CN109317438B - 绝缘子专用全方位清灰机器人 - Google Patents

Abstract

一种绝缘子专用全方位清灰机器人，包括两个水平设置的矩形框，两个矩形框上下排列；每个矩形框包括两个框架，两个框架之间设有两根第一笔式电推杆，每根第一笔式电推杆的一端通过转轴与一侧的框架连接，该框架上安装电机，电机通过转轴能驱动第一笔式电推杆转动打开，第一笔式电推杆的另一端通过锁定装置与另一侧的框架连接，第一笔式电推杆伸缩能实现矩形框的扩大和缩小，以实现抱紧或松开绝缘子。本发明结构简单、紧凑，采用环抱式固定于绝缘子上，安全性能好，重量分布合理，提高了其运动稳定性，整体体积较小，便于携带。

Description

绝缘子专用全方位清灰机器人

技术领域

本发明涉及绝缘子串清扫机器人，具体地说是一种绝缘子专用全方位清灰机器人。

背景技术

绝缘子是架空高压输电线路上用于导线与铁塔连接的绝缘元件，起到支撑和防止电流回地的作用来保证输电线路的正常作业。绝缘子由于置身户外，弥漫于空气中的工业污秽和自然污秽易沉积在绝缘子表面形成污秽层，大大降低绝缘瓷瓶的绝缘耐受能力。在潮湿天气情况下，脏污的绝缘子易发生闪络放电，造成停电事故，给安全供电带来威胁。目前绝缘子的清扫基本都采用人工清扫的方式，作业环境危险，清扫任务繁重，清扫质量难以得到保证。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种绝缘子专用全方位清灰机器人，它可以替代人工为绝缘子表面进行清污作业，抱紧机构可将绝缘子置于整个机器之内，通过调整夹板之间的距离，可适应不同大小的绝缘子并牢固安装在绝缘子上，通过第一笔式电推杆和第二笔式电推杆的伸缩，可使清污机器人在绝缘子上行走，结合电动刷盘可将绝缘子上的污垢彻底清扫干净。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种绝缘子专用全方位清灰机器人，包括两个水平设置的矩形框，两个矩形框上下排列；每个矩形框包括两个框架，两个框架之间设有两根第一笔式电推杆，每根第一笔式电推杆的一端通过转轴与一侧的框架连接，该框架上安装电机，电机通过转轴能驱动第一笔式电推杆转动打开，第一笔式电推杆的另一端通过锁定装置与另一侧的框架连接，第一笔式电推杆伸缩能实现矩形框的扩大和缩小，以实现抱紧或松开绝缘子；所述上下两个矩形框之间通过四根竖向设置的第二笔式电推杆连接，第二笔式电推杆的两端分别与同侧的框架铰接，同侧的上下两个框架之间并排铰接两根第二笔式电推杆，在第二笔式电推杆上的中间位置处水平安装有毛刷安装架，毛刷安装架上设有电动刷盘，电动刷盘刷盘呈水平设置，所述每个框架的内侧均竖向设有夹板，夹板通过水平设置的夹板支撑板与框架连接，在所述夹板上还设有辅轮。所述锁定装置为电磁锁。每个毛刷架安装架上安装三套软硬切换清扫装置，所述软硬切换清扫装置包括旋转电机，旋转电机的固定端与毛刷安装架连接，旋转电机的输出轴端部连接电动推杆，电动推杆的固定端与旋转电机配合，电动推杆的固定端侧周连接钢刷，电动推杆输出轴的端部连接弹性板和软毛刷，弹性板位于钢刷和软毛刷之间，钢刷的刷毛相对电动推杆倾斜设置。所述电动推杆的推杆的中心轴与旋转电机输出轴的中心轴共线。所述毛刷安装架的一侧连接绝缘管，绝缘管套在电动推杆的固定端侧周，绝缘管的内侧连接数导电环，电动推杆的输入端触点均连接电刷，每一个电刷能够与一个金属导电环相配合，毛刷安装架上安装电动推杆驱动装置和电源，电动推杆驱动装置的输出端的每一个接口与一个金属导电环导通，电源为电动推杆驱动装置供电。所述钢刷的刷毛所在直线倾斜度大于度。所述电动推杆的固定端侧周套有环形毛刷架，环形毛刷架上连接钢刷。

