CN105738718A - 一种智能绝缘子检测机器人 - Google Patents

一种智能绝缘子检测机器人 Download PDF

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本发明提供了一种智能绝缘子检测机器人,包括环形的机架,沿所述机架沿周向设有多个导向杆(1),所述机架上还对称设有用于使该智能绝缘子检测机器人沿绝缘子串行走的行走臂(7),沿行走臂(7)的长度方向,行走臂(7)的一端与所述机架转动连接,所述机架上还设有用于驱动行走臂(7)转动的驱动部件(8)。所述智能绝缘子检测机器人采用双臂交替旋转攀爬式结构,双臂通过配合能更为准确轻松地搭进相邻两片绝缘子盘片间隙中,能够适应更多类型绝缘子串的检测工作。同时,此设计体积小巧,重量轻,相比现有类似绝缘子检测机器人,能够很大程度方便工作人员的携带,为机器人的运输、安装与拆卸工作提供了便利条件。

Description

一种智能绝缘子检测机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及电力检测设备领域,特别是一种智能绝缘子检测机器人。
背景技术
[0002] 输电线路的绝缘子是用来固定导体,使其保持电气性能的重要部件。在电力系统运行中,其长期工作于强电场、机械应力、污秽及温湿度等共同构成的错综复杂的恶劣环境中,出现故障的几率很大,严重威胁电力系统的安全运行。目前,国内超特高压交流输电线路所使用的绝缘子按照制作材料分类主要有硅橡胶复合绝缘子、瓷质绝缘子、玻璃绝缘子三种。我国国内100kv输电线路的绝缘子耐张串大部分采用瓷质绝缘子,悬垂串采用复合绝缘子或瓷质绝缘子。运行中的绝缘子的绝缘性能需要定期进行检测,尤其是瓷质及玻璃绝缘子,其检测周期较短,检测工作量较大,所以选取合适的检测方法及检测仪器对运行单位来说至关重要。
[0003] 在我国,绝缘子检测主要采用人工检测方式。例如,国内100kV长南I线及南荆I线投运至今,已进行过两次年度停电综合检修工作。在两次检修中,对现有的用于超高压线路的SJC-5型数显绝缘子测试仪进行接线改造,从而测量超特高压线路绝缘子的性能。从测量结果看,使用上述测试仪得到的数据准确度偏差较大,并且在操作时十分不便;从工作效率看,人工爬塔并使用手持检测仪的工作方式加长了工作周期。可见,使用绝缘子检测仪对整串绝缘子进行逐片检测的方式需要工作人员携带绝缘绳、绝缘杆、检测仪器等大量辅助工具,并攀爬至塔顶高空作业,直接导致工作方式繁琐,危险性高,且效率低下。
[0004] 在高压输电线路绝缘子的性能检测中,采用绝缘子串智能检测机器人的方式对绝缘子进行逐片检测,不仅可以降低高空作业的危险,提高绝缘子串检测效率,缩短巡检周期,而且可以减少因人员疏忽漏检等带来的损失,提高电网运行质量,保障电网安全可靠的运行。
[0005] 在中国专利CN102621429A,公开日期2012年8月I日,公开了一种绝缘子串检测机器人,该绝缘子串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,所述绝缘子检测装置、旋转驱动装置上的驱动电机均与控制装置通电连接。
[0006] 绝缘子串检测机器人的驱动支架为一个或多个,驱动支架形状可以为十字交叉型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。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。
