CN206947854U - 一种带电检测和清扫一体化机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带电检测和清扫一体化机器人，包括两个夹持臂装置、一个检测和清扫臂装置和支撑箱体，两个夹持臂装置对称布置于支撑箱体的纵向两侧。夹持臂装置包括夹持臂组件和纵向伸缩装置，夹持臂组件的夹持手柄铰接成剪刀状结构，上升和闭合动作同时实现、打开和下降同时实现，结构简单，运动稳定，纵向伸缩装置使夹持臂组件水平伸缩。检测和清扫臂装置包括检测和清扫臂组件、竖向驱动装置和纵向驱动装置，竖向驱动装置使清扫臂组件的横向安装架上升和下降，纵向驱动装置使检测和清扫臂组件沿支撑箱体水平移动，清扫刷安装于清扫臂组件清扫动力装置的输出部件上清扫绝缘子表面。通过夹持臂组件及检测和清扫臂组件的配合检测绝缘子阻值。

Description

一种带电检测和清扫一体化机器人

技术领域

本实用新型涉及一种特高压输电线路机器人，具体涉及一种带电检测和清扫一体化机器人。

背景技术

特高压输电线路在长期运行中，线路绝缘子不仅受到污秽、鸟害、冰雪、高温等环境因素的影响，而且在电气上还要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，使得绝缘子阻值降低甚至劣化。当线路中低值或零值绝缘子片数超过规定时极易发生闪络事故，影响线路甚至电网的安全稳定运行。同时，由于超/特高压输电线路停电检修的概率低，因此对特高压线路中绝缘子带电检测和清扫具有十分重要的意义。

超/特高输电线路直线串，V串等挂线形式的绝缘子容易受到重力、风速等外界因素影响，导致绝缘子串发生下垂现象。国内外在线检测机器人攀行过程中，运动轨迹容易造成微小偏差，随着检测机器人不断前进，误差将逐渐累积。当爬行到一定距离时，检测机器人无法精确的执行相关任务，也使得超/特高输电线路运用检测机器人成为一道技术难题。

停电清扫通常由人工用抹布或刷子等简易工具在停电设备上进行清扫。受污秽盐密成分的影响，绝缘子很难清扫彻底，而且具有劳动强度大和工作效率低等缺点；同时由于随着设备停电机会越来越少，停电清扫时限性强。

带电水清扫是通过控制水流对绝缘子冲洗，但在潮湿环境下，容易造成人身伤害。

带电气吹清扫主要是通过控制气流进而对绝缘子进行冲洗，这种方法应用时吹出的灰尘或锯末会对绝缘子造成二次污染。

带电干清扫是用绝缘清扫刷干扫绝缘子，但其只用于清扫粘结不牢固的浮尘。带电干清扫设备有便携式软轴连接高压带电清扫杆和叉车配套型高压带电自动清扫机等。前者需要人工把持清扫杆操作，劳动强度大，适用电压等级低，清扫高度低；后者要靠叉车的移动来调整清扫方向和距离，操作不方便，自动化相对较低。

带电机械驱动化学剂清扫，首先是用化学剂冲洗绝缘子污垢，再用操作杆头部的机械马达驱动清扫绝缘子，然而其持举的清扫机较重，导致作业不灵活，容易产生清扫死角，对于不是对地垂直悬挂的一部分悬式绝缘子，该清扫机将无能为力。

目前，绝缘子带电检测的方法有火花叉检测法、电场法、超声波检测法、紫外检测法、电晕脉冲法等。

火花叉检测高电压等级的输电线路绝缘子时，检测的绝缘子片数多，离杆塔较远，检测人员工作强度大，并且输电线路上存在电晕现象，电晕的声音会影响火花放电声音，导致检测人员可能产生误判。

电场法通过检测绝缘子与正常绝缘子的电场分布情况进行比较，用以判断该绝缘子是否为劣质绝缘子，这类方法对软件依赖性比较强，软件的好坏对比较结果影响很大。

超声波检测法通过对接收到的超声波进行处理检测出劣质绝缘子，可以准确的检测出开裂的绝缘子，但对未开裂的绝缘子不起作用，这类方法有很大的局限性。

紫外检测法的原理是局部放电过程中带电粒子复合会放出紫外线，当绝缘子表面形成导电性碳化通道时，局部放电加剧，但检测结果容易受到观察角度的影响，检测设备也比较昂贵。

电晕脉冲法是通过测量绝缘子电晕脉冲电流的方法来判断绝缘子的绝缘状况，该方法容易受到现场干扰的影响，故电晕脉冲电流在绝缘子正常时也可能产生，且随着输电线路电压的波动其值也在发生变化。由于环境因素，绝缘子表面形成污秽，极易引发污闪事故，因此对绝缘子要进行定期清扫。目前绝缘子清扫技术从形式上分为停电清扫、带电水清扫、带电气吹清扫、带电干清扫、带电机械驱动化学剂清扫。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可带电检测和清扫特高压输电线路上绝缘子的机器人。

