CN106914435B - 一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置 - Google Patents

Abstract

一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，包括无人机、连接杆以及除污装置，除污装置通过连接杆连接在无人机下部，除污装置包括清洗头、执行控制臂、控制臂开合机构、伺服电机、电源总成、电器控制模块以及外壳体，执行控制臂安装于外壳体并通过控制臂开合机构与伺服电机连接，电源总成与电器控制模块、伺服电机和清洗头电连接，电器控制模块接收控制信号来控制伺服电机的转速和转向，清洗头连接在执行控制臂上用于对电力绝缘子进行除污；本发明以无人机作为载体进行绝缘子除污，增强了除污装置的机动性，使其能够适应高空作业环境，除污装置的执行部为“C”形，能够提高作业效率，刷头采用可拆卸式，方便维修和清洗。

Description

一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置

技术领域

本发明涉及绝缘子清扫技术领域，具体涉及一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置。

背景技术

20世纪80年代以来，随着工业生产飞速发展，我国大气环境污染日趋严重，引起电网设备污闪事故随之突增，严重影响电力系统安全运行，绝缘子表面受到固体、液体和气体导电物质的污染，使绝缘层表面电导增大，泄漏电流增加，产生局部放电，在运行电压下绝缘件表面的局部放电发展成为电弧闪络。污闪时电力系统的重合闸成功率降低，容易造成大面积的停电；另外，污闪中伴随的强力电弧极易损坏电气设备，所以，在国家电网新发布的十八项反措中，设备防污闪是重要的措施之一。

现阶段阶段我国广泛使用的电力设备外绝缘维护技术还是“爬、扫、涂的方式。“爬”指的是调节电力设备外绝缘爬线距离；“扫”主要包括停电清扫和带电清扫，其中带电清扫有带电水清洗、带电气吹清扫、带电干清扫和近年来新发展的带电化学剂清扫；“涂”主要指在绝缘子表面涂RTV涂料。

目前国家对绝缘子的带电清扫已经开始研究和实践，有水冲洗清扫、手持式电动马达驱动结合化学剂进行清扫、利用机械手臂进行带电清扫。现有的绝缘子清洗装置的机械臂多采用单臂式，同时又为直臂，若是对绝缘子外表面进行全方位的清洗则耗时相对较长；清洗头与清洗臂之间采用刚性连接，此种连接方式无法吸收外来的冲击，容易造成清洗头的破损。现有清扫绝缘子的方式已不能满足当下供电设备的需求，一方面，现有技术中耗费人力，清扫速度慢，劳动强度大，无法适应不同场合的清洗作业，另一方面，对于一些离地较高的供电设备清扫起来十分的费力，不安全。再者就是对于绝缘子的清扫效果不佳，清洗不到位等情况。因此急需一种结构简单、机动性强，适合高空作业，又能进行全方位清洗的绝缘子清洗设备。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，用于增强电力绝缘子自动除污装置的机动性，使其能够适应高空作业环境，降低人工作业劳动强度，同时提高清洗效率，使其对绝缘子外表面进行快速的全方位的清洗。

本发明所提供的技术方案是：一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，包括无人机、连接杆以及除污装置，所述除污装置通过连接杆连接在无人机下部，所述除污装置包括清洗头、执行控制臂、控制臂开合机构、伺服电机、电源总成、电器控制模块以及外壳体，执行控制臂安装于外壳体并通过控制臂开合机构与伺服电机连接，所述电源总成与电器控制模块、伺服电机和清洗头电连接，电器控制模块接收控制信号来控制伺服电机的转速和转向，所述清洗头连接在执行控制臂上用于对电力绝缘子进行除污。本发明以无人机作为除污装置的载体，使其能适应高空作业环境，大大地降低了电力绝缘子清洗的劳动强度，避免工作人员直接登高清洗，使得清洗电力绝缘子的工作更加的安全，其自动化程度高，大大地提高了清洗效率。

