CN112229683B - 一种变压器油样采集机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器油样采集机器人，包括：行走机构、取油装置、导航装置、导向机构、通信装置和控制装置；其中，控制装置与导航装置电连接，用以控制所述导航装置指引所述行走机构沿预设路径行进至变压器的取油位置处，实现所述行走机构与所述取油位置之间的粗定位；导向机构与所述控制装置电连接，用以使所述取油装置对准所述变压器的取油位置，实现取油装置精准取油。本发明通过导航装置，指引行走机构以预设路径行走至变压器的取油位置处，实现对行走机构与所述取油位置的粗定位，进一步通过导向机构，使取油装置精细对准变压器的取油位置，通过取油装置的精准取油，代替人工取油，降低了取油样的安全风险，提高了运维人员的作业安全性。

Description

一种变压器油样采集机器人

技术领域

本发明涉及变电站取油技术领域，具体而言，涉及一种变压器油样采集机器人。

背景技术

变电运维人员需要按照运维规程定期或在变压器运行异常时取变压器油样进行分析。而近年来，特高压交流和换流变压器事故频发，使得取油样的过程存在一定的安全风险。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种变压器油样采集机器人，旨在解决现有取变压器油样存在安全风险的问题。

本发明提出了一种变压器油样采集机器人，该变压器油样采集机器人包括：行走机构；设置在所述行走机构上的取油装置、导航装置、导向机构、通信装置和控制装置；其中，所述控制装置与所述导航装置电连接，用以控制所述导航装置指引所述行走机构沿预设路径行进至变压器的取油位置处，实现所述行走机构与所述取油位置之间的粗定位；所述导向机构设置在所述取油装置的上方，且所述导向机构与所述控制装置电连接，用以在所述控制装置的控制下对所述取油装置进行导向，以使所述取油装置对准所述变压器的取油位置，实现所述取油装置与所述取油位置之间的精细定位；所述控制单元还与所述通信装置和所述取油装置电连接，用以在所述行走机构行进至所述变压器的取油位置处时，控制所述通信装置与所述变压器的取油位置处的电动阀进行信息交互，从而控制设置在所述变压器的取油位置处的电动阀动作，进而使得所述取油装置经所述变压器的取油位置采集油样。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述导向机构包括：导向锥和导向锥筒；其中，所述导向锥设置在所述取油装置的取油口的上方，所述导向锥的尖端朝向所述行走机构行进的方向设置；所述导向锥筒设置在所述变压器的取油位置的上方，其与所述导向锥相适配，以对所述导向锥进行导向。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述取油装置包括：取油控制单元、驱动件和注射器；其中，所述驱动件与所述注射器的推板相连接，用以驱动所述推板沿所述注射器的外管滑动，以带动所述注射器的活塞移动；所述取油控制单元与所述驱动件电连接，用以控制所述驱动件驱动所述注射器动作。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述驱动件包括：驱动电机和滚珠丝杠副；其中，所述驱动电机通过所述滚珠丝杠副与所述推板相连接。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述滚珠丝杠副的螺母上可设有两个限位板，用以夹设所述推板。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述取油装置上还设置有图像采集器，用以采集所述取油装置在取油过程中的图像；所述取油控制单元与所述图像采集器电连接，用以接收所述取油装置在取油过程中的图像，并在所述取油装置抽取的油样中有气体时，控制所述取油装置将该气体排出。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述导航装置中设置有磁条识别单元；其中，所述磁条识别单元与所述控制装置电连接，用以识别所述预设路径上的磁条结构并将该磁条的位置信息发送至所述控制装置，从而使得所述控制装置控制所述行走机构沿该磁条结构的所在的路径行进。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述行走机构上设置有第一导轨；其中，所述第一导轨上的第一滑座与所述导向机构中的导向锥口径较大的一端通过支撑杆相连接，用于调节所述导向锥在所述行走机构的宽度方向上的位移。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述行走机构上设置有第二导轨；其中，所述第二导轨上的第二滑座通过平台与所述取油装置的驱动件相连接，用以调节所述取油装置的注射器在所述行走机构的宽度方向上的位移，以使所述注射器对准所述变压器的取油位置。

