一种龙门桁架式室内变电站巡检机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种龙门桁架式变电站巡检机器人，包括X向轨道、Y向轨道、机械手臂和检测组件；所述的Y向轨道安装在X向轨道上且能沿着X向轨道来回移动；所述的机械手臂通过一个移动平台安装在Y向轨道上且移动平台能沿着Y向轨道来回移动；在所述的机械手臂上安装有检测组件，通过X向轨道、Y向轨道和机械手臂的复合运动实现对室内设备的全方位巡检。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能检测机器人，具体涉及一种龙门桁架式变电站室内巡检机器人，属于智能检测

技术介绍
电力系统室内设备的正常运行至关重要，一方面需要有足够的可靠性，另一方面也需要及时巡检以便发现并及时检修设备存在的潜在隐患，确保系统正常运行。室内电力设备的实时检测对保证其可靠安全运行有重要意义。受室内空间和其它被监测设备布局的限制，要实现对设备全方位检测的功能，需要机器人能够在水平空间和垂直空间均能实现较大行程的运动，显然现有轮式驱动或履带式驱动方式均难以实现。除此之外，部分变电站室内待检设备位置较高、部分设备的正上方也需要巡检(如阀厅水冷室、GIS室)，现有巡检方式更是望而却步。
技术实现思路
为解决上述现有技术问题，本技术提供了一种龙门桁架式变电站室内巡检机器人，它采用吊顶式或侧装方式安装在天花板、墙壁或立柱上。通过组合轨道和机械手臂的复合运动，检测组件可精确到达检测平面内的任意位置，实现对室内设备的全方位巡检。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种龙门桁架式变电站巡检机器人，包括X向轨道、Y向轨道、机械手臂和检测组件；所述的Y向轨道安装在X向轨道上且能沿着X向轨道来回移动；所述的机械手臂通过一个移动平台安装在Y向轨道上且移动平台能沿着Y向轨道来回移动；在所述的机械手臂上安装有检测组件，通过X向轨道、Y向轨道和机械手臂的复合运动实现对室内设备的全方位巡检；所述机械手臂的末端与云台铰接，所述云台的支架上安装有可见光摄像机、红外热像仪、烟雾浓度检测仪、气体检测仪和温湿度检测仪中的一种或多种。进一步的，所述的X向轨道包括两个相互平行的第一X轴、第二X轴，所述的Y向轨道包括一个与第一X轴、第二X轴垂直且相连的Y轴；所述的Y轴能沿着两个X轴来回移动；两个X轴由电机驱动其旋转。进一步的，所述的两个X轴采用双电机同步控制或者单电机各自控制。进一步的，所述第一X轴、第二X轴和Y轴的行程均可调节。进一步的，所述第一X轴、第二X轴、Y轴分别各自包括第一导轨、第二导轨、齿条、滑块、连接板、电机、减速器和基础型材；进一步的，所述的第一导轨、第二导轨平行的安装在基础型材的顶部，齿条安装在基础型材侧面，所述的电机通过减速器驱动齿轮沿着齿条来回移动，所述的电机、减速机安装在连接板上，在连接板底部通过两个滑块沿着两个所述的导轨来回移动。所述基础型材安装在室内的天花板、立柱或辅助支架上；基础型材、齿条等均可通过拼接加长，后续扩展性容易实现。进一步的，在所述的Y向轨道上还安装有支撑组件，所述支撑组件包括支撑型材与滚轮组件；所述滚轮组件一端通过第二支架与Y轴固接，另一端通过滚轮与支撑型材连接；所述支撑型材与基础型材平行安装。进一步的，所述支撑型材上安装有回收装置，所述回收装置包括主动轮、从动轮、钢丝绳和回收机构；所述回收机构安装在支撑型材的终端；所述主动轮安装在支撑型材的起始端与步进电机连接，所述的主动轮通过钢丝绳驱动从动轮，钢丝绳与回收机构固定连接。当Y轴在巡检过程中遇到故障无法自主运行后，可启用收回装置对机器人进行收回维护维护；具体的工作过程如下：当遇到故障时，启动步进电机带动驱动轮运动，进而通过钢丝绳带动回收机构沿着支撑型材运行。在回收机构运行中，遇到出现故障的机器人，则推动机器人一起往起始端运行，直至完成机器人的收回。机器人维修完毕后，可通过机器人自主运行，将收回机构带回支撑型材终端，完成回收装置的复位，以备下次使用。进一步的，所述支撑组件包含结构相同的一组或多组，具体根据机器人重量和Y轴跨度综合而定。进一步的，所述机械手臂其主要包括控制箱、第一关节、第一手臂、第二关节、第二手臂、第三关节；控制箱通过第一关节与第一手臂相连，所述的第一手臂通过第二关节与第二手臂相连，所述的第二手臂通过铰链与云台相连，所述第一关节和第二关节具有竖直平面内的转动自由度。进一步的，所述机械手臂的末端与云台铰接，云台始终处于水平状态；所述云台的支架上安装多个检测障碍物的超声传感器和人体红外探测器。机器人供电和通讯采用拖链方式，所述拖链分别安装在第一X轴(或第二X轴)和Y轴上。本技术机械手臂具有较大的展开收缩行程比，机械手臂可以达到与平行贴近Y轴的状态，完成对设备正上方位置的巡检；也能达到接近完全竖直的状态，完成对设备最下方位置的巡检。云台支架上安装多个超声传感器和人体红外探测器，能实现对四周障碍物和工作人员的检测，不会碰撞周围的设备和工作人员。所述云台和监测装置可更换为机械手抓，进而完成对室内杂物、工件等的抓取和搬运工作。