CN109433684A - 绝缘子串清洗机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘子串清洗机器人，包括主机箱、攀爬装置、清洗装置，清洗装置安装在主机箱的外侧环抱绝缘子串后对其进行外部清洗，通过驱动齿轮带动从动齿环使毛刷进行水平转动，还可设置喷水装置；攀爬装置安装在主机箱上，包括上夹爪机构、下夹爪机构和往复传动机构，上夹爪机构和下夹爪机构分别布置在清洗装置上方和下方用于夹持在绝缘子之间的间隙中，上夹爪机构通过往复传动机构安装在主机箱上并可做垂直往复运动，下夹爪机构安装在主机箱上。本发明通过周向旋转式毛刷设计，配合高压喷水或雾化，使清洗过程更彻底；设置攀爬装置使自动化程度进一步提高；同时可实现远程遥控，提高了工作效率、作业安全。

Description

绝缘子串清洗机器人

技术领域

本发明涉及智能清洗装置，具体涉及一种绝缘子串清洗机器人。

背景技术

变电站绝缘子传统的清扫方式主要依靠大量的人机具投入，由作业人员乘高空作业车使用抹布进行人工清扫。存在以下问题：由于操作不便以及擦洗角度的局限，经常造成清扫不彻底，清扫质量不高；人工清扫绝缘子，劳动强度大，操作难度高，工作效率偏低，而且往往需要停电作业，影响供电系统的正常运行；绝缘子较高，清扫过程需佩戴安全带登高作业，有较高的作业风险，且会给清扫人员造成较大的心理压力。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可实现自动行走、喷水、清扫的绝缘子串清洗机器人，可用于变电站支柱式绝缘子的安全清洗。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

绝缘子串清洗机器人，包括主机箱、攀爬装置、清洗装置，所述的清洗装置安装在主机箱的外侧用于环抱绝缘子串后对其进行外部清洗，所述的攀爬装置安装在主机箱上，其包括上夹爪机构、下夹爪机构和往复传动机构；所述的上夹爪机构、下夹爪机构分别布置在清洗装置的上方和下方用于夹持在绝缘子串上两个相邻绝缘子之间的间隙中；所述的上夹爪机构通过往复传动机构安装在主机箱上，所述的往复传动机构用于驱使上夹爪机构进行垂直往复运动；所述的下夹爪机构安装在主机箱上。

进一步改进的技术方案是，所述的上夹爪机构与下夹爪机构结构相同，包括第一夹爪、第二夹爪、弧形夹块、胶块、压力传感器、第一传动轴、第二传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第一驱动电机；第一齿轮与第二齿轮啮合，第一传动轴一端与第一齿轮轴接，另一端与第一夹爪的尾部垂直轴接，第二传动轴一端与第二齿轮轴接，另一端与第二夹爪的尾部垂直轴接，所述的第一驱动电机带动第一齿轮或第二齿轮转动；所述的第一夹爪、第二夹爪相互水平且头部相对设置有用于夹持绝缘子的弧形夹块，所述弧形夹块内部设置有弹性的胶块；所述弧形夹块设有监测夹紧力的压力传感器。

进一步改进的技术方案是，所述的清洗装置还包括喷水装置，所述的喷水装置包括喷水板、水泵；所述的喷水板设有中空腔体，喷水板上一侧设有进水口，另一侧设有多个均匀阵列的喷水口，所述的喷水板安装在主机箱上，所述的喷水口正对清洗装置，所述的水泵一端通过管道与喷水板的进水口相连，另一端通过管道与水源处连接；所述的水泵向进水口注入高压水后通过喷水板的喷水口向清洗装置上的绝缘子串进行水体清洗。