本实用新型提供的这种带电检测和清扫一体化机器人，包括两个夹持臂装置、一个检测和清扫臂装置和支撑箱体，两个夹持臂装置对称布置于支撑箱体的纵向两侧，检测和清扫臂装置连接于支撑箱体上，夹持臂装置通过支撑箱体安装支撑。所述夹持臂装置包括夹持臂组件和纵向伸缩装置，夹持臂组件包括安装架、横向驱动装置和一对夹持手柄，夹持手柄的上端为夹持环，两夹持手柄的中部通过销轴铰接为一体形成剪刀式结构，横向驱动装置连接于安装架上，包括横向驱动电机和横向丝杆传动组件，夹持手柄的下端连接于横向丝杆传动组件上，横向驱动电机输出的旋转运动使横向丝杆传动组件带动夹持手柄张开和闭合；所述检测和清扫臂装置包括检测和清扫臂组件、竖向驱动装置和纵向驱动装置，检测和清扫臂组件包括立式安装架、横向安装架、清扫动力装置和清扫刷；横向安装架上有开口朝下的抓手槽，清扫动力装置安装于横向安装架上抓手槽周围的实体上，横向安装架连接于立式安装架上，竖向驱动装置安装于立式安装架上，使横向安装架沿立式安装架上升和下降，清扫刷安装于清扫动力装置的输出部件上；纵向伸缩装置和纵向驱动装置分别安装于所述支撑箱体上，纵向伸缩装置的活动端与夹持臂组件的安装架连为一体，立式安装架可移动的安装于纵向驱动装置上。

上述技术方案的一种实施方式中，所述支撑箱体由底板、横向侧板和纵向侧板围成，底板为平板，纵向侧板为和横向侧板均为U型板，底板的四周分别与横向侧板和纵向侧板连为一体。

上述技术方案的一种实施方式中，所述安装架包括侧板、连接柱和T型连接座，侧板的形状为Y型，数量有两块，以Y型叉头朝外沿所述支撑箱体的纵向侧板方向平行布置，连接柱为空心柱，其两端连接于两侧板的下侧分叉上，T型连接座以T型倒置连接于两侧板的内端之间。

上述技术方案的一种实施方式中，所述横向丝杆传动组件包括横线丝杆、横向导向杆、横向导轨和横向滑块座，横向丝杆和横向导向杆平行连接于所述安装架两侧板叉头的上侧分叉上，横向导向杆位于横向丝杆的外上侧，横向导向杆相对侧板无转动，横向丝杆的两端穿过侧板处均连接轴承，使横向丝杆可相对侧板转动，横向导轨安装于所述连接柱的上表面，位于横向导向杆和横向丝杆之间的下方；横向丝杆的两端螺纹旋向相反，横向丝杆的两端分别连接有螺母座，横向滑块座有两个，分别与螺母座连为一体，横向丝杆和横向导向杆均穿过横向滑块座，横向滑块座上有相应的连接孔；横向丝杆的长度方向中间位置处连接有滚动轴承，螺母座连接于滚动轴承两端的横向丝杆上；横向滑块座用于连接所述横向导向杆的连接孔中过盈连接有直线轴承，横向导向杆从直线轴承的中心孔中穿过，直线轴承可沿横向导向杆移动。

上述技术方案的一种实施方式中，所述T型连接座的长度方向中间位置处连接有与所述安装架侧板平行的拉板座，所述横向丝杆上的滚动轴承从拉板座中穿过，所述横向导向杆从拉板座中穿过；横向滑块座的上端有U型槽，所述夹持手柄的下端分别铰接于横向滑块座上端的U型槽中；T型连接座的内侧连接有沿所述夹持手柄高度方向的升降组件，升降组件包括可沿T型连接座上下滑动的升降杆及连接于其上端的T型头，T型头的外端与所述夹持手柄铰接处的销轴连为一体。

上述技术方案的一种实施方式中，所述横向驱动电机的输出轴上连接有输出齿轮，所述横向丝杆的一端连接有传动齿轮，输出齿轮和传动齿轮之间通过链条传动，横向驱动电机安装于所述连接柱的内腔中，输出齿轮和传动齿轮位于安装架一侧板的外侧；所述纵向伸缩装置有两套，每套纵向伸缩装置包括纵向动力装置和纵向伸缩机构，纵向动力装置为整体直式电动推杆，布置于所述支撑箱体内腔的纵向，其推杆分别穿过相应的横向侧板后与相应的T型连接座连为一体、另一端固定于另一横向侧板上，纵向伸缩机构包括纵向导轨和纵向滑轨，纵向轨道有四根，两个一对分别沿支撑箱体底板的纵向布置于其两端，纵向滑轨有四根，分别连接于纵向导轨的滑槽中，纵向滑轨的外端穿过支撑箱体的横向侧板与所述安装架的侧板内端插接后横向铰接，侧板的内端有插槽，插槽的宽度大于纵向滑轨的宽度，插槽两侧的实体上对称镶嵌有顶针螺母，两顶针螺母的顶针均位于插槽中。

