CN204276405U - 一种绝缘子清扫机器人清扫机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种绝缘子清扫机器人清扫机构，包括左右对称半圆盘、上下对称齿条、齿条驱动机构、齿条导轨、上下毛刷机构、连接机构和检测装置；其中，左右对称半圆盘通过连接机构连接，所述半圆盘为清扫机构基础底座，由左右对称两个半圆盘体组成圆周环形结构，其内侧圆弧内安装有若干个导向杆，半圆盘上安装有齿条导轨，所述齿条导轨为上下对称结构，由若干个大小滚轮轴承组形成，在齿条驱动机构的作用下，齿条沿滚轮轴承组形成的圆形导轨进行圆周运动；上下毛刷机构分别安装在上下齿条上，每个齿条上安装有至少两组毛刷机构；检测装置设置于左右对称半圆盘上。本实用新型锁紧可靠，其上调节机构可适应结构高度不同的绝缘子串。

Description

一种绝缘子清扫机器人清扫机构

技术领域

本实用新型涉及一种绝缘子清扫机器人清扫机构。

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，防止短路或短路等现象的发生。

绝缘子在使用一段时间后，绝缘子表面必然会堆积污垢，从而导致绝缘子的阻值减小，绝缘性能下降，易产生污闪事故，为输电线路的安全正常运行埋下隐患，因此，绝缘子需要定期清洁。当前绝缘子的清洁工作一般采用人工清扫，或配合有限的简单机械工具进行清扫，作业危险性高，且时常需要停电进行清扫作业，不仅劳动强度大、清扫速度慢，而且作业安全性低、经济损失大。

随着机器人技术的发展，目前，越来越多的作业机器人应用于电力设备及线路作业上。

中国专利CN103042000A公开了一种绝缘子串智能清扫机器人系统，包括支架、导向部件、驱动机构、清扫机构及控制装置，其清洁部件可在支架横剖面内摆动及自身转动完成清扫动作。综合分析，其驱动机构采用单侧布置，容易形成重心不稳造成机器人偏心及清扫平面偏斜；其清扫机构虽可在平面内摆动及自身转动，但无法整圆周清扫绝缘子，而且无法彻底清扫绝缘子底部凹槽。同时，无论在任何状态，机器人驱动机构上下两组滚轮至少有一组是搭在绝缘子片上的，因此清扫过程中清扫辊势必会与驱动机构滚轮有干涉，造成机构不稳定。

美国专利US005119851A公开了一种清扫高压线路绝缘子串的设备，清扫设备环绕卡在绝缘子串上，其驱动机构中的舌形拨齿循环拨动绝缘子串上表面带动清扫设备沿绝缘子串上下运动，清扫机构沿绝缘子片周向布置有多个喷头，利用地面水罐车提供绝缘清洗液，液体经过加压设备后传送给清扫设备，通过清扫喷头喷射绝缘清洗液进行绝缘子串清洗。由此可见，这种清扫设备采用的是绝缘液体进行清洗，需要配置水罐车及加压设备，工程量比较大，配备作业人员比较多，耗资比较大，不利于大范围的普及和应用。清扫设备本身结构复杂，又连接有提供清扫液体的水管等，重量增大，作业难度加大，其舌形拨齿连接在履带上，需要拨动绝缘子片，但履带是有屈服弹性的，因此舌形拨齿在拨动绝缘子片受力时会在履带上发生角度变化，造成相邻舌形拨齿间距不稳定，不利于攀爬绝缘子串。

美国专利US7797781B2公开了一种带电清扫和检测绝缘子串的机器人机构，主要包括移动机构、清扫机构、锁紧机构和检测仪等，移动方式采用间歇式移动，水平方向利用舵机旋转带动夹爪沿导轨线性运动进行夹持绝缘子片，垂直方向利用丝杠滑块配合进行上下移动。清扫机构可在圆周方向旋转，利用毛刷进行绝缘子片的清扫，并带有检测仪进行绝缘子检测。此机构采用的是间歇式移动方式，移动速度慢，且清扫机构单次只能清扫绝缘子片的上表面或下表面，完成一片绝缘子清扫需要进行两次夹持及升降过程，清扫速度慢，且绝缘子串两端的绝缘子片清扫不到，清扫范围有限，清扫不彻底，同时，检测机构设置在圆周内圈，在清扫毛刷进行清扫时势必会造成毛刷与检测机构竖直支架的干涉。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种绝缘子清扫机器人清扫机构，本装置清扫速度快，清扫彻底，可以带电清扫。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种绝缘子清扫机器人清扫机构，包括左右对称半圆盘、上下对称齿条、齿条驱动机构、齿条导轨、上下毛刷机构、连接机构和检测装置；其中，左右对称半圆盘通过连接机构连接，所述半圆盘为清扫机构基础底座，由左右对称两个半圆盘体组成圆周环形结构，其内侧圆弧内安装有若干个导向杆，半圆盘上安装有齿条导轨，所述齿条导轨为上下对称结构，由若干个大小滚轮轴承组形成，在齿条驱动机构的作用下，齿条沿滚轮轴承组形成的圆形导轨进行圆周运动；上下毛刷机构分别安装在上下齿条上，每个齿条上安装有至少两组毛刷机构；检测装置设置于左右对称半圆盘上。

