CN110883764B - 一种变电站绝缘子带电作业机器人系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电站绝缘子带电作业机器人系统及方法，包括：机器人本体，设置在机器人本体内的控制模块，以及设置在机器人本体上的绝缘升降机构；所述绝缘升降机构末端通过快速连接件与带电作业工具连接；所述带电作业工具包括：带电清扫装置或RTV喷涂装置。本发明有益效果：进行完绝缘子清扫作业以后，能够快速切换至RTV喷涂装置，能够实现变电站绝缘子清扫‑喷涂的连续作业。

Description

一种变电站绝缘子带电作业机器人系统及方法

技术领域

本发明属于变电站绝缘子带电作业技术领域，尤其涉及一种变电站绝缘子带电作业机器人系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

变电站高压电气设备大多在户外安装，常年运行设备表面会积污。受大气环境影响，在潮湿气象条件下常常发生闪络，造成停电事故。随着工业污染的加重，气候条件的逐年恶化以及高电压等级电网的投入使用，电网设备污闪事故更加呈现出频率高、面积广的趋势。而且检修恢复时间长，给国民经济造成巨大损失，同时会对设备本身造成不可恢复性损伤。

因为线路污闪事故而造成的电网系统大面积停电，不仅影响电网系统的安全运行，同时对经济带来巨大损失。保持输电线路绝缘子的清洁是防止污闪事故发生的有效举措。

同时，定期对变电站设备进行清扫及防污闪涂料喷涂，是保持设备原有绝缘水平、防止污闪事故发生、保证电网可靠运行的另一个有效手段。

变电站内由于电压等级高、站内设备密集、设备体积重量大等问题，人工带电作业开展存在较大的困难，机器人技术的应用可以有效解决上述问题。

现有技术虽然公开了用于进行变电站绝缘子清扫的机器人以及用于进行变电站绝缘子RTV喷涂的机器人，但是，目前的变电站带电作业机器人主要存在以下缺点：

(1)变电站绝缘子的清扫、喷涂往往是一个连续的过程，但是，现有机械臂结构只能固定连接一种作业工具，在进行完清扫作业后，需要切换到喷涂任务时，需要更换新的机器人系统，无法实现连续作业，影响带电作业效率。

(2)现有的绝缘子清扫装置以采用毛刷干式清扫为主，仅仅对绝缘子表面进行清扫，对绝缘子表面的浮尘有效，但对于附着在绝缘子表面的油性污秽清扫效果较差。

(3)采用绝缘剂进行绝缘子清扫，多为人工停电清扫，采用绝缘杆和清扫毛刷连接的方式，将清扫毛刷蘸取绝缘剂后对绝缘子进行绝缘剂清扫作业，清扫一支绝缘子需要多次蘸取绝缘剂，无法实现连续清扫作业。

(4)绝缘清扫工具环抱装置的中心与绝缘子的轴线重合时清洗效果最佳，发明人发现，目前判断绝缘清扫工具的环抱装置的中心与绝缘子的轴线重合的过程还是由人工来实现，智能化程度低，进而出现绝缘子视觉定位存在定位不准的缺陷。

(5)对变电站绝缘子喷涂防污闪涂料主要通过工人手工喷涂实现，能够灵活喷涂绝缘瓷件的不同位置，但是喷涂过程中会有大量涂料没有喷到瓷件上而是喷到空气中，造成浪费比较严重和对周围环境的污染；施工过程中施工人员需要脚踩瓷瓶表面、安全绳吊在瓷瓶柱上、易损坏瓷伞裙且不太安全；施工质量主要依赖施工人员的经验高低，容易导致喷涂不均匀，涂层的质量难以保证。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种变电站绝缘子带电作业机器人系统及方法，在机械臂末端设置带电作业工具快速更换接头，不同带电作业工具能够实时切换，实现变电站绝缘子带电清扫与喷涂作业连续进行。

为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，包括：机器人本体，设置在机器人本体内的控制模块，以及设置在机器人本体上的绝缘升降机构；所述绝缘升降机构末端通过快速连接件与带电作业工具连接；所述带电作业工具至少包括：带电清扫装置或RTV喷涂装置。

进行完绝缘子清扫作业以后，能够快速切换至RTV喷涂装置，能够实现变电站绝缘子清扫-喷涂的连续作业。

其中，所述带电清扫装置包括：

与绝缘升降机构末端连接，能够环抱绝缘子进行周向运动的环抱清扫装置；

用于确定所述的绝缘子是否位于环抱清扫装置中心位置的定位装置。

所述控制模块根据定位装置的反馈结果，控制绝缘升降机构带动环抱清扫装置移动，使其中心位置与绝缘子轴线重合。

所述RTV喷涂装置包括：支撑机构、环抱机构以及至少一个喷涂机构；所述环抱机构与支撑机构连接，且能够相对于支撑机构进行垂直升降运动；所述环抱机构包括环形内腔和能够沿环形内腔运动的环形齿轮，并且，所述环形内腔下方设有环形开口；至少一个喷涂机构设于环抱机构下方，与环形齿轮连接，能够沿环形开口随环形齿轮运动。

所述带电作业工具还包括：变电站触头打磨装置；所述变电站触头打磨装置包括：

打磨部，其包括打磨头模块和清洁模块；所述打磨头模块用于对待打磨的隔离开关刀闸触头进行打磨作业；所述清洁模块用于对打磨作业后的隔离开关刀闸触头进行清洁工作；

控制部，其被配置为接收打磨头模块的打磨作业结束信号，切换至清洁模块并启动清洁工作；

连接部，其被配置为连接打磨部与机器人机械臂，且在预设角度范围内调节打磨部与机器人机械臂两者之间的角度，以匹配待打磨的隔离开关刀闸触头的位置，实现变电站触头打磨机构的带电作业。

所述带电作业工具还包括：变电站绝缘子缺陷带电检测装置；所述变电站绝缘子缺陷带电检测装置包括：夹持端、振动波检测装置和控制器，所述夹持端和振动波检测装置之间设有角度调整装置，用于调整振动波检测装置的倾斜角度；所述振动波检测装置上设有倾角传感器，所述倾角传感器和角度调整装置分别与控制器连接。

所述带电作业工具还包括：变电站带电设备螺栓紧固作业装置；所述变电站带电设备螺栓紧固作业装置包括：柔性连接头，所述柔性连接头包括上万向节、下万向节及连接杆，所述上万向节及下万向节通过连接杆连接；所述下万向节由相配合连接的半凸万向节及半凹万向节构成，半凸万向节与半凹万向节内部开有槽，磁性调节杆和调节弹簧间隙配合安装于槽内；利用调节弹簧调节所述磁性调节杆的移动方向使得与套筒连接处形成卡扣，实现柔性连接头与套筒固定连接；

所述柔性转接头的上万向节安装于旋转电机的输出轴上；所述旋转电机安装于角向电动扳手内部，控制盒连接安装于角向电动扳手上，调节支座与角向电动扳手过盈配合连接，夹持手柄安装于调节支座上，一端固定，一端可调，夹持体安装于夹持手柄两侧。

在另一些实施方式中，公开了一种变电站绝缘子带电作业机器人系统的工作方法，包括：

采集环抱清扫装置环抱范围内的图像；

实时判断同时接收的所有路图像是否均包含绝缘子；若是，则根据各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比的比较，确定绝缘子轴线是否位于半圆环抱装置中心位置；否则，输出调整半圆环抱装置的命令，直至绝缘子轴线位于半圆环抱装置中心位置；