上述技术方案的一种实施方式中，所述立式安装架包括立式安装板和垂直连接于其上部两侧的侧立板，侧立板包括竖直段和其上端的外拐臂段、下端的内拐臂段，竖直段和外拐臂段上有沿其高度方向的滑槽，两侧立板之间对应外拐臂段的外侧设置有连接块。

上述技术方案的一种实施方式中，所述横向安装架包括竖直臂和连接于其上端的横向抓手臂，竖直臂安装于所述立式安装架的两侧立板之间，竖直臂的两侧分别垂直连接有短轴，短轴上连接有轴承，轴承位于所述侧立板上的滑槽中，横向抓手臂的下侧开设所述抓手槽，抓手槽为圆弧形槽，圆弧形槽周围的实体上有环形轨道。

上述技术方案的一种实施方式中，所述清扫动力装置包括蜗轮蜗杆机构、同步齿轮和环形齿轮，同步齿轮有两个，蜗轮蜗杆机构有一个，蜗轮蜗杆机构包括一根蜗杆和与其啮合的两个蜗轮，两个同步齿轮分别与两个蜗轮共轴安装，两个同步齿轮分别与环形齿轮啮合；环形齿轮的侧壁有凹槽，环形齿轮通过凹槽安装于所述环形轨道上；所述环形轨道的端部有避免所述环形齿轮掉落的限位凸体；所述同步齿轮对称安装于所述抓手槽顶部两侧的实体上，分别与环形齿轮啮合；所述蜗杆垂直于所述横向安装架的竖直臂布置于所述横向抓手臂的上部，横向抓手臂的上部有相应的安装腔，蜗杆连接有驱动电机；所述驱动装置为电动推杆，安装于所述立式安装架的下部，电动推杆的推杆头部与所述横向安装架的竖直臂下端连为一体；所述环形齿轮的两侧均安装所述清扫刷。

上述技术方案的一种实施方式中，所述纵向驱动装置包括伺服电机、纵向丝杆、纵向轨道、固定座、纵向滑块座；固定座为L型座，有两个，每个固定座均以其短臂和长臂的内侧与支撑箱体一纵向侧板的上表面和外侧面连接，纵向丝杆和纵向轨道均有两根，均连接于两固定座之间，其中两根纵向丝杆上、下布置，连接于两固定座之间纵向侧板的外侧，一根纵向导轨连接于该纵向侧板的上表面，另一根纵向导轨位于纵向丝杆的下方；纵向滑块座的形状为L型，其短臂的内侧有滑槽与纵向侧板上表面的纵向导轨连接、其长臂的内侧下部有滑槽与纵向侧板外侧的纵向轨道连接；纵向滑块座的长臂内侧与纵向丝杆干涉处开设弧形凹槽，两纵向丝杆上分别连接有一个滑块螺母，两个滑块螺母分别位于纵向滑块座的两侧；伺服电机有两台，分别通过联轴器与纵向丝杆的一端连接，伺服电机安装于固定座上；所述立式安装架的下端连接于纵向滑块上。

本实用新型的工作原理如下：夹持臂装置的横向驱动装置实现夹持手柄的张开和闭合，由于两夹持手柄铰接成剪刀状结构，所以夹持手柄在张开和闭合的过程中，夹持手柄同时产生下降和上升动作，也就是说夹持臂装置仅仅通过横向驱动装置即可同时实现夹持手柄上升闭合抱住绝缘钢帽，同时实现张开下降松开绝缘子钢帽，通过纵向伸缩装置实现夹持臂装置的伸缩，以使夹持手柄抓住不同位置的绝缘子钢帽；检测和清扫臂装置的横向安装架上有开口朝下圆弧形的抓手槽，清扫动力装置安装于横向安装架上抓手槽周围的实体上，清扫动力装置采用蜗轮蜗杆及齿轮系的配置，将清扫刷安装于抓手槽处环形齿轮的两侧，环形齿轮绕横向安装架上环形轨道运动时，清扫刷做大直径环形运动将绝缘子内表面的灰尘清扫干净，效率高、效果好。横向安装架的竖直臂安装于立式安装架上，通过电动推杆使横向安装架沿立式安装架侧立板上的滑槽上下移动，横向安装架向上移动的同时向外旋转，以避开绝缘子，横向安装架向下移动时，环形齿轮压于绝缘子钢帽上，与此同时另外两夹持手柄也是抱住不同绝缘子钢帽的，通过测检测和清扫臂上的检测电路来检测检测和清扫臂和夹持臂之间回路上绝缘子的阻值，测量结束后，使横向安装架稍微往上移动一点，使环形齿轮脱离绝缘子钢帽，开启蜗杆连接的驱动电机，通过传动使环形齿轮沿横向安装架上的环形轨道座回转运动，带动清扫刷快速高效清扫两侧绝缘子内表面的灰尘，清扫完毕后再控制横向安装架下移，使环形齿轮压住绝缘子钢帽，再进行一次阻值检测，判断绝缘子表面的灰尘是否已经清扫干净。一个位置处几个绝缘子的检测和清扫工作完成后，控制机器人移动进行下一次检测和清扫工作，如此反复，直至绝缘子串的各个绝缘子均被检测和清扫。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视示意图。

