CN113001504A - 一种自行走式x光可视化带电检测机器人 - Google Patents

一种自行走式x光可视化带电检测机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自行走式X光可视化带电检测机器人，包括机架、成像板组件、两组射线机组件和两组柔性行走组件，沿行走方向，两组所述射线机组件分别固定在机架的左右两侧，成像板组件设置在两组射线机组件之间的机架上，两组所述柔性行走组件分别固定在机架的前后两端，每组柔性行走组件均与两根线缆挂接。本发明的优点是：本发明机器人挂设一次即可完成多分裂输电线路的全部分裂导线的射线检测，突破了传统检测机器人检测不同线路时需要将机器人挂设在相应线路上才可进行的技术瓶颈，极大的提高检测效率。

Description

一种自行走式X光可视化带电检测机器人
技术领域
本发明涉及一种自行走式X光可视化带电检测机器人。
背景技术
我国采用架空线路形式已经成为电力传输的主要形式，架空输电线路是实现电能远距离输送的最重要电力设备，具有电压高、电流大特点，它的安全稳定运行直接影响到供电系统的可靠性。架空输电线路分布广、长度长，线路环境复杂，且处在远离城镇、地形复杂、环境恶劣的自然环境中，线路架设后需要对线路进行定期的安全性、稳定性检测仪保证电网的安全运行。
近年来X射线检测技术发展飞速，利用该技术可对线路内部结构进行可视化检测，可以精准清晰的定位线路的缺陷，为电网安全运输保驾护航。传统的人工检测不仅工作量大而且条件艰苦，效率低。而且由于检测装置自动化程度低，设备笨重难以操作，目前基本停留在停电作业的水平，造成较大的经济损失。
随着机器人技术的发展，利用机器人进行架空线路检测，不但可以减轻工人劳动强度，而且可提高检测精度和检测效率，同时大大减少人力资源浪费，对提高电网自动化作业水平、保障电网安全运行具有重要意义。但是现有技术的机器人线上行走方式均为单线路挂设行走，对于多分裂输电线路的检测需要频繁的将机器人挂设到不同导线上才能进行相对应导线的检测，效率低下。
因此开发一种无需频繁换线挂设、可用于多分裂输电线路、具有自适应行走机构、高效快捷的X射线检测机器人，可提高带电作业安全，减少停电次数，将具有显著的经济效益和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自行走式X光可视化带电检测机器人，能够有效解决现有带电检测机器人每次只能检测单根线缆效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种自行走式X光可视化带电检测机器人，包括机架、成像板组件、两组射线机组件和两组柔性行走组件，沿行走方向，两组所述射线机组件分别固定在机架的左右两侧，成像板组件设置在两组射线机组件之间的机架上，两组所述柔性行走组件分别固定在机架的前后两端，每组柔性行走组件均与两根线缆挂接。
优选的，所述柔性行走组件包括自适应夹紧轮和两组行走滑轮，两组所述行走滑轮左右并排设置，所述自适应夹紧轮与其中一组行走滑轮固定连接，两组柔性行走组件中的自适应夹紧轮位于同一侧；
所述自适应夹紧轮包括轮架和设置在轮架左右两侧的圆弧形夹爪，所述轮架上设有驱动两侧圆弧形夹爪开合的第一驱动电机，两个圆弧形夹爪相对的面上均设有随动滑轮，两侧圆弧形夹爪闭合时，两边随动滑轮夹紧线缆。通过两侧的圆弧形夹爪，在挂入线缆时张开，方便挂接，在线缆进入到两侧圆弧形夹爪之间时可以抱住线缆进行固定，防止运行过程中机器人晃动造成脱落，而行走滑轮主要负责控制机器人在线缆上的运行。
优选的，所述随动滑轮通过弹簧杆连接在圆弧形夹爪上，弹簧杆可以让随动滑轮自适应线缆的位置，保持始终夹紧线缆。
优选的，所述行走滑轮包括安装支座、第二驱动电机和电动滑轮，所述第二驱动电机固定在安装支座的顶部，所述第二驱动电机驱动电动滑轮转动，通过第二驱动电机驱动电动滑轮转动，控制行走滑轮运行。