在环抱清扫装置的中心与绝缘子轴线重合时启动清扫部，对绝缘子进行带电清扫。

在另一些实施方式中，公开了一种变电站绝缘子带电作业机器人系统的工作方法，通过控制机器人移动机构和升降机构，使待喷涂绝缘子位于环抱机构所包围的范围内；

基于环抱机构上两个摄像头采集的待喷涂绝缘子图像，调整RTV喷涂工具方位，使待喷涂绝缘子位于环抱机构所在圆周范围的中心位置；

启动无线遥控器，建立无线遥控器和RTV喷涂工具的连接；RTV喷涂工具接收无线遥控器发送的控制指令，完成喷涂。

以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

(1)针对变电站设备区内带电作业安全防护问题，提出了变电站带电检修作业机器人系统软硬件一体化安全防护方法，研制了绝缘升降臂和专用工具绝缘杆件结合的组合绝缘系统，采用基于电磁场检测、泄漏电流检测、超声检测、视觉检测等多种检测技术为基础的多传感器融合技术，解决了高电压等级下机器人带电作业的安全防护问题。

(2)建立多尺度绝缘子样本库，构建基于笛卡尔空间阈值分割算法的敞开式变电环境下绝缘子识别模型，设计多视频目标精准识别追踪技术、图像语义分割位置提取算法、多相机同直径半圆中心对准方法，实现不同尺寸的支柱绝缘子的识别、实时追踪、定位及对准，解决了不同型号的绝缘子难以定位及对准的难题。

(3)本发明设计了变电站绝缘子多介质全过程精细喷涂工艺，提出了变电站支柱绝缘子全方位立体喷涂作业方法，包含有机溶剂、清水、高压气体和涂料四个工序，通过喷涂前绝缘子的清洁，保证了喷涂质量。

(4)本发明研制了变电站绝缘子防污闪涂料喷涂工具，引入双摄像头，基于获取的视频流智能识别喷涂工具是否以到达待喷涂绝缘子处，并且基于两个摄像头获取的图像中绝缘子在图像中的位置对喷涂工具方位进行调整，使得绝缘子位于环抱机构所包围范围内的中心，保证了喷涂的均匀性；解决了变电站绝缘子在喷涂过程中存在的存有喷涂死角、喷涂厚度不均匀等问题，实现了变电站绝缘子防污闪涂料智能喷涂，提升了作业效率。

(5)设计了三维图像语义的变电站绝缘子自主识别检测算法，实现了变电站绝缘子的实时识别定位及位置信息的获取，能够有效的识别喷涂不均匀部位并进行喷涂，保证了RTV喷涂的质量。

(6)对带电作业专用工器具无法与机器人匹配的问题，提出了变电站带电检修作业机器人模块化作业方法，基于机器人通用作业平台，研制了系列化专用工器具，实现了机器人带电清扫、RTV喷涂、隔离开关触头打磨、变电站带电设备螺栓紧固及绝缘子缺陷带电检测等作业功能。

(7)通过采集环抱清扫装置半圆范围内的图像，并根据各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比的比较，确定绝缘子轴线是否位于半圆环抱装置中心位置，自动实现绝缘子轴线是否位于半圆环抱装置中心位置的判断，提高了变电站绝缘子带电清扫机器人系统的清洁效率。

(8)清扫结构中由于增设了绝缘剂海绵、离心电机及驱动电机，在中空清扫毛刷旋转产生的离心力作用下，绝缘剂通过中空清扫毛刷的毛刷孔流向毛刷，从而实现对绝缘子的清扫，能够实现对绝缘子表面的油性污秽进行清扫。

(9)防护罩为开口结构，因此，绝缘剂在防护罩开口处能进行清扫作业，在其余部分绝缘剂通过回收海绵的吸附实现回收，以防污染变电站环境。蘸取清扫所需的绝缘剂，待绝缘剂海绵完全吸收后，放入中空清扫毛刷中，位于中空清扫毛刷与绝缘剂离心机构之间，蘸取一次即可实现绝缘子的清扫工作，可连续工作，不用多次蘸取。

(10)本发明提出的喷涂工具能够基于支撑机构进行上下移动，基于环抱机构进行周向移动的喷涂工具，实现了绝缘子360°全方位喷涂；基于多个喷枪进行喷涂，且包含了有机溶剂、清水、高压气体和涂料四个工序，通过喷涂前绝缘子的清洁，保证了喷涂质量。

(11)变电站触头打磨机构包括打磨头模块和清洁模块，具有打磨头打磨作业及清洁作业的功能，而且控制部还接收打磨头模块的打磨作业结束信号切换至清洁模块并启动清洁工作，这样通过控制打磨顺序，提高了变电站触头的打磨效率。

(12)通过夹持端夹持振动波检测装置进行带电检测，能够保证振动波检测装置与绝缘子安装法兰的稳定接触，避免人工操作可能造成的晃动问题；且提高绝缘子带电检测的安全性。设置倾角传感器实时检测振动波检测装置的倾角，设置角度调整装置自动调整振动波检测装置的倾角，能够保证振动波检测装置与绝缘子安装法兰的实时有效接触，使振动波检测触头与绝缘子法兰保持实时垂直接触，提高检测精度以及检测结果的准确性。

(13)变电站带电作业机器人机械臂通过夹持手柄夹持螺栓紧固工具，夹持手柄通过螺栓连接安装于调节支座上，一端固定，可实现90°角度调节。柔性连接头可实现弯曲传动，从而使套筒与螺栓连接时，螺栓紧固工具可实现四象限内螺栓拆装作业，增加了螺栓紧固工具的自由度。柔性连接头的调直弹簧、连接杆及上、下万向节在实现扭矩传动的同时保证了柔性连接头的刚度。

(14)针对带电作业专用工器具无法与机器人匹配的问题，提出了变电站带电检修作业机器人模块化作业方法，基于机器人通用作业平台，研制了系列化专用工器具，实现了机器人带电清扫、RTV喷涂、隔离开关触头打磨、变电站带电设备螺栓紧固及绝缘子缺陷带电检测等作业功能。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一中的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统结构示意图；

图2是本发明实施例一中的图像采集装置在半圆环抱装置上布置示意图；

图3是本发明实施例一中的清洁部与绝缘子串配合状态图；

图4是本发明实施例一中的清洁部内部结构图；

图5是本发明实施例一中的清扫毛刷结构部分示意图；

图6是本发明实施例一中的中空清扫毛刷结构示意图；

图7是本发明实施例一中的变电站绝缘子带电清扫机器人系统的工作方法流程图；

图8是本发明实施例一中的喷涂工具立体图；

图9是本发明实施例一中的喷涂工具环抱机构与喷涂机构连接示意图；

图10是本发明实施例一中的喷涂机构局部放大图；

图11是本发明实施例一中的模块化组装的有机溶剂、清水及涂料储料罐示意图；

图12是本发明实施例一中的气动系统管路设计原理图；

图13是本发明实施例二中的一种变电站触头打磨机构示意图；

图14是本发明实施例二中的一种变电站触头打磨机构的主视图；

图15是本发明实施例二中的一种变电站触头打磨机构的侧视图；

图16是本发明实施例二中的一种变电站触头打磨机构的剖视图；

图17是本发明实施例二中的绝缘子带电检测装置结构示意图；

图18为本公开具体实施例子的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头结构示意图；

图19(a)-图19(b)为本公开具体实施例子的变电站带电设备螺栓紧固作业用柔性连接头剖面结构示意图；

图20为本公开具体实施例子的变电站带电设备螺栓紧固作业工具结构示意图；

图21(a)-图21(b)为本公开具体实施例子的半凸万向节及半凹万向节结构示意图；

其中，I、清洁部，II、半圆环抱装置，III、机械臂；IV、图像采集装置；

1-1.绝缘子，1-2.驱动电机，1-3.上连接架，1-4.上连接杆，1-5.上防护罩，1-6.下连接杆，1-7.下连接架，1-8.下防护罩，1-9.绝缘剂海绵固定板，1-10.回收海绵，1-11.中空清扫毛刷，1-12.离心电机安装板，1-13.毛刷上轴承，1-14.离心电机，1-15.绝缘剂离心机构，1-16.绝缘剂海绵，1-17.离心电机轴承，1-18.毛刷下轴承；

