CN112117702A - 一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人 - Google Patents

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胡聪
吕鹏
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杨鑫
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Abstract

本发明涉及输电线路运行维护机器人，具体地说是一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人。包括爬行机构及设置于爬行机构上的作业手臂Ⅰ、作业手臂Ⅱ及环形抱夹装置，其中环形抱夹装置位于作业手臂Ⅰ和作业手臂Ⅱ的上方，爬行机构可带动作业手臂Ⅰ、作业手臂Ⅱ及环形抱夹装置沿绝缘子串的高度方向运动；环形抱夹装置用于夹持绝缘子串进行定位；作业手臂I和作业手臂II配合完成输电线路绝缘子串的辅助更换作业任务。本发明代替等电位电工带电作业，保证了人员安全，同时装置本体在封闭的绝缘杆框架内工作，保证装置不会从高空脱落，安全性好，可靠性高。

Description

一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人
技术领域
本发明涉及输电线路运行维护机器人，具体地说是一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人。
背景技术
输电线路中的绝缘子在运行过程中长期经受机电负荷以及恶劣气象环境的影响，使绝缘子的机电性能劣化，对这些劣化的绝缘子必须及早地予以更换，否则将威胁线路的安全运行，造成停电事故。
目前，现场更换绝缘子串的作业方式主要采用人工进入强电场等电位作业，等电位电工进入强电场环境中带电作业的危险性极高，而且更换作业难以操作，尽管相关的专用工具和施工工艺在不断改进，但并不能从根本上改变作业人员必须进入强电场等电位这种高危作业方式。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人替代等电位电工，以解决在不停电状态下对输电线路绝缘子串进行辅助更换。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，包括爬行机构及设置于所述爬行机构上的作业手臂Ⅰ、作业手臂Ⅱ及环形抱夹装置，其中环形抱夹装置位于所述作业手臂Ⅰ和作业手臂Ⅱ的上方，所述爬行机构可带动作业手臂Ⅰ、作业手臂Ⅱ及环形抱夹装置沿绝缘子串的高度方向运动；所述环形抱夹装置用于夹持绝缘子串进行定位；所述作业手臂I和所述作业手臂II配合完成输电线路绝缘子串的辅助更换作业任务。
所述爬行机构包括爬行支撑框架和爬行驱动装置，其中，
所述爬行支撑框架包括上连接架、绝缘支撑杆、绝缘齿条及下连接架，其中上连接架和下连接架通过两个相互平行的绝缘支撑杆连接，各绝缘支撑杆上均设有绝缘齿条；所述上连接架连接在输电线路杆塔上，所述下连接架通过第一下支撑座和第二下支撑座支撑在输电线路的导线上；
所述爬行驱动装置包括第一电气箱体、第二电气箱体、第一爬行驱动电机、第一爬行驱动齿轮、第二爬行驱动电机及第二爬行驱动齿轮，其中第一电气箱体和第二电气箱体通过连接轴连接为一体，所述第一爬行驱动电机设置所述第一电气箱体上，且输出端与所述第一爬行驱动齿轮连接，所述第一爬行驱动齿轮与一绝缘齿条啮合；所述第二爬行驱动电机设置于第二电气箱体上、且输出端与第二爬行驱动齿轮连接，所述第二爬行驱动齿轮与另一绝缘齿条啮合。
所述第一电气箱体和所述第二电气箱体之间连接有第一辅助支撑轮和第二辅助支撑轮，所述第一辅助支撑轮与一绝缘齿条啮合，所述第二辅助支撑轮与另一绝缘齿条啮合。
