CN203019372U - 悬垂绝缘子串智能检测机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬垂绝缘子串智能检测机器人包括：机架，为优弧环结构；驱动组件，计三组，相应各一地配置在所述优弧环结构的两端和中部，且每组驱动组件具有上下配置并同步驱动的攀爬臂；两攀爬臂转角相差90度，且攀爬臂是以其转轴为基准的轴对称结构，对应的四个攀爬臂端在同一时刻有一个或两个支于一绝缘子的上或者下表面；电源及控制系统，设置在所述机架上，连接所述驱动组件的驱动部件；以及检测器件，设置在所述机架上，并连接于所述电源及控制系统。依据本实用新型的检测机器人结构比较紧凑，并能够相对高效的完成垂直绝缘子串的检测。

Description

悬垂绝缘子串智能检测机器人

技术领域

本实用新型涉及一种悬垂绝缘子串智能检测机器人，主要应用于垂直绝缘子串的检测。 

背景技术

随着我国电力系统的不断发展，电网安全、稳定运行越来越受到重视。尤其在近年来大力发展的超高压、特高压输电系统中，绝缘子的安全运行直接决定了整个系统的投资及安全水平，为保证高压输电线路的电气安全，在高压输电线路运行使用一段时间后，需要检测线路的电气性能，特别是绝缘子的绝缘安全性能，防止短路或断路等现象的发生。 

绝缘子是架空高压输电线路上用于导线与铁塔连接的绝缘元件，具有两个基本作用，即支撑和防止电流回地，这两个作用必须得到保证，绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致各种电应力而失效，否则绝缘子就不会产生所需的作用，会损害整条线路的使用和运行寿命。 

按照安装结构不同，绝缘子串可分垂直绝缘子串和水平绝缘子串，以及倾斜绝缘子串，当然，由于安装的需要，一般如垂直绝缘子串并不是绝对垂直，而是在竖直方向上一定角度范围之内都可以叫做垂直绝缘子串。显而易见的是，应用于垂直绝缘子串检测的机器人要克服地球引力，并且针对绝缘子串的结构特点进行攀爬，其基本结构特点是，绝缘子串有若干节组成，节间通常存在形体空间。 

随着人性化作业推广的需要和智能机器人的发展，目前，越来越多的智能机器人并应用于电力线路巡检或者设备检测上。在如中国第CN201331558Y号实用新型专利中，公开了一种具有双履带轮结构的绝缘子检测机器人，用于水平双联绝缘子串的检测，其通过履带跨越所述形体空间，并通过两边的阻挡装置进行行走方向的导向。不过显然诸如履带和轮式结构的机器人并不适合于垂直绝缘子串的检测，如履带式底盘，其最大爬坡能力小于60度，并需保证履带与绝缘子串的摩擦系数比较大。显见的一点是，绝缘子串很多事瓷质件，表面非常光滑，很难是机器人获得良好的驱动环境。这类机器人在现有的技术条件下不可能用于垂直绝缘子串的检测。 

中国第CN202013392U号实用新型专利则公开了一种可用于垂直绝缘子串检测的机器人，包括对称设置的两个环形支架，两个环形支架上分别设置有爬行机构，两个爬行机构之间通过连接板连接；为适应在垂直绝缘子串上的攀爬，爬行机构包括对称设置的两个导轨，两个导轨上分别设置卡脚机构；而卡脚机构又包括滑动装置和摆动装置，滑动装置包括滑动设置在导轨上的卡脚滑块，摆动装置包括摆动键套，摆动键套通过轴承连接到卡脚滑块上，结构复杂；并且在实际使用中，需要一系列的运动相配合，不可避免的产生个运动环节的衔接问题，效率比较低。另外，其本意是用于双肢垂直绝缘子串的检测，形体比较大，携带困难，而高压线路多在野外，不便于携带的缺陷会严重影响其实际使用的便捷性；且双肢垂直绝缘子串的间距也不一样，其实际应用价值并不大。 