所述导向杆为绝缘性材料，且导向杆长度不干涉毛刷清扫路径。

所述齿条为半圆形，对称分布在半圆盘上下两侧。

所述齿条驱动机构固定在半圆盘上，每个半圆盘上安装有至少一组齿条驱动机构，当设计为每个半圆盘有一个齿条驱动机构时，为保证半圆形齿条在经过两齿条驱动机构时衔接顺利，两齿条驱动机构的分布角度小于180°。

所述齿条驱动机构，包括齿条驱动电机、对称齿轮、齿轮轴及电机座；齿条驱动电机固定在电机座上，电机座固定在半圆盘上，齿条驱动电机输出轴经过齿轮轴与对称齿轮连接，对称齿轮分别与上下两对称齿条配合，在驱动电机轴旋转时，上下对称齿条可同步进行周向运动。

所述上下毛刷机构，包括舵机座、舵机、毛刷电机、毛刷电机座、电机座连接、轴盘和毛刷，所述毛刷分为上下毛刷两种；毛刷通过轴盘连接在毛刷电机输出轴末端，毛刷电机固定在毛刷电机座内部，并通过电机座连接固定在舵机上，舵机通过舵机座固定在齿条上，当舵机轴旋转时，带动毛刷在绝缘子片径向面摆动，在毛刷电机轴旋转时，带动毛刷沿自身轴线进行自转。

为增加清扫机构的可适应性，舵机座通过增减垫高块及毛刷可更换等方式，适应不同大小绝缘子片。

连接机构分为左右两部分，一处为铰接旋转中心，机器人围绕此处进行旋转开合，另一处为锁紧开关；铰接旋转中心的折页围绕铰轴旋转，折页带动机器人左右两部分进行开合。

同样的，铰接旋转中心可增加驱动电机等带动折页旋转完成机器人开合动作，相应的，锁紧开关可以为简单的插销式结构，也可以设计为电机驱动插销方式或采用夹钳锁扣等。

所述检测装置用以监测清扫机构运行状况、绝缘子串表面裂纹及污秽、周围金具，判定极限位置及检测相应数据，包含摄像头、限位开关。

本实用新型的有益效果为：

(1)采用整体对称式结构，运行稳定，不会造成清扫过程中偏心现象；

(2)清扫速度快，清扫彻底，清扫方式简单轻便，利用单次即可清扫绝缘子片上下表面的结构，增加了清扫的效率，且采用毛刷干扫方式，减小了水冲洗等方式的作业难度及工作量；

(3)对绝缘子涂层磨损小，短接绝缘子数目少，整体结构与绝缘子接触件均选用绝缘材料，最大程度的避免对绝缘子瓷裙上防污闪涂层的磨损；；

(4)安全保护性好，利用圆周闭合方式，增加了机构的工作稳定性；具有可适应性，清扫机构上下毛刷间距设计为可调，且毛刷长度可进行更换，可适应结构高度不同的绝缘子串的清扫作业；

(5)配备移动平台及检测装置后，可进行自动化清扫及零值绝缘子检测作业。

附图说明

图1为本实用新型清扫机构示意图；

图2为本实用新型清扫机构齿条驱动机构示意图；

图3为本实用新型清扫机构上毛刷机构示意图；

图4为本实用新型清扫机构下毛刷机构示意图；

其中：1半圆盘，2齿条，3齿条驱动机构，4齿条导轨，5上毛刷机构，6下毛刷机构，7导向杆，8摄像头，9齿条驱动电机，10电机座，11齿轮，12齿轮轴，13大滚轮轴承组，14小滚轮轴承组，15舵机座，16舵机，17毛刷电机，18毛刷电机座，19上电机座连接，20上毛刷，21轴盘，22下电机座连接，23下毛刷，24连接机构，25销轴，26折页，27限位开关。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