本发明的积极效果在于：所述绝缘子专用全方位清灰机器人结构简单、紧凑，采用环抱式固定于绝缘子上，安全性能好，重量分布合理，提高了其运动稳定性，整体体积较小，便于携带。夹板可根据绝缘子直径大小来进行调整，适应性良好。采用笔式电推杆作为行走驱动力，上下矩形框交替夹持的方式行走，运动速度较快，配合电动刷盘可将绝缘子上的污垢彻底清除，在保证了安全供电的情况下，做到了绝缘子的高效率清污。

附图说明

图1是本发明所述绝缘子专用全方位清灰机器人的三维立体示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的左视图；

图5是发明所述绝缘子专用全方位清灰机器人的三维立体示意图，图中第一笔式电推杆（2）为打开状态。

图6是软硬切换清扫装置的仰视结构示意图；

图7是软硬切换清扫装置的俯视结构示意图；

图8是软硬切换清扫装置的左视结构示意图；

图9是软硬切换清扫装置的步进电机推杆未收缩时放大结构示意图；

图10是软硬切换清扫装置的步进电机推杆收缩一端距离时放大结构示意图；

图11是软硬切换清扫装置的步进电机推杆完全收缩时放大结构示意图；

图12是清扫绝缘子的状态示意图。

图中1、框架 2、第一笔式电推杆 3、第二笔式电推杆 5、电动刷盘 6、夹板支撑板7、夹板 8、锁定装置 9、转轴 12、旋转电机 14、毛刷安装架，22弹性板，23钢刷，24电动推杆，25电刷，26金属导电环，27绝缘管，28扩展支撑环，29绝缘子55辅轮。

具体实施方式

本发明所述的一种绝缘子专用全方位清灰机器人，如图1所示，包括两个水平设置的矩形框。如图2所示，两个矩形框上下排列。如图3所示，每个矩形框包括两个框架1，两个框架1之间设有两根第一笔式电推杆2。每根第一笔式电推杆2的一端通过转轴与一侧的框架1连接，该框架1上安装电机，如图5所示，电机通过转轴能驱动第一笔式电推杆2转动打开。第一笔式电推杆2的另一端通过锁定装置8与另一侧的框架1连接。第一笔式电推杆2伸缩能实现矩形框的扩大和缩小，以实现抱紧或松开绝缘子。如图1所示，所述上下两个矩形框之间通过四根竖向设置的第二笔式电推杆3连接，第二笔式电推杆3的两端分别与同侧的框架1铰接，同侧的上下两个框架1之间并排铰接两根第二笔式电推杆3。在第二笔式电推杆3上的中间位置处水平安装有毛刷安装架14，毛刷安装架14上设有电动刷盘5，电动刷盘5刷盘呈水平设置，以便清理绝缘子两伞部之间的缝隙。所述每个框架1的内侧均竖向设有夹板7，夹板7通过水平设置的夹板支撑板6与框架1连接，在所述夹板7上还设有辅轮55。夹板7和辅轮55便于抱紧绝缘子，辅轮55可嵌入两伞部之间防止机器人滑落。

所述机器人上安装现有的控制装置。控制装置可接收和发送机器人的各种数据至地面操控人员的控制台或控制器上，再由操控人员向机器人的控制装置发送各种指令，由该控制装置接收指令后，控制电动推杆的伸缩、控制电动带动电动推杆旋转打开或关合或控制锁定装置的打开或闭合等各种动作，从而完成清理工作。所述控制装置内可安装现有的各种模块，以实现上述控制、运算和处理功能。

当绝缘子专用全方位清灰机器人进行清污作业时，首先，将同一侧的上下两根第一笔式电推杆2上的锁定装置8打开，并且，电机带动第一笔式电推杆2转动打开如图5所示位置，此时，可将清污机器人由绝缘子一侧套于其上，然后将锁定装置8重新锁定。