中国第CN1165775C号发明专利则公开了一种具有可套设于绝缘子本体周边的环形支架的机器人，在该环形支架上设置爬行机构和检测探头，显然，由于绝缘子串两端连接，环形支架套装在绝缘子串上需要通过辅助结构进行配合，否则无法完成套装，该辅助的结构，如两节或者两节以上拼对口和的结构，造成了其自身结构的复杂性。另外，其仍然采用导轨式结构，并配合卡爪结构，体积仍然比较大，体形笨重而难以携带。同时，卡爪结构动作比较缓慢，检测效率比较低。通常，这类检测机器人需要在断电的情况下进行检测，影响线路的正常运运行。 

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种悬垂绝缘子串智能检测机器人，它结构比较紧凑，并能够相对高效的完成垂直绝缘子串的检测。 

依据本实用新型的上述目的，是这样实现的： 

一种悬垂绝缘子串智能检测机器人包括：

机架，为优弧环结构；

驱动组件，计三组，相应各一地配置在所述优弧环结构的两端和中部，且每组驱动组件具有上下配置并同步驱动的攀爬臂；两攀爬臂转角相差90度，且攀爬臂是以其转轴为基准的轴对称结构，对应的四个攀爬臂端在同一时刻有一个或两个支于一绝缘子的上或者下表面；

电源及控制系统，设置在所述机架上，连接所述驱动组件的驱动部件；以及

检测器件，设置在所述机架上，并连接于所述电源及控制系统。

公知的，绝缘子具有再其轴向各段径向尺寸不一致的特点，且一般都是均匀过度的，且很多是伞形结构。那么依据本实用新型的上述悬垂绝缘子串智能检测机器人具有优弧环结构，从而，在绝缘子的小径处，通过优弧环结构的缺口处套在绝缘子上，形成工作定位；或绝缘子串检测机器人优弧结构采用弹性材料，通过外力作用将绝缘子串检测机器人推向机器人，从而，当绝缘子串与优弧结构相接触时，优弧结构受力张开，进一步，当绝缘子串检测机器人套在绝缘子上时，优弧结构由于弹性作用恢复原有状态，形成工作定位。工作过程中通过驱动组件之间的在优弧环结构径向力的相互制约，保证机器人不会自动脱离绝缘子串。而在小径处，由于驱动组件多是质量比较大的部件，相比而言，机器人上的其他部分质量相对较小，因此，通过驱动部件的上述分布结构和优弧的特点，可以保证机器人的重心基本落于机架的重心处，据以形成的机器人能够满足在绝缘子小径处的过渡。 

以上结构的基本框架，也就是所述机架结构相对比较简单，且能够满足；而攀爬臂可以通过连续转动，实现快速的攀爬，满足检测的高效性。 

再进一步的方案中中，上述悬垂绝缘子串智能检测机器人，所述驱动部件还包括滑板面与待检测绝缘子外缘相切的雪橇，且该雪橇具有两端部翘曲结构，其中滑板面长度大于临接两绝缘子外缘一倍间距而小于两倍间距，可以保证机器人攀爬的可靠性和稳定性。 

进一步地，所述雪橇中部铰接于其安装于的部件，且在铰接点的上下两侧的至少一侧与所安装于的部件间设置伸缩弹簧，通过伸缩弹簧的自复位，保证攀爬过程中，雪橇面对绝缘子结构的特性而实现自适应调整，保证攀爬的可靠性。 