进一步改进的技术方案是，所述的喷水口为雾化喷口。

进一步改进的技术方案是，所述的清洗装置包括上环架、下环架、滚筒架、驱动齿轮、从动齿环；所述的上环架和下环架的端面上均设有环形的滑动槽，所述的滚筒架的上端与下端均设有多个均匀分布的滑轮或滚动轴承，在滚筒架内侧设有多个周向分布的垂直毛刷；所述的从动齿环设有外齿部，从动齿环水平环绕在滚筒架的外侧中部；所述的上环架、下环架分别水平安装在所述的主机箱的同侧的上方和下方且上环架、下环架上的滑动槽相对设置，所述的滚筒架安装在上环架和下环架之间且滚筒架上的滑轮或滚动轴承与上环架、下环架的滑动槽配合，所述的滚筒架上的从动齿环的外齿部与安装在主机箱上的驱动齿轮啮合；通过驱动齿轮带动从动齿环使滚筒架可在上环架和下环架之间进行水平转动，从而使滚筒架上的毛刷对绝缘子串进行清洗。

进一步改进的技术方案是，所述的上环架和下环架结构相同且为半圆环分体式结构，所述的从动齿环为半圆环分体式结构；所述的上环架包括第一环体、第二环体；所述的第一环体的一端固定在主机箱上，第二环体的一端铰接在主机箱上，第一环体、第二环体上背离主机箱的一端通过锁紧螺栓连接；所述的从动齿环包括第一环齿片、第二环齿片，第一环齿片、第二环齿片的一端铰接，另一端通过锁紧螺栓连接；所述的滚筒架包括立柱，所述的立柱内侧设有所述的垂直毛刷，多个所述的立柱周向均布在从动齿环的内侧；通过上环架与下环架的第一环体、第二环体打开，从动齿环的第一环齿片、第二环齿片也随之打开形成绝缘子串可通过的通道。

进一步改进的技术方案是，所述的滑动槽设有水平凹槽，所述的滑轮或滚动轴承呈水平布置并嵌合在水平凹槽上。

进一步改进的技术方案是，所述的往复传动机构包括滑轨、支撑座、丝杆、驱动块、第二驱动电机；所述的滑轨垂直布置在主机箱上，所述的支撑座可滑动地安装在滑轨上，所述的驱动块安装在支撑座上，所述的丝杆与驱动块上的内螺纹配合，所述的上夹爪机构安装在支撑座上，所述的第二驱动电机带动丝杆旋转从而使安装在支撑座上的上夹爪机构进行上下往复运动。

进一步改进的技术方案是，还包括控制系统，所述控制系统包括可驱动喷水装置的喷水控制系统、控制往复传动机构运动的往复传动控制系统、控制上夹爪机构和下夹爪机构抱紧和松开的启闭控制系统、控制清洗装置中毛刷进行清扫工作的清扫控制系统。

绝缘子串清洗机器人的工作方法，包括：

S1、将清洗机器人喷水板上的进水口与水泵连接，水泵另一端与水源连接；

S2、将清洗机器人主机箱上的上夹爪机构、下夹爪机构、上环架、下环架、从动齿环打开，并将主机箱可靠接地后接通清洗机器人的总电源；

S3、使用高空作业车或专用工具将清洗机器人升高到待清洗绝缘子串的适当位置，控制清洗机器人的下夹爪机构进行抱紧操作，锁紧上环架、下环架和从动齿环，通过压力传感器传输的数值确定下夹爪机构固定后，上夹爪机构通过往复传动机构向上移动；当上夹爪机构运动到合适位置时，控制上夹爪机构进行抱紧操作，通过压力传感器传输的数值确定上夹爪机构固定后，往复传动机构带动主机箱及安装在主机箱上的下夹爪机构、清洗装置向上移动；重复上述动作，至清洗机器人达到待清洗绝缘子串的合适位置；

S4、控制清洗机器人清洗装置上的喷水口使喷水，同时驱动清洗装置上的驱动齿轮使之带动从动齿环转动，毛刷对绝缘子串进行清洗操作；

S5、清洗结束后，控制打开上夹爪机构，重复S3中的步骤使清洗机器人向上爬升，完成整个清洗动作；

S6、清洗完成后，控制打开下夹爪机构，控制往复传动机构带动主机箱及安装在主机箱上的下夹爪机构、清洗装置向下移动；当下夹爪机构运动到合适位置时，控制下夹爪机构进行抱紧操作，当下夹爪机构固定后，上夹爪机构通过往复传动机构向下移动；重复上述动作，至清洗机器人下移至合适位置；