本实用新型为进行绝缘子串在线作业的清扫机构，如图1所示，清扫机构整体为闭合圆周形结构，环绕绝缘子，可开合。清扫机构主要包括左右对称半圆盘1、上下对称齿条2、齿条驱动机构3、齿条导轨4、上毛刷机构5、下毛刷机构6、连接机构24、摄像头8、限位开关27及若干导向杆7。左右对称的两个半圆盘1组成圆周环形结构，为清扫机构基础底座，其内侧圆弧内安装有若干导向杆7，其上下两侧面分布有对称的齿条导轨4，齿条导轨4由若干个大滚轮轴承组13和小滚轮轴承组14形成，大滚轮轴承组13在圆周方向形成外圆导轨，小滚轮轴承组14在圆周方向形成内圆导轨，将齿条2限制在规定的导轨平面内。齿条2为半圆形结构，对称分布在半圆盘1上下两侧，即上下齿条导轨4分别对应一个齿条2，在齿条驱动机构3的作用下，两齿条2可沿滚轮轴承组形成的圆形导轨进行同步圆周运动。每个半圆盘1上安装有至少一组齿条驱动机构3，当设计为每个半圆盘1有一个齿条驱动机构3时，为保证半圆形齿条2在经过两齿条驱动机构3时衔接顺利，两齿条驱动机构3的分布角度小于180°。连接机构24分为左右两部分，一处为铰接旋转中心，清扫机构围绕此处进行旋转开合，另一处为锁紧开关，铰接旋转中心的折页26围绕销轴25旋转，折页26带动机构左右两部分进行开合，连接机构24上可配置把手或吊环等操作部件，方便作业人员搬运及上线。摄像头8安装在半圆盘1上，可为云台摄像头，对准清扫中心，限位开关27设置在半圆盘1及齿条2衔接处，确定清扫起始及结束位置。

如图2所示，齿条驱动机构3固定在半圆盘1上，齿条驱动机构3主要包括齿条驱动电机9、对称的齿轮11、齿轮轴12及电机座10。齿条驱动电机9固定在电机座10上，电机座10固定在半圆盘1上，齿条驱动电机9输出轴经过齿轮轴12与对称齿轮11连接，对称齿轮11分别与上下两对称齿条2啮合，齿条驱动电机9旋转即可带动上下对称齿条2进行同步圆周运动。

如图1、图3、图4所示，上毛刷机构5和下毛刷机构6分别安装在上下齿条2上，每个齿条2上安装有至少两组毛刷机构，因绝缘子片上下表面形状不同，上下毛刷机构略有不同，上毛刷机构5由舵机座15、舵机16、毛刷电机17、毛刷电机座18、上电机座连接19、轴盘21、上毛刷20组成，下毛刷机构6由舵机座15、舵机16、毛刷电机17、毛刷电机座18、下电机座连接22、轴盘21、下毛刷23组成。毛刷分为上下毛刷两种，具体设计为符合绝缘子片清扫面的结构。毛刷通过轴盘21连接在毛刷电机17输出轴末端，毛刷电机17固定在毛刷电机座18内部，并通过电机座连接固定在舵机16上，舵机16通过舵机座15固定在齿条2上，当舵机16输出轴旋转时，带动毛刷在绝缘子片径向面摆动，在毛刷电机17输出轴旋转时，带动毛刷沿自身轴线进行自转。

本实用新型的工作原理：

本实用新型不工作时，清扫机构处于初始状态，齿条半圆边界与半圆盘半圆边界重合(如图1所示)，上下毛刷机构收回至相切与圆周导轨的方向(如图1左侧毛刷位置)，连接机构处于闭合状态，清扫机构整体为圆周闭合状态。

调整清扫机构开口位置，将机构套进绝缘子串，启动闭合开关，将机器人锁紧在绝缘子串上，到达预定清扫位置时，启动清扫程序，进行清扫作业，首先上下毛刷机构舵机轴旋转，将上下毛刷摆动至绝缘子片盘径内，使毛刷轴线指向绝缘子串轴线，接下来上下毛刷内置旋转电机启动，分别带动上下毛刷自转，此时仅完成毛刷的旋转动作，然后齿条驱动机构电机启动，带动上下对称齿轮同步旋转，则与上下对称齿轮啮合的上下对称齿条即在齿条导轨范围内绕圆周运动，带动上下毛刷围绕绝缘子片进行清扫作业。每个半圆盘上安装有至少一组齿条驱动机构，当设计为每个半圆盘有一个齿条驱动机构时，为保证半圆形齿条在经过两齿条驱动机构时衔接顺利，两齿条驱动机构的分布角度小于180°，此时清扫绝缘子片毛刷需进行来回两次旋转完成清扫作业，若在整个圆周方向布置大于两组齿条驱动机构，则毛刷进行一次360°旋转即可完成绝缘子片一圈的清扫作业。