优选的，所述机架上设有两组间距调整组件，每组所述间距调整组件均包括第三驱动电机、滚珠丝杆和滑块，所述滚珠丝杆转动连接在机架上，所述滚珠丝杆上设有两块滑块，所述第三驱动电机驱动滚珠丝杆转动带动两个滑块相向或者反向滑动，每块所述滑块上均固定连接一组行走滑轮。
优选的，所述机架上还设有监控摄像头，可以查看线缆情况，及时调整机器人运行状态。
优选的，所述成像板组件包括成像板和电动升降臂，所述电动升降臂的底部设置在机架上，所述成像板固定在电动升降臂的顶部，通过电动升降臂控制成像板的高度与射线机组件配合，对不同高度的线缆进行成像。
优选的，所述机架底部的中心设有转盘和驱动转盘转动的第四驱动电机，所述电动升降臂的底部固定在转盘上，转盘的转动可以调整成像板组件与不同侧的X射线机配合成像。
优选的，所述射线机组件包括X轴伸缩臂、Z轴伸缩臂和X射线机，所述X轴伸缩臂固定在机架上，所述Z轴伸缩臂的底部固定在X轴伸缩臂上，所述X射线机固定在Z轴伸缩臂的顶部，两个轴的伸缩臂可以调整X射线机到达不同的位置，对不同线缆进行观测。
优选的，所述机架的底部还设有机器人控制箱。
与现有技术相比，本发明的优点是：通过两组柔性行走组件，可以同时挂接在两根线缆上，与传统仅挂设一根线路的机器人相比，重心更加稳定。挂设后不会因为线径变化、大风、线路摇晃等造成机器人掉线等事故，避免安全事故提高带电检测可靠性。
并且机架上配置了两组射线机组件，可以同时检测两组线缆，对每组线缆的每层分裂导线进行拍摄，对于多分裂输电线路，本发明机器人挂设一次即可完成多分裂输电线路的全部分裂导线的射线检测，突破了传统检测机器人检测不同线路时需要将机器人挂设在相应线路上才可进行的技术瓶颈，极大的提高检测效率。
附图说明
图1为本发明一种自行走式X光可视化带电检测机器人的结构示意图；
图2为本发明中柔性行走组件中自适应夹紧轮与行走滑轮组合后的结构示意图；
图3为本发明中自适应夹紧轮的结构示意图；
图4为本发明中行走滑轮的结构示意图；
图5为本发明中成像板组件的结构示意图；
图6为本发明中射线机组件的结构示意图；
图7为本发明中机架的结构示意图；
图8为本发明一种自行走式X光可视化带电检测机器人使用状态图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参阅图1为本发明一种自行走式X光可视化带电检测机器人的实施例，一种自行走式X光可视化带电检测机器人，包括机架1、成像板组件2、两组射线机组件3和两组柔性行走组件4，沿行走方向，两组所述射线机组件3分别固定在机架1的左右两侧，成像板组件2设置在两组射线机组件3之间的机架1上，两组所述柔性行走组件4分别固定在机架1的前后两端，每组柔性行走组件4均与两根线缆5挂接。
通过两组柔性行走组件4，可以同时挂接在两根线缆5上，与传统仅挂设一根线路的机器人相比，重心更加稳定。挂设后不会因为线径变化、大风、线路摇晃等造成机器人掉线等事故，避免安全事故提高带电检测可靠性。
并且机架1上配置了两组射线机组件3，可以同时检测两组线缆5，对每组线缆5的每层分裂导线进行拍摄，对于多分裂输电线路，本发明机器人挂设一次即可完成多分裂输电线路的全部分裂导线的射线检测，突破了传统检测机器人检测不同线路时需要将机器人挂设在相应线路上才可进行的技术瓶颈，极大的提高检测效率。
如图1、图2所示，两组柔性行走组件4结构一致，柔性行走组件4包括自适应夹紧轮6和两组行走滑轮7，两组行走轮左右各一组，自适应夹紧轮6按图1中所示，与右侧的行走滑轮7固定连接。
如图3所示，自适应夹紧轮6包括轮架8和设置在轮架8左右两侧的圆弧形夹爪9，两个圆弧形夹爪9内凹面相对设置，在两个圆弧形夹爪9闭合时就能环抱线缆5，所述轮架8上设有驱动两侧圆弧形夹爪9开合的第一驱动电机10，第一驱动电机10可以通过齿轮连杆的方式控制两个圆弧形夹爪9的顶部转动，从而达到控制两个圆弧形夹爪9开合的目的。两个圆弧形夹爪9相对的面上均设有随动滑轮11，本实施例中每个圆弧形夹爪9的内侧壁上均设有三个随动滑轮11，每个随动滑轮11都通过弹簧杆12连接在圆弧形夹爪9上，这样在两个圆弧形夹爪9合拢时，每个随动滑轮11都可以与线缆5接触，并且自动调整随动滑轮11的位置，实现夹紧线缆5的目的，进而保证机器人在线缆5上运行时，遇到大风等情况，也不会与线缆5脱开。