S7、取下清洗机器人，断开电源、拆除接地线、断开连接水管、收回装置支架。

本发明的有益效果在于：能够对绝缘子串实现自动化清洗，通过周向旋转式毛刷设计，配合高压喷水或雾化，使清洗过程更彻底；设置攀爬装置使清洗机器人的自动化程度进一步提高；同时可配合无线通信系统，实现清洗机器人的远程遥控，进一步提高了工作效率和作业安全。

附图说明

图1为本发明的绝缘子串清洗机器人的立体结构示意图。

图2为本发明的绝缘子串清洗机器人的上夹爪机构或下夹爪机构的结构示意图。

图3为本发明的绝缘子串清洗机器人的喷水装置的结构示意图。

图4为本发明的绝缘子串清洗机器人的清洗装置的正面结构剖视图。

图5为本发明的绝缘子串清洗机器人的清洗装置的俯视结构示意图。

图6为本发明的绝缘子串清洗机器人的清洗装置中上环架的结构示意图。

图7为本发明的绝缘子串清洗机器人的往复传动机构的侧面结构示意图。

附图标记说明：1-主机箱；2-攀爬装置；3-清洗装置；4-喷水装置；21-上夹爪机构；22-下夹爪机构；23-往复传动机构；24-压力传感器；211-第一齿轮；212-第二齿轮；213-第一传动轴；214-第二传动轴；215-第一驱动电机；216-第一夹爪；217-第二夹爪；218-弧形夹块；219-胶块；231-第二驱动电机；232-丝杆；233-驱动块；234-滑轨；235-支撑座；31-上环架；32-下环架；33-滚筒架；34-滑动槽；35-驱动齿轮；36-从动齿环；37-滚动轴承；38-毛刷；39-水平凹槽；361-第一环齿片；362-第二环齿片；41-水泵；42-喷水板；43-喷水口；44-水源。

具体实施方式

如图1～图7所示，绝缘子串清洗机器人，包括主机箱1、攀爬装置2、清洗装置3，所述的清洗装置3安装在主机箱1的外侧用于环抱绝缘子串后对其进行外部清洗，所述的攀爬装置2安装在主机箱1上，其包括上夹爪机构21、下夹爪机构22和往复传动机构23；所述的上夹爪机构21、下夹爪机构22分别布置在清洗装置3的上方和下方用于夹持在绝缘子串上两个相邻绝缘子之间的间隙中；所述的上夹爪机构21通过往复传动机构23安装在主机箱1上，所述的往复传动机构23用于驱使上夹爪机构21进行垂直往复运动；所述的下夹爪机构22安装在主机箱1上。

如图2、图7所示，进一步改进的技术方案是，所述的上夹爪机构与下夹爪机构结构相同，包括第一夹爪216、第二夹爪217、弧形夹块218、胶块219、压力传感器24、第一传动轴213、第二传动轴214、第一齿轮211、第二齿轮212、第一驱动电机215；第一齿轮211与第二齿轮212啮合，第一传动轴213一端与第一齿轮211轴接，另一端与第一夹爪216的尾部垂直轴接，第二传动轴214一端与第二齿轮212轴接，另一端与第二夹爪217的尾部垂直轴接，所述的第一驱动电机215带动第一齿轮211或第二齿轮212转动；所述的第一夹爪216、第二夹爪217相互水平且头部相对设置有用于夹持绝缘子的弧形夹块218，所述弧形夹块218内部设置有弹性的胶块219；所述弧形夹块218设有监测夹紧力的压力传感器24。