优选地，三组所述的驱动组件在水平面内呈正三角形分布，以平衡支撑力，保证机器人攀爬可靠。 

为了平稳运行，减少爬行震动，所述攀爬臂的两端设有滑轮或者滑块。 

进一步地，为了降低对绝缘子的磨损，所述攀爬臂的表面附着有弹性橡胶层。 

为了方便安装，所述机架为圆心同侧的两弧形件两端接合形成，两弧形件间留有安装空间，提供足够大的安装空间，且方便提携。 

而所述检测器件包括用于检测绝缘子绝缘性能的检测组件和用于检测触发动作的检测仪，两者在水平面内基本对称地分布在所述支架上，以保证机器人载荷的相对均匀性。 

为便于控制，所述检测组件的探测端和所述检测仪的检测端均由舵机控制状态，两者协同控制，进行检测。 

较佳地，所述检测组件包括竖直设置在所述机架上的支撑固定座，竖直装在该竖直支撑座上的同步连杆，该同步连杆上下两端输出连接的各一个水平探针，以及输出连接该所述同步连杆或者探针座部的舵机。 

        下面结合说明书附图详述本实用新型的技术方案，使本领域的技术人员更好的理解本实用新型。 

附图说明

图1为依据本实用新型的一种悬垂绝缘子串智能检测机器人的立体结构示意图。 

图2为一种驱动组件结构示意图。 

图3为一种检测组件结构示意图。 

图中：101.驱动组件，102.外侧锁紧环，103.驱动电机，104.检测组件，105.内侧锁紧环，106.驱动组件，107.电源及控制系统，108.舵机，109.检测仪，110.检测仪支架，111.检测仪组件，112.触发杆，113.驱动杆。

201.从动齿轮，202.滑轮，203.驱动齿轮，204.旋转轴， 206.支撑架，207.同步带，208.旋转轴，209.同步带轮，210.伸缩弹簧，211.雪橇，212.弹性胶条，213.攀爬臂，214.龙骨架。 

301.同步连杆，302.支撑固定座，303.舵机座，304.舵机，305.舵机连杆，306.探针连杆，307.探针，308.检测连杆。 

具体实施方式

参照说明书附图1所示的一种悬垂绝缘子串智能检测机器人，其包括： 

机架，为优弧环结构，在图1中由外侧锁紧环102和内侧锁紧环105两端接合形成，左上为开口，用于把该机架套入待检测的绝缘子串的预定位置，显然，该开口的大小取决于绝缘子小径的大小，同是应当理解的是优弧环的半径应大于绝缘子大径的半径，这里会涉及机器人攀爬过程中的稳定性问题。

因此，作为检测机器人驱动部分的驱动组件101如图1所示，计三组，均匀分布在所述机架上，均匀分布不是目的，在此处的目的在于载荷的合理分配，因此，均匀的出发点需考虑优弧的特点，优弧是指圆心角大于180度的弧。因此，为满足相对平衡，在图1中清楚地显示出，在优弧的端部设有所述驱动组件101，并按照相应各一地配置在所述优弧环结构的两端和中部，显然，应当理解的是，三组驱动组件101应按照相同的驱动方式进行驱动，最好进行组间的同步驱动，如可以采用一个驱动器驱动如图1中所示的三个驱动电机103的方式，或者一个控制系统驱动三个驱动电机103的方式进行驱动，保证运行的同步性。 

在上述结构的基础上，绝缘子的支反力会产生离心方向的分力，对称存在的位于机架两端的一对驱动组件存在一个平衡，在离心方向上两分力的合力最好能够平衡掉另一驱动组件，也就是位于中部的驱动组件106对应的离心分力，显见的是，可以大于该驱动组件106对应的离心分力，也可以稍小于，原因在于摩擦力的存在，从而，这种结构在此条件下能够可靠的通过绝缘子的小径。显然，本领域的技术人员据此容易设置相应的结构，计算设计在此基础上将变得显而易见，在此不再赘述。 

关于驱动组件，如图2所示，每组驱动组件具有上下配置并同步驱动的攀爬臂213；两攀爬臂转角相差90度，且攀爬臂是以其转轴为基准的轴对称结构，对应的四个攀爬臂端在同一时刻有一个或两个支于一绝缘子的上或者下表面，从而，当攀爬时，上下攀爬臂各一端会处于攀爬状态，也就是作用于绝缘子的上表面，而下降时，则进行相反的动作。 