所述作业手臂Ⅰ和所述作业手臂Ⅱ结构相同，均包括依次连接的垂直升降关节、水平伸缩关节和夹爪夹紧松开关节，所述垂直升降关节包括升降驱动机构、齿条、齿条支架、升降导轨、升降导轨滑块、升降滑块连接座及驱动齿轮，其中齿条支架与所述爬行机构连接，所述齿条和升降导轨沿竖直方向设置于所述齿条支架上，所述升降滑块连接座通过升降导轨滑块与升降导轨滑动连接，所述升降驱动机构设置于所述升降滑块连接座上、且输出端与所述驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与所述齿条啮合，所述升降滑块连接座与所述水平伸缩关节连接；
所述升降驱动机构包括升降电机和蜗轮蜗杆减速箱，所述升降电机的输出轴与所述蜗轮蜗杆减速箱的输入轴连接，所述蜗轮蜗杆减速箱的输出轴与所述驱动齿轮连接。
所述齿条支架的上端设有升降限位撞块，所述升降滑块连接座上设有升降限位开关，所述升降限位开关与所述升降限位撞块配合限制所述升降滑块连接座的上升极限位置。
所述水平伸缩关节包括伸缩导轨、伸缩导轨滑块、导轨丝杠前连接架、伸缩电机安装座、丝母轴承座、伸缩电机、伸缩丝杠、导轨丝杠后连接架、伸缩丝母、伸缩限位开关、伸缩限位撞块及传动机构，其中伸缩导轨和伸缩丝杠平行设置、且两端分别通过导轨丝杠前连接架和导轨丝杠后连接架连接，所述丝母轴承座通过伸缩导轨滑块与所述伸缩导轨滑动连接，所述伸缩导轨滑块与所述垂直升降关节连接，所述伸缩丝母可转动地安装在所述丝母轴承座上、且与所述伸缩丝杠螺纹连接，形成螺纹副，所述伸缩电机安装座与丝母轴承座连接，所述伸缩电机安装在伸缩电机安装座上、且输出端通过传动机构与所述伸缩丝母连接；
所述伸缩限位撞块设置于所述导轨丝杠前连接架上，所述伸缩限位开关设置于所述垂直升降关节上，所述伸缩限位开关和伸缩限位撞块配合限制所述水平伸缩关节的极限伸缩行程。
所述伸缩丝母的一端与丝母支撑轴连接，所述丝母支撑轴通过轴承与所述丝母轴承座连接，所述丝母支撑轴与所述传动机构连接；
所述传动机构包括主动同步带轮、同步带及从动同步带轮，其中主动同步带轮设置于所述伸缩电机的输出轴上，所述从动同步带轮同轴连接在所述丝母支撑轴和所述伸缩丝母之间，所述主动同步带轮通过同步带与从动同步带轮传动连接。
所述夹爪夹紧松开关节包括剖分电机、剖分电机安装座、导轨丝杠支撑架、剖分丝杠、剖分导轨、第一夹爪、第二夹爪及齿轮传动机构，其中导轨丝杠支撑架与所述水平伸缩关节连接，所述剖分丝杠和剖分导轨平行设置于所述导轨丝杠支撑架上，所述剖分电机设置于所述导轨丝杠支撑架上、且输出端通过齿轮传动机构与所述剖分丝杠传动连接，所述剖分丝杠上设有两段反向螺纹，所述第一夹爪和第二夹爪通过导轨滑块与剖分导轨滑动连接，所述第一夹爪和第二夹爪分别通过左旋剖分丝母和右旋剖分丝母与所述剖分丝杠上的两段反向螺纹连接。
所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，还包括摄像头固定座和微型摄像头，其中摄像头固定座设置于所述夹爪夹紧松开关节上，所述微型摄像头设置于所述摄像头固定座上，所述微型摄像头用于观察作业手臂I和作业手臂II的作业情况。
所述环形抱夹装置包括第一抱夹移动滑轨、第二抱夹移动滑轨、第一抱夹及第二抱夹，其中第一抱夹移动滑轨和第二抱夹移动滑轨设置于所述爬行机构上，所述第一抱夹和第二抱夹分别与所述第一抱夹移动滑轨和第二抱夹移动滑轨滑动连接。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明对不同类型的悬垂绝缘子串适应能力强。本发明爬行移动方式不依赖绝缘子串本体，采用两条三自由度作业手臂协调作业，灵活性强，能适应多种类型的悬垂绝缘子串。
2.本发明对绝缘子串表面无磨损。由于爬行驱动装置不接触绝缘子串，因此对绝缘子表面不会造成磨损。
3.本发明模块化设计、易维护。本发明两条作业手臂及其余各部件均采用模块化设计，且作业手臂的各关节串联安装，因此易于拆卸及维护。
4.本发明爬行速度快、作业方式易实现、作业效率高。本发明采用轮式滚动爬行方式，爬行速度快，到位准确，双作业手臂模拟人工作业方式进行弹簧销插拔和碗头与球头脱离和装入，相对于人工操作动作更准确，作业效率更高。