进一步地，上述变压器油样采集机器人，所述第二滑座与所述平台之间设置有高度调节机构，用以调节所述注射器在竖直方向上的高度。

本发明提供的变压器油样采集机器人，通过行走机构上的导航装置，指引行走机构以预设路径行走至变压器的油样位置处，实现对行走机构与所述取油位置之间的粗定位，进一步通过行走机构上的导向机构，以使取油装置精细对准变压器的取油位置，通过取油装置的精准取油，代替人工取油，降低了取油样的安全风险，提高了运维人员的作业安全性。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的变压器油样采集机器人的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的变压器油样采集机器人的结构框图；

图3为本发明实施例中导航装置的原理示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图2，其示出了本发明实施例提供的变压器油样采集机器人的优选结构。如图所示，该装置包括：行走机构1、设置在行走机构1上的取油装置2、导航装置100、导向机构3、通信装置120和控制装置110；其中，所述控制装置110与所述导航装置100电连接，用以控制所述导航装置100指引所述行走机构沿预设路径行进至变压器的取油位置处，实现所述行走机构与所述取油位置之间的粗定位； 所述导向机构3设置在所述取油装置2的上方，且所述导向机构3与所述控制装置110电连接，用以在所述控制装置110的控制下对所述取油装置2进行导向，以使所述取油装置2对准所述变压器的取油位置，实现所述取油装置2与所述取油位置之间的精细定位；所述控制单元还与所述通信装置120和所述取油装置2电连接，用以在所述行走机构行进至所述变压器的取油位置处时，控制所述通信装置120与所述变压器的取油位置处的电动阀进行信息交互，从而控制设置在所述变压器的取油位置处的电动阀动作，进而使得所述取油装置2经所述变压器的取油位置采集油样。

行走机构1用于在作业环境下自主运动，以实现该装置的移动，使得变压器的取油位置位于该装置的工作范围内。优选地，行走机构1上设置有雷达（图中未示出），用以检测周边物体的距离，进而避免该装置与其他物体之间产生干涉。

导航装置100中可以设置有磁条识别单元（图中未示出），所述磁条识别单元与所述控制装置110电连接，用以识别所述预设路径上的磁条结构并将该磁条的位置信息发送至所述控制装置110，从而使得所述控制装置110控制所述行走机构沿该磁条结构的所在的路径行进。

参阅图3，在变压器取油位置附近的地面上按照预设路径铺设有导航磁条150，当导航装置100中的磁条识别单元识别到导航磁条150的位置时，会在控制装置110的控制下指引行走机构1沿该路径行进，当行进至取油定位点后，控制装置110控制行走机构1停止，接着控制导向机构3工作，实现取油装置2与取油位置之间的微调。

导航装置100可以使行走机构1按照预设路径移动至取油点附近，即实现取油装置2与取油位置之间的粗定位。

导向机构3设置在取油装置2的上方，用以在控制装置110的控制下使取油装置2对准变压器的取油位置，从而进一步确保取油装置2精确的对准变压器的取油位置，从而确保了油样采集过程的精确度。

本实施例中，还包括：遥控器130；其中，所述遥控器130通过所述通信装置120与所述取油装置2、所述行走机构1和所述变压器的取油位置处的电动阀进行信息交互，以便通过遥控器130控制行走机构行驶至目标位置，并通过控制电动阀门的开闭进行油样的取样。遥控器130可以为无线遥控器。相应的，通信装置120可以为无线通信模块。

显然，本实施例中还包括：电源140，用以为与所述行走机构和所述通信装置120供电。行走机构、电源140、导航装置100、控制装置110和通信装置120可以组合为机器人本体。

为便于取油装置2的取油，优选地，本实施中还包括：取油管5，所述取油管5设置在变压器的油箱壁6的取油口处，取油管5跨越卸油池或隔声罩，用以将变压器的取油口延长至便于取油的位置，例如可延设至卸油池或隔声罩外路面处；否则，行走机构1必须跨越卸油池或进入隔声罩才能靠近变压器取油口，无论是轮式还是履带式机器人，在卸油池的鹅卵石中自动导航以及登上隔声罩巡视门前的台阶均存在较大的技术难度，本实施例中，通过改造变压器取油口，即通过取油管5引至卸油池或隔声罩之外的路面处，可极大地降低该装置自动取油的难度，行走机构1只需行走至取油管5的端部，以通过取油装置2对取油管5内油样进行取样。

优选地，取油管5上设有若干个放油阀，以取代原变压器取油口处设置的油口阀门，避免取油管5的漏油；放油阀可以为常开阀门51、常闭阀门52的组合，常开阀门51可以为手动常开阀门，常闭阀门52可以为电动常闭阀门，常开阀门51靠近油箱壁6设置，常闭阀门52可以为多个，手动常开阀和电动常闭阀配合，确保取油口不会渗漏油，在电动常闭阀失效的情况下，可以关闭手动常开阀，避免取油口漏油。