进一步地，所述执行控制臂包括第一控制臂和第二控制臂，所述第一控制臂和第二控制臂均包括执行部和动作控制部，所述第一控制臂和第二控制臂与外壳体铰接相连，所述外壳体内部从左往右依次设置有动作控制部、控制臂开合机构、伺服电机以及电源总成，所述外壳体包括上壳体和下壳体，所述控制臂开合机构包括第一控制杆、第二控制杆、齿条以及齿轮，所述齿条沿左右方向滑动连接于外壳体，所述第一控制杆连接于齿条和第一控制臂之间形成第一平面摇杆滑块机构，所述第二控制臂连接于齿条和第二控制臂之间形成第二平面摇杆滑块机构，所述齿轮套接固定在伺服电机上并且所述齿轮与齿条适配，所述清洗头包括外壳、电机、蓄液袋、引流管、旋转水尾、大齿轮、小齿轮、以及刷头，所述蓄液袋对称连接在外壳两侧面，所述蓄液袋通过引流管与旋转水尾的入口端连接，所述旋转水尾的出口端与刷头连接，所述大齿轮套接在电机的转轴上并且所述大齿轮与套接在刷头上的小齿轮适配，所述刷头包括转轴、旋转座以及清洗棒，所述转轴同轴连接于旋转座的上部并且所述旋转座的下部连接有清洗棒。清洗头采用可拆卸式，方便维修和更换，延长了使用寿命，清洗头采用转动清洗的方式同时辅以水或清洗液，使得清洗电力绝缘子时更加的高效彻底。

进一步地，所述转轴为中空结构，所述旋转水尾的出口端与转轴连接，所述旋转座内部设有分流道和输出流道，所述分流道通过第一单向阀与设在旋转座内部的活塞腔连通，所述输出流道通过第二单向阀与所述活塞腔连通，所述活塞腔内部适配有活塞，活塞的上方适配有弹簧，活塞的底部与清洗棒连接，所述清洗棒上设有刷毛。

进一步地，为了使绝缘子的外表面能够得到全方位的清洗，提高清洗效率，所述执行部为“C”形。

进一步地，为了使清洗头拆卸清洗方便；在安装腔内部轴向上能进行伸缩，能够起到吸收外来冲击的作用，所述执行部上设有用于安装清洗头的安装腔，所述安装腔内部适配有复位弹簧，所述动作控制部设有第一铰接孔和第二铰接孔。

进一步地，为了使清洗绝缘子时各部分受力均匀，所述执行部均匀的设置有七个安装腔。

进一步地，所述执行部上设有第一感应器和第二感应器，所述第一感应器和第二感应器同向平行设置。

进一步地，所述引流管与蓄液袋之间设置有第三单向阀。

进一步地，为了达到更好的清洗效果，每个清洗头设有两个刷头，每个刷头设有十二根清洗棒。

进一步地，为了能适应对不同污染程度的电力绝缘子进行高效的清洗，所述蓄液袋内部蓄有水或清洗液。

本发明的有益效果是：利用无人机作为载体进行绝缘子除污，增强了本发明的机动性，能够适应高空作业，无需工作人员直接进行高空作业，在降低劳动强度的同时保障了人生安全不受危害；在无人机上设置绝缘子除污装置，其执行部为“C”形，在对电力绝缘子进行清洗时能够全放位的进行清洗，提高了作业效率；刷头采用可拆卸式，方便对刷头进行维修和清洗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明除污装置的结构示意图；

图3为本发明清洗头的结构示意图；

图4为本发明清洗头刷头的结构示意图；

图5为图4的局部放大图；

图6为刷棒的布局示意图；

图7为图2中第一控制臂的结构示意图；

图8为图7的局部放大图；

图9为图2中控制臂开合机构的结构示意图；

图10为图3中旋转水尾的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：如图1和图2所示，一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，包括无人机1、连接杆2以及除污装置3，所述除污装置3通过连接杆2连接在无人机1下部，所述除污装置3包括清洗头36、执行控制臂35、控制臂开合机构34、伺服电机33、电源总成32、电器控制模块37以及外壳体31，执行控制臂35安装于外壳体31并通过控制臂开合机构34与伺服电机33连接，所述电源总成32与电器控制模块37、伺服电机33和清洗头36电连接，电器控制模块37接收控制信号来控制伺服电机33的转速和转向，所述清洗头36连接在执行控制臂35上用于对电力绝缘子进行除污。本发明以无人机1作为除污装置3的载体，使其能适应高空作业环境，大大地降低了电力绝缘子清洗的劳动强度，避免工作人员直接登高清洗，使得清洗电力绝缘子的工作更加的安全，其自动化程度高，大大地提高了清洗效率。