5.本发明安全性好、可靠性高。本发明代替等电位电工带电作业，保证了人员安全，同时装置本体在封闭的绝缘杆框架内工作，保证装置不会从高空脱落，安全性好，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的轴测图；
图3为本发明中输电线路器材的结构示意图；
图4为本发明中爬行支撑框架的结构示意图；
图5为本发明中爬行驱动装置的结构示意图之一；
图6为本发明中爬行驱动装置的结构示意图之二；
图7为本发明中两条作业手臂的安装位置示意图；
图8为本发明中两条作业手臂的安装位置轴测图；
图9为本发明中作业手臂Ⅰ和作业手臂Ⅱ的结构示意图；
图10为本发明中作业手臂Ⅰ和作业手臂Ⅱ的轴测图；
图11为本发明中作业手臂的垂直升降关节的结构示意图之一；
图12为本发明中作业手臂的垂直升降关节的结构示意图之二；
图13为本发明中作业手臂的水平伸缩关节的结构示意图之一；
图14为本发明中作业手臂的水平伸缩关节的结构示意图之二；
图15为本发明中作业手臂的夹爪夹紧松开关节的结构示意图之一；
图16为本发明中作业手臂的夹爪夹紧松开关节的结构示意图之二；
图17为本发明中环形抱夹装置的安装位置示意图；
图18为本发明中环形抱夹装置的结构示意图。
其中：1为输电线路器材，101为悬垂绝缘子串，102为悬垂线夹，103为导线，104为弹簧销，105为碗头金具，106为连板金具；
2为爬行支撑框架，201为上连接架，202为绝缘支撑杆，203为绝缘齿条，204为下连接架，205为第一下支撑座，206为第二下支撑座；
3为爬行驱动装置，301为第一电气箱体，302为第二电气箱体，303为第一爬行驱动电机，304为第一爬行驱动齿轮，305为第一辅助支撑轮，306为第二爬行驱动电机，307为第二爬行驱动齿轮，308为第二辅助支撑轮；
4为作业手臂Ⅰ，5为作业手臂Ⅱ，401为垂直升降关节，4011为升降电机，4012为蜗轮蜗杆减速箱，4013为齿条，4014为齿条支架，4015为升降导轨，4016为升降导轨滑块，4017为升降限位撞块，4018为升降限位开关，4019为升降滑块连接座，40110为驱动齿轮，40111为减速箱输出轴，402为水平伸缩关节，4021为伸缩导轨，4022为伸缩导轨滑块，4023为导轨丝杠前连接架，4024为伸缩电机安装座，4025为丝母轴承座，4026为丝母支撑轴，4027为伸缩电机，4028为伸缩丝杠，4029为导轨丝杠后连接架，40210为主动同步带轮，40211为同步带，40212为从动同步带轮，40213为伸缩丝母，40214为伸缩限位开关，40215为伸缩限位撞块，403为夹爪夹紧松开关节，4031为剖分电机，4032为剖分电机安装座，4033为第一导轨丝杠支撑架，4034为剖分丝杠，4035为剖分导轨，4036为第一丝母滑块连接架，4037为第一夹爪，4038为第二夹爪，4039为第二丝母滑块连接架，40310为第二导轨丝杠支撑架，40311为左旋剖分丝母，40312为从动锥齿轮，40313为主动锥齿轮，40314为右旋剖分丝母，40315为第一剖分导轨滑块，40316为摄像头固定座，40317为微型摄像头，40319为第二剖分导轨滑块；
6为环形抱夹装置，601为第一抱夹移动滑轨，602为第二抱夹移动滑轨，603为第一抱夹，604为第二抱夹。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1-2所示，本发明提供的一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，包括爬行机构及设置于爬行机构上的作业手臂Ⅰ4、作业手臂Ⅱ5及环形抱夹装置6，其中环形抱夹装置6位于作业手臂Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5的上方，爬行机构可带动作业手臂Ⅰ4、作业手臂Ⅱ5及环形抱夹装置6沿绝缘子串的高度方向运动；环形抱夹装置6用于夹持绝缘子串进行定位；作业手臂I4和作业手臂II5配合完成输电线路绝缘子串的辅助更换作业任务。