如图3所示，所述的清洗装置3还包括喷水装置4，所述的喷水装置4包括喷水板42、水泵41；所述的喷水板42设有中空腔体，喷水板42上一侧设有进水口，另一侧设有多个均匀阵列的喷水口43，所述的喷水板42安装在主机箱1上，所述的喷水口43正对清洗装置3，所述的水泵41一端通过管道与喷水板42的进水口相连，另一端通过管道与水源44处连接；所述的水泵41向进水口注入高压水后通过喷水板42的喷水口43向清洗装置3上的绝缘子串进行水体清洗。所述的喷水口43为雾化喷口。

如图4、图5所示，所述的清洗装置3包括上环架31、下环架32、滚筒架33、驱动齿轮35、从动齿环36；所述的上环架31和下环架32的端面上均设有环形的滑动槽34，所述的滚筒架33的上端与下端均设有多个均匀分布的滚动轴承37，在滚筒架33内侧设有多个周向分布的垂直毛刷38；所述的从动齿环36设有外齿部，从动齿环36水平环绕在滚筒架33的外侧中部；所述的上环架31、下环架32分别水平安装在所述的主机箱1的同侧的上方和下方且上环架31、下环架32上的滑动槽34相对设置，所述的滚筒架33安装在上环架31和下环架32之间且滚筒架33上的滚动轴承37与上环架31、下环架32的滑动槽34配合，所述的滚筒架33上的从动齿环36的外齿部与安装在主机箱1上的驱动齿轮35啮合；通过驱动齿轮35带动从动齿环36使滚筒架33可在上环架31和下环架32之间进行水平转动，从而使滚筒架33上的毛刷38对绝缘子串进行清洗。

如图6所示，所述的上环架31和下环架32结构相同且为半圆环分体式结构，所述的从动齿环36为半圆环分体式结构；所述的上环架31包括第一环体、第二环体(图中未示出，与从动齿环结构类似，除了其上没有外齿部)，第一环体的一端固定在主机箱1上，第二环体的一端铰接在主机箱1上，第一环体、第二环体上背离主机箱1的一端通过锁紧螺栓连接；所述的从动齿环36包括第一环齿片361、第二环齿片362，第一环齿片361、第二环齿片362的一端铰接，另一端通过锁紧螺栓连接；所述的滚筒架33包括立柱，所述的立柱内侧设有所述的垂直毛刷38，多个所述的立柱周向均布在从动齿环36的内侧；通过上环架31与下环架32的第一环体、第二环体打开，从动齿环36的第一环齿片361、第二环齿片362也随之打开形成绝缘子串可通过的通道。

如图4所示，所述的滑动槽34设有水平凹槽39，所述的滚动轴承37呈水平布置并嵌合在水平凹槽39上。

如图7所示，所述的往复传动机构23包括滑轨234、支撑座235、丝杆232、驱动块233、第二驱动电机231；所述的滑轨234垂直布置在主机箱1上，所述的支撑座235可滑动地安装在滑轨234上，所述的驱动块233安装在支撑座235上，所述的丝杆232与驱动块233上的内螺纹配合，所述的上夹爪机构21安装在支撑座235上，所述的第二驱动电机231带动丝杆232旋转从而使安装在支撑座235上的上夹爪机构21进行上下往复运动。

还包括控制系统，所述控制系统包括可驱动喷水装置4的喷水控制系统、控制往复传动机构23运动的往复传动控制系统、控制上夹爪机构21和下夹爪机构22抱紧和松开的启闭控制系统、控制清洗装置3中毛刷38进行清扫工作的清扫控制系统。

绝缘子串清洗机器人的工作方法，包括：

S1、将清洗机器人喷水板42上的进水口与水泵41连接，水泵41另一端与水源44连接；

S2、将清洗机器人主机箱1上的上夹爪机构21、下夹爪机构22、上环架31、下环架32、从动齿环36打开，并将主机箱1可靠接地后接通清洗机器人的总电源；

S3、使用高空作业车或专用工具将清洗机器人升高到待清洗绝缘子串的适当位置，控制清洗机器人的下夹爪机构22进行抱紧操作，锁紧上环架31、下环架32和从动齿环36，通过压力传感器24传输的数值确定下夹爪机构22固定后，上夹爪机构21通过往复传动机构23向上移动；当上夹爪机构21运动到合适位置时，控制上夹爪机构21进行抱紧操作，通过压力传感器24传输的数值确定上夹爪机构21固定后，往复传动机构23带动主机箱1及安装在主机箱1上的下夹爪机构22、清洗装置3向上移动；重复上述动作，至清洗机器人达到待清洗绝缘子串的合适位置；

