CN113872100A - 一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置 - Google Patents

Abstract

一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，通过无人机搭载绝缘子检测仪来采集耐张瓷绝缘子周围电场分布情况，并根据检测所得的数据对比分析判断绝缘子串中有无劣化或零值绝缘子，替代人工完成绝缘子的检测作业，通过云台相机的实时监控以及机械臂总成的灵活调节可使检测针精准进入到待检测的绝缘子之间，不仅降低了工人的劳动强度，降低了操作难度，还大幅提高了检测作业的效率和质量，避免对操作人员的人身安全产生影响。在无人机的上部还安装有旋翼防护装置，旋翼防护装置的设置能确保无人机在上升过程中避免输电线对旋翼的影响，进而顺利将检测针移动至需要检测的绝缘子串位置处，以便于后续的绝缘子串检零作业。

Description

一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置

技术领域

本发明涉及输电线路检修装置技术领域，具体地说是一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置。

背景技术

架空输电线路的耐张塔多采用瓷质绝缘子,在长期运行过程中单片瓷绝缘子可能会发生劣化,甚至变为零值绝缘子,严重影响整串绝缘子绝缘性能，威胁线路安全运行。目前，零值绝缘子检测仪器主要为接触式检零仪，其安装在绝缘杆前端，由作业人员在塔上持绝缘杆后部，控制检零仪钢针同时接触单片绝缘子两侧钢帽，通过测出的电压判断绝缘子是否发生劣化，但上述传统方法存在有劳动强度大、操作难度高等缺点，而且在操作过程中检修人员的人身安全也存在有一定风险，严重影响了整体瓷绝缘子检零操作的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，使用无人机搭载绝缘子检测仪来采集耐张瓷绝缘子周围电场分布情况，并根据检测所得的数据对比分析判断绝缘子串中有无劣化或零值绝缘子，解决了现有技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，包括有无人机，无人机的底部安装有机械臂总成，所述机械臂总成包括设置在无人机底部依次相铰接连接的第一连接臂、第二连接臂、第三连接臂、第四连接臂和第五连接臂，其中第一连接臂上安装有第一驱动电机，第一驱动电机能带动第二连接臂相对第一连接臂转动，第二连接臂上安装有第二驱动电机，第二驱动电机能带动第三连接臂相对第二连接臂转动，第三连接臂上安装有第三驱动电机，第三驱动电机能带动第四连接臂相对第三连接臂转动，第四连接臂上安装有第四驱动电机，第四驱动电机能带动第五连接臂相对第四连接臂转动，所述第五连接臂的底部通过旋转电机安装有旋转圆台，旋转圆台底部设有摆动电机，摆动电机的输出轴上安装有横杆，在横杆上安装有能沿长度方向移动的两根检测针，旋转圆台上安装有绝缘子检测仪，绝缘子检测仪通过导线与两根检测针相连接，在机械臂总成一侧的无人机底部安装有云台相机，云台相机能观测到绝缘子检测仪和检测针，在无人机的上部还安装有旋翼防护装置，所述旋翼防护装置包括并排布置的两组防护机构，每组防护机构均包括有竖直设置的第一立杆和第二立杆，第一立杆和第二立杆上均铰接安装有连杆，两根连杆的端部铰接安装有同一根防护杆，两组防护机构中的第一立杆上均安装有第一齿轮，两个第一齿轮相互啮合，在其中一个第一立杆上安装有防护电机，防护电机的输出轴与第一齿轮的转轴相连接，防护电机启动能带动两组防护机构上的防护杆转动靠近或远离。所述无人机底部的两侧均安装有降落支撑机构，机械臂总成位于两侧的降落支撑机构之间，每个降落支撑机构均包括有铰接座，铰接座上安装有支撑转杆，支撑转杆的底部设有支撑底杆，所述铰接座上还安装有降落支撑电机，降落支撑电机的输出轴与支撑转杆相连接。所述检测针通过距离调整装置设置在横杆上，距离调整装置包括开设在横杆内的调整槽，调整槽沿横杆的长度方向布置，在横杆的上部开设有与调整槽相联通的第一避让槽，横杆的下部开设有与调整槽相联通的第二避让槽，调整槽内配合安装有滑动块，滑动块的底部安装有检测针，检测针经由第二避让槽穿出横杆，滑动块的上部开设有螺纹孔，螺纹孔内配合安装有紧固螺栓，所述紧固螺栓的螺杆位于第一避让槽内，紧固螺栓的螺帽与横杆之间还安装有弧形压板，弧形压板上开设有与螺杆相配合的通孔，转动紧固螺栓能将滑动块压紧固定在调整槽内。两个第二立杆之间安装有随动配重装置，所述随动配重装置包括有安装在无人机上的导向框架，第二立杆上安装有并排布置的第二齿轮，导向框架两侧开设有与第二齿轮相配合的第三避让槽，所述导向框架内配合安装有配重块，配重块的两侧设有与第二齿轮相啮合的齿条，其中第二齿轮所处的位置低于第一齿轮的高度位置，配重块位于第一齿轮下侧，第二立杆上的连杆铰接安装在防护杆的上部位置，第一立杆上的连杆铰接安装在防护杆的下部位置，第二齿轮转动时能带动配重块在导向框架内移动，所述配重块伸出导向框架的两端位置均设有限位柱，限位柱不能进入到导向框架内。