如图3所示，输电线路器材1包括悬垂绝缘子串101、悬垂线夹102、导线103、弹簧销104、碗头金具105及连板金具106，悬垂线夹102上依次连接有连板金具106和碗头金具105，碗头金具105通过弹簧销104与悬垂绝缘子串101连接，悬垂线夹102用于夹紧导线103。
爬行机构包括爬行支撑框架2和爬行驱动装置3。
如图4所示，爬行支撑框架2包括上连接架201、绝缘支撑杆202、绝缘齿条203及下连接架204，其中上连接架201和下连接架204通过两个相互平行的绝缘支撑杆202连接，两个绝缘支撑杆202位于悬垂绝缘子串101的两侧，各绝缘支撑杆202的侧面均设有绝缘齿条203。上连接架201连接在输电线路杆塔上，下连接架204通过第一下支撑座205和第二下支撑座206支撑在输电线路的导线103上，第一下支撑座205和第二下支撑座206位于悬垂线夹102两侧，对称分布。这样爬行支撑框架2形成一个框形封闭结构，是爬行驱动装置3及作业手臂Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5进行作业的基础。
如图5所示，爬行驱动装置3包括第一电气箱体301、第二电气箱体302、第一爬行驱动电机303、第一爬行驱动齿轮304、第二爬行驱动电机306及第二爬行驱动齿轮307，其中第一电气箱体301和第二电气箱体302通过连接轴连接为一体，第一爬行驱动电机303设置第一电气箱体301上，且输出端与第一爬行驱动齿轮304连接，第一爬行驱动齿轮304与一绝缘齿条203啮合；第二爬行驱动电机306设置于第二电气箱体302上、且输出端与第二爬行驱动齿轮307连接，第二爬行驱动齿轮307与另一绝缘齿条203啮合。
如图5-6所示，进一步地，第一电气箱体301和第二电气箱体302之间连接有第一辅助支撑轮305和第二辅助支撑轮308，第一辅助支撑轮305与一绝缘齿条203啮合，第二辅助支撑轮308与另一绝缘齿条203啮合。
第一爬行驱动齿轮304和第一辅助支撑轮305位于第一电气箱体301和第二电气箱体302的同一侧，第二爬行驱动电机306和第二辅助支撑轮308位于第一电气箱体301和第二电气箱体302的另一侧。第一爬行驱动轮304和第二爬行驱动轮307二者同时动作能够带动整个装置沿绝缘支撑杆202上下爬行。
如图7-8所示，作业手臂Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5布置在悬垂绝缘子串101的两侧，作业手臂Ⅰ4安装在第一电气箱体301上，作业手臂Ⅱ5安装在第二电气箱体302上。作业手臂Ⅰ4的作业任务一是插拔弹簧销104，二是脱离和装入碗头金具105；作业手臂Ⅱ5的作业任务是夹持住连板金具106，配合作业手臂I4完成其作业任务。
如图9-10所示，作业手臂Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5结构相同，均包括依次连接的垂直升降关节401、水平伸缩关节402和夹爪夹紧松开关节403，因此具有三个自由度。
作业手臂Ⅰ4的垂直升降关节401固定在第一电气箱体301上，其作用是带动作业手臂Ⅰ4的后两个关节进行垂直升降运动；水平伸缩关节402与垂直升降关节401相连，其作用是带动夹爪夹紧松开关节403进行水平伸缩运动；夹爪夹紧松开关节403与水平伸缩关节402相连，其作用是带动其上的多功能夹爪夹紧或松开，完成插拔弹簧销104及脱离和装入碗头金具105的作业。
作业手臂Ⅱ5的垂直升降关节401固定在第二电气箱体302上，其作用是带动作业手臂Ⅱ5的后两个关节进行垂直升降运动；作业手臂Ⅱ5的水平伸缩关节402与垂直升降关节401相连，其作用是带动作业手臂Ⅱ5的夹爪夹紧松开关节403进行水平伸缩运动；作业手臂Ⅱ5的夹爪夹紧松开关节403与水平伸缩关节402相连，其作用是带动其上的夹爪夹紧或松开，完成夹持连板金具106的作业。