图3为图1的左视示意图。

图4为夹持臂组件的轴侧示意图。

图5为检测和清扫臂组件的轴侧示意图。

图6为图5的俯视示意图。

图7为图6中的E-E示意图。

图8为检测和清扫臂组件的轴侧示意图。

图9为横向安装架的轴侧示意图。

图10为图1的轴侧示意图。

图11为本实用新型的工作状态示意图。

图12为图11工作状态的检测电路图。

具体实施方式

本实施例公开的本实施例公开的这种特高压输电线路绝缘子的机器人，主要用于带电检测特高压输电线路上绝缘子阻值的检测及灰尘的清扫。

如图1至图10所示，本机器人包括两套夹持臂装置A、一套检测和清扫臂装置B和支撑安装三套臂组件的长方体型内空的箱体C，两个夹持臂装置A对称布置于箱体C的纵向两端，检测和清扫臂装置B布置于两夹持臂装置A之间。

结合图2、图4和图10可以看出，夹持臂装置A包括夹持臂组件和纵向伸缩装置A4，夹持臂组件包括一对夹持手柄A1、安装架A2和横向驱动装置A3。

结合图2至图4及图10可以看出，安装架A2包括侧板A21、连接柱A22和T型连接座A23，侧板A21有两块，形状为Y型。两块侧板以叉头朝外沿箱体C的纵向两侧对称布置，连接柱A22的两端连接于两侧板A21叉头的下侧分叉上，T型连接座A23倒置后连接于两侧板A21的内端之间。横向驱动装置A3包括横向驱动电机A31、输出齿轮SCL、传动齿轮CDL、传动链条LT、横向丝杆A32、横向导向杆A33、横向导轨A34和横向滑块座A35。横向驱动电机31在图1中未标示序号，因为本实施例将横向驱动电机31采用安装于连接柱22的内腔中。横向丝杆A32和横向导向杆A33平行连接于两侧板A21叉头的上侧分叉上，其中横向导向杆A33位于横向丝杆A32的外上侧，横向导向杆A33相对侧板A21无转动，横向丝杆A32的两端穿过侧板A21处均连接有轴承，使横向丝杆A32可相对侧板A21转动。横向导轨A34安装于连接柱A22的上表面，位于横向导向杆A33和横向丝杆A32之间的下方。横向丝杆A32的长度方向中间位置处连接有滚动轴承，横向丝杆A32上滚动轴承的两侧对称连接有包括丝杆套和法兰板的T型螺母，法兰板端靠近滚动轴承。横向丝杆A32两端的螺纹旋向相反，以使两端的T型螺母沿横向丝杆相背或者相向运动。横向滑块座A35有两个，可沿横向导轨A34滑动，每个横向滑块座A35的下端通过滑槽安装于横向导轨A34上，横向滑块座的上端有U型槽。横向丝杆A32和横向导向杆A33均穿过横向滑块座A35，横向丝杆A32上T型螺母A34的丝杆套位于横向滑块座A35的连接孔中、法兰板与横向滑块座A35连为一体，横向滑块座A35用于连接横向导向杆A33的安装孔中过盈配合连接有直线轴承，直线轴承可相对于横向导向杆A33移动。T型连接座A23的长度方向中间位置处连接有与侧板A21平行的拉板座A24，将横向丝杆A32和横向导向杆A33连为一体。夹持手柄A1包括柄臂和其上端的夹持环，两柄臂的中部通过销轴铰接成剪刀状，两柄臂上端的夹持环相对布置，柄臂的下端铰接于横向滑块座A35上端的U型槽中。设计时保证夹持手柄的张开角度大于绝缘子钢帽的外径。

本实施例的横向驱动电机A31输出轴上连接的输出齿轮SCL通过链条LT带动传动齿轮CDL转动，传动齿轮CDL通过联轴器与横向丝杆A32的一端连接，所以输出齿轮转动带动横向丝杆A32转动。为了安全起见，在输出齿轮、传动齿轮及链条外设置保护罩A36。

结合图2、图3和图10可以看出，支撑箱体C为由底板C1、横向侧板C2和纵向侧板C3围成的长方体型箱体，底板为平板，纵向侧板为和横向侧板均为U型板，底板的四周分别与横向侧板和纵向侧板连为一体。