本发明的积极效果在于：本发明所述的一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，包括无人机、云台相机、机械臂总成和绝缘子检测仪，通过无人机搭载绝缘子检测仪来采集耐张瓷绝缘子周围电场分布情况，并根据检测所得的数据对比分析判断绝缘子串中有无劣化或零值绝缘子，替代人工完成绝缘子的检测作业，通过云台相机的实时监控以及机械臂总成的灵活调节可使检测针精准进入到待检测的绝缘子之间，不仅降低了工人的劳动强度，降低了操作难度，还大幅提高了检测作业的效率和质量，避免对操作人员的人身安全产生影响。在无人机的上部还安装有旋翼防护装置，旋翼防护装置的设置能确保无人机在上升过程中避免输电线对旋翼的影响，进而顺利将检测针移动至需要检测的绝缘子串位置处，以便于后续的绝缘子串检零作业。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是机械臂总成的结构示意图；

图3是绝缘子检测仪及检测针的结构示意图；

图4是旋翼防护装置的结构示意图；

图5是图3中A-A向剖视图的放大视图；

图6是图3中I的局部放大视图；

图7是旋翼防护装置上设置随动配重装置的结构示意图；

图8是无人机上旋翼防护装置收起状态下配重块伸出的状态示意图；

图9是无人机检零工具在一串绝缘子上进行检零的状态示意图；

图10是无人机检零工具在两串绝缘子之间进行检零的状态示意图。

具体实施方式

本发明所述的一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，如图1所示，包括有无人机1，无人机1的底部安装有机械臂总成和绝缘子检测仪41及检测针15，其中绝缘子检测仪41能对绝缘子串进行检零操作，机械臂总成则能按需调整检测针15的位置，使检测针15精准移动至待检测的绝缘子串位置处，控制无人机1的升降则能带动机械臂总成和绝缘子检测仪41一同移动至绝缘子串附近，以便于进行后续的绝缘子检零作业。

如图2所示，所述机械臂总成包括设置在无人机1底部依次相铰接连接的第一连接臂2、第二连接臂3、第三连接臂4、第四连接臂5和第五连接臂6，其中第一连接臂2上安装有第一驱动电机7，第一驱动电机7能带动第二连接臂3相对第一连接臂2转动，第二连接臂3上安装有第二驱动电机8，第二驱动电机8能带动第三连接臂4相对第二连接臂3转动，第三连接臂4上安装有第三驱动电机9，第三驱动电机9能带动第四连接臂5相对第三连接臂4转动，第四连接臂5上安装有第四驱动电机10，第四驱动电机10能带动第五连接臂6相对第四连接臂5转，所述第五连接臂6的底部通过旋转电机11安装有旋转圆台12，旋转圆台12上安装有绝缘子检测仪41。上述驱动电机能控制各连接臂的动作及位置，操作人员可按检零操作的需要控制绝缘子检测仪41所处的位置，以便于进行后续的检零作业。