如图11-12所示，垂直升降关节401包括升降驱动机构、齿条4013、齿条支架4014、升降导轨4015、升降导轨滑块4016、升降滑块连接座4019及驱动齿轮40110，其中齿条支架4014与爬行机构连接，齿条4013和升降导轨4015沿竖直方向设置于齿条支架4014上，升降滑块连接座4019通过升降导轨滑块4016与升降导轨4015滑动连接，升降驱动机构设置于升降滑块连接座4019上、且输出端与驱动齿轮40110连接，驱动齿轮40110与齿条4013啮合，升降滑块连接座4019与水平伸缩关节402连接；
升降驱动机构包括升降电机4011和蜗轮蜗杆减速箱4012，升降电机4011的输出轴与蜗轮蜗杆减速箱4012的输入轴连接，蜗轮蜗杆减速箱4012的输出轴与驱动齿轮40110连接。
进一步地，齿条支架4014的上端设有升降限位撞块4017，升降滑块连接座4019上设有升降限位开关4018，升降限位开关4018与升降限位撞块4017配合限制升降滑块连接座4019的上升极限位置。
升降电机4011通过蜗轮蜗杆减速箱4012驱动驱动齿轮40110转动，因驱动齿轮40110与齿条4013啮合，从而使升降滑块连接座4019及与其连接的水平伸缩关节402和夹爪夹紧松开关节403一同沿升降导轨4015进行升降运动。
如图13-14所示，水平伸缩关节402包括伸缩导轨4021、伸缩导轨滑块4022、导轨丝杠前连接架4023、伸缩电机安装座4024、丝母轴承座4025、伸缩电机4027、伸缩丝杠4028、导轨丝杠后连接架4029、伸缩丝母40213、伸缩限位开关40214、伸缩限位撞块40215及传动机构，其中伸缩导轨4021和伸缩丝杠4028平行设置、且两端分别通过导轨丝杠前连接架4023和导轨丝杠后连接架4029连接，丝母轴承座4025通过伸缩导轨滑块4022与伸缩导轨4021滑动连接，伸缩导轨滑块4022与垂直升降关节401连接，伸缩丝母40213可转动地安装在丝母轴承座4025上、且与伸缩丝杠4028螺纹连接，形成螺纹副，伸缩电机安装座4024与丝母轴承座4025连接，伸缩电机4027安装在伸缩电机安装座4024上、且输出端通过传动机构与伸缩丝母213连接；
伸缩限位撞块40215设置于导轨丝杠前连接架4023上，伸缩限位开关214设置于垂直升降关节401上，伸缩限位开关40214和伸缩限位撞块40215配合限制水平伸缩关节402的极限伸缩行程。
进一步地，伸缩丝母40213的一端与丝母支撑轴4026连接，丝母支撑轴4026通过轴承与丝母轴承座4025连接，丝母支撑轴4026与传动机构连接。
传动机构包括主动同步带轮40210、同步带40211及从动同步带轮40212，其中主动同步带轮40210设置于伸缩电机4027的输出轴上，从动同步带轮40212同轴连接在丝母支撑轴4026和伸缩丝母40213之间，主动同步带轮40210通过同步带40211与从动同步带轮40212传动连接。
伸缩电机4027通过同步带40211带动从动同步带轮40212和伸缩丝母213转动，从而使伸缩丝杠4028和伸缩导轨4021进行水平伸缩运动。
如图15-16所示，夹爪夹紧松开关节403包括剖分电机4031、剖分电机安装座4032、导轨丝杠支撑架、剖分丝杠4034、剖分导轨4035、第一夹爪4037、第二夹爪4038、摄像头固定座40316、微型摄像头40317及齿轮传动机构，其中导轨丝杠支撑架与水平伸缩关节402连接，剖分丝杠4034和剖分导轨4035平行设置于导轨丝杠支撑架上，剖分电机4031设置于导轨丝杠支撑架上、且输出端通过齿轮传动机构与剖分丝杠4034传动连接，剖分丝杠4034上设有两段反向螺纹，第一夹爪4037和第二夹爪4038通过导轨滑块与剖分导轨4035滑动连接，第一夹爪4037和第二夹爪4038分别通过左旋剖分丝母40311和右旋剖分丝母40314与剖分丝杠4034上的两段反向螺纹连接。
摄像头固定座40316设置于剖分导轨4035上，微型摄像头40317设置于摄像头固定座40316上，微型摄像头40317用于观察作业手臂I4和作业手臂II5的作业情况。