2-1.支撑机构，2-2.环抱机构，2-3.喷涂机构，2-4.安装底座，2-5.连接支架，2-6.第一步进电机，2-7.环形齿轮，2-8.旋转齿轮，2-9.第二步进电机,2-10.喷枪架，2-11.喷枪，2-12.连接杆，2-13.水平滑台，2-14.电缸，2-15.接近开关，2-16.测距传感器，2-17.竖直连接杆，2-18.喷枪位，2-19.单片机，2-20.空气压缩机，2-21.压缩空气储气罐，2-22.有机溶剂储料搅拌桶，2-23.清水储料罐，2-24.防污闪涂料储料罐，2-25.平板小车；

3-1.清洁布，3-2.打磨旋转固定板，3-3.打磨头，3-4.第一固定板，3-5.连接板，3-6.第一夹持体，3-7.第二夹持体，3-8.第二固定板，3-9.旋转电机，3-10.旋转电机安装板，3-11.旋转盘，3-12.打磨电机安装板，3-13.打磨电机，3-14.清洁旋转固定板，3-15.旋转板，3-16.清洁电机，3-17.清洁电机安装板。

4-1.夹持把手，4-2.第一传动齿轮，4-3.第二传动齿轮，4-4.振动波检测装置，4-5.振动波检测触头，4-6.驱动电机，4-7.支架，4-8.第一夹持体；

5-1.第二夹持体，5-2.夹持手柄，5-3.调节支座，5-4.控制盒，5-5.旋转电机，5-6.柔性转接头,5-7.套筒，5-8.角向电动扳手，5-9.上万向节，5-10.连接杆，5-11.下万向节，5-12.调节顶丝，5-13.调直弹簧，5-14.调节滚珠，5-15.磁性调节杆，5-16.调节弹簧，5-17.固定滚珠，5-18.半凸万向节，5-19.半凹万向节。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，参照图1，包括：机器人本体，设置在机器人本体内的控制模块，以及设置在机器人本体上的绝缘升降机构；绝缘升降机构末端通过快速连接件与带电作业工具连接；采用基于电磁场检测、泄漏电流检测、超声检测、视觉检测等多种检测技术为基础的多传感器融合技术，解决了高电压等级下机器人带电作业的安全防护问题。

带电作业工具包括：带电清扫装置或RTV喷涂装置。

其中，机器人本体包括：移动底盘，设置于移动底盘上的绝缘升降臂，绝缘升降臂前端连接小飞臂，小飞臂前端设置用于放置带电作业工具的带电作业平台，小飞臂通过快速连接装置与带电作业工具连接。

带有带电清扫装置的结构如图2所示，包括：清扫部I，其通过半圆环抱装置II与机械臂III相连；所述清扫部I用于在半圆环抱装置II的中心与绝缘子1-1轴线重合时启动并对绝缘子1-1进行带电清扫；

绝缘子定位部，其包括至少两路图像采集装置IV，图像采集装置均匀设置在半圆环抱装置内，用于采集半圆环抱装置半圆范围内的图像并同时传送至处理器。

如图3所示，在本实施例中，图像采集装置IV以两路为例，布置于半圆环抱装置两端，且位于半圆环抱装置的同一直径上。

处理器被配置为：实时判断同时接收的所有路图像是否均包含绝缘子1-1；若是，则根据各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比的比较，确定绝缘子1-1轴线是否位于半圆环抱装置中心位置；否则，输出调整半圆环抱装置的命令，直至绝缘子1-1轴线位于半圆环抱装置中心位置。

作为一种具体实施方式，清扫部包括清扫毛刷结构和驱动电机1-2；

清扫毛刷结构包括中空结构的清扫毛刷，以及设置在中空结构内部的绝缘剂海绵1-16及离心电机1-14；

驱动电机1-2与清扫毛刷相连，离心电机1-14输出轴与绝缘剂离心机构1-15相连，绝缘剂海绵1-16位于中空清扫毛刷1-11和绝缘剂离心机构1-15之间；

当驱动电机1-2和离心电机1-14使其输出轴旋转方向相反时，中空清扫毛刷1-11与绝缘剂离心机构1-15逆向旋转，绝缘剂离心机构1-15旋转挤压绝缘剂海绵1-16，绝缘剂流向中空清扫毛刷1-11毛刷，从而实现对绝缘子1-1的清扫。

具体地，参见附图4、图5所示，清扫毛刷结构由绝缘剂海绵固定板1-9、中空清扫毛刷1-11、离心电机安装板1-12、离心电机1-14、绝缘剂离心机构1-15、绝缘剂海绵1-16及离心电机轴承1-17组成。绝缘剂海绵固定板1-9通过螺栓安装于中空清扫毛刷1-11上，中空清扫毛刷1-11上表面与离心电机安装板1-12通过螺栓连接，离心电机1-14通过螺栓连接安装于离心电机安装板1-12上，离心电机1-14输出轴与绝缘剂离心机构1-15通过键连接。其中，绝缘剂离心机构1-15的作用是通过旋转将海绵中的绝缘剂离心甩出，沿着毛刷毛溢出与绝缘子1-1接触。

离心电机轴承1-17外径过渡配合连接安装于绝缘剂海绵固定板1-9内部，内径与离心电机1-14输出轴过渡配合连接。

绝缘剂海绵1-16位于中空清扫毛刷1-11和绝缘剂离心机构1-15之间，与中空清扫毛刷1-11和绝缘剂离心机构1-15过盈配合连接。

参加附图6所示，中空结构的清扫毛刷上的毛刷固定于中空部件上并于其内部相通，与绝缘剂海绵1-16过渡连接配合。具体地，中空部件上有安装孔，毛刷在制作加工过程中是塞到安装孔上，然后打胶固定。

驱动电机1-2与上防护罩1-5通过螺栓进行连接；上防护罩1-5内装有毛刷上轴承1-13，毛刷上轴承1-13内径与驱动电机1-2输出轴过渡配合连接，外径与上防护罩1-5过渡配合连接；下防护罩1-8内装有毛刷下轴承1-18，毛刷下轴承1-18外径与下防护罩1-8过渡配合连接，内径与绝缘剂海绵固定板1-9外侧轴过渡配合连接；驱动电机1-2与中空清扫毛刷1-11通过键连接。

在外部结构上，参见附图3所示，包括上防护罩1-5与下防护罩1-8，上防护罩1-5与下防护罩1-8通过凹形槽进行过盈配合，通过上连接杆1-4与下连接杆1-6的组合长度进行定位，回收海绵1-10过盈配合与上防护罩1-5和下防护罩1-8内部，上防护罩1-5与下防护罩1-8采用1/4开口结构，便于进行绝缘子1-1清扫及废液回收。

在连接结构上，包括：上连接架1-3、下连接架1-7、上连接杆1-4及下连接杆1-6。

上连接架1-3与上连接杆1-4通过螺栓连接，上连接架1-3与上防护罩1-5通过螺栓连接，下连接架1-7与下连接杆1-6通过螺栓连接，下连接架1-7与下防护罩1-8通过螺栓连接，上连接杆1-4与下连接杆1-6通过螺栓连接，可通过螺栓安装于其他作业工具上。

在一实施例子中，清扫作业前，将绝缘剂海绵1-16取回，蘸取清扫所需的绝缘剂，待绝缘剂海绵1-16完全吸收后，放入中空清扫毛刷1-11中，位于中空清扫毛刷1-11与绝缘剂离心机构1-15之间，按照附图4进行清扫工具装配，其连接方式如上所述。