取油管5远离油箱壁6的端部（如图1所示的右端）可设有挡板7，挡板7位于卸油池或隔声罩之外，以对取油管5的端部进行支撑和固定；挡板7在对应取油管5的取油位置设有取油孔501，取油孔501处设有封堵门71，以便于在取油时开启对取油管5进行取油，取油孔替代变压器上的取油口，以作为变压器的取油位置进行取油，即将取油口引出跨越卸油池和隔声罩；封堵门71可为自动开关门，其与遥控器130通信连接，以实现封堵门的开闭控制。

取油管5上还可设有三通阀（图中未示出），三通阀的一个出口连接废油管（图中未示出），以排出取油管5内的废油或含有气体的油样。为避免环境的污染，优选地，行走机构1上可设有接油桶8，以便在油样采集前，将取油管5内的油排出至接油桶8内，同时，可在取油装置2所获取的油样存在气体时，可将排气时排出的油样排出至接油桶8内。

继续参见图1，行走机构1包括：支撑板11、车轮12、车轮转向组件（图中未示出）和驱动减速机（图中未示出）；其中，车轮12设置在支撑板11的底部；车轮转向组件与车轮12相连接，用以控制车轮12行驶方向；驱动机构与车轮12相连接，用以驱动车轮12转动以驱动车轮12行驶。

具体地，支撑板11可以为矩形结构，车轮12为四个且分别设置在支撑板11底部的四角位置，以带动支撑板11移动至预设位置，以便适应不同环境进行取油。车轮转向组件和驱动减速机均与车轮12相连接，以分别控制车轮12的转向和提供车轮转动的动力源，进而控制车轮12的行驶，以使该装置行驶至变压器的周边即工作范围内确保取油位置位于图像采集其4的视野内尤其是位于最佳视野位置。驱动减速机中驱动单元可以为电力驱动单元和/或内燃机驱动单元。

上述显然可以看出，本发明实施例提供的变压器油样采集机器人，通过行走机构上的导航装置，指引行走机构以预设路径行走至变压器的油样位置处，实现对行走机构与所述取油位置之间的粗定位，进一步通过行走机构上的导向机构，以使取油装置精细对准变压器的取油位置，通过取油装置的精准取油，代替人工取油，降低了取油样的安全风险，提高了运维人员的作业安全性。

上述实施例中，继续参见图1至图2，行走机构1上可还设有图像采集器4，用以采集所述取油装置在取油过程中的图像；所述取油控制单元与所述图像采集器电连接，用以接收所述取油装置在取油过程中的图像，并在所述取油装置抽取的油样中有气体时，控制所述取油装置将该气体排出。

具体而言，取油过程中的图像可以包括取油装置2和取油口位置之间的距离图像信息，还可包括测取油装置2内抽取的油样的图像。当图像采集器采集的取油装置抽取的油样中有气泡时，控制装置110控制取油装置的注射器将含有气体的油样排出，其中，可将抽出的油样排放至接油桶内。

上述各实施例中，所述导向机构3包括：导向锥31和导向锥筒32；其中，所述导向锥31设置在所述取油装置的取油口的上方，所述导向锥31的尖端朝向所述行走机构行进的方向设置；所述导向锥筒32设置在所述变压器的取油位置的上方，其与所述导向锥31相适配，以对所述导向锥31进行导向。

具体而言，导向锥31和图像采集器4均可通过支撑杆设置在取油装置2的上方，导向锥筒32可设置在挡板7上，导向锥筒32可与导向锥31配合，以便在导向锥31移动至导向锥筒32处时，开始对导向锥31的移动进行导向，以便对行走机构1进行导向，从而使得注射器22对准挡板7上的取油孔以插设至取油管5内进行取油。该导向机构3与导航装置100相配合，以在导航装置100对取油装置进行粗定位后，使得导向锥31移动至导向锥筒32中，通过导向锥筒32与导向锥31的配合，进而实现对取油孔的精确定位。

继续参见图1至图2，取油装置2包括：取油控制单元20、驱动件21和注射器22；其中，驱动件21与注射器22的推板221相连接，用以驱动推杆221沿注射器22的外管滑动，以带动注射器22的活塞移动，进而实现油样的取样和/或注射器22内油样的排气；所述取油控制单元20与所述驱动件21电连接，用以控制所述驱动件21驱动所述注射器22动作。