如图17-18所示，环形抱夹装置6包括第一抱夹移动滑轨601、第二抱夹移动滑轨602、第一抱夹603及第二抱夹604，其中第一抱夹移动滑轨601和第二抱夹移动滑轨602设置于爬行机构的第一电气箱体301或第二电气箱体302上，第一抱夹603和第二抱夹604分别与第一抱夹移动滑轨601和第二抱夹移动滑轨602滑动连接，第一抱夹603和第二抱夹604可同时打开或闭合。当作业手Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5进行协调作业时，环形抱夹装置6的第一抱夹603和第二抱夹604抱紧绝缘子瓶沿，配合两条作业手臂进行绝缘子串更换作业。
本发明的实施例中，形抱夹装置6安装在第二电气箱体302上，位于作业手臂Ⅱ5的上方，作用是夹持绝缘子瓶沿进行定位，配合作业手臂Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5协调作业。第一电气箱体301是作业手臂Ⅰ4的安装基础，第二电气箱体302是作业手臂Ⅱ5和环形抱夹装置6的安装基础。
在对输电线路悬垂绝缘子串进行辅助更换作业时，爬行驱动装置3通过第一爬行驱动轮304、第二爬行驱动轮307、第一辅助支撑轮305以及第二辅助支撑轮308在绝缘支撑杆202的绝缘齿条203上移动，作业手臂Ⅰ4和作业手臂Ⅱ5到达预定位置后，环形抱夹装置6抱紧绝缘子瓶沿，同时两条作业手臂协调作业，代替等电位电工执行弹簧销插拔、碗头与球头脱离和装入等操作，从而达到带电辅助更换悬垂绝缘子串的目的。
带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人进行辅助更换悬垂绝缘子串的工作过程如下：
第一步，安装爬行支撑框架2。将爬行支撑框架2吊装到待作业的输电线路杆塔上，然后将上连接架201连接到待作业悬垂绝缘子串101上方的塔材上，再将爬行支撑框架2下方的第一下支撑座205和第二下支撑座206支撑在输电线路的导线103上。
第二步，安装其余作业装置到爬行支撑框架2上。将作业手臂I4、作业手臂II5以及环形抱夹装置6安装在爬行驱动装置3上，然后吊装上塔；吊装上塔之后将爬行驱动装置3安装在爬行支撑框架2上。
第三步，机器人爬行到位。同时控制第一爬行驱动电机303和第二爬行驱动电机306转动，带动机器人本体沿绝缘支撑杆202向下爬行，爬行到预定作业位置后停止动作。
第四步，进行插拔弹簧销及脱离和装入碗头作业。环形抱夹装置6的第一抱夹603和第二抱夹604抱紧绝缘子瓶沿，作业手臂I4和作业手臂II5双臂协调作业，作业手臂II5的夹爪夹持住连板金具106，作业手臂I4的多功能夹爪拔出弹簧销104，然后将碗头金具105从悬垂绝缘子串101脱离；环形抱夹装置6的第一抱夹603和第二抱夹604打开，悬垂绝缘子串101进行人工更换后，环形抱夹装置6的第一抱夹603和第二抱夹604重新抱紧更换后的绝缘子瓶沿，作业手臂I4和作业手臂II5双臂再次协调作业，作业手臂I4的多功能夹爪插入弹簧销104，然后将碗头金具105装回到悬垂绝缘子串101中。
第五步，完成作业。完成悬垂绝缘子101更换作业后，带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人爬行到初始位置，辅助更换悬垂绝缘子串作业结束。
本发明的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人采用爬行驱动装置粗定位加双臂协调作业方式，其机构原理简单、适应性强、稳定性好、安全可靠性高。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，包括爬行机构及设置于所述爬行机构上的作业手臂Ⅰ(4)、作业手臂Ⅱ(5)及环形抱夹装置(6)，其中环形抱夹装置(6)位于所述作业手臂Ⅰ(4)和作业手臂Ⅱ(5)的上方，所述爬行机构可带动作业手臂Ⅰ(4)、作业手臂Ⅱ(5)及环形抱夹装置(6)沿绝缘子串的高度方向运动；所述环形抱夹装置(6)用于夹持绝缘子串进行定位；所述作业手臂I(4)和所述作业手臂II(5)配合完成输电线路绝缘子串的辅助更换作业任务。