如图3所示，所述旋转圆台12底部设有摆动电机13，摆动电机13的输出轴上安装有横杆14，在横杆14上安装有能沿长度方向移动的两根检测针15，绝缘子检测仪41通过导线与两根检测针15相连接。检零作业时，由检测针15伸入到绝缘子之间进行测量。其中摆动电机13能带动横杆14上的检测针15进行摆动，以便于在无人机1悬停时，检测针15摆动进入到待测绝缘子之间。在机械臂总成一侧的无人机1底部安装有云台相机20，云台相机20能观测到绝缘子检测仪41和检测针15，给位于地下的操作人员提供实时反馈，以确保通过调整机械臂总成的位置来实现绝缘子检测仪41对绝缘子的精准测量。上述无人机检零装置中各动作部件的执行机构均能通过无线传输信号被地面操作人员的遥控装置所遥控操作。

当使用上述装置进行绝缘子检零操作时，首先将绝缘子检测仪41安装到机械臂总成上，机械臂总成安装到无人机1底部，实现无人机1对机械臂总成的搭载，并且可以由机械臂总成实现对绝缘子检测仪41的位置及动作控制，之后操作无人机1飞到绝缘子串的一侧，控制无人机与绝缘子距离约1米，操控机械臂总成带动检测针15接触绝缘子片两侧，地面操作人员读取绝缘子阻值，判断该片绝缘子的优劣，之后在无人机1悬停不动的前提下，机械臂总成及旋转电机11动作，使检测针15转动180度进入到相邻侧的绝缘子片两侧，读取该绝缘子阻值，以上述两个绝缘子片的检零操作为一个流程步骤，控制无人机1沿绝缘子串平行飞行，实现绝缘子串上所有绝缘子片的检零操作。由于相邻绝缘子片之间的距离较小，通过控制无人机1逐一实现对各个绝缘子片的检零作业，需要对无人机1进行较高的操作要求，而上述以两个绝缘子串为一个检零操作的流程步骤能解决该问题，在实现对整个绝缘子串上所有绝缘子片检零操作的同时，还减少了对无人机1所处位置的操控次数，降低了操作人员对无人机1的操控要求。

无人机1上升过程中，所述云台相机20可以实时观测到无人机1底部的位置情况，但由于待检测的绝缘子串大都位置较高，无人机1顶部位置的情况既没有相机监控，也很难通过地面上操作人员肉眼观察到，为避免无人机1上升时其上的旋翼与输电线路相干涉，在无人机1的上部还安装有旋翼防护装置。如图4所示，所述旋翼防护装置包括并排布置的两组防护机构，每组防护机构均包括有竖直设置的第一立杆21和第二立杆22，第一立杆21和第二立杆22上均铰接安装有连杆23，两根连杆23的端部铰接安装有同一根防护杆24。两组防护机构中的第一立杆21上均安装有第一齿轮25，两个第一齿轮25相互啮合，在其中一个第一立杆21上安装有防护电机26，防护电机26的输出轴与第一齿轮25的转轴相连接，防护电机26启动能带动两组防护机构上的防护杆24转动靠近或远离。

所述连杆23和防护杆24均位于无人机1旋翼的上侧，两侧的防护杆24转动打开时能在旋翼上方形成保护层，避免上升过程中与输电线路产生干涉，进而确保无人机1能将绝缘子检测仪41带至指定的位置处。两个第一立杆21上第一齿轮25的设置能保证两侧的防护杆24同步打开，在不需要对旋翼进行防护时，防护电机26可带动两侧的防护杆24相互转动贴近，形成图8所示的状态。其中连杆23和防护杆24均采用空心杆制作而成，能有效减轻旋翼防护装置的整体重量，保证无人机1的正常作业。

进一步地，为确保无人机1带动机械臂总成及绝缘子检测仪41升降过程中能实现自身的稳定升降，所述无人机1底部的两侧均安装有降落支撑机构，机械臂总成位于两侧的降落支撑机构之间，每个降落支撑机构均包括有铰接座16，铰接座16上安装有支撑转杆17，支撑转杆17的底部设有支撑底杆18，所述铰接座16上还安装有降落支撑电机19，降落支撑电机19的输出轴与支撑转杆17相连接。在需要进行降落时，两侧的支撑底杆18转动靠近，机械臂总成带动绝缘子检测仪41移动至高于支撑底杆18的位置处，无人机1便可以实现地面上的降落，而当需要无人机1起飞进行绝缘子检零操作时，降落支撑电机19可以带动两侧的支撑转杆17及支撑底杆18转动分离至图8所示的水平位置，避免后续机械臂总成调整位置时与其发生相互干涉。