S4、控制清洗机器人清洗装置3上的喷水口43使喷水，同时驱动清洗装置3上的驱动齿轮35使之带动从动齿环36转动，毛刷38对绝缘子串进行清洗操作；

S5、清洗结束后，控制打开上夹爪机构21，重复S3中的步骤使清洗机器人向上爬升，完成整个清洗动作；

S6、清洗完成后，控制打开下夹爪机构22，控制往复传动机构23带动主机箱1及安装在主机箱1上的下夹爪机构22、清洗装置3向下移动；当下夹爪机构22运动到合适位置时，控制下夹爪机构22进行抱紧操作，当下夹爪机构22固定后，上夹爪机构21通过往复传动机构23向下移动；重复上述动作，至清洗机器人下移至合适位置；

S7、取下清洗机器人，断开电源、拆除接地线、断开连接水管、收回装置支架。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.绝缘子串清洗机器人，其特征在于，包括主机箱、攀爬装置、清洗装置，所述的清洗装置安装在主机箱的外侧用于环抱绝缘子串后对其进行外部清洗，所述的攀爬装置安装在主机箱上，其包括上夹爪机构、下夹爪机构和往复传动机构；所述的上夹爪机构、下夹爪机构分别布置在清洗装置的上方和下方用于夹持在绝缘子串上两个相邻绝缘子之间的间隙中；所述的上夹爪机构通过往复传动机构安装在主机箱上，所述的往复传动机构用于驱使上夹爪机构进行垂直往复运动；所述的下夹爪机构安装在主机箱上。

2.根据权利要求1所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的上夹爪机构与下夹爪机构结构相同，包括第一夹爪、第二夹爪、弧形夹块、胶块、压力传感器、第一传动轴、第二传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第一驱动电机；第一齿轮与第二齿轮啮合，第一传动轴一端与第一齿轮轴接，另一端与第一夹爪的尾部垂直轴接，第二传动轴一端与第二齿轮轴接，另一端与第二夹爪的尾部垂直轴接，所述的第一驱动电机带动第一齿轮或第二齿轮转动；所述的第一夹爪、第二夹爪相互水平且头部相对设置有用于夹持绝缘子的弧形夹块，所述弧形夹块内部设置有弹性的胶块；所述弧形夹块设有监测夹紧力的压力传感器。

3.根据权利要求1所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的清洗装置还包括喷水装置，所述的喷水装置包括喷水板、水泵；所述的喷水板设有中空腔体，喷水板上一侧设有进水口，另一侧设有多个均匀阵列的喷水口，所述的喷水板安装在主机箱上，所述的喷水口正对清洗装置，所述的水泵一端通过管道与喷水板的进水口相连，另一端通过管道与水源处连接；所述的水泵向进水口注入高压水后通过喷水板的喷水口向清洗装置上的绝缘子串进行水体清洗。

4.根据权利要求3所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的喷水口为雾化喷口。

5.根据权利要求1所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的清洗装置包括上环架、下环架、滚筒架、驱动齿轮、从动齿环；所述的上环架和下环架的端面上均设有环形的滑动槽，所述的滚筒架的上端与下端均设有多个均匀分布的滑轮或滚动轴承，在滚筒架内侧设有多个周向分布的垂直毛刷；所述的从动齿环设有外齿部，从动齿环水平环绕在滚筒架的外侧中部；所述的上环架、下环架分别水平安装在所述的主机箱的同侧的上方和下方且上环架、下环架上的滑动槽相对设置，所述的滚筒架安装在上环架和下环架之间且滚筒架上的滑轮或滚动轴承与上环架、下环架的滑动槽配合，所述的滚筒架上的从动齿环的外齿部与安装在主机箱上的驱动齿轮啮合；通过驱动齿轮带动从动齿环使滚筒架可在上环架和下环架之间进行水平转动，从而使滚筒架上的毛刷对绝缘子串进行清洗。