[0007] 绝缘子串检测机器人的十字交叉轮体积较大,在机器人行走过程中,需要较大的行走空间。当遇到双绝缘子串时,该机械结构设计会导致机器人行走空间不够的情况。其次,现有技术虽然设计了若干导向和夹持机构,但由于绝缘子串整体呈圆柱状,且机器人在十字交叉轮方向上较重,进而造成了机器人整体重心偏向十字交叉轮方向,使得其在沿着圆柱状绝缘子串行走时,更容易出现配重不平衡而导致的测量误差扩大化的问题。另外,该绝缘子串检测机器人的十字交叉轮机械结构设计较为笨重,在实际应用中,存在着设备不易安装、维护与使用的问题。
发明内容
[0008] 为了解决现有绝缘子串检测机器人的比较笨重的问题。本发明提供了一种智能绝缘子检测机器人,所述智能绝缘子检测机器人采用双臂交替旋转攀爬式结构,双臂通过配合能更为准确轻松地搭进相邻两片绝缘子盘片间隙中,能够适应更多类型绝缘子串的检测工作。同时,此设计体积小巧,重量轻,相比现有类似绝缘子检测机器人,能够很大程度方便工作人员的携带,为机器人的运输、安装与拆卸工作提供了便利条件。
[0009] 本发明为解决其技术问题采用的技术方案是:一种智能绝缘子检测机器人,包括环形的机架,沿所述机架沿周向设有多个导向杆,所述机架上还对称设有用于使该智能绝缘子检测机器人沿绝缘子串行走的行走臂,沿行走臂的长度方向,行走臂的一端与所述机架转动连接,所述机架上还设有用于驱动行走臂转动的驱动部件。
[0010] 所述机架沿水平方向设置,导向杆沿竖直方向设置。
[0011] 所述环形的机架由弹性极限保护机构、行走臂连接轴、弹性支架和行走臂连接轴依次连接形成,两个行走臂连接轴相互平行,所述机架上含有左右对称的两个行走臂,行走臂与行走臂连接轴一一对应连接,行走臂的转动轴线与行走臂连接轴的轴线重合。
[0012] 两个行走臂能够独立运行。
[0013] 行走臂的另一端为分叉结构,每个分叉上均设有滚轮。
[0014] 行走臂为V形或Y形或T形,行走臂的底端与所述机架转动连接,行走臂的顶端设有两个滚轮。
[0015] 驱动部件为电机,行走臂连接轴上设有用于安装所述电机的电机固定架,该电机固定于所述电机固定架,行走臂和行走臂连接轴之间设有轴承,行走臂的一端固定有第一齿轮,第一齿轮的轴线与行走臂连接轴的轴线重合,该电机的电机轴上固定有用于驱动第一齿轮和行走臂转动的第二齿轮。
[0016] 弹性极限保护机构为弹性伸缩杆,弹性极限保护机构与行走臂连接轴垂直,弹性极限保护机构的一端与一个行走臂连接轴的一端铰接,弹性极限保护机构的另一端能够与另一个行走臂连接轴的一端固定连接。
[0017] 弹性支架为弓形,弹性支架为塑料件,弹性支架的两端分别与两个行走臂连接轴的另一端固定连接,弹性支架的两端到弹性极限保护机构的距离相等。
[0018] 弹性支架上固定有检测与控制模块,检测与控制模块包括固定于弹性支架上的安装盒,安装盒的上部和下部分别设有检测表笔,安装盒内设有用于驱动检测表笔转动的驱动元件,检测表笔的转动轴线沿竖直方向设置。
[0019] 本发明的有益效果是:采用双臂交替旋转攀爬式结构,双臂通过配合能更为准确轻松地搭进相邻两片绝缘子盘片间隙中,能够适应更多类型绝缘子串的检测工作。同时,此设计体积小巧,重量轻,相比现有类似绝缘子检测机器人,能够很大程度方便工作人员的携带,为机器人的运输、安装与拆卸工作提供了便利条件。
[0020] 四根主体导向杆设计,可保证机器人在绝缘子串上运动时不会发生位置偏离,进而提尚绝缘子的检测精度O
[0021] 弹性支架与弹性极限保护机构二者的共同作用,可以避免因外力作用如大风,震动干扰等导致的机器人主体脱离绝缘子串而发生的意外坠落事件。提高了机器人工作的稳定性和安全性。
[0022] 针对传统绝缘子串检测的方法,本发明可以明显降低了高空作业的危险性,提高了绝缘子巡检的工作效率。相比其它类似技术,本发明的检测机器人机构更加简单,外形更为精巧,方便运输与携带,对保证电力系统的安全运行具有重要的社会和经济效益。
附图说明
[0023] 下面结合附图对本发明所述的智能绝缘子检测机器人作进一步详细的描述。