变电站绝缘子带电清扫作业装置通过上连接杆1-4与下连接杆1-6的螺栓连接方式可安装于绝缘杆或作业平台上，可通过绝缘杆件或作业平台进行举升；中空清扫毛刷1-11。

清扫作业时，通过绝缘杆或作业平台将清扫作业装置举升至绝缘子1-1，将防护罩的开口位置对准要清洗的绝缘子1-1，如附图3所示，启动驱动电机1-2和离心电机1-14，使其输出轴旋转方向相反，从而使中空清扫毛刷1-11与绝缘剂离心机构1-15逆向旋转，绝缘剂离心机构1-15旋转挤压绝缘剂海绵1-16，将绝缘剂向中空清扫毛刷1-11的内壁挤出，在中空清扫毛刷1-11旋转产生的离心力作用下，绝缘剂通过中空清扫毛刷1-11的毛刷孔流向毛刷，从而实现对绝缘子1-1的清扫；由于防护罩为1/4开口结构，因此，绝缘剂在防护罩开口处能进行清扫作业，在其余3/4部分绝缘剂通过回收海绵1-10的吸附实现回收，以防污染变电站环境。

清扫作业后，将清扫装置拆卸，将回收海绵1-10取出回收未使用的绝缘剂。

上述技术方案所产生的效果为：清扫结构中由于增设了绝缘剂海绵1-16、离心电机1-14及驱动电机1-2，在中空清扫毛刷1-11旋转产生的离心力作用下，绝缘剂通过中空清扫毛刷1-11的毛刷孔流向毛刷，从而实现对绝缘子1-1的清扫，能够实现对绝缘子1-1表面的油性污秽进行清扫；

蘸取清扫所需的绝缘剂，待绝缘剂海绵1-16完全吸收后，放入中空清扫毛刷1-11中，位于中空清扫毛刷1-11与绝缘剂离心机构1-15之间，蘸取一次即可实现绝缘子1-1的清扫工作，可连续工作，不用多次蘸取。

本实施例的一种变电站绝缘子带电清扫机器人系统的工作方法，如图7所述，包括：

采集半圆环抱装置半圆范围内的图像；

实时判断同时接收的所有路图像是否均包含绝缘子；若是，则根据各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比的比较，确定绝缘子轴线是否位于半圆环抱装置中心位置；否则，输出调整半圆环抱装置的命令，直至绝缘子轴线位于半圆环抱装置中心位置；

在半圆环抱装置的中心与绝缘子轴线重合时启动清扫部，对绝缘子进行带电清扫。

作为一种实施方式，求取各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比的过程为：

对各路图像中检测到的绝缘子区域分别提取绝缘子连通域，并求取连通域的中心点和连通域所占像素点总数；

通过连通域所占像素点总数来确定连通域所占对应整幅图像的比例，得到各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比。

作为一种实施方式，当各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比相等，或存在绝缘子连通域的中心点横坐标与整幅图像长度的1/2值之差小于或等于预设误差阈值时，半圆环抱装置的中心与绝缘子1-1轴线重合。

具体地，以两路图像采集装置采用两台分辨率相同(分辨率为M×N)的摄像头为例：

1)两台分辨率相同(分辨率为M×N)的摄像头，分别为摄像头1和摄像头2，位于半圆环抱装置的同一条直径上，两个摄像头可采集到环抱装置半圆范围内的图像。

2)对摄像头1和摄像头2采集到的两路视频进行分析，通过卷积神经网络算法检测视频流里是否存在绝缘子，若存在绝缘子，则对两路视频流中检测到的绝缘子区域分别使用阈值分割的方法提取绝缘子连通域。

其中，卷积神经网络算法作为深度学习领域用于视频图像检测的一种常用手段，通过采集大量绝缘子图像样本训练得到预测模型，使用预测模型可判定视频中是否存在绝缘子。

需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况来具体选择相应卷积神经网络算法(比如：卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)，其结构可根据实际情况来任选结构)来实现绝缘子的检测，并不影响最终图像处理结果。

阈值分割法是一种基于区域的图像分割技术，原理是把图像象素点分为若干类。图像阈值化分割是一种传统的最常用的图像分割方法，因其实现简单、计算量小、性能较稳定而成为图像分割中最基本和应用最广泛的分割技术。它特别适用于目标和背景占据不同灰度级范围的图像。它不仅可以极大的压缩数据量，而且也大大简化了分析和处理步骤，因此在很多情况下，是进行图像分析、特征提取与模式识别之前的必要的图像预处理过程。图像阈值化的目的是要按照灰度级，对像素集合进行一个划分，得到的每个子集形成一个与现实景物相对应的区域，各个区域内部具有一致的属性，而相邻区域不具有这种一致属性。这样的划分可以通过从灰度级出发选取一个或多个阈值来实现。

在本实施例中，对两路视频流中检测到的绝缘子区域分别使用阈值分割的方法提取绝缘子连通域的过程为现有过程，此处不再累述。

3)求取连通域的中心点(x₁,y₁)、(x₂,y₂)和连通域所占像素点总数Num₁-、Num₂，并通过Num₁、Num₂确定连通域所占视频流图像比例：

摄像头1和摄像头2采集到的图像大小为M×N，则其视野中心的像素位置均为

最后通过比较c₁、c₂的大小及(x₁,y₁)与

(x₂,y₂)与

的位置关系可得到绝缘子在半圆环抱装置内的位置，并根据比较结果对调整环抱装置与绝缘子的相对位置，直至绝缘子位于装置中间。其中，M和N分别为图像的长度和宽度。

其比较结果与调整方式如下，设error为像素位置允许的最大误差，一般error≤5：

(a)若c₁>c₂，绝缘子更加靠近摄像头1，需调整环抱装置，使绝缘子向摄像头2一侧移动；

(b)若c₂>c₁，绝缘子更加靠近摄像头2，需调整环抱装置，使绝缘子向摄像头1一侧移动；

(c)若c₁＝c₂，绝缘子在左右位置上，已经位于中心；

(d)若

或

绝缘子在前后位置上，已经位于中心；

(e)若

并且

绝缘子更加靠近环抱装置内侧，需调整装置，使绝缘子向环抱装置外侧移动；

(f)若

并且

绝缘子更加靠近环抱装置外侧，需调整装置，使绝缘子向环抱装置内侧移动；

(g)若|x₁-x₂|>error或者|y₁-y₂|>error，两个摄像头位置未对齐，其视野中心不在同一条水平线上，需重新调节两个摄像头位置。

需要说明的是，也可采用三个及三个以上的图像采集装置，只要保证各图像采集装置位于半圆环抱装置内部且各图像采集装置位于同一水平面即可，但两个图像采集装置是最佳方案。

参照图8和图9，RTV喷涂工具包括：支撑机构2-1、环抱机构2-2以及至少一个喷涂机构2-3，其中，环抱机构2-2设置于支撑机构2-1上，且能相对于所述支撑机构2-1上下移动；所述至少一个喷涂机构2-3设置于环抱机构2-2，并能带动该喷涂机构2-3绕变电站支柱绝缘子轴线水平旋转；喷涂机构2-3即用以对变电站支柱绝缘子进行RTV喷涂。

RTV喷涂工具还包括安装底座2-4，用于将述RTV喷涂工具安装在机器人作业终端上。具体而言，支撑杆固定连接于安装底座2-4上，安装底座2-4用于承载RTV喷涂工具的重量，在喷涂作业时可固定于机器人的升降平台作业终端上，以便升降平台可将喷涂装置送至高处从而接触支柱绝缘子。故，该安装底座2-4上设有用以与升降平台连接的连接结构如连接孔。