如图2至图10所示，所述执行控制臂35包括第一控制臂351和第二控制臂352，所述第一控制臂351和第二控制臂352均包括执行部353和动作控制部354，所述第一控制臂351和第二控制臂352与外壳体31铰接相连，所述外壳体31内部从左往右依次设置有动作控制部354、控制臂开合机构34、伺服电机33、电器控制模块37以及电源总成32，所述外壳体31包括上壳体311和下壳体312，所述控制臂开合机构34包括第一控制杆341、第二控制杆342、齿条343以及齿轮344，所述齿条343沿左右方向滑动连接于外壳体31，所述第一控制杆341连接于齿条343和第一控制臂351之间形成第一平面摇杆滑块机构，所述第二控制臂352连接于齿条343和第二控制臂352之间形成第二平面摇杆滑块机构，所述齿轮344套接固定在伺服电机33上并且所述齿轮344与齿条343适配，所述清洗头36包括外壳361、电机362、蓄液袋363、引流管364、旋转水尾365、大齿轮366、小齿轮367、以及刷头368，所述蓄液袋363对称连接在外壳361两侧面，所述蓄液袋363通过引流管364与旋转水尾365的入口端连接，所述旋转水尾365的出口端与刷头368连接，所述大齿轮366套接在电机362的转轴上并且所述大齿轮366与套接在刷头368上的小齿轮367连接形成齿轮齿条副，所述刷头368包括转轴3681、旋转座3682以及清洗棒，所述转轴3681同轴连接于旋转座3682的上部并且所述旋转座3682的下部连接有清洗棒。清洗头36采用可拆卸式，方便维修和更换，延长了使用寿命，清洗头36采用转动清洗的方式同时辅以水或清洗液，使得清洗电力绝缘子时更加的高效彻底。

如图3至图6所示，所述转轴3681为中空结构，所述旋转水尾365的出口端与转轴3681连接，所述旋转座3682内部设有分流道3683和输出流道3689，所述分流道3683通过第一单向阀3684与设在旋转座3682内部的活塞腔3686连通，所述输出流道3689通过第二单向阀3685与所述活塞腔3686连通，所述活塞腔3686内部适配有活塞3688，活塞3688的上方适配有弹簧3687，活塞3688的底部与清洗棒连接，所述清洗棒上设有刷毛；所述引流管364与蓄液袋363之间设置有第三单向阀3641；为了达到更好的清洗效果，每个清洗头36设有两个刷头368，每个刷头368设有十二根清洗棒；为了能适应对不同污染程度的电力绝缘子进行高效的清洗，所述蓄液袋363内部蓄有水或清洗液。

如图7和图8所示，为了使绝缘子的外表面能够得到全方位的清洗，提高清洗效率，所述执行部353为“C”形；为了使清洗头拆卸清洗方便、在安装腔内部轴向上能进行伸缩，能够起到吸收外来冲击的作用，所述执行部353上设有用于安装清洗头36的安装腔3531，所述安装腔3531内部适配有复位弹簧3532，所述动作控制部354设有第一铰接孔3541和第二铰接孔3542；为了使清洗绝缘子时各部分受力均匀，所述执行部353均匀的设置有七个安装腔3531，所述执行部353上设有第一感应器3533和第二感应器3534，所述第一感应器3533和第二感应器3534同向平行设置。

所述无人机1设有自动控制系统，自动控制系统包括红外线成像仪、信号处理模块和距离传感器；所述红外线成像仪将拍摄到的外景红外辐射能量分布图转化为红外数字图像的第一电信号，并传向所述信号处理模块的输入端。所述信号处理模块的输入端接收到所述第一电信号并进行处理、分析和识别，当信号处理模块的特征综合分析识别模块识别出电线杆、电力线和绝缘子，所述信号处理模块的输出端输出传向所述无人机1的第二电信号。所述无人机1接收到所述第二电信号并靠近所述绝缘子，所述无人机1的顶部、底部、前侧面中部、后侧面中部、左侧面中部和右侧面中部均设有距离传感器；其中前侧面中部的两个距离传感器分布于所述红外线成像仪的左右两边且位于同一水平面，所述信号处理模块的特征综合分析识别模块识别出前侧面中部的两个距离传感器与绝缘子的水平距离同时等于0.1m且其余距离传感器与相应面物体的距离大于0.1m时，所述信号处理模块的输出端发出传向所述清洗装置的第三电信号；除污装置3接收第三电信号后进行除污工作。

实施例2：本实施例所包括的部件，各部件的结构以及各部件间的相互关系与实施例1基本相同，所不同的是第一控制臂351和第二控制臂352铰接后为“X”形，采用直臂式结构，用气缸驱动的方式代替齿轮齿条结构。

实施例3：本实施例所包括的部件，各部件的结构以及各部件间的相互关系与实施例1基本相同，所不同的是在同一个除污装置上设置有两个执行控制臂上35，两个执行控制臂35平行放置并且两执行控制臂上35上装配的清洗头36的夹角为直角。