进一步地，为了能适应不同宽度间距类型的绝缘子串，所述检测针15通过距离调整装置设置在横杆14上，检测针15之间的距离及所处的位置均可以由距离调整装置进行调节，以便于检测针15伸入到绝缘子片之间进行检零操作。如图5和图6所示，距离调整装置包括开设在横杆14内的调整槽27，调整槽27沿横杆14的长度方向布置，在横杆14的上部开设有与调整槽27相联通的第一避让槽28，横杆14的下部开设有与调整槽27相联通的第二避让槽29，第一避让槽28和第二避让槽29均沿横杆14的长度方向布置。调整槽27内配合安装有滑动块30，滑动块30的底部安装有检测针15，检测针15经由第二避让槽29穿出横杆14。滑动块30的上部开设有螺纹孔31，螺纹孔31内配合安装有紧固螺栓32，所述紧固螺栓32的螺杆位于第一避让槽28内，紧固螺栓32的螺帽与横杆14之间还安装有弧形压板33，弧形压板33上开设有与螺杆相配合的通孔34，转动紧固螺栓32能将滑动块30压紧固定在调整槽27内。

需要对检测针15进行定位时，转动紧固螺栓32，使螺帽将弧形压板33压紧在横杆14上，通过弧形压板33与横杆14之间的摩擦力防止滑动块30在调整槽27内移动，而当需要调整检测针15的位置时，只需将紧固螺栓32旋松，弧形压板33与横杆14之间不再有压力，拉动紧固螺栓32就能带动检测针15进行同步移动，进而调整两个检测针15之间的位置距离。

当旋翼防护装置中的两个防护杆24处于图8所示的相互靠拢状态时，防护杆24的一端会伸出无人机1上部一部分位置，容易引起重心不稳等问题，为了避免上述问题，保证无人机1飞行过程中的稳定性，如图7所示，两个第二立杆22之间安装有随动配重装置，随动配重装置能跟随旋翼防护装置的动作同步进行整体装置重心调节，以确保无人机1的稳定飞行。

所述随动配重装置包括有安装在无人机1上的导向框架35，第二立杆22上安装有并排布置的第二齿轮36，导向框架35两侧开设有与第二齿轮36相配合的第三避让槽37，所述导向框架35内配合安装有配重块38，配重块38的两侧设有与第二齿轮36相啮合的齿条39，第二齿轮36转动时能带动配重块38在导向框架35内移动，从而根据配重块38所处位置的不同来调节无人机1的重心位置，其中第二齿轮36的转动是由第二立杆22带动的，随旋翼防护装置中的防护杆24在转动过程中能带动第二立杆22进行转动，从而根据随旋翼防护装置所处的状态位置来调节配重块38的位置，当随旋翼防护装置中的防护杆24转动打开时，如图1所示，此时配重块38位于无人机1的上侧，当随旋翼防护装置中的防护杆24转动相互贴合时，如图8所示，此时配重块38向前伸出无人机1一段距离，以平衡伸出无人机1后端防护杆24的重量，确保整体装置的稳定性。其中第二齿轮36所处的位置低于第一齿轮25的高度位置，配重块38位于第一齿轮25下侧，第二立杆22上的连杆23铰接安装在防护杆24的上部位置，第一立杆21上的连杆23铰接安装在防护杆24的下部位置。上述各部件在高度方向上的交错设置能充分利用无人机1上部的空间，在起到正常防护及配重作用的同时还避免了各部件之间的动作干涉。

进一步地，为了在配重块38前后移动的过程中避免与导向框架35发生脱离，所述配重块38伸出导向框架35的两端位置均设有限位柱40，限位柱40不能进入到导向框架35内。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (4)