具体地，驱动件21和注射器22之间可拆卸地相连接，以便在注射器22取油量达到预设值后，便于两者之间的拆卸。另外，驱动件21还与无线遥控器电连接，可以通过无线遥控器控制驱动件21的运行状态，进而对注射器22进行取油的控制，亦可在注射器22内有气泡时，通过推板221的控制进行排气。取油控制单元23还可与图像采集器4通信连接，以实现对图像采集器4的控制。

继续参见图1至图2，驱动件21包括：驱动电机（图中未示出）和滚珠丝杠副212；其中，驱动电机可以通过滚珠丝杠副212与注射器22的推板221相连接。

具体地，驱动电机可设置在支撑板11上；滚珠丝杠副212将驱动电机的转动转化为推板221的直线运动，即驱动件21可以为丝杆电机。

优选地，滚珠丝杠副212的螺母与推板221之间可拆卸地相连接，以便于注射器22取油后拆下注射器22进行油样的获取；螺母上可设有两个限位板，用以夹设推板221，以实现螺母和推板221之间的可拆卸连接。为对推板221的移动进行导向，优选地，行走机构1上还可设有对滚珠丝杠副212的螺母或推板221移动进行导向的导轨，以确保推板221的移动准确性。

上述各实施例中，为了实现导向机构3的微调，优选地，所述行走机构1上设置有第一导轨（图中未示出）；其中，所述第一导轨上的第一滑座与所述导向机构3中的导向锥口径较大的一端通过支撑杆9相连接，用于调节所述导向锥31在所述行走机构1的宽度方向上的位移。

具体而言，行走机构1的支撑板11上设置有第一导轨，导向锥口径较大的一端（远离导向锥的尖端的一端）通过支撑杆9与第一滑座相连接，通过控制装置110控制调整第一滑座沿支撑板宽度方向的位移，即可调节导向锥31在支撑板宽度方向上的位移。

进一步的，为了实现取油装置2的位置的微调，所述行走机构1上设置有第二导轨10；其中，所述第二导轨10上的第二滑座通过平台与所述取油装置2的驱动件21相连接，用以调节所述取油装置2的注射器22在所述行走机构1的宽度方向上的位移，以使所述注射器22对准所述变压器的取油位置。

具体而言，行走机构1的支撑板11上设置有第二导轨10，取油装置的驱动件通过支撑平台与第二滑座连接，用以调节所述滚珠丝杠副212的螺母或注射器22的推板221的在支撑板11的宽度方向上的位移。

需要说明的是，本实施例中，行走机构1的长度方向指的是行走机构行进过程中的前后方向，行走机构1的宽度方向指的是行走机构行走过程中的左右方向。

更进一步的，所述第二滑座与所述平台之间设置有高度调节机构（图中未示出），用以调节所述注射器22在竖直方向上的高度，用以使得取油装置2与取油位置的高度位置相适配，避免由于路面不平导致的取油装置2与取油位置之间存在偏差而难以对准的问题。较具体的，高度调节机构可以为电动推杆。

上述各结构设置，使得导向锥31与注射器11在行走机构1的宽度方向和竖直方向上的位置保持固定，从而确保导向锥31滑动至导向锥筒32内时，注射器22与变压器取油位置相对准。

本实施例中，通过导航装置100指引行走机构1行走至取油定位点附近，再通过第一导轨、第二导轨10分别对导向机构3和取油装置2的位置进行微调，以更加精确的使得取油装置对准变压器的取油位置，可以避免由于设计过程中导向锥筒32与变压器取油位置之间存在偏差等原因导致的取油装置2难以与取油位置精确对准的问题。

在上述各实施例中，遥控器130与取油装置2、行走机构1、图像采集器4和放油阀通信连接，用以控制各零部件的运行，例如放油阀的开闭、行走机构1的行驶和停止等。其中无线通信装置120与操作人员的无线遥控互相通信，接收控制指令，返回行走机构1的运行状态；也与放油阀通信，控制放油阀开闭，与注射器23配合，实现自动取油。