[0024] 图1为智能绝缘子检测机器人的工作状态示意图。
[0025] 图2为智能绝缘子检测机器人的立体示意图。
[0026] 图3为弹性支架的示意图。
[0027] 图4为弹性极限保护机构的示意图。
[0028] 图5为智能绝缘子检测机器人处于检测状态时的示意图。
[0029] 图6为智能绝缘子检测机器人的拆卸时的示意图。
[0030] 图7为智能绝缘子检测机器人的安装时的示意图。
[0031] 其中1.导向杆,2.检测表笔,3.弹性极限保护机构,4.弹性支架,5.行走臂连接轴,51.电机固定架,6.安装盒,7.行走臂,71.滚轮,72.第一齿轮,8.驱动部件,81.第二齿轮,9.绝缘子串。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图对本发明所述的智能绝缘子检测机器人作进一步详细的说明。一种智能绝缘子检测机器人,包括环形的机架,沿所述机架沿周向设有四个导向杆1,所述机架上还对称设有用于使该智能绝缘子检测机器人沿绝缘子串9行走的行走臂7,沿行走臂7的长度方向,行走臂7的一端与所述机架转动连接,所述机架上还设有用于驱动行走臂7转动的驱动部件8,如图1和图2所示。
[0033] 该智能绝缘子检测机器人的机器人主体包括四个导向杆I和机架。所述机架沿水平方向设置,导向杆I沿竖直方向设置。该智能绝缘子检测机器人的四根导向杆I为中括号形。该四根导向杆I通过行走臂连接轴5与机器人主体固定连接。从而保证了该智能绝缘子检测机器人在绝缘子串9上运动时不会发生位置偏离,进而提高绝缘子的检测精度。
[0034] 所述环形的机架由弹性极限保护机构3、行走臂连接轴5、弹性支架4和行走臂连接轴5依次首尾连接形成,如图2所示,两个行走臂连接轴5相互平行,所述机架上含有左右(或者也可以称为前后)对称的两个行走臂7,行走臂7与行走臂连接轴5 —一对应连接,即一个行走臂连接轴5上固定有一个行走臂7,行走臂7的转动轴线与行走臂连接轴5的轴线重合。
[0035] 两个行走臂7能够独立运行。行走臂7的另一端为分叉结构,每个分叉上均设有滚轮71。具体的,行走臂7可以为V形或Y形或T形,在本实施例中,行走臂7为V形,行走臂7的底端与所述机架转动连接,行走臂7的顶端设有两个滚轮71。
[0036] 该智能绝缘子检测机器人采用双臂(两个行走臂7)交替旋转攀爬式结构。其中,两个行走臂7以对称方式安装在两侧的行走臂连接轴5上,沿行走臂7的长度方向,行走臂7的一端与所述机架转动连接,行走臂7的另一端用于与绝缘子串接触攀爬。该结构设计很大程度上降低了机器人主体重量,缩小了机器人主体的体积,为该智能绝缘子检测机器人采的运输、安装与拆卸工作提供了便利条件。两个行走臂在驱动部件8驱动下按控制策略进行交替旋转。双臂通过搭入绝缘子间隙中获得支撑力,进而带动机器人主体完成向上或向下的攀爬运动,如图1所示。
[0037] 驱动部件8为电机,行走臂连接轴5上设有用于安装所述电机的电机固定架51,该电机固定于所述电机固定架51,行走臂7和行走臂连接轴5之间设有轴承,行走臂7的一端固定有第一齿轮72,第一齿轮72的轴线与行走臂连接轴5的轴线重合,即第一齿轮72也套设在行走臂连接轴5外,该电机的电机轴上固定有用于驱动第一齿轮72和行走臂7转动的第二齿轮81。该电机转动后带动电机轴上的第二齿轮81转动,然后第二齿轮81驱动第一齿轮72和行走臂7转动。
[0038] 如图4所示,弹性极限保护机构3为弹性伸缩杆,弹性极限保护机构3与行走臂连接轴5垂直,如图2和图3所示,弹性极限保护机构3的左端与一个行走臂连接轴5的左端铰接,弹性极限保护机构3的右端能够与另一个行走臂连接轴5的左端固定连接。弹性极限保护机构3为现有的弹性伸缩杆,该弹性伸缩杆能够轴向伸缩,该弹性伸缩杆的两端分别设置安装通孔。该弹性伸缩杆的长度的设计可以保证机器人环抱绝缘子的角度始终大于300°。此外,弹性极限保护的一侧设有可旋转打开或闭合锁定的机构,以便于机器人的安装与回收。