结合图2、图3和图10可以看出，纵向伸缩装置A4有两套，每套纵向伸缩装置包括纵向动力装置和纵向伸缩机构，纵向动力装置A41为整体直式电动推杆，布置于支撑箱体C内腔的纵向，其推杆分别穿过相应的横向侧板后与相应的T型连接座A23连为一体、另一端固定于另一横向侧板C2上。纵向伸缩机构包括纵向导轨A42和纵向滑轨A43，纵向滑轨和纵向导轨均有四根，两根一对分别对称布置于底板C1纵向的两端，纵向滑轨A43的长度方向外侧设置有沿其长度方向的滑槽，滑槽中连接纵向轨道A42，纵向轨道A42的外端伸出于横向侧板C2外与安装架A2的侧板A21横向铰接为一体。侧板A21的内端有插槽，插槽的宽度大于纵向滑轨的宽度，插槽两侧的实体上对称镶嵌有顶针螺母A27，两顶针螺母的顶针均位于插槽中，使纵向滑轨和安装架侧板的连接处形成活动关节。由于绝缘子受本身重力的影响，导致直线型绝缘子出现下垂现象，机器人在运动过程中将造成运动轨迹的误差，随着运动的持续进行，误差将逐渐累积影响横向运动的精度，使得夹持手柄无法抓住绝缘子钢帽，该活动关节的设计，具有柔性补偿作用，就可以克服累积误差的影响。整体直式电动推杆A41的推杆伸缩带动夹持臂组件相对支撑箱体的纵向位置发生改变改变，同时纵向滑轨在纵向导轨侧壁的滑槽中移动使安装架及其装配件的纵向运动更稳定。

夹持臂组件的工作原理如下：横向丝杆的转动转化为横向丝杆上的T型螺母的直线运动，T型螺母座带动两滑块座沿横向丝杆和横向导向杆上相对或者相向运动，滑块座的下端沿横向导轨滑动，两夹持手柄张开时，两滑块座相向运动，两夹持手柄闭合时，两滑块座相背运动。横向导向杆和横向导轨的配合使滑块座的横向滑动更稳定。横向驱动装置的结构夹持手柄上升和闭合动作同时实现、打开和下降同时实现。

两夹持手柄张开和合拢时，铰接位置的高度下降和上升，为了保证夹持臂上升和下降的稳定性，在T型连接座A23上设置升降组件，升降组件包括升降杆A25和连接于其上端的T型头A26。T型连接座的侧壁设置沿高度方向的滑槽，升降杆插接于滑槽中，可沿滑槽上下移动，T型头的外端与夹持手柄的铰接销轴连为一体，这样升降组件即可给夹持手柄的升降起稳定的导向作用。

结合图1、图2、图5至图10可以看出，检测和清扫臂装置B包括检测和清扫臂组件、竖向驱动装置B3和纵向驱动装置B5，检测和清扫臂组件包括立式安装架B1、横向安装架B2、清扫动力装置B4和清扫刷(图中未画出)。

纵向驱动装置B5包括伺服电机B51、纵向丝杆B52、纵向导轨B53、固定座B54、纵向滑块座B55。

固定座B54为L型座，有两个，每个固定座B54均以其短臂和长臂的内侧与箱体C一纵向侧板的上表面和外侧面连接，纵向丝杆B52和纵向导轨B53均有两根，均连接于两固定座B54之间，其中两根纵向丝杆B52上、下布置，连接于两固定座之间纵向侧板的外侧，一根纵向导轨B53连接于该纵向侧板的上表面，另一根纵向导轨B53位于纵向丝杆B52的下方。

纵向滑块座B55的形状为L型，其短臂的内侧有滑槽与纵向侧板上表面的纵向导轨连接、其长臂的内侧下部有滑槽与纵向侧板外侧的纵向导轨连接。纵向滑块座B55的长臂内侧与纵向丝杆B52干涉处开设弧形凹槽，两纵向丝杆上分别连接有一个滑块螺母B56，两个滑块螺母分别位于纵向滑块座B55的两侧。

伺服电机B51有两台，分别通过联轴器与纵向丝杆B52的一端连接，伺服电机安装于固定座B54上。

立式安装架B1包括立式安装板B11和垂直连接于下部立式安装板B11上部两侧的侧立板B12。侧立板B12包括竖直段和其两端的内拐臂段和外拐臂段，内拐臂段位于竖直段的下端，外拐臂段位于竖直段的上端。竖直段和外拐臂段上有沿其高度方向的滑槽B121。两侧立板B12之间对应外拐臂段的外侧设置有连接块B122。

横向安装架B2包括竖直臂B21和连接于竖直臂上端的横向抓手臂B22，竖直臂B21安装于立式安装架B1的两侧立板B12之间，竖直臂B21的两侧分别垂直连接有短轴B211，短轴上连接有轴承B212，轴承B212位于侧立板上的滑槽中。

本实施例的驱动装置B3采用电动推杆，结合图1、图2和图6可以看出，电动推杆的电机及本体安装于立式安装板B11上，推杆的上端与横向安装架B2的竖直臂B21下端连为一体。