1.一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，其特征在于：包括有无人机(1)，无人机(1)的底部安装有机械臂总成，所述机械臂总成包括设置在无人机(1)底部依次相铰接连接的第一连接臂(2)、第二连接臂(3)、第三连接臂(4)、第四连接臂(5)和第五连接臂(6)，其中第一连接臂(2)上安装有第一驱动电机(7)，第一驱动电机(7)能带动第二连接臂(3)相对第一连接臂(2)转动，第二连接臂(3)上安装有第二驱动电机(8)，第二驱动电机(8)能带动第三连接臂(4)相对第二连接臂(3)转动，第三连接臂(4)上安装有第三驱动电机(9)，第三驱动电机(9)能带动第四连接臂(5)相对第三连接臂(4)转动，第四连接臂(5)上安装有第四驱动电机(10)，第四驱动电机(10)能带动第五连接臂(6)相对第四连接臂(5)转动，所述第五连接臂(6)的底部通过旋转电机(11)安装有旋转圆台(12)，旋转圆台(12)底部设有摆动电机(13)，摆动电机(13)的输出轴上安装有横杆(14)，在横杆(14)上安装有能沿长度方向移动的两根检测针(15)，旋转圆台(12)上安装有绝缘子检测仪(41)，绝缘子检测仪(41)通过导线与两根检测针(15)相连接，在机械臂总成一侧的无人机(1)底部安装有云台相机(20)，云台相机(20)能观测到绝缘子检测仪(41)和检测针(15)，在无人机(1)的上部还安装有旋翼防护装置，所述旋翼防护装置包括并排布置的两组防护机构，每组防护机构均包括有竖直设置的第一立杆(21)和第二立杆(22)，第一立杆(21)和第二立杆(22)上均铰接安装有连杆(23)，两根连杆(23)的端部铰接安装有同一根防护杆(24)，两组防护机构中的第一立杆(21)上均安装有第一齿轮(25)，两个第一齿轮(25)相互啮合，在其中一个第一立杆(21)上安装有防护电机(26)，防护电机(26)的输出轴与第一齿轮(25)的转轴相连接，防护电机(26)启动能带动两组防护机构上的防护杆(24)转动靠近或远离。

2.根据权利要求1所述的一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，其特征在于：所述无人机(1)底部的两侧均安装有降落支撑机构，机械臂总成位于两侧的降落支撑机构之间，每个降落支撑机构均包括有铰接座(16)，铰接座(16)上安装有支撑转杆(17)，支撑转杆(17)的底部设有支撑底杆(18)，所述铰接座(16)上还安装有降落支撑电机(19)，降落支撑电机(19)的输出轴与支撑转杆(17)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，其特征在于：所述检测针(15)通过距离调整装置设置在横杆(14)上，距离调整装置包括开设在横杆(14)内的调整槽(27)，调整槽(27)沿横杆(14)的长度方向布置，在横杆(14)的上部开设有与调整槽(27)相联通的第一避让槽(28)，横杆(14)的下部开设有与调整槽(27)相联通的第二避让槽(29)，调整槽(27)内配合安装有滑动块(30)，滑动块(30)的底部安装有检测针(15)，检测针(15)经由第二避让槽(29)穿出横杆(14)，滑动块(30)的上部开设有螺纹孔(31)，螺纹孔(31)内配合安装有紧固螺栓(32)，所述紧固螺栓(32)的螺杆位于第一避让槽(28)内，紧固螺栓(32)的螺帽与横杆(14)之间还安装有弧形压板(33)，弧形压板(33)上开设有与螺杆相配合的通孔(34)，转动紧固螺栓(32)能将滑动块(30)压紧固定在调整槽(27)内。

4.根据权利要求1所述的一种超特高压输电线路耐张塔瓷绝缘子无人机检零装置，其特征在于：两个第二立杆(22)之间安装有随动配重装置，所述随动配重装置包括有安装在无人机(1)上的导向框架(35)，第二立杆(22)上安装有并排布置的第二齿轮(36)，导向框架(35)两侧开设有与第二齿轮(36)相配合的第三避让槽(37)，所述导向框架(35)内配合安装有配重块(38)，配重块(38)的两侧设有与第二齿轮(36)相啮合的齿条(39)，其中第二齿轮(36)所处的位置低于第一齿轮(25)的高度位置，配重块(38)位于第一齿轮(25)下侧，第二立杆(22)上的连杆(23)铰接安装在防护杆(24)的上部位置，第一立杆(21)上的连杆(23)铰接安装在防护杆(24)的下部位置，第二齿轮(36)转动时能带动配重块(38)在导向框架(35)内移动，所述配重块(38)伸出导向框架(35)的两端位置均设有限位柱(40)，限位柱(40)不能进入到导向框架(35)内。

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