支撑机构2-1通过连接支架2-5与环抱机构2-2连接。具体地，所述支撑机构2-1上垂直设有滑杆，连接支架2-5一端为套设于所述滑杆上的滑块，另一端与环抱机构2-2连接。通过连接支架2-5的滑块在支撑机构2-1上的上下滑动带动环抱机构2-2相对于支撑机构2-1的上下运动。可在第一步进电机2-6的驱动下沿支撑机构2-1上下移动，从而带动连接支架2-5和环抱机构2-2上下运动。本领域技术人员可以理解，此处连接机构与支撑机构2-1的连接不限于滑杆与滑块的方式，可以采用任意其他能够实现连接机构相对于支撑机构2-1上下运动的方式。

环抱机构2-2包括环抱框架、环形齿轮2-7、步进电机以及旋转齿轮2-8。其中，环抱框架呈半环形并具有一半环形内腔，其两端部均呈开口状。环形齿轮2-7设于该环抱框架的内腔中，其齿轮一侧通过设于环抱框架侧面的开口而显露出(在本实施例环形齿轮2-7为外环形齿轮2-7，故该侧面为外侧面，但不限于此)，且该环形齿轮2-7亦呈半环形并可于环抱框架内腔中水平运动而穿出环抱框架的端部。所述连接支架2-5中还设有第二齿轮和用于驱动该齿轮的第二步进电机2-9。该旋转齿轮2-8和经环抱支架外侧面的开口而显露出的环形齿轮2-7相啮合形成第二传动副，其可在第二步进电机2-9驱动下带动环形齿轮2-7在环抱支架的内腔中绕该环抱支架的轴线(即环抱支架所在环形的轴线)水平旋转。

在本实施例中，环抱框架、环形齿轮2-7以及旋转齿轮2-8均采用绝缘材料制成，以起到绝缘防护作用。机构框架采用硬铝合金焊接而成。

环抱框架底面设有环形滑槽且两端不封堵。两个喷涂机构2-3分别设于环抱机构2-2下方，且分别与环抱框架内腔中的环形齿轮2-7两端连接，环形齿轮2-7被驱动旋转时，可带动两个喷涂机构2-3沿环形滑槽绕环抱支架的轴线水平旋转。由于环抱框架和环形滑槽两端均不设封堵，环形齿轮2-7带动两个喷涂机构2-3旋转可实现支柱绝缘的360度喷涂。

如图10-11，喷涂机构2-3包括连接机构、喷枪架2-10和喷枪2-11。其中，连接机构包括连接杆2-12和水平滑台2-13，并且，水平滑台2-13的方向与环抱机构2-2直径方向一致，所述连接杆2-12与环形齿轮2-7连接，水平滑台2-13下方设有水平滑杆；喷枪架2-10通过套设在水平滑杆上的滑块与连接机构连接。所述喷枪架2-10包括两个喷枪位2-18，所述两个喷枪位2-18呈上下分布。所述两个喷枪位2-18用于安装喷枪2-11，并且均与喷枪2-11转动连接。实际应用时，两个喷枪2-11沿枪头方向的轴线呈锐角。所述水平滑台2-13上位于环抱机构2-2外侧的一端设有电缸2-14，用于驱动滑块带动喷枪2-11径向往复运动，靠近和远离绝缘子，从而模拟人工手动的喷涂过程，保证绝缘子的边缘及中心能喷涂相同厚度RTV漆料。环抱机构2-2套设于绝缘子外部，通过环抱机构2-2的旋转和RTV喷枪2-11的喷涂，能够实现支柱绝缘的360度喷涂。

具体地，喷枪架2-10包括与滑块连接的竖直连接杆2-17，连接杆2-12下方连接两个喷枪位2-18，所述两个喷枪位2-18分别位于滑杆所在方向的两侧，且上下分布。本领域技术人员可以理解，此处水平连接件与喷枪架2-10的连接不限于滑杆与滑块的方式，可以采用任意其他能够实现连接机构相对于支撑机构2-1上下运动的方式。

环抱框架下方中心位置处设有接近开关2-15，与两个喷涂机构2-3上设置的金属电缸2-14相配合，构成往复旋转控制件，当环形齿轮2-7自起始位置(即环形齿轮2-7完全位于环抱支架内，两喷涂机构2-3分别位于环抱支架的两端部)旋转90°后，接近开关2-15将感应到靠近环抱支架中心位置的喷涂机构2-3的金属电缸2-14，接近开关2-15随即发送电信号至电机控制器，使第二步进电机2-9换向，由此旋转齿轮2-8转向，从而带动环形齿轮2-7反向旋转。当环形齿轮2-7反向旋转180°后，接近开关2-15感应到另一电缸2-14，将发送电信号至电机控制器，使第二步进电机2-9再次换向，如此往复循环，使喷枪2-11不停的绕绝缘子轴向往复旋转。从而实现了喷涂机构2-3周向的往复，保证了绝缘子的充分喷涂。

如图11，喷涂机构2-3还连接储料罐，喷涂的过程由喷涂控制系统控制。其中，储料罐包括压缩空气储气罐2-21、有机溶剂储料搅拌桶2-22、清水储料罐2-23和防污闪涂料储料罐2-24。

其中，压缩空气储气罐2-21与空气压缩机2-20连接，通过空气压缩机2-20向储气罐内提供压缩空气。如图12，喷涂控制系统包括：单片机2-19、压缩空气管路、清水管路、有机溶剂管路和涂料管路，以及多个电磁阀。

具体地，压缩空气管路的输入端连接压缩空气储气罐2-21，输出端分为五路：压缩空气管路、压缩空气管路、压缩空气管路、压缩空气管路和压缩空气管路；压缩空气管路输出端直接连接喷枪2-11；压缩空气管路输出端连接位换向阀，压缩空气管路输出端连接清水储料罐2-23，压缩空气管路输出端连接有机溶剂储料罐，压缩空气管路输出端连接涂料储料罐。有机溶剂管路的输入端连接有机溶剂储料罐，输出端连接4位换向阀。清水管路的输入端连接清水储料罐2-23，输出端连接4位换向阀。涂料管路的输入端连接涂料储料罐，输出端连接4位换向阀。

压缩空气管路、有机溶剂管路、清水管路和涂料管路的输出端通过4位换向阀与供给管路的输入端连接，所述供给管路的输出端分为四路分别连接到四把喷枪2-11上。

压缩空气管路分支之前设有压缩空气总电磁阀，压缩空气管路、有机溶剂管路、清水管路和涂料管路上分别设有吹干开关、溶剂管路开关、清水管路开关和涂料管路开关，4位换向阀用于控制上述四个管路开关的通断。

所述供给管路上还设有用于控制流量的流量控制比例阀。所述四把喷枪2-11均连接开关枪电磁阀，用于控制四把喷枪2-11的开关，并且，四把喷枪2-11还连接用于控制雾化大小的雾化大小控制比例阀。

上述压缩空气总电磁阀、吹干开关、溶剂管路开关、清水管路开关、涂料管路开关、开关枪电磁阀、以及两处比例阀均与单片机2-19连接。

喷涂控制系统的喷涂过程包括：

(1)控制压缩空气总电磁阀和喷枪电磁阀打开；

(2)通过4位换色阀控制溶剂管路开关打开，压缩空气进入有机溶剂储料罐，进行有机溶剂喷涂工序；

(3)通过4位换色阀控制清水管路开关打开，进行清水冲洗工序；

(4)通过4位换色阀控制吹干开关打开，进行吹干工序；

(5)通过4位换色阀控制涂料管路开关打开，进行涂料喷涂工序；喷涂过程中，通过雾化大小控制比例阀控制雾化大小；

上述喷涂过程中通过流量大小比例阀控制流量。

空气压缩机2-20、压缩空气储气罐2-21、有机溶剂储料搅拌桶2-22、清水储料罐2-23、防污闪涂料储料罐2-24和单片机2-19均进行模块化组装，集成到平板小车2-25上，便于移动运输，参照图11。