绝缘子专用全方位清灰机器人在绝缘子上爬行清理的过程如下：

首先，绝缘子专用全方位清灰机器人两根上部的第一笔式电推杆2同步伸长，即上部的矩形框扩大，使其两个框架1与绝缘子相分离，之后第二笔式电推杆3伸出，带动上部矩形框向上移动，上移至设计位置后，两根上部的第一笔式电推杆2收缩，上部的矩形框缩小，上部的一对夹板7重新夹紧绝缘子，之后两根下部的第一笔式电推杆2同步伸长，使下部的矩形框扩大，带动下部的夹板7与绝缘子相分离，接着第二笔式电推杆3收缩，拉动下部的矩形框向上移动至设定距离，再接着下部的第一笔式电推杆2收缩，下部的矩形框缩小，将下部的一对夹板7重新夹紧绝缘子，完成绝缘子专用全方位清灰机器人绝缘子上的一个上行动作，重复此动作便可实现绝缘子专用全方位清灰机器人在绝缘子上的向上爬行，此过程中，配合旋转刷连续旋转可将绝缘子表面及缝隙中的污垢彻底清除干净。所述绝缘子专用全方位清灰机器人清理毕后向下移动的动作过程与向上移动的过程相反。

优选的，所述锁定装置8为电磁锁。只需要较小的电流就可以使电磁锁产生足够的力，使锁定更为牢靠，保证了清污机器人作业的安全性，切断电流即可以解除锁定状态，方便清污机器人的拆卸与安装。所述锁定装置8还可以是现有的其他可实现，既可在笔式电推杆闭合后自动锁定，又可远程遥控解锁的电动锁。

优选的，如图6-图11所示，每个毛刷安装架14上安装三套软硬切换清扫装置，所述软硬切换清扫装置包括旋转电机12，旋转电机12的固定端与毛刷安装架14连接，旋转电机12的输出轴端部连接电动推杆24，电动推杆24的固定端与旋转电机12配合，电动推杆24的固定端侧周连接钢刷23，电动推杆24输出轴的端部连接弹性板22和软毛刷，弹性板22位于钢刷23和软毛刷之间，钢刷23的刷毛相对电动推杆24倾斜设置。当电动推杆24伸长时，钢刷23的刷毛失去弹性板22的压制约束而向电动推杆24处靠拢收起，此状态下，仅由软毛刷对绝缘子进行清扫；当电动推杆24压缩时，钢刷23的刷毛受弹性板22的压制，其刷毛向四周扩散展开，展开后的钢刷23的刷毛的端部位于软毛刷刷毛外，可单独清扫绝缘子，也可与软毛配合共同清扫绝缘子。钢刷23由刚性较强的刷毛构成。所述电动推杆24可通过现有的能够给旋转部件持续供电的装置与电源连接，以便在旋转过程中可同时伸缩，从而实现软刷与硬刷间的切换。

使用时，如图12所示，将毛刷安装架14水平安装于清扫机器人的一则，软毛刷为水平状态，刷毛可清扫绝缘子缝隙。本发明在原有软毛刷的基础上增设了软硬切换清扫装置，软硬切换清扫装置能够利用电动推杆24快速切换软毛刷清除状态和钢刷23清除状态，软毛刷的外延探出钢刷23的外延，从而在对于表面较为清洁的绝缘子清扫时，软毛刷主要与绝缘子接触，此时只需要使用软毛刷对绝缘子进行清扫，避免钢刷23长时间与绝缘子摩擦造成的绝缘子损坏。当遇到绝缘子表面具有较难清理的杂质时，电动推杆24能够收缩，此时由于钢刷23处于倾斜状态，弹性板22能够向一侧推动钢刷23的端部，进而使钢刷23的外延探出软毛刷的外延，此时钢刷23主要与绝缘子表面接触，从而将较难清理的杂物清理下来。本发明的弹性板22为玻璃钢材质的圆形板结构，软毛刷外径大于弹性板22的外径，当电动推杆24收缩时，弹性板22能够向一侧压动钢刷23，从而避免钢刷23过多的插入到软毛刷的内部，同时为钢刷23提供支撑，使电动推杆24在推杆收缩的过程中能够推动倾斜的钢刷23探出软毛刷的外延。

所述电动推杆24的推杆的中心轴与旋转电机12输出轴的中心轴共线。电动推杆24的推杆的中心轴与旋转电机12输出轴的中心轴共线有利于软毛刷和钢刷23旋转更加稳定。

所述毛刷安装架14的一侧连接绝缘管27，绝缘管27套在电动推杆24的固定端侧周，绝缘管27的内侧连接数导电环，电动推杆24的输入端触点均连接电刷25，每一个电刷25能够与一个金属导电环26相配合，毛刷安装架14上安装电动推杆驱动装置和电源，电动推杆驱动装置的输出端的每一个接口与一个金属导电环26导通，电源为电动推杆驱动装置供电。每一个电刷25能够与一个金属导电环26能够确保步进电机驱动装置在电动推杆24旋转的过程中能够为电动推杆24持续供电。