完成一片绝缘子清扫作业，毛刷电机停止运转，毛刷舵机将毛刷摆回初始位置，齿条驱动机构将齿条旋转至初始位置，在配置的移动平台作用下，带动清扫机构移动至下一片待清扫绝缘子片，到达预定清扫位置后，清扫机构启动作业程序，进行下一片绝缘子的清扫。如此往返作业流程，最终完成整串绝缘子的清扫作业。

清扫机构除进行清扫作业外，还可配置检测装置等进行检测作业，其上包含的摄像头用以监测清扫毛刷运行状况，限位开关定位清扫位置，配置绝缘子检测装置后可进行绝缘子电阻及电压的检测。这些检测装置可以监测机器人运行状况、绝缘子串表面裂纹及污秽、周围金具，判定极限位置及检测获得绝缘子片相应数据。

本实用新型采用整体对称式结构，避免了偏心现象；清扫速度快，清扫彻底，清扫方式简单轻便，避免了水冲洗等方式的作业难度及工作量；对绝缘子涂层磨损小，避免对绝缘子瓷裙上防污闪涂层的磨损；锁紧可靠，安全保护性好，利用圆周闭合方式，增加了机构的工作稳定性；具有可适应性，清扫机构上下毛刷间距设计为可调，且毛刷长度可进行更换，可适应结构高度不同的绝缘子串的清扫作业；配备移动平台及检测装置后，可进行自动化清扫及零值绝缘子检测作业。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：包括左右对称半圆盘、上下对称齿条、齿条驱动机构、齿条导轨、上下毛刷机构、连接机构和检测装置；其中，左右对称半圆盘通过连接机构连接，所述半圆盘为清扫机构基础底座，由左右对称两个半圆盘体组成圆周环形结构，其内侧圆弧内安装有若干个导向杆，半圆盘上安装有齿条导轨，所述齿条导轨为上下对称结构，由若干个大小滚轮轴承组形成，在齿条驱动机构的作用下，齿条沿滚轮轴承组形成的圆形导轨进行圆周运动；上下毛刷机构分别安装在上下齿条上，每个齿条上安装有至少两组毛刷机构；检测装置设置于左右对称半圆盘上。

2.如权利要求1所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述导向杆为绝缘性材料，且导向杆长度不干涉毛刷清扫路径。

3.如权利要求1所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述齿条为半圆形，对称分布在半圆盘上下两侧。

4.如权利要求1所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述齿条驱动机构固定在半圆盘上，每个半圆盘上安装有至少一组齿条驱动机构，当设计为每个半圆盘有一个齿条驱动机构时，为保证半圆形齿条在经过两齿条驱动机构时衔接顺利，两齿条驱动机构的分布角度小于180°。

5.如权利要求4所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述齿条驱动机构，包括齿条驱动电机、对称齿轮、齿轮轴及电机座；齿条驱动电机固定在电机座上，电机座固定在半圆盘上，齿条驱动电机输出轴经过齿轮轴与对称齿轮连接，对称齿轮分别与上下两对称齿条配合，在驱动电机轴旋转时，上下对称齿条可同步进行周向运动。

6.如权利要求1所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述上下毛刷机构，包括舵机座、舵机、毛刷电机、毛刷电机座、电机座连接、轴盘和毛刷，所述毛刷分为上下毛刷两种；毛刷通过轴盘连接在毛刷电机输出轴末端，毛刷电机固定在毛刷电机座内部，并通过电机座连接固定在舵机上，舵机通过舵机座固定在齿条上，当舵机轴旋转时，带动毛刷在绝缘子片径向面摆动，在毛刷电机轴旋转时，带动毛刷沿自身轴线进行自转。

7.如权利要求1所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述连接机构分为左右两部分，一处为铰接旋转中心，机器人围绕此处进行旋转开合，另一处为锁紧开关；铰接旋转中心的折页围绕铰轴旋转，折页带动机器人左右两部分进行开合。

8.如权利要求1所述的一种绝缘子清扫机器人清扫机构，其特征是：所述检测装置用以监测清扫机构运行状况、绝缘子串表面裂纹及污秽、周围金具，判定极限位置及检测相应数据，包含摄像头、限位开关。