该变压器油样采集机器人的工作过程如下：

通过无线遥控和无线遥控模块之间的无线通信控制行走机构1在导航装置100的指引下行走至挡板7靠近取油口位置，通过无线遥控控制取油孔处的门71打开，控制装置110控制行走机构1在导向锥31和导向锥筒32的辅助导向作用下，使得注射器22对正取油孔，控制电动常闭阀打开，开始冲取油管5和取油孔，完成冲洗后，行走机构1携带的注射器22插入取油孔，开始取油，取油50mL后，关闭电动常闭阀，行走机构1携注射器22移开取油孔，关闭取油孔的封堵门71。

综上，本实施例提供的变压器油样采集机器人，通过行走机构上的导航装置，指引行走机构以预设路径行走至变压器的油样位置处，实现对行走机构与所述取油位置之间的粗定位，进一步通过行走机构上的导向机构，以使取油装置精细对准变压器的取油位置，通过取油装置的精准取油，代替人工取油，降低了取油样的安全风险，提高了运维人员的作业安全性；进一步地，通过取油管和挡板的设置，该变压器油样采集机器人无需跨越卸油池和隔音罩便可实现取油，降低了取油的难度。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种变压器油样采集机器人，其特征在于，包括：

行走机构；

设置在所述行走机构上的取油装置、导航装置、导向机构、通信装置和控制装置；其中，

所述导向机构包括：导向锥和导向锥筒；其中，所述导向锥设置在所述取油装置的取油口的上方，所述导向锥的尖端朝向所述行走机构行进的方向设置；所述导向锥筒设置在所述变压器的取油位置的上方，其与所述导向锥相适配，以对所述导向锥进行导向；

所述行走机构上设置有第一导轨；其中，所述第一导轨上的第一滑座与所述导向机构中的导向锥口径较大的一端通过支撑杆相连接，用于调节所述导向锥在所述行走机构的宽度方向上的位移；

所述行走机构上设置有第二导轨；其中，所述第二导轨上的第二滑座通过平台与所述取油装置的驱动件相连接，用以调节所述取油装置的注射器在所述行走机构的宽度方向上的位移，以使所述注射器对准所述变压器的取油位置；所述控制装置与所述导航装置电连接，用以控制所述导航装置指引所述行走机构沿预

设路径行进至变压器的取油位置处，实现所述行走机构与所述取油位置之间的粗定位；

所述导向机构设置在所述取油装置的上方，且所述导向机构与所述控制装置电连接，

用以在所述控制装置的控制下对所述取油装置进行导向，以使所述取油装置对准所述变压

器的取油位置，实现所述取油装置与所述取油位置之间的精细定位；

所述控制装置还与所述通信装置和所述取油装置电连接，用以在所述行走机构行进至

所述变压器的取油位置处时，控制所述通信装置与所述变压器的取油位置处的电动阀进行信息交互，从而控制设置在所述变压器的取油位置处的电动阀动作，进而使得所述取油装置经所述变压器的取油位置采集油样。

2.根据权利要求1所述的变压器油样采集机器人，其特征在于，所述取油装置包括：取油控制单元、驱动件和注射器；其中，

所述驱动件与所述注射器的推板相连接，用以驱动所述推板沿所述注射器的外管滑

动，以带动所述注射器的活塞移动；

所述取油控制单元与所述驱动件电连接，用以控制所述驱动件驱动所述注射器动作。

3.根据权利要求2所述的变压器油样采集机器人，其特征在于，所述驱动件包括：驱动电机和滚珠丝杠副；其中，

所述驱动电机通过所述滚珠丝杠副与所述推板相连接。

4.根据权利要求3所述的变压器油样采集机器人，其特征在于，所述滚珠丝杠副的螺母上可设有两个限位板，用以夹设所述推板。

5.根据权利要求2所述的变压器油样采集机器人，其特征在于，所述取油装置上还设置有图像采集器，用以采集所述取油装置在取油过程中的图像；

所述取油控制单元与所述图像采集器电连接，用以接收所述取油装置在取油过程中的

图像，并在所述取油装置抽取的油样中有气体时，控制所述取油装置将该气体排出。

6.根据权利要求1所述的变压器油样采集机器人，其特征在于，所述导航装置中设置有磁条识别单元；其中，

所述磁条识别单元与所述控制装置电连接，用以识别所述预设路径上的磁条结构并将

该磁条的位置信息发送至所述控制装置，从而使得所述控制装置控制所述行走机构沿该磁

条结构的所在的路径行进。

7.根据权利要求1所述的变压器油样采集机器人，其特征在于，所述第二滑座与所述平台之间设置有高度调节机构，用以调节所述注射器在竖直方向上的高度。

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