如图4所示，行走滑轮7包括安装支座13、第二驱动电机14和电动滑轮15，第二驱动电机14固定在安装支座13的顶部，第二驱动电机14驱动电动滑轮15转动，安装支座13的高度需要调节到合适的高度，保证在自适应夹紧轮6夹住线缆5时，电动滑轮15也能与线缆5接触，这样才能推动机器人在线缆5上行走。对于与自适应夹紧轮6安装在一起的行走滑轮7，其安装支座13上还需要固定安装板28，以方便自适应夹紧轮6的轮架8固定。
如图7所示，为了让柔性行走组件4能适应不同间距的线缆5，在机架1上设置两组间距调整组件，每组所述间距调整组件均包括第三驱动电机16、滚珠丝杆17和滑块18，滚珠丝杆17的两端可以通过轴承转动连接在机架1上，所述滚珠丝杆17上设有两块滑块18，每块滑块18内均开有与滚珠丝杆17配合的螺纹孔，且两个滑块18内螺纹孔的螺旋方向相反，这样第三驱动电机16驱动滚珠丝杆17转动带动两个滑块18相向或者反向滑动，然后每块所述滑块18上均固定连接一组行走滑轮7，通过第三驱动电机16带动滚珠丝杆17转动，就可以同时调节两组行走滑轮7的间距，并且由于是同时调整，还能保持机器人的平衡。
如图6所示，由于一侧的线缆5上下排列有多条，为了能扫描到所有线缆5，射线机组件3包括X轴伸缩臂23、Z轴伸缩臂24和X射线机25，X轴伸缩臂23固定在机架1上，Z轴伸缩臂24的底部固定在X轴伸缩臂23上，X射线机25固定在Z轴伸缩臂24的顶部，当然，X轴伸缩臂23和Z轴伸缩臂24的位置也可以互换，主要是实现X射线机25在X轴和Z轴方向上的调整。对应的，如图5所示，成像板组件2包括成像板19和电动升降臂20，所述电动升降臂20的底部设置在机架1上，所述成像板19固定在电动升降臂20的顶部，成像板19由于面积较大，只要在高度方向也就是Z轴方向可以调整即可，就能呈现到X射线机25发出的射线穿过线缆5后的图像。当然，为了配合两侧的X射线机25，减少成像板19的数量，在机架1的底部中心设有转盘21和驱动转盘21转动的第四驱动电机22，电动升降臂20的底部固定在转盘21上，通过第四驱动电机22可以控制成像板19的旋转与不同的X射线机25配合。
为了进行合理和配重，将机器人控制箱26固定在机架1的底部，同时可以在机架1上安装监控摄像头27，对机器人运行时的状况进行拍摄，方便操控人员及时调整机器人运行状态。
如图8所示，使用时，准备挂线的柔性行走组件4上的两个圆弧形夹爪9打开，通过等电位作业操作人员或者绝缘绳等工具吊装，将机器人同侧两个自适应夹紧轮6挂在同一根线缆5上，然后第一驱动电机10，让圆弧形夹爪9夹紧线缆5，然后启动第三驱动电机16，带动滚珠丝杆17转动，调整另一侧行走滑轮7的位置，让另一侧行走滑轮7挂接到另一侧的线缆5上，保证机器人重心最终稳定在多分裂输电线缆5中心处，完成挂线操作。
然后启动第二驱动电机14，驱动电动滑轮15转动，使机器人在线缆5上开始行走，自适应夹紧轮6上设置的随动滑轮11在弹簧杆12的压紧力下，紧贴线缆5行走，遇到耐张线夹等线路金具导致的线径变化时，弹簧杆12的压缩使得随动滑轮11仍可贴紧线缆5线路行走，自动适应线径变化，保证机器人在线路上平稳行走。
机器人行走到预设需要检测的位置时停止行走，X轴伸缩臂23和Z轴伸缩臂24开始调整X射线机25的位置到最佳拍摄位置。同时成像板组件2的电动升降臂20控制成像板19的高度，匹配X射线机25至最佳拍摄位置。位置调整完毕后，成像板19先与一侧的X射线机25配合对线缆5进行拍摄，然后通过第四驱动电机22旋转180度后与另一侧的X射线机25配合对另一侧的线缆5进行拍摄。本层线缆5图像拍摄完毕后，重复上述过程对其余各层多分裂输电线路拍摄X射线图像。
本方案具有以下特性：
1高效性：对于多分裂输电线路，本发明机器人挂设一次即可完成多分裂输电线路的全部分裂导线的射线检测，突破了传统检测机器人检测不同线路时需要将机器人挂设在相应线路上才可进行的技术瓶颈，极大的提高检测效率。
2高精度：射线机和成像板组件2可以调整到每一层分裂导线的最佳拍摄位置，保证拍摄效果和拍摄精度；