本实施例中，空气压缩机2-20采用滑片式压缩机。吹干开关、溶剂管路开关、清水管路开关和涂料管路开关均为五位三通阀。

上述喷涂控制系统包含多路管路，能够实现多工序喷涂工作，并且，由压缩气体提供动力，且通过设置一条与喷枪直连的压缩空气管路，使得喷射动力足够大，保证了有效的喷涂。

为了进一步保证喷涂的均匀性，环抱机构中，环抱框架上设置两个摄像头，且两个摄像头位于环抱机构所在圆的同一条直径上，即，分别位于半圆环环抱框架的两个端部。两个摄像头分辨率相同(分辨率为M×N)，且镜头方向相对，两个摄像头可采集到环抱范围内的图像。图像用以实现绝缘子的定位，辅助机器人升降机构姿态变换以及环抱机构的运动，使得喷涂时绝缘子位于喷涂机构喷射范围的中心，保证喷涂的均匀性。

为了保证喷涂工具自身的安全性和便于精准控制，喷涂工具上还设有测距传感器、限位传感器和测厚传感器。

测距传感器设于安装底座上，用于实时测量环抱机构上下移动的距离，一方面保证RTV喷涂过程中的匀速运动以实现RTV喷涂的质量，另一方面通过限定环抱机构的最大可移动距离可以保证环抱机构不会超出极限位置，从而对喷涂工具起到保护作用。

限位传感器有2个，分别设于支撑机构的顶端及底端，用于限制环抱机构上下运动的极限位置。

激光测距仪与限位传感器为喷涂工具提供了双重保护，假如激光传感器损坏或出现故障时，限位传感器能保护环保机构不会超出极限位置。

测厚传感器设于喷涂机构上，用于实时监测喷涂的厚度。当环抱机构2旋转时，测厚传感器能实时监测传感器与绝缘子表面的距离，数据传送给控制系统，能实时计算涂层厚度，根据旋转角度能记录每一个角度位置的涂层厚度。

RTV喷涂工具上还设有无线接收器，本实施例中，无线接收器采用DC24V供电，通讯接口为RS485，Modbus RTU。无线接收器与ARM控制器通过RS485相连接。

所述无线接收器还通过无线射频连接无线遥控器。参见图8，RTV喷涂机构3的无线遥控器主要包括包含一个万向三轴模拟量杆，用来控制RTV喷涂工具的上下级环抱运动；一个模拟电位器，主要进行各个运动关节的运动速度的控制；四个开关量按钮，分别是电源开关、手动/自动模式选择、左侧径向运动、右侧径向运动；一个电源指示灯、一个信号指示灯；一个急停开关。电源指示灯用来指示电源开关的开合，信号指示灯代表无线遥控器与无线接收器之间的数据传输。无线遥控器采用锂电池供电。

本实施例在喷涂过程中基于测厚传感器实时监测当前喷涂的厚度，并且基于激光传感器记录各厚度相应的位置，使得在喷涂结束后可以检查是否有喷涂不均匀之处，到相应位置进行补涂，进一步保证了喷涂的均匀性。

同时，基于测距传感器2-16获取当前喷涂位置的高度；以周向往复运动的起始位置为基准，基于周向往复运动的速度计算当前喷涂位置的旋转角度；

本次喷涂任务完成后，得到待喷涂绝缘子所有位置的涂层厚度，判断是否存在涂层厚度小于设定阈值的位置，若存在，获取该位置相应的高度和角度，若不存在；其中，设定阈值可设定为所有喷涂厚度的平均值；

控制喷涂机构返回至各待补涂位置依次进行补涂，同时在对各待补涂位置补涂过程中，基于测厚传感器实时监测厚度，达到该设定阈值时，该位置补涂结束。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，参照图1，包括：机器人本体，设置在机器人本体内的控制模块，以及设置在机器人本体上的绝缘升降机构；绝缘升降机构末端通过快速连接件与带电作业工具连接；带电作业工具包括：变电站触头打磨装置、变电站绝缘子缺陷带电检测装置以及螺栓紧固装置。

当然，带电作业工具也可以包括实施例一中的带电清扫装置或RTV喷涂装置，本领域技术人员可以根据实际需要进行合理设计。

参照图13，变电站触头打磨装置包括：

打磨部，其包括打磨头3-3模块和清洁模块；所述打磨头3-3模块用于对待打磨的隔离开关刀闸触头进行打磨作业；所述清洁模块用于对打磨作业后的隔离开关刀闸触头进行清洁工作；

控制部，其被配置为接收打磨头3-3模块的打磨作业结束信号，切换至清洁模块并启动清洁工作；

连接部，其被配置为连接打磨部与机器人机械臂，且在预设角度范围内调节打磨部与机器人机械臂两者之间的角度，以匹配待打磨的隔离开关刀闸触头的位置，实现变电站触头打磨机构的带电作业。

如图14-图16所示，所述打磨部还包括旋转盘3-11，打磨头3-3模块和清洁模块均固定在旋转盘3-11上；旋转盘3-11与第一驱动模块相连，第一驱动模块在控制部的控制作用下切换打磨头3-3模块和清洁模块工作。

上述技术方案的优点在于，利用驱动旋转盘3-11旋转来转换打磨头3-3模块和清洁模块工作，简化了打磨部的结构，而且提高了转换效率及转换的稳定性，最终保障了变电站触头打磨机构的工作稳定性。

在本实施例的具体实施中，第一驱动模块为旋转电机3-9，旋转盘3-11与旋转电机3-9动力传动通过键连接，旋转电机3-9输出轴顶部开有螺纹孔，旋转盘3-11与旋转电机3-9通过螺栓固定连接。

可以理解的，在其他的实施例中，第一驱动模块也可采用其他现有的驱动机构，比如旋转气缸等；本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，在此不作详述。

如图14和图16所示，所述打磨头3-3模块，包括打磨头3-3，所述打磨头3-3与第二驱动模块相连，所述第二驱动模块与控制部相连，所述控制部还被配置为控制第二驱动模块驱动打磨头3-3进行打磨作业。

需要说明的，在本实施例中第二驱动模块采用打磨电机3-13，在其他实施例中，本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，在此不作详述。

具体地，打磨电机3-13安装板3-12通过螺栓连接在旋转盘3-11上，打磨电机3-13与打磨电机3-13安装板3-12螺栓连接。打磨电机3-13与打磨头3-3通过键连接传动，打磨电机3-13输出轴顶部开有螺纹孔，打磨旋转固定板3-2、打磨电机3-13输出轴、打磨头3-3通过螺栓固定连接。

如图15所示，所述清洁模块，包括清洁布3-1，所述清洁布3-1设置在旋转板3-15上，所述旋转板3-15与第三驱动模块相连，所述第三驱动模块与控制部相连，所述控制部还被配置为控制第三驱动模块驱动旋转板3-15旋转，进而带动清洁布3-1进行清洁作业。

在本实施例中具体实施方式中，第三驱动模块采用清洁电机3-16来实现，在其他的实施例中，第三驱动模块也可采用其他现有的驱动机构，比如旋转气缸等；本领域技术人员可以根据具体工况自行设置，在此不作详述。

具体地，清洁电机安装板3-17通过螺栓连接安装于旋转盘3-11上，清洁电机3-16通过螺栓连接与旋转板3-15上，清洁电机3-16与旋转板3-15通过键连接传动，清洁电机3-16输出轴顶部开有螺纹孔，清洁电机3-16输出轴、清洁旋转固定板3-14、旋转板3-15通过螺栓固定连接，清洁布3-1通过过渡连接套在旋转板3-15外侧。

如图15所示，所述连接部包括连接板3-5，所述连接板3-5一端与打磨部通过活动件活动连接，另一端与机器人机械臂固定连接；所述活动件被配置为在预设角度范围内调节连接板3-5与打磨部之间的夹角。