本发明的优点是：以无人机作为运输载体，大大地增强了本发明的机动性，扩大了实用范围，使其能够适应高空作业环境，无需工作人员登高直接进行高空作业，在降低劳动强度的同时保障了人生安全不受危害；本发明的执行部为“C”形，在对电力绝缘子进行清洗时能够全放位的进行清洗，清洗快速高效；清洗头采用可拆卸式，方便对其进行维修和更换，使得整个装置的使用寿命得以延续。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (6)

1.一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，其特征在于：包括无人机（1）、连接杆（2）以及除污装置（3），所述除污装置（3）通过连接杆（2）连接在无人机（1）下部，所述除污装置（3）包括清洗头（36）、执行控制臂（35）、控制臂开合机构（34）、伺服电机（33）、电源总成（32）、电器控制模块（37）以及外壳体（31），执行控制臂（35）安装于外壳体（31）并通过控制臂开合机构（34）与伺服电机（33）连接，所述电源总成（32）与电器控制模块（37）、伺服电机（33）和清洗头（36）电连接，电器控制模块（37）接收控制信号来控制伺服电机（33）的转速和转向，所述清洗头（36）连接在执行控制臂（35）上用于对电力绝缘子进行除污；

所述执行控制臂（35）包括第一控制臂（351）和第二控制臂（352），所述第一控制臂（351）和第二控制臂（352）均包括执行部（353）和动作控制部（354），所述第一控制臂（351）和第二控制臂（352）与外壳体（31）铰接相连，所述外壳体（31）内部从左往右依次设置有动作控制部（354）、控制臂开合机构（34）、伺服电机（33）、电器控制模块（37）以及电源总成（32），所述外壳体（31）包括上壳体（311）和下壳体（312），所述控制臂开合机构（34）包括第一控制杆（341）、第二控制杆（342）、齿条（343）以及齿轮（344），所述齿条（343）沿左右方向滑动连接于外壳体（31），所述第一控制杆（341）连接于齿条（343）和第一控制臂（351）之间形成第一平面摇杆滑块机构，所述第二控制臂（352）连接于齿条（343）和第二控制臂（352）之间形成第二平面摇杆滑块机构，所述齿轮（344）套接固定在伺服电机（33）上并且所述齿轮（344）与齿条（343）连接形成齿轮齿条副，所述清洗头（36）包括外壳（361）、电机（362）、蓄液袋（363）、引流管（364）、旋转水尾（365）、大齿轮（366）、小齿轮（367）、以及刷头（368），所述蓄液袋（363）对称连接在外壳（361）两侧面，所述蓄液袋（363）通过引流管（364）与旋转水尾（365）的入口端连接，所述旋转水尾（365）的出口端与刷头（368）连接，所述大齿轮（366）套接在电机（362）的转轴上并且所述大齿轮（366）与套接在刷头（368）上的小齿轮（367）适配，所述刷头（368）包括转轴（3681）、旋转座（3682）以及清洗棒，所述转轴（3681）同轴连接于旋转座（3682）的上部并且所述旋转座（3682）的下部连接有清洗棒；

所述转轴（3681）为中空结构，所述旋转水尾（365）的出口端与转轴（3681）连接，所述旋转座（3682）内部设有分流道（3683）和输出流道（3689），所述分流道（3683）通过第一单向阀（3684）与设在旋转座（3682）内部的活塞腔（3686）连通，所述输出流道（3689）通过第二单向阀（3685）与所述活塞腔（3686）连通，所述活塞腔（3686）内部适配有活塞（3688），活塞（3688）的上方适配有弹簧（3687），活塞（3688）的底部与清洗棒连接，所述清洗棒上设有刷毛；

所述执行部（353）为“C”形；

所述执行部（353）上设有用于安装清洗头（36）的安装腔（3531），所述安装腔（3531）内部适配有复位弹簧（3532），所述动作控制部（354）设有第一铰接孔（3541）和第二铰接孔（3542）。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，其特征在于：所述执行部（353）均匀的设置有七个安装腔（3531）。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，其特征在于：所述执行部（353）上设有第一感应器（3533）和第二感应器（3534），所述第一感应器（3533）和第二感应器（3534）同向平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，其特征在于：所述引流管（364）与蓄液袋（363）之间设置有第三单向阀（3641）。

5.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，其特征在于：每个清洗头（36）设有两个刷头（368），每个刷头（368）设有十二根清洗棒。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机的电力绝缘子自动除污装置，其特征在于：所述蓄液袋（363）内部蓄有水。