子水冲洗作业情况，跟踪摄像机正下方装有激光测距仪，用于实时测量水枪与水冲洗作业绝缘子的距离。

所述激光测距仪采用红色激光，其光源光斑为1mm*1mm，测量距离1.5m至8m，测量时间为1至5毫秒。

所述电气控制系统，包括工控机和遥控系统，工控机通过无线接收机连接遥控系统，遥控系统传输的控制信号由无线接收机接收，并传输给工控机，工控机接收控制信号后发送给无线收发机，以实现对底盘左右轮运动、垂直升降机构升降及云台的转动。

一种基于上述冲洗机器人的工作方法，具体为：

遥控系统控制工控机，使动力总成驱动车体行走机构运动，当水枪架上的激光测距仪，检测到水枪与需要冲洗的绝缘子的水平距离满足安全距离后，车载控制器控制垂直升降机构进行竖直方向上的伸缩运动，以使水枪与绝缘子之间的距离满足冲洗距离，进行冲洗；跟踪摄像机实时观察水枪的状态，遥控系统控制云台的旋转，使水枪进行水平和俯仰运动，不断调整水枪的喷射角度，以使冲洗效果达到最好。

本发明的有益效果为：

(1)本发明主体由机械本体和远程遥控装置组成，机械本体与遥控装置之间全部通过无线信号进行信号传递，使冲洗作业人员远离高压电场，保障了作业人员的安全；

(2)操作人员手持遥控装置，通过远程遥控装置上的控制手柄，可以远距离控制机器人机械本体的车体行走机构、升降机构及水枪冲洗机构，可以根据跟踪摄像机采集图像调整机器人的作业姿态，利用高压喷水机构喷射高纯水进行冲洗作业；

(3)本发明可代替人工完成变电站绝缘子冲洗作业，使操作人员位于安全区域内，保障了操作人员的安全，降低的劳动强度，提高冲洗效率和自动化水平，对我国变电站水冲洗作业方式产生积极的变革作用；

(4)可清洗8m以下的绝缘子，适用于位于低空的变电站支柱绝缘子，清洗效果好、效率高。

附图说明

图1为本发明的人结构示意图；

其中，1、摄像机，2、水枪，3、电控箱，4、风琴箱护罩，5、垂直升降机构，6、车载控制器，7、底盘，8、行走机构，9、液压油箱，10、显示面板，11、动力总成，12、柴油箱，13、绝缘支柱，14、进水管，15、云台，16、可调式水枪支架，17、激光测距仪，18、机器人外壳。

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。

如图1所示，一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，包括车体行走机构8、动力总成11、垂直升降机构5、水枪冲洗机构和电气控制系统；其中，动力总成11采用柴油机提供动力，安装于车体行走机构8上，垂直升降机构5连接在车体行走机构前端，垂直升降机构5安装有两级伸缩臂，两级伸缩臂的上臂通过绝缘支柱13与水枪冲洗机构的工作云台15相连；电气控制系统包括车载子系统和遥控子系统，遥控子系统与车载子系统相配合，通过无线方式远程完成对机器人垂直升降机构及水枪冲洗机构的控制。

车体行走机构可以采用履带式移动底盘结构，主要由履带底盘、左行走马达、右行走马达、驱动轮、从动轮、承重轮、履带、张紧缓冲装置组成，左行走马达和右行走马达通过螺栓连接在履带底盘支架上，驱动轮通过驱动轴与行走马达联接，从动轮、承重轮与张紧缓冲装置分别通过旋转轴与履带底盘支架联接，履带套在驱动轮、从动轮、承重轮与张紧缓冲装置的外侧，底盘左边为液压油箱9，右边为柴油箱12。

车体行走机构也可以采用轮式移动机构。

动力总成11采用自带动力源，柴油机提供动力，可以进入密集设备区内作业，解决了现场的电源配置问题。

垂直升降机构5包括两级垂直伸缩臂、风琴箱护罩4、绝缘支柱3及车载控制器6，垂直伸缩臂铰接与车体行走机构固定板上，绝缘支柱13安装于垂直伸缩臂上端，车载控制器6固定在垂直伸缩臂固定板上，风琴箱护罩4将两级垂直伸缩臂、绝缘支柱13及车载控制器6包围其中。

水枪冲洗机构包括云台15、电控箱3和可调式水枪支架16；电控箱3安装于绝缘支柱13上，提供云台15、摄像机1所需电源；云台15实现水枪水平及俯仰两个方向运动；可调式水枪支架16铰接在云台上方，水枪架上连接有水枪、摄像机1、激光测距仪17。可调式水枪支架16上通过螺栓安装有跟踪摄像机1，用于实时观察绝缘子水冲洗作业情况，跟踪摄像机正下方装有激光测距仪17，用于实时测量水枪与水冲洗作业绝缘子的距离。