所述钢刷23的刷毛所在直线倾斜度大于30度。钢刷23的刷毛所在直线倾斜度大于30度能够确保钢刷23再被弹性板22推压弯折后具有足够的探出软毛刷外延的余量。

所述电动推杆24的固定端侧周套有环形毛刷架，环形毛刷架上连接钢刷23。环形毛刷架与钢刷23的连接方式为现有的牙刷柄与刷毛的连接方式。

所述电动推杆24的输出轴上安装环形毛刷架，环形毛刷架上连接软毛刷。软毛刷与环形毛刷架的连接方式为现有的牙刷柄与刷毛的连接方式。

所述弹性板22的一侧连接扩展支撑环28。扩展支撑环28与钢刷23的中部配合。扩展支撑环28能够比弹性板22更接近钢刷23，从而为钢刷23起到更好地支撑作用。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (5)

1.一种绝缘子专用全方位清灰机器人，其特征在于：包括两个水平设置的矩形框，两个矩形框上下排列；每个矩形框包括两个框架（1），两个框架（1）之间设有两根第一笔式电推杆（2），每根第一笔式电推杆（2）的一端通过转轴与一侧的框架（1）连接，该框架（1）上安装电机，电机通过转轴能驱动第一笔式电推杆（2）转动打开，第一笔式电推杆（2）的另一端通过锁定装置（8）与另一侧的框架（1）连接，第一笔式电推杆（2）伸缩能实现矩形框的扩大和缩小，以实现抱紧或松开绝缘子；所述上下两个矩形框之间通过四根竖向设置的第二笔式电推杆（3）连接，第二笔式电推杆（3）的两端分别与同侧的框架（1）铰接，同侧的上下两个框架（1）之间并排铰接两根第二笔式电推杆（3），在第二笔式电推杆（3）上的中间位置处水平安装有毛刷安装架（14），毛刷安装架（14）上设有电动刷盘（5），电动刷盘（5）刷盘呈水平设置，所述每个框架（1）的内侧均竖向设有夹板（7），夹板（7）通过水平设置的夹板支撑板（6）与框架（1）连接，在所述夹板（7）上还设有辅轮（55）；每个毛刷架安装架（14）上安装三套软硬切换清扫装置，所述软硬切换清扫装置包括旋转电机（12），旋转电机（12）的固定端与毛刷安装架（14）连接，旋转电机（12）的输出轴端部连接电动推杆（24），电动推杆（24）的固定端与旋转电机（12）配合，电动推杆（24）的固定端侧周连接钢刷（23），电动推杆（24）输出轴的端部连接弹性板（22）和软毛刷，弹性板（22）位于钢刷（23）和软毛刷之间，钢刷（23）的刷毛相对电动推杆（24）倾斜设置；所述锁定装置（8）为电磁锁。

2.根据权利要求1所述的一种绝缘子专用全方位清灰机器人，其特征在于：所述电动推杆（24）的推杆的中心轴与旋转电机（12）输出轴的中心轴共线。

3.根据权利要求1所述的一种绝缘子专用全方位清灰机器人，其特征在于：所述毛刷安装架（14）的一侧连接绝缘管（27），绝缘管（27）套在电动推杆（24）的固定端侧周，绝缘管（27）的内侧连接数导电环，电动推杆（24）的输入端触点均连接电刷（25），每一个电刷（25）能够与一个金属导电环（26）相配合，毛刷安装架（14）上安装电动推杆驱动装置和电源，电动推杆驱动装置的输出端的每一个接口与一个金属导电环（26）导通，电源为电动推杆驱动装置供电。

4.根据权利要求1所述的一种绝缘子专用全方位清灰机器人，其特征在于：所述钢刷（23）的刷毛所在直线倾斜度大于30度。

5.根据权利要求1所述的一种绝缘子专用全方位清灰机器人，其特征在于：所述电动推杆（24）的固定端侧周套有环形毛刷架，环形毛刷架上连接钢刷（23）。