横向安装架B2的横向抓手臂B22下部有开口朝下的环形抓手槽，环形抓手槽周围的实体上有两道环形轨道。清扫动力装置B4包括蜗轮蜗杆机构B41、同步齿轮B42和环形齿轮B43，同步齿轮B42有两个，蜗轮蜗杆机构B41有一个。清扫刷安装于环形齿轮的两侧。环形齿轮B43的侧壁有凹槽B431，环形齿轮B43通过凹槽安装于环形轨道上，环形轨道的端部有避免环形齿轮掉落的凸体(图中未画出)。两个同步齿轮B42对称安装于环形抓手槽顶部两侧的实体上，分别与环形齿轮B43啮合。蜗轮蜗杆机构B41垂直于竖直臂板B21布置于横向抓手臂B22上部的安装腔中，包括一根蜗杆B411及与蜗杆啮合的两个蜗轮B412，两个蜗轮分别与同步齿轮B42共轴安装，蜗杆B411连接驱动电机B413。为了进一步保证环形齿轮的运动稳定性，在横向抓手臂的外侧设置盖板B221，在盖板的内侧设置一道环形轨道，在环形齿轮的外侧设置与环形轨道设置相应的凹槽，从图9至图10可明确看出，环形齿轮B43和横向安装架2之间通过三道环形轨道及凹槽装配。

检测和清扫臂装置的功能包括绝缘子阻值检测和清扫绝缘子表面的灰尘，先对绝缘子进行阻值的测量再清扫灰尘，清扫结束后再进行依次绝缘子阻值的测量，测量前后进行对比，检查清扫的洁净情况。

检测清扫臂上安装有检测电路。在进行绝缘子阻值检测时，需与机器人的夹持臂配合，当夹持臂和检测和清扫臂之间形成检测回路时，通过检测电路该检测回路上的绝缘子阻值，如此往复。

进行清扫时，蜗杆的转动同时带动两个蜗轮转动，两个蜗轮同时带动同步齿轮转动，从而使环形齿轮转动。清扫刷随着环形齿轮的转动将清扫绝缘子内表面的灰尘清扫干净。

由于清扫动力装置安装于横向安装架上，采用蜗轮蜗杆及齿轮系的配置，运动稳定，结构简单，将清扫刷安装于环形齿轮的侧面，使清扫刷做大直径回转运动，清扫灰尘的效效率高、效果好。

检测和清扫臂组件的工作原理如下：电动推杆推动横向安装架的竖直臂在立式安装架上部的滑槽中上升或者下降，实现横向安装架横向抓手臂高度的变化，下降时，使抓手槽抓住绝缘子钢帽，进入检测和清扫状态，上升时，使横向安装架在机器人移动时避开绝缘子。立式安装架侧立板上部设计的外拐臂可扩大横向抓手臂的上升旋转角度范围，使本装置可适用于不同盘径的绝缘子检测和清扫。

本实用新型的工作原理如下：夹持臂装置的横向驱动装置实现夹持手柄的张开和闭合，由于两夹持手柄铰接成剪刀状结构，所以夹持手柄在张开和闭合的过程中，夹持手柄同时产生下降和上升动作，也就是说夹持臂装置仅仅通过横向驱动装置即可同时实现夹持手柄上升闭合抱住绝缘钢帽，同时实现张开下降松开绝缘子钢帽，通过纵向伸缩装置实现夹持臂装置的伸缩，以使夹持手柄抓住不同位置的绝缘子钢帽；检测和清扫臂装置的横向安装架上有开口朝下圆弧形的抓手槽，清扫动力装置安装于横向安装架上抓手槽周围的实体上，清扫动力装置采用蜗轮蜗杆及齿轮系的配置，将清扫刷安装于抓手槽处环形齿轮的两侧，环形齿轮绕横向安装架上环形轨道运动时，清扫刷做大直径环形运动将绝缘子内表面的灰尘清扫干净，效率高、效果好。横向安装架的竖直臂安装于立式安装架上，通过电动推杆使横向安装架沿立式安装架侧立板上的滑槽上下移动，横向安装架向上移动的同时向外旋转，以避开绝缘子，横向安装架向下移动时，环形齿轮压于绝缘子钢帽上，与此同时另外两夹持手柄也是抱住不同绝缘子钢帽的，通过测检测和清扫臂上的检测电路来检测检测和清扫臂和夹持臂之间回路上绝缘子的阻值，测量结束后，使横向安装架稍微往上移动一点，使环形齿轮脱离绝缘子钢帽，开启蜗杆连接的驱动电机，通过传动使环形齿轮沿横向安装架上的环形轨道座回转运动，带动清扫刷快速高效清扫两侧绝缘子内表面的灰尘，清扫完毕后再控制横向安装架下移，使环形齿轮压住绝缘子钢帽，再进行一次阻值检测，判断绝缘子表面的灰尘是否已经清扫干净。一个位置处几个绝缘子的检测和清扫工作完成后，控制机器人移动进行下一次检测和清扫工作，如此反复，直至绝缘子串的各个绝缘子均被检测和清扫。