对于该机器人，配置独立的电源以及控制系统，设置在所述机架上，连接所述驱动组件101的驱动部件；以及 

检测器件，设置在所述机架上，并连接于所述电源及控制系统107。

关于电源及控制系统107，检测器件在既有的绝缘子检测机器人上也都存在，在此处和以下内容中不进行详细地论述，本领域的技术人员依据本文中的机器人配置和现有技术状况，容易进行设计。 

在一些实施例中，所述驱动部件还包括滑板面与待检测绝缘子外缘相切的雪橇211，且该雪橇具有两端部翘曲结构，其中滑板面长度大于临接两绝缘子外缘一倍间距而小于两倍间距。从而，当攀爬时，雪橇211具有导向作用，并且两段翘曲的结构可以满足上下两种动作的需要。 

在以上的结构中，配置了雪橇的驱动组件101结构仍然相对紧凑，整体的机器人架构较之既有绝缘子串检测机器人也要紧凑的多。 

雪橇惯有的结构一般是包括滑板面和翘曲板面，其中翘曲板面用于自适应导向。应当理解的是，这里的雪橇仅用于描述其结构。在配置了雪橇之后能够进行更好的导向作用，并且机器人因为受到绝缘子的约束，而不会掉落下来。然而，雪橇结构的存在会影响机器人的上卡。因此，在一些实施例中，所说的雪橇，可以两个固定设置，一个活动设置，当然也可以全部活动设置。 

关于活动设置，在一些实施例中，可以为可拆卸结构，通过设置沉孔，使用螺栓进行连接。 

在另一些实施例中，所说的雪橇211采用优弧环径向的铰链连接，雪橇具有以铰链轴线为轴的转动自由度，使用中，转下一个雪橇，把机器人放到工作位置，再把雪橇转到位。 

[0038 再一个实施例中，所述雪橇中部铰接于其安装于的部件，形成跷跷板结构，且在铰接点的上下两侧的至少一侧与所安装于的部件间设置伸缩弹簧210，用于复位，在安装时，通过雪橇的控制，长大卡入口，方便机器人的置于工作位置。同时，这种结构，雪橇被自动俯仰控制，能够自适应机器人前进中的路径形态。

较佳地，三组所述的驱动组件101在水平面内呈正三角形分布，从而，即便是没有雪橇211，通过这种结构配置，可以满足结构上内部的载荷平衡。 

为了避免伤及绝缘子，所述攀爬臂213的两端设有滑轮202或者滑块，如附图2所示，在图2中，使用滑轮202，摩擦系数小，不会损伤绝缘子的表面。 

所述攀爬臂213的表面附着有弹性橡胶层，如图2所示的弹性胶条212，准确的说，弹性胶条应贴附在攀爬臂213上容易碰到绝缘子的部位。 

在图1所示的结构中，所述机架为圆心同侧的两弧形件两端接合形成，两弧形件间留有安装空间。需要注意的是，由于对于绝大多数应用于构造所述机架的材料，如钢，自身具有一定的弹性，因此，对于所说的机架，为满足更好的运行可靠性，其开口可以相对较小，安装时，通过拉开开口，而拉开时不会产生对所安装器件的破坏。 

[0043 对于，如图1所示的主体由内测锁紧环105和外侧锁紧环102构造的机架，形成有比较大的安装控件，同时，为了避免对绝缘子的损伤，连接件可以设置在外侧锁紧环之上，同时，两者之间的间隙还可以使用一些附件，以满足其他期间的安装，如嵌夹件。

应当理解的是，由于驱动组件101输出部分应当与绝缘子相接触，那么可以认为所述机架与绝缘子间具有一定的距离，因此，所述内测锁紧环105也可以作为其他器件安装的基体。 