2.根据权利要求1所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述爬行机构包括爬行支撑框架(2)和爬行驱动装置(3)，其中，
所述爬行支撑框架(2)包括上连接架(201)、绝缘支撑杆(202)、绝缘齿条(203)及下连接架(204)，其中上连接架(201)和下连接架(204)通过两个相互平行的绝缘支撑杆(202)连接，各绝缘支撑杆(202)上均设有绝缘齿条(203)；所述上连接架(201)连接在输电线路杆塔上，所述下连接架(204)通过第一下支撑座(205)和第二下支撑座(206)支撑在输电线路的导线(103)上；
所述爬行驱动装置(3)包括第一电气箱体(301)、第二电气箱体(302)、第一爬行驱动电机(303)、第一爬行驱动齿轮(304)、第二爬行驱动电机(306)及第二爬行驱动齿轮(307)，其中第一电气箱体(301)和第二电气箱体(302)通过连接轴连接为一体，所述第一爬行驱动电机(303)设置所述第一电气箱体(301)上，且输出端与所述第一爬行驱动齿轮(304)连接，所述第一爬行驱动齿轮(304)与一绝缘齿条(203)啮合；所述第二爬行驱动电机(306)设置于第二电气箱体(302)上、且输出端与第二爬行驱动齿轮(307)连接，所述第二爬行驱动齿轮(307)与另一绝缘齿条(203)啮合。
3.根据权利要求2所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述第一电气箱体(301)和所述第二电气箱体(302)之间连接有第一辅助支撑轮(305)和第二辅助支撑轮(308)，所述第一辅助支撑轮(305)与一绝缘齿条(203)啮合，所述第二辅助支撑轮(308)与另一绝缘齿条(203)啮合。
4.根据权利要求1所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述作业手臂Ⅰ(4)和所述作业手臂Ⅱ(5)结构相同，均包括依次连接的垂直升降关节(401)、水平伸缩关节(402)和夹爪夹紧松开关节(403)，所述垂直升降关节(401)包括升降驱动机构、齿条(4013)、齿条支架(4014)、升降导轨(4015)、升降导轨滑块(4016)、升降滑块连接座(4019)及驱动齿轮(40110)，其中齿条支架(4014)与所述爬行机构连接，所述齿条(4013)和升降导轨(4015)沿竖直方向设置于所述齿条支架(4014)上，所述升降滑块连接座(4019)通过升降导轨滑块(4016)与升降导轨(4015)滑动连接，所述升降驱动机构设置于所述升降滑块连接座(4019)上、且输出端与所述驱动齿轮(40110)连接，所述驱动齿轮(40110)与所述齿条(4013)啮合，所述升降滑块连接座(4019)与所述水平伸缩关节(402)连接；
所述升降驱动机构包括升降电机(4011)和蜗轮蜗杆减速箱(4012)，所述升降电机(4011)的输出轴与所述蜗轮蜗杆减速箱(4012)的输入轴连接，所述蜗轮蜗杆减速箱(4012)的输出轴与所述驱动齿轮(40110)连接。
5.根据权利要求4所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述齿条支架(4014)的上端设有升降限位撞块(4017)，所述升降滑块连接座(4019)上设有升降限位开关(4018)，所述升降限位开关(4018)与所述升降限位撞块(4017)配合限制所述升降滑块连接座(4019)的上升极限位置。