图11为本实用新型的一个工作状态图。如图11所示，机器人的两个夹持臂组件之间有a、b、c三个绝缘子，先对绝缘子a进行检测和清扫，然后使检测和清扫臂组件左移一个绝缘子距离，对绝缘子c进行检测和清扫，再通过夹持臂组件的伸缩及支撑箱体的移动对绝缘子b进行检测和清扫。

图11所示状态的检测和清扫臂组件的移动过程如下：先使横向安装架B2向上移动并旋转打开脱离绝缘子钢帽并避开绝缘子，然后使纵向驱动装置B5的上面这根纵向丝杆B52旋转，使其上纵向滑块座B55左侧的滑块螺母B56向左移动至左端的固定座B54处，然后使下面的这根纵向丝杆B52旋转，使其上纵向滑块座B55右侧的滑块螺母B56推动纵向滑块座，纵向滑块座B55带动检测和清扫臂组件向左移动至下一左侧绝缘子钢帽处，然后控制检测和清扫臂组件下降，使环形齿轮压于相应的绝缘子钢帽上。

支撑箱体位置移动的过程如下：先使右侧的夹持臂组件前伸并抓住前方的绝缘子钢帽，使纵向滑块座左侧的滑块螺母后移至固定座处，使左侧的夹持手柄打开下降，使下面这根纵向丝杆旋转，此时由于检测和清扫臂组件不能移动，所以下面这根纵向丝杆上的滑块螺母也不能移动，所以支撑箱体带着左侧的夹持臂组件随着纵向驱动装置向前移动。

为了精准判别夹持手柄抱住绝缘子钢帽的情况，本实用新型还在每个夹持手柄的夹持环内壁上下对称安装两个压力传感器，在每个横向滑块座上安装位移传感器，在蜗杆驱动电机的输出轴上安装扭矩传感器，通过三组传感器采集的数据来判断三个臂组件是否与绝缘子钢帽紧密接触。

Claims (10)

1.一种带电检测和清扫一体化机器人，包括两个夹持臂装置、一个检测和清扫臂装置和支撑箱体，两个夹持臂装置对称布置于支撑箱体的纵向两侧，检测和清扫臂装置连接于支撑箱体上，夹持臂装置通过支撑箱体安装支撑，其特征在于：所述夹持臂装置包括夹持臂组件和纵向伸缩装置，夹持臂组件包括安装架、横向驱动装置和一对夹持手柄，夹持手柄的上端为夹持环，两夹持手柄的中部通过销轴铰接为一体形成剪刀式结构，横向驱动装置连接于安装架上，包括横向驱动电机和横向丝杆传动组件，夹持手柄的下端连接于横向丝杆传动组件上，横向驱动电机输出的旋转运动使横向丝杆传动组件带动夹持手柄张开和闭合；所述检测和清扫臂装置包括检测和清扫臂组件、竖向驱动装置和纵向驱动装置，检测和清扫臂组件包括立式安装架、横向安装架、清扫动力装置和清扫刷；横向安装架上有开口朝下的抓手槽，清扫动力装置安装于横向安装架上抓手槽周围的实体上，横向安装架连接于立式安装架上，竖向驱动装置安装于立式安装架上，使横向安装架沿立式安装架上升和下降，清扫刷安装于清扫动力装置的输出部件上；纵向伸缩装置和纵向驱动装置分别安装于所述支撑箱体上，纵向伸缩装置的活动端与夹持臂组件的安装架连为一体，立式安装架可移动的安装于纵向驱动装置上。

2.如权利要求1所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述支撑箱体由底板、横向侧板和纵向侧板围成，底板为平板，纵向侧板和横向侧板均为U型板，底板的四周分别与横向侧板和纵向侧板连为一体。

3.如权利要求2所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述安装架包括侧板、连接柱和T型连接座，侧板的形状为Y型，数量有两块，以Y型叉头朝外沿所述支撑箱体的纵向侧板方向平行布置，连接柱为空心柱，其两端连接于两侧板的下侧分叉上，T型连接座以T型倒置连接于两侧板的内端之间。

4.如权利要求3所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述横向丝杆传动组件包括横线丝杆、横向导向杆、横向导轨和横向滑块座，横向丝杆和横向导向杆平行连接于所述安装架两侧板叉头的上侧分叉上，横向导向杆位于横向丝杆的外上侧，横向导向杆相对侧板无转动，横向丝杆的两端穿过侧板处均连接轴承，使横向丝杆可相对侧板转动，横向导轨安装于所述连接柱的上表面，位于横向导向杆和横向丝杆之间的下方；横向丝杆的两端螺纹旋向相反，横向丝杆的两端分别连接有螺母座，横向滑块座有两个，分别与螺母座连为一体，横向丝杆和横向导向杆均穿过横向滑块座，横向滑块座上有相应的连接孔；横向丝杆的长度方向中间位置处连接有滚动轴承，螺母座连接于滚动轴承两端的横向丝杆上；横向滑块座用于连接所述横向导向杆的连接孔中过盈连接有直线轴承，横向导向杆从直线轴承的中心孔中穿过，直线轴承可沿横向导向杆移动。