在图1所示的结构中，驱动组件101内侧由内侧锁紧环105相连接，外侧由外侧锁紧环102相连接，显然，通过内侧锁紧环105、外侧锁紧环102其安装的三个驱动组件构成悬垂绝缘子串智能检测机器人主要框架；检测组件104、电源及控制系统107和检测仪组件111均通过与内侧锁紧环105、外侧锁紧环102相固定，连接至机架上。 

驱动组件101的具体结构更清楚地表述的说明书附图2中，其包括龙骨架214，作为基础构架，前述的雪橇211、攀爬臂213，以及为满足同不驱动而设置的同步带轮209和驱动电机103。 

其中所述的龙骨架214其作为为驱动组件101的主支撑件，其特点包括外侧与外侧锁紧环102固定连接，内侧通过伸缩弹簧210与雪橇211弹性连接；另一特点表现为两旋转轴204、208分别垂直的安装至龙骨架214上下两端，一支撑架206安装固定旋转轴204、208的另一端，显然，由龙骨架、支撑架、旋转轴组成矩形结构，其旋转轴可做相应旋转运动。 

进一步，将攀爬臂213分别安装固定至上下旋转轴204、208上，具体地说，在一些实施例中，上面的旋转轴204依次安装攀爬臂213、从动齿轮201、同步带轮209至支撑架206；下面的旋转轴208依次安装攀爬臂213、同步带轮209至支撑架206；显然通过同步带将同步带轮相连接，可是上下攀爬臂保持同步运动。在另一些实施例中，可以通过齿轮传动机构进行同步传动。当然，同步带传动结构会比较简单，也相对紧凑。本领域的技术人员还可以采用软轴传动和链传动实现所说的不同传动。这些结构本文不在一一图示，但均在本专利保护范围。 

另外，驱动电机安装方式均可通过中部同时带动两侧旋转轴运动，如中间齿轮传动形式，或同时通过两个电机分别驱动两端旋转轴轴，其运动效果与本文描述相同，其通过中部传动、或同时通过两个电机驱动、或以本文所述电机驱动均在本文描述、保护范围内；同时为了表达检测机器人结构，检测组件、电源及控制系统、检测仪组件，其相互安装位置并没有做相关约束，不能以更改相对安装位置而规避本实用新型保护。 

所述的驱动电机103安装固定至支撑架206上端，通过驱动齿轮203与从动齿轮201间啮合，进而完成整体运动传递；具体地，驱动电机103通过驱动齿轮驱动从动齿轮运动，从动齿轮一端带动攀爬臂，另一端带动同步带轮转动，同步带轮通过同步带带动下侧同步带轮旋转，进而带动下侧攀爬臂运动；显然在同步带作用下，向下攀爬臂和做同步运动。

所述检测器件包括用于检测绝缘子绝缘性能的检测组件104和用于检测触发动作的检测仪109，两者在水平面内基本对称地分布在所述支架上，如图1所示，这种结构可以尽可能的进行载荷分布，保证机器人运行的可靠性和平稳性。 

所述检测组件104的探测端和所述检测仪109的检测端均由舵机控制状态，进而由可知系统完成控制。 

在图3所示的结构中，所述检测组件104包括竖直设置在所述机架上的支撑固定座302，竖直装在该竖直支撑座302上的同步连杆301，该同步连杆上下两端输出连接的各一个水平探针307，以及输出连接该所述同步连杆301或者探针座部的舵机304，图3中是通过舵机连杆305和探针连杆306、308构造的四杆机构驱动探针307，进而完成检测动作。 