3高可靠性：具有高稳定性的爪柔性行走机构，与传统仅挂设一根线路的机器人相比，重心更加稳定。挂设后不会因为线径变化、大风、线路摇晃等造成机器人掉线等事故，避免安全事故提高带电检测可靠性；
4高经济性：机器人可进行等电位作业，无需对线路有进行停电，避免因停电造成的经济损失，具有较高的经济性。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (8)

1.一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：包括机架(1)、成像板组件(2)、两组射线机组件(3)和两组柔性行走组件(4)，沿行走方向，两组所述射线机组件(3)分别固定在机架(1)的左右两侧，成像板组件(2)设置在两组射线机组件(3)之间的机架(1)上，两组所述柔性行走组件(4)分别固定在机架(1)的前后两端，每组柔性行走组件(4)均与两根线缆(5)挂接，所述机架(1)的底部还设有机器人控制箱(26)，所述机架(1)上还设有监控摄像头(27)。
2.如权利要求1所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述柔性行走组件(4)包括自适应夹紧轮(6)和两组行走滑轮(7)，两组所述行走滑轮(7)左右并排设置，所述自适应夹紧轮(6)与其中一组行走滑轮(7)固定连接，两组柔性行走组件(4)中的自适应夹紧轮(6)位于同一侧；
所述自适应夹紧轮(6)包括轮架(8)和设置在轮架(8)左右两侧的圆弧形夹爪(9)，所述轮架(8)上设有驱动两侧圆弧形夹爪(9)开合的第一驱动电机(10)，两个圆弧形夹爪(9)相对的面上均设有随动滑轮(11)，两侧圆弧形夹爪(9)闭合时，两边随动滑轮(11)夹紧线缆(5)。
3.如权利要求2所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述随动滑轮(11)通过弹簧杆(12)连接在圆弧形夹爪(9)上。
4.如权利要求2所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述行走滑轮(7)包括安装支座(13)、第二驱动电机(14)和电动滑轮(15)，所述第二驱动电机(14)固定在安装支座(13)的顶部，所述第二驱动电机(14)驱动电动滑轮(15)转动。
5.如权利要求2所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述机架(1)上设有两组间距调整组件，每组所述间距调整组件均包括第三驱动电机(16)、滚珠丝杆(17)和滑块(18)，所述滚珠丝杆(17)转动连接在机架(1)上，所述滚珠丝杆(17)上设有两块滑块(18)，所述第三驱动电机(16)驱动滚珠丝杆(17)转动带动两个滑块(18)相向或者反向滑动，每块所述滑块(18)上均固定连接一组行走滑轮(7)。
6.如权利要求1所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述成像板组件(2)包括成像板(19)和电动升降臂(20)，所述电动升降臂(20)的底部设置在机架(1)上，所述成像板(19)固定在电动升降臂(20)的顶部。
7.如权利要求6所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述机架(1)底部的中心设有转盘(21)和驱动转盘(21)转动的第四驱动电机(22)，所述电动升降臂(20)的底部固定在转盘(21)上。
8.如权利要求1所述的一种自行走式X光可视化带电检测机器人，其特征在于：所述射线机组件(3)包括X轴伸缩臂(23)、Z轴伸缩臂(24)和X射线机(25)，所述X轴伸缩臂(23)固定在机架(1)上，所述Z轴伸缩臂(24)的底部固定在X轴伸缩臂(23)上，所述X射线机(25)固定在Z轴伸缩臂(24)的顶部。
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