5.如权利要求4所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述T型连接座的长度方向中间位置处连接有与所述安装架侧板平行的拉板座，所述横向丝杆上的滚动轴承从拉板座中穿过，所述横向导向杆从拉板座中穿过；横向滑块座的上端有U型槽，所述夹持手柄的下端分别铰接于横向滑块座上端的U型槽中；T型连接座的内侧连接有沿所述夹持手柄高度方向的升降组件，升降组件包括可沿T型连接座上下滑动的升降杆及连接于其上端的T型头，T型头的外端与所述夹持手柄铰接处的销轴连为一体。

6.如权利要求5所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述横向驱动电机的输出轴上连接有输出齿轮，所述横向丝杆的一端连接有传动齿轮，输出齿轮和传动齿轮之间通过链条传动，横向驱动电机安装于所述连接柱的内腔中，输出齿轮和传动齿轮位于安装架一侧板的外侧；所述纵向伸缩装置有两套，每套纵向伸缩装置包括纵向动力装置和纵向伸缩机构，纵向动力装置为整体直式电动推杆，布置于所述支撑箱体内腔的纵向，其推杆分别穿过相应的横向侧板后与相应的T型连接座连为一体、另一端固定于另一横向侧板上，纵向伸缩机构包括纵向导轨和纵向滑轨，纵向轨道有四根，两个一对分别沿支撑箱体底板的纵向布置于其两端，纵向滑轨有四根，分别连接于纵向导轨的滑槽中，纵向滑轨的外端穿过支撑箱体的横向侧板与所述安装架的侧板内端插接后横向铰接，侧板的内端有插槽，插槽的宽度大于纵向滑轨的宽度，插槽两侧的实体上对称镶嵌有顶针螺母，两顶针螺母的顶针均位于插槽中。

7.如权利要求2所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述立式安装架包括立式安装板和垂直连接于其上部两侧的侧立板，侧立板包括竖直段和其上端的外拐臂段、下端的内拐臂段，竖直段和外拐臂段上有沿其高度方向的滑槽，两侧立板之间对应外拐臂段的外侧设置有连接块。

8.如权利要求7所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述横向安装架包括竖直臂和连接于其上端的横向抓手臂，竖直臂安装于所述立式安装架的两侧立板之间，竖直臂的两侧分别垂直连接有短轴，短轴上连接有轴承，轴承位于所述侧立板上的滑槽中，横向抓手臂的下侧开设所述抓手槽，抓手槽为圆弧形槽，圆弧形槽周围的实体上有环形轨道。

9.如权利要求8所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述清扫动力装置包括蜗轮蜗杆机构、同步齿轮和环形齿轮，同步齿轮有两个，蜗轮蜗杆机构有一个；蜗轮蜗杆机构包括一根蜗杆和与其啮合的两个蜗轮，两个同步齿轮分别与两个蜗轮共轴安装，两个同步齿轮分别与环形齿轮啮合；环形齿轮的侧壁有凹槽，环形齿轮通过凹槽安装于所述环形轨道上；所述环形轨道的端部有避免所述环形齿轮掉落的限位凸体；所述同步齿轮对称安装于所述抓手槽顶部两侧的实体上，分别与环形齿轮啮合；所述蜗轮垂直于所述横向安装架的竖直臂布置于所述横向抓手臂的上部，横向抓手臂的上部有相应的安装腔，蜗杆连接有驱动电机；所述竖向驱动装置为电动推杆，安装于所述立式安装架的下部，电动推杆的推杆头部与所述横向安装架的竖直臂下端连为一体；所述环形齿轮的两侧均安装所述清扫刷。

10.如权利要求9所述的带电检测和清扫一体化机器人，其特征在于：所述纵向驱动装置包括伺服电机、纵向丝杆、纵向轨道、固定座、纵向滑块座；固定座为L型座，有两个，每个固定座均以其短臂和长臂的内侧与支撑箱体一纵向侧板的上表面和外侧面连接，纵向丝杆和纵向轨道均有两根，均连接于两固定座之间，其中两根纵向丝杆上、下布置，连接于两固定座之间纵向侧板的外侧，一根纵向导轨连接于该纵向侧板的上表面，另一根纵向导轨位于纵向丝杆的下方；纵向滑块座的形状为L型，其短臂的内侧有滑槽与纵向侧板上表面的纵向导轨连接、其长臂的内侧下部有滑槽与纵向侧板外侧的纵向轨道连接；纵向滑块座的长臂内侧与纵向丝杆干涉处开设弧形凹槽，两纵向丝杆上分别连接有一个滑块螺母，两个滑块螺母分别位于纵向滑块座的两侧；伺服电机有两台，分别通过联轴器与纵向丝杆的一端连接，伺服电机安装于固定座上；所述立式安装架的下端连接于纵向滑块上。