6.根据权利要求4所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述水平伸缩关节(402)包括伸缩导轨(4021)、伸缩导轨滑块(4022)、导轨丝杠前连接架(4023)、伸缩电机安装座(4024)、丝母轴承座(4025)、伸缩电机(4027)、伸缩丝杠(4028)、导轨丝杠后连接架(4029)、伸缩丝母(40213)、伸缩限位开关(40214)、伸缩限位撞块(40215)及传动机构，其中伸缩导轨(4021)和伸缩丝杠(4028)平行设置、且两端分别通过导轨丝杠前连接架(4023)和导轨丝杠后连接架(4029)连接，所述丝母轴承座(4025)通过伸缩导轨滑块(4022)与所述伸缩导轨(4021)滑动连接，所述伸缩导轨滑块(4022)与所述垂直升降关节(401)连接，所述伸缩丝母(40213)可转动地安装在所述丝母轴承座(4025)上、且与所述伸缩丝杠(4028)螺纹连接，形成螺纹副，所述伸缩电机安装座(4024)与丝母轴承座(4025)连接，所述伸缩电机(4027)安装在伸缩电机安装座(4024)上、且输出端通过传动机构与所述伸缩丝母(213)连接；
所述伸缩限位撞块(40215)设置于所述导轨丝杠前连接架(4023)上，所述伸缩限位开关(214)设置于所述垂直升降关节(401)上，所述伸缩限位开关(40214)和伸缩限位撞块(40215)配合限制所述水平伸缩关节(402)的极限伸缩行程。
7.根据权利要求6所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述伸缩丝母(40213)的一端与丝母支撑轴(4026)连接，所述丝母支撑轴(4026)通过轴承与所述丝母轴承座(4025)连接，所述丝母支撑轴(4026)与所述传动机构连接；
所述传动机构包括主动同步带轮(40210)、同步带(40211)及从动同步带轮(40212)，其中主动同步带轮(40210)设置于所述伸缩电机(4027)的输出轴上，所述从动同步带轮(40212)同轴连接在所述丝母支撑轴(4026)和所述伸缩丝母(40213)之间，所述主动同步带轮(40210)通过同步带(40211)与从动同步带轮(40212)传动连接。
8.根据权利要求4所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述夹爪夹紧松开关节(403)包括剖分电机(4031)、剖分电机安装座(4032)、导轨丝杠支撑架、剖分丝杠(4034)、剖分导轨(4035)、第一夹爪(4037)、第二夹爪(4038)及齿轮传动机构，其中导轨丝杠支撑架与所述水平伸缩关节(402)连接，所述剖分丝杠(4034)和剖分导轨(4035)平行设置于所述导轨丝杠支撑架上，所述剖分电机(4031)设置于所述导轨丝杠支撑架上、且输出端通过齿轮传动机构与所述剖分丝杠(4034)传动连接，所述剖分丝杠(4034)上设有两段反向螺纹，所述第一夹爪(4037)和第二夹爪(4038)通过导轨滑块与剖分导轨(4035)滑动连接，所述第一夹爪(4037)和第二夹爪(4038)分别通过左旋剖分丝母(40311)和右旋剖分丝母(40314)与所述剖分丝杠(4034)上的两段反向螺纹连接。
9.根据权利要求4所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，还包括摄像头固定座(40316)和微型摄像头(40317)，其中摄像头固定座(40316)设置于所述夹爪夹紧松开关节(403)上，所述微型摄像头(40317)设置于所述摄像头固定座(40316)上，所述微型摄像头(40317)用于观察作业手臂I(4)和作业手臂II(5)的作业情况。
10.根据权利要求1所述的带电更换悬垂绝缘子串等电位机器人，其特征在于，所述环形抱夹装置(6)包括第一抱夹移动滑轨(601)、第二抱夹移动滑轨(602)、第一抱夹(603)及第二抱夹(604)，其中第一抱夹移动滑轨(601)和第二抱夹移动滑轨(602)设置于所述爬行机构上，所述第一抱夹(603)和第二抱夹(604)分别与所述第一抱夹移动滑轨(601)和第二抱夹移动滑轨(602)滑动连接。
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