依据上述结构，悬垂绝缘子串智能检测机器人经工作人员放置至绝缘子串上后，通过控制系统中无线通信模块接收工作人员的控制指令，恢复到运动初始位置。其初始位置特点为上端攀爬臂213为水平状态，并同时插入相邻同串绝缘件子间空处，下侧攀爬臂213为垂直状态。具体动作为，驱动电机103转动带动旋转轴204、208旋转，具体地，通过驱动齿轮203带动从动齿轮201运动，显然，通过同步带207作用，下侧同步带轮209、旋转轴208也同时做相应同步转动，其安装在上下旋转轴上攀爬臂213轮绕旋转轴做同步转动；进一步，当前端插入相邻绝缘子内的攀爬臂213与其下侧绝缘子相接触时，必然产生一向上推力，显然，检测机器人在绝缘子放置时，其雪橇211与绝缘子相互作用，使其只能在绝缘子上做单向运动，具体地，由于上端插入相邻绝缘子内的攀爬臂213与其下侧绝缘子相接触时，必然检测机器人向上运动，同时当前端插入相邻绝缘子内的攀爬臂与其下侧绝缘子片相接触将要结束时，下端相应位置的攀爬臂必然与其上侧绝缘子上表面相接触，进一步，通过驱动电机103的继续旋转，带动下侧攀爬臂持续完成旋转运动，通过其与绝缘子片接触，迫使检测机器人继续向上运动，进一步，当下端攀爬臂213与绝缘子片相接触将要结束时，上端相应位置的攀爬臂必然与其上侧绝缘子上表面相接触，进而重复完成上述运动过程；很明显通过驱动电机运动，必然带动检测机器人向上运动；相反，当驱动电机接收反方向运动命令，同样使其检测机器人通过完成上述相反运动，进而使智能检测机器人完成向下行走运动。进一步，当巡检机器人运动到指定位置，通过检测组件中舵机转动，通过舵机连杆、探针连杆带动检测连杆运动，进而完成检测动作，完成绝缘子相关信息检测。 

结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作出的描述，为对本实用新型请求保护的范围的支持性方案，不应对其保护范围构成具体限制，所属领域的技术人员应当理解，在本实用新型所公开技术方案的基础上，结合现有技术以及本文公开的技术内容基于同样技术问题，采用基本相同的技术手段，达到基本相同的技术效果，不需要本领域技术人员付出创造性劳动的简单修改、替换或者变形仍应落入本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，包括：

机架，为优弧环结构；

驱动组件（101），两组及以上，相应各一地均布配置在所述优弧环结构上，且每组驱动组件具有上下配置并同步驱动的攀爬臂（213）；两攀爬臂转角相差90度或及指定角度，且攀爬臂是以其转轴为基准的轴对称结构，对应的多个攀爬臂端在同一时刻有一个或两个及以上支于一绝缘子的上或者下表面；

电源及控制系统（107），设置在所述机架上，连接所述驱动组件（101）的驱动部件；以及

检测器件，设置在所述机架上，并连接于所述电源及控制系统（107）。

2.根据权利要求1所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述驱动部件还包括滑板面与待检测绝缘子外缘相切的雪橇（211），且该雪橇具有两端部翘曲结构，其中滑板面长度大于临接两绝缘子外缘一倍间距而小于两倍间距。

3.根据权利要求2所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述雪橇中部铰接于其安装于的部件，且在铰接点的上下两侧的至少一侧与所安装于的部件间设置伸缩弹簧（210）。

4.根据权利要求4所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述攀爬臂（213）的两端设有滑轮（202）或者滑块。

5.根据权利要求4所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述攀爬臂（213）的表面附着有弹性橡胶层。

6.根据权利要求1所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述机架为圆心同侧的两弧形件两端接合形成，两弧形件间留有安装空间。

7.根据权利要求1所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述检测器件包括用于检测绝缘子绝缘性能的检测组件（104）和用于检测触发动作的检测仪（109），两者在水平面内基本对称地分布在所述支架上。

8.根据权利要求8所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，其特征在于，所述检测组件（104）的探测端和所述检测仪（109）的检测端均由舵机控制状态。

9.根据权利要求8所述的悬垂绝缘子串智能检测机器人，其特征在于，所述检测组件（104）包括竖直设置在所述机架上的支撑固定座（302），竖直装在该竖直支撑座（302）上的同步连杆（301），该同步连杆上下两端输出连接的各一个水平探针（307），以及输出连接该所述同步连杆（301）或者探针座部的舵机（304）。

Images