6.根据权利要求5所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的上环架和下环架结构相同且为半圆环分体式结构，所述的从动齿环为半圆环分体式结构；所述的上环架包括第一环体、第二环体；所述的第一环体的一端固定在主机箱上，第二环体的一端铰接在主机箱上，第一环体、第二环体上背离主机箱的一端通过锁紧螺栓连接；所述的从动齿环包括第一环齿片、第二环齿片，第一环齿片、第二环齿片的一端铰接，另一端通过锁紧螺栓连接；所述的滚筒架包括立柱，所述的立柱内侧设有所述的垂直毛刷，多个所述的立柱周向均布在从动齿环的内侧；通过上环架与下环架的第一环体、第二环体打开，从动齿环的第一环齿片、第二环齿片也随之打开形成绝缘子串可通过的通道。

7.根据权利要求5所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的滑动槽设有水平凹槽，所述的滑轮或滚动轴承呈水平布置并嵌合在水平凹槽上。

8.根据权利要求1至7任一项所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，所述的往复传动机构包括滑轨、支撑座、丝杆、驱动块、第二驱动电机；所述的滑轨垂直布置在主机箱上，所述的支撑座可滑动地安装在滑轨上，所述的驱动块安装在支撑座上，所述的丝杆与驱动块上的内螺纹配合，所述的上夹爪机构安装在支撑座上，所述的第二驱动电机带动丝杆旋转从而使安装在支撑座上的上夹爪机构进行上下往复运动。

9.根据权利要求1至7任一项所述的绝缘子串清洗机器人，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括可驱动喷水装置的喷水控制系统、控制往复传动机构运动的往复传动控制系统、控制上夹爪机构和下夹爪机构抱紧和松开的启闭控制系统、控制清洗装置中毛刷进行清扫工作的清扫控制系统。

10.绝缘子串清洗机器人的工作方法，其特征在于，包括：

S1、将清洗机器人喷水板上的进水口与水泵连接，水泵另一端与水源连接；

S2、将清洗机器人主机箱上的上夹爪机构、下夹爪机构、上环架、下环架、从动齿环打开，并将主机箱可靠接地后接通清洗机器人的总电源；

S3、使用高空作业车或专用工具将清洗机器人升高到待清洗绝缘子串的适当位置，控制清洗机器人的下夹爪机构进行抱紧操作，锁紧上环架、下环架和从动齿环，通过压力传感器传输的数值确定下夹爪机构固定后，上夹爪机构通过往复传动机构向上移动；当上夹爪机构运动到合适位置时，控制上夹爪机构进行抱紧操作，通过压力传感器传输的数值确定上夹爪机构固定后，往复传动机构带动主机箱及安装在主机箱上的下夹爪机构、清洗装置向上移动；重复上述动作，至清洗机器人达到待清洗绝缘子串的合适位置；

S4、控制清洗机器人清洗装置上的喷水口使喷水，同时驱动清洗装置上的驱动齿轮使之带动从动齿环转动，毛刷对绝缘子串进行清洗操作；

S5、清洗结束后，控制打开上夹爪机构，重复S3中的步骤使清洗机器人向上爬升，完成整个清洗动作；

S6、清洗完成后，控制打开下夹爪机构，控制往复传动机构带动主机箱及安装在主机箱上的下夹爪机构、清洗装置向下移动；当下夹爪机构运动到合适位置时，控制下夹爪机构进行抱紧操作，当下夹爪机构固定后，上夹爪机构通过往复传动机构向下移动；重复上述动作，至清洗机器人下移至合适位置；

S7、取下清洗机器人，断开电源、拆除接地线、断开连接水管、收回装置支架。