激光测距仪采用红色激光，其光源光斑为1mm*1mm，测量距离1.5m至8m，测量时间为1至5毫秒。

电气控制系统，包括工控机和遥控系统，工控机通过无线接收机连接遥控系统，遥控系统传输的控制信号由无线接收机接收，并传输给工控机，工控机接收控制信号后发送给无线收发机，以实现对底盘左右轮运动、垂直升降机构升降及云台的转动。

一种基于上述冲洗机器人的工作方法，具体为：

遥控系统控制工控机，使动力总成驱动车体行走机构运动，当可调式水枪支架16上的激光测距仪17，检测到水枪2与需要冲洗的绝缘子的水平距离满足安全距离后，车载控制器控制垂直升降机构进行竖直方向上的伸缩运动，以使水枪2与绝缘子之间的距离满足冲洗距离，进行冲洗；跟踪摄像机实时观察水枪的状态，遥控系统控制云台15的旋转，使水枪2进行水平和俯仰运动，不断调整水枪的喷射角度，以使冲洗效果达到最好。

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)

1.一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：包括车体行走机构、动力总成、垂直升降机构、水枪冲洗机构、电气控制系统；其中，所述动力总成固定于车体行走机构上端，与外壳相连接，外壳前端固定有垂直升降机构，垂直升降机构与动力总成连接，垂直升降机构的顶端固定有水枪冲洗机构，电气控制系统设置于垂直升降机构上；

所述水枪冲洗机构包括云台、电控箱和可调式水枪支架；电控箱安装于垂直升降机构上，提供云台所需电源，云台实现水枪水平及俯仰两个方向运动，可调式水枪支架连接在云台上方，水枪架上连接有水枪。

2.如权利要求1所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述车体行走机构包括履带底盘、左行走马达、右行走马达、驱动轮、从动轮、承重轮、履带和张紧缓冲装置，左行走马达和右行走马达通过螺栓连接在履带底盘支架上，驱动轮通过驱动轴与行走马达联接，从动轮、承重轮与张紧缓冲装置分别通过旋转轴与履带底盘支架联接，履带套在驱动轮、从动轮、承重轮与张紧缓冲装置的外侧，底盘左边为液压油箱，右边为柴油箱。

3.如权利要求1所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述垂直升降机构包括两级垂直伸缩臂、风琴箱护罩、绝缘支柱及车载控制器，垂直伸缩臂铰接与车体行走机构固定板上，绝缘支柱安装于垂直伸缩臂上端，车载控制器固定在垂直伸缩臂固定板上，风琴箱护罩将两级垂直伸缩臂、绝缘支柱及车载控制器包围在其中。

4.如权利要求1所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述水枪冲洗机构包括云台、电控箱和可调式水枪支架；电控箱安装于绝缘支柱上，提供云台、摄像机所需电源；云台实现水枪水平及俯仰两个方向运动；可调式水枪支架铰接在云台上方，水枪架上连接有水枪、摄像机、激光测距仪。

5.如权利要求4所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述水枪架上通过螺栓安装有跟踪摄像机，用于实时观察绝缘子水冲洗作业情况，跟踪摄像机正下方装有激光测距仪，用于实时测量水枪与水冲洗作业绝缘子的距离。

6.如权利要求5所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述激光测距仪采用红色激光，其光源光斑为1mm*1mm，测量距离1.5m至8m，测量时间为1至5毫秒。

7.如权利要求1所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：垂直升降机构安装有两级伸缩臂，两级伸缩臂的上臂通过绝缘支柱与水枪冲洗机构的工作云台相连。

8.如权利要求1所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述电气控制系统，包括工控机和遥控系统，工控机通过无线接收机连接遥控系统，遥控系统传输的控制信号由无线接收机接收，并传输给工控机，工控机接收控制信号后发送给无线收发机，以实现对底盘左右轮运动、垂直升降机构升降及云台的转动。

9.如权利要求1所述的一种针对低空绝缘子的变电站带电水冲洗机器人，其特征是：所述车体行走机构采用轮式移动机构，轮式移动机构主要由轮式底盘、左行走马达、右行走马达、驱动轮、从动轮以及两侧的四个液压支腿组成，左行走马达和右行走马达通过螺栓连接在轮式底盘支架上，驱动轮通过驱动轴与行走马达联接，从动轮通过旋转轴与轮式底盘支架联接，轮式底盘左边为柴油箱，右边为液压油箱，液压支腿铰接在轮式底盘上。

10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的冲洗机器人的工作方法，其特征是：具体为：

遥控系统控制工控机，使动力总成驱动车体行走机构运动，当水枪架上的激光测距仪，检测到水枪与需要冲洗的绝缘子的水平距离满足安全距离后，车载控制器控制垂直升降机构进行竖直方向上的伸缩运动，以使水枪与绝缘子之间的距离满足冲洗距离，进行冲洗；跟踪摄像机实时观察水枪的状态，遥控系统控制云台的旋转，使水枪进行水平和俯仰运动，不断调整水枪的喷射角度，以使冲洗效果达到最好。