具体地，所述活动件包括：设置在连接板3-5两侧的第一固定板3-4和第二固定板3-8，第一固定板3-4和第二固定板3-8连接在打磨部底部且相对设置；第一固定板3-4和第二固定板3-8相对位置处分别设置有第一开口槽和第二开口槽，第一开口槽和第二开口槽均为弧形且长度相等；

连接板3-5上还穿设有第一转轴和第二转轴，第一转轴的两端分别与第一固定板3-4和第二固定板3-8相连；第二转轴的两端可沿第一开口槽和第二开口槽滑动，使得连接板3-5沿第一转轴转动，进而实现在预设角度范围内调节打磨部与机器人机械臂两者之间的角度。

可以理解的是，在其他实施例中，对于活动件，本领域技术人员也可采用夹持扳手等现有结构来实现。

在具体实施中，所述连接板3-5的两侧分别设置有第一夹持体3-6和第二夹持体3-7，所述第一夹持体3-6和第二夹持体3-7用于将连接板3-5固定在机器人机械臂上。

具体地，第一夹持体3-6与第二夹持体3-7通过螺栓连接分别安装于连接板3-5两侧。

旋转电机3-9通过螺栓连接在旋转电机安装板3-10上，旋转电机安装板3-10与第一固定板3-4、第二固定板3-8通过螺栓连接，第一固定板3-4、第二固定板3-8同时与连接板3-5螺栓连接。

具体地，所述第一夹持体3-6和第二夹持体3-7结构相同；所述第一夹持体3-6和第二夹持体3-7均包括一夹板，所述夹板两端均设置有螺栓。

可以理解的是，在其他实施例中，第一夹持体3-6和第二夹持体3-7也可采用现有的其他夹持结构来实现。

上述技术方案的优点在于，通过活动件来调节连接板3-5与打磨部之间的夹角，使得该夹角与待打磨的隔离开关刀闸触头的打磨位置相匹配，提高了打磨的效率。

变电站触头打磨装置的工作方法如下：

调整打磨部与机器人机械臂之间的夹角，使得该夹角与待打磨的隔离开关刀闸触头的打磨位置相匹配；

控制打磨头3-3模块对待打磨的隔离开关刀闸触头进行打磨作业，当打磨头3-3模块打磨作业结束后发送打磨作业结束信号至控制部；

接收打磨头3-3模块的打磨作业结束信号，切换至清洁模块并启动清洁工作。

在另一些实施方式中，变电站绝缘子带电检测装置，包括：夹持端、振动波检测装置4-4和控制器，夹持端和振动波检测装置4-4之间设有角度调整装置，用于调整振动波检测装置4-4的倾斜角度；

夹持端包括：夹持把手和第一夹持体；第一夹持体4-8通过螺栓连接在夹持把手4-1两侧，夹持把手4-1末端开有凹槽；角度调整装置包括：第一传动齿轮4-2、第二传动齿轮4-3和驱动电机4-6；

参照图17，第一传动齿轮4-2被限制在夹持把手4-1末端的凹槽内，夹持把手4-1与第一传动齿轮4-2通过螺栓固定连接，第二传动齿轮4-3通过支架4-7与振动波检测装置4-4连接；夹持把手4-1与支架4-7通过旋转销轴连接，旋转销轴一端安装轴端圈进行固定，限制旋转销轴的轴向移动。

驱动电机通过螺栓安装于支架4-7上，与第二传动齿轮4-3通过键连接，支架4-7与轴端挡板通过螺栓连接，限制第二传动齿轮4-3的轴向移动。

第一传动齿轮4-2与第二传动齿轮4-3啮合传动，支架4-7通过螺栓安装于振动波检测装置4-4上。

振动波检测装置4-4侧面安装倾角传感器，通过螺栓连接。振动波检测装置4-4上端面螺旋安装振动波检测触头4-5。

变电站绝缘子带电检测装置的振动波检测装置4-4通过振动波检测触头4-5向绝缘子底部发射激励振动波，同时接受其振动反馈波，变电站绝缘子带电检测装置的控制系统将所测的振动反馈波与正常绝缘子的振动反馈波进行对比，从而判断该绝缘子内外是否有缺陷。

倾角传感器和驱动电机均与控制器连接，倾角传感器实时测量变电站绝缘子带电检测装置的倾斜角度，控制器根据倾角传感器反馈的数值对驱动电机进行控制，驱动电机转动带动第二传动齿轮4-3转动，第二传动齿轮4-3转动带动第一传动齿轮4-2转动；通过第二传动齿轮4-3和第一传动齿轮4-2的齿轮传动，调整振动波检测装置4-4的倾斜角度，使振动波检测装置4-4的振动波检测触头4-5与绝缘子法兰保持实时垂直接触。

在另一些实施方式中，参照图18，图19(a)-图19(b)所示，螺栓紧固装置包括：柔性连接头，柔性连接头包括：上万向节5-9、下万向节5-11及连接杆5-10，所述上万向节5-9及下万向节5-11通过连接杆5-10连接；

其中，所述下万向节5-11由相配合连接的半凸万向节5-18及半凹万向节5-19构成，半凸万向节5-18与半凹万向节5-19内部开有槽，磁性调节杆5-15和调节弹簧5-16间隙配合安装于槽内；

利用调节弹簧5-16调节所述磁性调节杆5-15的移动方向使得与套筒5-7连接处形成卡扣，实现柔性连接头与套筒5-7固定连接。带电作业时，机器人夹持作业工具进行螺栓紧固等检修作业任务。

本申请套筒5-7为标准的，调节顶丝5-12内外旋转移动，通过调节滚珠5-14，磁性调节杆5-15，传动对固定滚珠5-17位置进行调整，固定滚珠5-171/4球面突出，与套筒5-7进行连接，实现不同规格的更换。

下万向节5-11由2部分组成，图21(a)-图21(b)所示。上万向节5-9只有一部分构成。

具体实施例子中，上万向节5-9与连接杆5-10通过螺钉连接。下万向节5-11的半凸万向节5-18的突起支柱插在半凹万向节5-19的凹槽中，半凸万向节5-18与半凹万向节5-19通过螺栓连接。下万向节5-11与连接杆5-10通过螺钉连接。调直弹簧5-13的两端为圆形弯曲环，其两端分别套在上万向节5-9与连接杆5-10的连接螺钉和下万向节5-11与连接杆5-10的连接螺钉的螺帽下，螺钉上紧后将调直弹簧5-13两端固定。

调直弹簧5-13尽量保证上下万向节5-11轴线重合，保持刚度。

半凸万向节5-18与半凹万向节5-19内部结构参见附图21(a)-图21(b)所示，半凸万向节5-18与半凹万向节5-19内部开有键槽。磁性调节杆5-15为一端中空结构，调节弹簧5-16间隙配合安装于磁性调节杆5-15内部。磁性调节杆5-15和调节弹簧5-16间隙配合安装于半凸万向节5-18与半凹万向节5-19内部的键槽内。磁性调节杆5-15两端为圆弧面，分别与调节滚珠5-14和固定滚珠5-17间隙配合。调节滚珠5-14和固定滚珠5-17间隙配合安装于半凸万向节5-18内导槽内。半凸万向节5-18上安装有调节顶丝5-12，通过螺纹连接。

磁性调节杆5-15为中空杆件，调节弹簧5-16磁性杆件内部。调节滚珠5-14和固定滚珠5-17配合实现传动。

调节顶丝5-12内外旋转移动，通过调节滚珠5-14，磁性调节杆5-15，传动对固定滚珠5-17位置进行调整，固定滚珠5-171/4球面突出，与套筒5-7进行连接。