为了增大Y轴的连接刚性，本技术第一X轴和第二X轴驱动系统分别采用了2个导轨和4个滑块，于是连接板的尺寸相应增大，整体的连接强度和刚度相应增大。机器人进行自动巡检时，机器人系统调用存储的规划路径沿轨道运行。当机器人移动至目标检测点时，通过自身携带的检测设备完成对该监测点设备的工作状态信息或环境信息，同时记录下移动体的当前位姿状态。并将采集到的数据实时传输到后台，进而完成数据的处理和故障的自动报警。本技术的有益效果如下：(1)本技术通过X轴、Y轴和机械手臂的复合运动实现对室内设备的实时在线、全方位、无死角巡检。(2)本技术支撑组件仅限制了Y轴竖直方向上的变形，不会造成过定位。(3)本技术基础型材上带有凹槽，齿条等设备安装方便、快速、美观，无需打孔；(4)本技术云台支架四周安装多个超声传感器和人体红外探测器，在机器人运行和机械手臂动作过程中不会与室内设备、施工工器具和工作人员等发生碰撞。(5)本技术云台和监测组件可更换为机械手抓，进而完成对室内杂物、工件等的抓取和搬运工作。(6)本技术可以搭载不同检测设备，适应不同变电站小室的巡检要求。(7)本技术采用拖链供电，通讯稳定可靠，而且避免了滑触线供电时出现电火花的情况，适用于存在可燃气体的变电站小室。(8)第一X轴、第二X轴和Y轴的行程可调节，基础型材、齿条等均可通过拼接加长，后续扩展性容易实现、可操作性较强。(9)本技术不仅能对设备的两侧进行巡检，当机械手臂收缩至平行接近Y轴时后还能对设备正上方部位进行巡检，对变电站室内大型设备、GIS设备进行巡检时具有优越性。(10)本技术可对轨道机器人进行回收，当机器人在人工难以到达的区域出现故障后，可通过启动回收装置进行回收，减少了作业风险。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术第一X轴驱动系统结构示意图；图3为本技术支撑组件的侧视图；图4为本技术支撑组件中滚轮组件的结构示意图；图5为本技术机械手臂的结构示意图；图6为本技术机械手臂的控制结构图；图7为本技术回收装置结构示意图；图8为本技术机器人的运动控制规划图。其中，1、第一X轴；2、第二X轴；3、Y轴；4、支撑组件；5、机械手臂；6、云台；7、检测组件；8、移动平台；101、基础型材；102、第一导轨；103、第二导轨；104、连接板；105、滑块；106、转接件；107、电机；108、减速器；109、驱动齿轮；110、齿条；401、支撑型材；402、滚轮；403、第一支架；404、第二支架；501、控制箱；504、第一关节；506、第一手臂；505、第二关节；507、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种龙门桁架式变电站巡检机器人，其特征在于：包括X向轨道、Y向轨道、机械手臂和检测组件；所述的Y向轨道安装在X向轨道上且能沿着X向轨道来回移动；所述的机械手臂通过一个移动平台安装在Y向轨道上且移动平台能沿着Y向轨道来回移动；在所述的机械手臂上安装有检测组件，通过X向轨道、Y向轨道和机械手臂的复合运动实现对室内设备的全方位巡检；所述机械手臂的末端与云台铰接，所述云台的支架上安装有可见光摄像机、红外热像仪、烟雾浓度检测仪、气体检测仪和温湿度检测仪中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种龙门桁架式变电站巡检机器人，其特征在于：包括X向轨道、Y向轨道、机械手臂和检测组件；所述的Y向轨道安装在X向轨道上且能沿着X向轨道来回移动；所述的机械手臂通过一个移动平台安装在Y向轨道上且移动平台能沿着Y向轨道来回移动；在所述的机械手臂上安装有检测组件，通过X向轨道、Y向轨道和机械手臂的复合运动实现对室内设备的全方位巡检；所述机械手臂的末端与云台铰接，所述云台的支架上安装有可见光摄像机、红外热像仪、烟雾浓度检测仪、气体检测仪和温湿度检测仪中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的一种龙门桁架式变电站巡检机器人，其特征在于：所述的X向轨道包括两个相互平行的第一X轴、第二X轴，所述的Y向轨道包括一个与第一X轴、第二X轴垂直且相连的Y轴；所述的Y轴能沿着两个X轴来回移动；两个X轴由电机驱动其旋转。3.根据权利要求2所述的一种龙门桁架式变电站巡检机器人，其特征在于：所述的两个X轴采用双电机同步控制或者单电机各自控制。4.根据权利要求2所述的一种龙门桁架式变电站巡检机器人，其特征在于：所述第一X轴、第二X轴和Y轴的行程均可调节。5.根据权利要求2所述的一种龙门桁架式变电站巡检机器人，其特征在于：所述第一X轴、第二X轴、Y轴分别各自包括第一导轨、第二导轨、齿条、滑块、连接板、电机、减速器和基础型材；所述的第一导轨、第二导轨平行的安装在基础...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹洪森，刘永成，王思，杨稼祥，吴昊，张璞，扬子婧，李伟，许云龙，白明俊，刘婷，靳武，陈昊阳，安燕杰，陆洪建，侯亮，
申请(专利权)人：国网宁夏电力公司检修公司，山东鲁能智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：宁夏;64