[0039] 弹性支架4具有弹性,弹性支架4为弓形,弹性支架4为塑料件,弹性支架4的两端分别与两个行走臂连接轴5的右端端固定连接,如图2和图3所示,弹性支架4的两端到弹性极限保护机构3的距离相等,这样所述环形的机架由弹性极限保护机构3、行走臂连接轴5、弹性支架4和行走臂连接轴5依次首尾连接大致形成了一个正方形,弹性极限保护机构3、行走臂连接轴5、弹性支架4和行走臂连接轴5连接形成矩形后应该能够抱紧所需要检查的绝缘子串9,如图1所示。
[0040] 弹性支架4与弹性极限保护机构3为该智能绝缘子检测机器人提供对绝缘子串9的抱紧力。不仅能够保证该机器人在绝缘子串9上可以稳固行走,而且可以防止机器人从绝缘子串9上滑落。由于绝缘子串9是片状叠加结构,所以机器人在绝缘子串上运动时易发生颠簸。因此,通过设计导向杆1、弹性支架4、弹性极限保护机构3,使得该智能绝缘子检测机器人能够在所检测的绝缘子串9上安全平稳地上下移动作业。弹性支架4与弹性极限保护机构3 二者的共同作用,可以避免因外力作用如大风,震动干扰等导致的机器人主体脱离绝缘子串而发生的意外坠落事件。
[0041] 弹性支架4上固定有检测与控制模块,该检测与控制模块包括固定于弹性支架4上的安装盒6,安装盒6的上部和下部分别设有用于检测绝缘子的检测表笔2,安装盒6内设有用于驱动检测表笔2转动的驱动元件,检测表笔2的转动轴线沿竖直方向设置。安装盒6内含有用于控制所述驱动元件(如舵机)和驱动部件8的控制单元,安装盒6内含有用记录和分析检测表笔2所获得的检测数据的检测单元,该检测单元与控制单元连接。
[0042] 当两个行走臂7呈如图5所示状态时,即该机器人弹性支架4与弹性极限保护机构3所在的平面与一片绝缘子盘片所在的平面重叠时,该智能绝缘子检测机器人停止运动。此时,所述检测与控制模块开始工作,两根检测表笔2通过检测模块内置的舵机带动旋转,搭在一片绝缘子上下的金具上,然后开始对当前该机器人所处的绝缘子进行检测工作。当该片绝缘子电气特性检测工作完成后,检测表笔2会旋转归位,机器人将继续向下一片绝缘子(向上或向下)方向运动。
[0043] 该智能绝缘子检测机器人的工作过程如下:
[0044] 首先,工作人员需要将该智能绝缘子检测机器人运输至待检测绝缘子串9所在的铁塔上。在绝缘子串铁塔一端处,将该机器人的弹性极限保护机构3的一端打开(即使弹性极限保护机构3与行走臂连接轴5不连接),如图6所示。然后,将该智能绝缘子检测机器人夹持在绝缘子串9上,并关闭弹性极限保护机构3 (即使弹性极限保护机构3与行走臂连接轴5通过螺钉或销钉连接固定),如图7所示,使该机器人抱紧绝缘子串9。此时,该机器人初始状态安装完毕,并可通过遥控操作控制机器人开始运行。
[0045] 机器人运行过程如下:
[0046] 首先,行走臂7交替旋转,伸入两片绝缘子间隙中,用于支撑整个机器人主体,实现机器人在绝缘子串9上的攀爬动作(行走),如图1所示。
[0047] 其次,当机器人运动到其弹性支架4与弹性极限保护机构3所处的平面与一片绝缘子盘片平面重叠时,如图5所述,检测与控制模块开始工作(检测)。当检测工作结束后,机器人继续行走。即机器人的“行走”和“检测”工作是交替进行的。
[0048] 最后,当整串绝缘子检测完成后,工作人员需要对机器人进行回收。此时,在铁塔上的工作人员打开弹性极限保护机构3的一端,如图6所示,取下机器人,并携带机器人下塔,完成该铁塔绝缘子串检测工作。