参照图20，第二夹持体5-1通过螺栓连接安装于夹持手柄5-2两侧，夹持手柄5-2通过螺栓连接安装于调节支座5-3上，一端固定，一端可调。调节支座5-3与角向电动扳手5-8过盈配合连接。控制盒5-4通过螺栓连接安装于角向电动扳手5-8上，旋转电机5-5通过螺栓安装于角向电动扳手5-8内部，柔性转接头5-6的上万向节5-9通过螺钉安装于旋转电机5-5的输出轴上。

夹持手柄5-2安装于调节支座5-3上，一端固定，可实现90°角度调节，柔性连接头可实现弯曲传动，从而使套筒5-7与螺栓连接时，实现四象限内螺栓拆装作业，增加了螺栓紧固工具的自由度。

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 (17)

1.一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，包括：机器人本体，设置在机器人本体内的控制模块，以及设置在机器人本体上的绝缘升降机构；所述绝缘升降机构末端通过快速连接件与带电作业工具连接；所述带电作业工具至少包括：带电清扫装置；

所述带电清扫装置包括：

与绝缘升降机构末端连接，能够环抱绝缘子进行周向运动的环抱清扫装置；所述环抱清扫装置包括：中空结构的清扫毛刷以及用于驱动所述清扫毛刷转动的驱动电机；在所述的中空结构内设置绝缘剂离心结构以及用于驱动所述绝缘剂离心结构旋转的离心电机；在所述绝缘剂离心结构与中空结构之间设置绝缘剂吸附件。

2.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，控制所述驱动电机和离心电机的旋转方向相反，从而使所述的清扫毛刷与绝缘剂离心机构旋转方向相反；绝缘剂离心机构旋转挤压绝缘剂海绵，使得绝缘剂流向清扫毛刷。

3.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述环抱清扫装置位于由上防护罩与下防护罩配合构成的腔体内，所述腔体开有设定角度的开口；所述腔体内壁设有绝缘剂吸附装置，用于回收多余的绝缘剂。

4.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述带电清扫装置还包括：

用于确定所述的绝缘子是否位于环抱清扫装置中心位置的定位装置。

5.如权利要求4所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述控制模块根据定位装置的反馈结果，控制绝缘升降机构带动环抱清扫装置移动，使其中心位置与绝缘子轴线重合。

6.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述带电作业工具还包括喷涂装置，所述喷涂装置包括支撑机构、环抱机构以及至少一个喷涂机构；所述环抱机构与支撑机构连接，且能够相对于支撑机构进行垂直升降运动；所述环抱机构包括环形内腔和能够沿环形内腔运动的环形齿轮，并且，所述环形内腔下方设有环形开口；至少一个喷涂机构设于环抱机构下方，与环形齿轮连接，能够沿环形开口随环形齿轮运动。

7.如权利要求6所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述喷涂机构包括水平滑台、喷枪架和喷枪；其中，水平滑台方向与环抱机构直径方向一致，通过连接杆连接在环形齿轮上；喷枪架连接在水平滑台下方，且能够相对于水平滑台进行径向运动；喷枪架上设有两个上下分布的喷枪位；

进一步地，所述水平滑台上位于环抱机构外侧的一端设有电缸，用于驱动喷枪架进行径向运动。

8.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述带电作业工具还包括：变电站触头打磨装置；所述变电站触头打磨装置包括：

打磨部，其包括打磨头模块和清洁模块；所述打磨头模块用于对待打磨的隔离开关刀闸触头进行打磨作业；所述清洁模块用于对打磨作业后的隔离开关刀闸触头进行清洁工作；

控制部，其被配置为接收打磨头模块的打磨作业结束信号，切换至清洁模块并启动清洁工作；

连接部，其被配置为连接打磨部与机器人机械臂，且在预设角度范围内调节打磨部与机器人机械臂两者之间的角度，以匹配待打磨的隔离开关刀闸触头的位置，实现变电站触头打磨机构的带电作业。

9.如权利要求8所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述打磨部还包括旋转盘，打磨头模块和清洁模块均固定在旋转盘上；旋转盘与第一驱动模块相连，第一驱动模块在控制部的控制作用下切换打磨头模块和清洁模块工作。

10.如权利要求8所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述连接部包括连接板，所述连接板的一端与打磨部通过活动件活动连接，另一端与机器人机械臂固定连接；所述活动件被配置为在预设角度范围内调节连接板与打磨部之间的夹角。

11.如权利要求10所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述活动件包括：设置在连接板两侧的第一固定板和第二固定板，第一固定板和第二固定板连接在打磨部底部且相对设置；第一固定板和第二固定板相对位置处分别设置有第一开口槽和第二开口槽，第一开口槽和第二开口槽均为弧形且长度相等；

连接板上还穿设有第一转轴和第二转轴，第一转轴的两端分别与第一固定板和第二固定板相连；第二转轴的两端可沿第一开口槽和第二开口槽滑动，使得连接板沿第一转轴转动，进而实现在预设角度范围内调节打磨部与机器人机械臂两者之间的角度。

12.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述带电作业工具还包括：变电站绝缘子缺陷带电检测装置；所述变电站绝缘子缺陷带电检测装置包括：夹持端、振动波检测装置和控制器，所述夹持端和振动波检测装置之间设有角度调整装置，用于调整振动波检测装置的倾斜角度；所述振动波检测装置上设有倾角传感器，所述倾角传感器和角度调整装置分别与控制器连接。

13.如权利要求12所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述角度调整装置包括：与夹持端连接的第一传动齿轮，与振动波检测装置连接的第二传动齿轮，与第二传动齿轮连接用以驱动第二传动齿轮转动的驱动电机；所述第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合。

14.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，所述带电作业工具还包括：变电站带电设备螺栓紧固作业装置；所述变电站带电设备螺栓紧固作业装置包括：柔性连接头，所述柔性连接头包括上万向节、下万向节及连接杆，所述上万向节及下万向节通过连接杆连接；所述下万向节由相配合连接的半凸万向节及半凹万向节构成，半凸万向节与半凹万向节内部开有槽，磁性调节杆和调节弹簧间隙配合安装于槽内；利用调节弹簧调节所述磁性调节杆的移动方向使得与套筒连接处形成卡扣，实现柔性连接头与套筒固定连接；

所述柔性连接头的上万向节安装于旋转电机的输出轴上；所述旋转电机安装于角向电动扳手内部，控制盒连接安装于角向电动扳手上，调节支座与角向电动扳手过盈配合连接，夹持手柄安装于调节支座上，一端固定，一端可调，夹持体安装于夹持手柄两侧。

15.如权利要求1所述的一种变电站绝缘子带电作业机器人系统，其特征在于，还包括：遥控终端以及用于运输机器人本体的移动运载车辆；所述遥控终端包括遥控模块和无线通讯模块，所述遥控模块通过无线通讯模块与机器人的控制模块通信。

16.一种如权利要求4所述的变电站绝缘子带电作业机器人系统的工作方法，其特征在于，包括：

采集环抱清扫装置环抱范围内的图像；

实时判断同时接收的所有路图像是否均包含绝缘子；若是，则根据各路图像中的绝缘子与对应整幅图像占比的比较，确定绝缘子轴线是否位于半圆环抱装置中心位置；否则，输出调整半圆环抱装置的命令，直至绝缘子轴线位于半圆环抱装置中心位置；

在环抱清扫装置的中心与绝缘子轴线重合时启动清扫部，对绝缘子进行带电清扫。

17.一种如权利要求6所述的变电站绝缘子带电作业机器人系统的工作方法，其特征在于，通过控制机器人移动机构和升降机构，使待喷涂绝缘子位于环抱机构所包围的范围内；

基于环抱机构上两个摄像头采集的待喷涂绝缘子图像，调整RTV喷涂工具方位，使待喷涂绝缘子位于环抱机构所在圆周范围的中心位置；

启动无线遥控器，建立无线遥控器和RTV喷涂工具的连接；RTV喷涂工具接收无线遥控器发送的控制指令，完成喷涂。

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