[0049] 以上所述,仅为本发明的具体实施例,不能以其限定发明实施的范围,所以其等同组件的置换,或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰,都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外,本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种智能绝缘子检测机器人,其特征在于,所述智能绝缘子检测机器人包括环形的机架,沿所述机架沿周向设有多个导向杆(I),所述机架上还对称设有用于使该智能绝缘子检测机器人沿绝缘子串行走的行走臂(7),沿行走臂(7)的长度方向,行走臂(7)的一端与所述机架转动连接,所述机架上还设有用于驱动行走臂(7)转动的驱动部件(8)。
2.根据权利要求1所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:所述机架沿水平方向设置,导向杆(I)沿竖直方向设置。
3.根据权利要求1所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:所述环形的机架由弹性极限保护机构(3)、行走臂连接轴(5)、弹性支架(4)和行走臂连接轴(5)依次连接形成,两个行走臂连接轴(5)相互平行,所述机架上含有左右对称的两个行走臂(7),行走臂(7)与行走臂连接轴(5)--对应连接,行走臂(7)的转动轴线与行走臂连接轴(5)的轴线重入口 ο
4.根据权利要求3所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:两个行走臂(7)能够独立运行。
5.根据权利要求3所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:行走臂(7)的另一端为分叉结构,每个分叉上均设有滚轮(71)。
6.根据权利要求3所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:行走臂(7)为V形或Y形或T形,行走臂(7)的底端与所述机架转动连接,行走臂(7)的顶端设有两个滚轮(71)。
7.根据权利要求3所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:驱动部件(8)为电机,行走臂连接轴(5)上设有用于安装所述电机的电机固定架(51),该电机固定于所述电机固定架(51),行走臂(7)和行走臂连接轴(5)之间设有轴承,行走臂(7)的一端固定有第一齿轮(72),第一齿轮(72)的轴线与行走臂连接轴(5)的轴线重合,该电机的电机轴上固定有用于驱动第一齿轮(72)和行走臂(7)转动的第二齿轮(81)。
8.根据权利要求3所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:弹性极限保护机构(3)为弹性伸缩杆,弹性极限保护机构(3)与行走臂连接轴(5)垂直,弹性极限保护机构(3)的一端与一个行走臂连接轴(5)的一端铰接,弹性极限保护机构(3)的另一端能够与另一个行走臂连接轴(5)的一端固定连接。
9.根据权利要求8所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:弹性支架(4)为弓形,弹性支架(4)为塑料件,弹性支架(4)的两端分别与两个行走臂连接轴(5)的另一端固定连接,弹性支架(4)的两端到弹性极限保护机构(3)的距离相等。
10.根据权利要求3所述的智能绝缘子检测机器人,其特征在于:弹性支架(4)上固定有检测与控制模块,检测与控制模块包括固定于弹性支架(4)上的安装盒¢),安装盒(6)的上部和下部分别设有检测表笔(2),安装盒(6)内设有用于驱动检测表笔(2)转动的驱动元件,检测表笔(2)的转动轴线沿竖直方向设置。
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