一种变电站爬壁清洗机器人主体结构制造技术

本发明专利技术提供一种变电站爬壁清洗机器人主体结构，包括伺服卷扬系统、两个电气控制柜、位姿调节系统、供液系统和主梁。本发明专利技术利用柔索悬吊于彩钢板顶端的两个支点，通过卷筒对柔索的卷扬实现上升和下降。位于主梁上方的位姿调节系统负责实时监测柔索的长度变化量以及柔索的倾角值，使得机器人主体始终处于平衡状态。电气控制柜负责提供爬壁机器人的运动控制和供能。供液系统由水箱、清洗剂箱、底置水泵和相关的管道组成，负责为机器人提供清洗所需的水和清洗剂。相比于现有技术，本发明专利技术实现了爬壁、变道、实时检测、自平衡等多功能相结合，并配合爬壁清洗执行模块进行清洗作业，取代传统的人工清洗，使得变电站清洗作业更加自动化、智能化。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站爬壁清洗机器人主体结构
本专利技术涉及一种爬壁清洗机器人，特别是涉及一种爬壁、变道、实时检测、自平衡等多功能相结合的变电站爬壁清洗机器人主体结构。
技术介绍
变电站彩钢板清洗行业由于工作环境苛刻，清洗作业限制因素太多，目前还是主要以人工清洗为主。由于彩钢板往往高达数十米，清洗人员一般需要搭乘吊篮或升降台进行清洗作业，该方式工作效率低、劳动强度大、人工成本高，并且人工高空作业存在相当的安全隐患。在现有技术中，市场上比较常见的柔索悬吊式爬壁机器人往往通过在清洗壁面顶端安装导轨滑台或可移动小车，用来控制爬壁机器人的横向移动，并且柔索的卷扬机构也安装在滑台或小车上，爬壁清洗机器人本身不具备运动功能，只是被动地在柔索的牵引下进行往复上下运动。然而，这种结构势必导致位于顶端的牵引装置较重且占据一定空间，对于一些作业环境比如变电站的彩钢板，顶端作业空间有限，无法安放牵引装置，因此极大限制了该种类型的爬壁清洗机器人的应用领域。此外，传统的柔索悬吊式爬壁机器人为了保证机器人主体在作业过程中保持平衡，一般选择采用双柔索悬吊，且保持双柔索始终等长，即平行或等腰悬吊，这种悬吊方式的爬壁机器人换道清洗时必然需要平移吊点，具有吊点移动频繁的缺点。再者，现有的爬壁机器人执行机构和主体往往一体化设计，不可拆卸，一般只执行特定任务，导致爬壁机器人功能单一，适应性不强。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种变电站爬壁清洗机器人主体结构，该主体机构用于变电站彩钢板爬壁、变道、自平衡等清洗作业。根据本专利技术的一个方面，提供了一种变电站爬壁清洗机器人主体结构，包括第一电气控制柜、第二电气控制柜、位姿调节系统、伺服卷扬系统、供液系统以及主梁。第一电气控制柜和第二电气控制柜相对设置，位姿调节系统设置于上述两个电气控制柜之间。其中，变电站爬壁清洗机器人主体结构利用相应的柔索悬吊于变电站彩钢板顶端的两个支点，通过卷筒对柔索的卷扬实现上升和下降；伺服卷扬系统驱动卷筒的转动和变速；位姿调节系统负责实时监测柔索的长度变化量以及柔索的倾角值，并对所述倾角值进行角度校正；第一电气控制柜和第二电气控制柜安装有控制器、驱动器、倾角仪和电源，用于负责爬壁清洗机器人的运动控制和供能；所述供液系统负责为爬壁清洗机器人提供清洗所需的水和清洗剂；主梁负责支撑和连接所述变电站爬壁清洗机器人主体结构的位姿调节系统、伺服卷扬系统和所述供液系统。在一具体实施例，伺服卷扬系统由卷筒、卷扬伺服电机、往复丝杠、导向杆、第一滑块、多个链轮以及安装板组成。其中，卷筒通过螺栓固定在安装板上，卷扬伺服电机与卷筒对接且用于驱动卷筒的转动，往复丝杠与卷筒平行安装，导向杆与往复丝杠平行安装且为第一滑块起导向作用，第一滑块套在往复丝杠和导向杆上，柔索穿过第一滑块并随第一滑块水平往复运动。在一具体实施例，卷筒由绕绳部、传动部、离合杆和支撑杆组成。其中，所述绕绳部为圆筒状结构，两侧各有一个挡板限制所述柔索的范围，所述传动部位于所述绕绳部内部并通过转接装置将卷扬伺服电机的扭矩传递给卷筒左侧的三级行星齿轮进而驱动所述绕绳部转动，离合杆位于卷筒左侧以调节齿轮啮合与分离，所述支撑杆的数量为两个且用于增加卷筒的刚度。在一具体实施例，位姿调节系统包括梯形丝杠、位姿伺服电机、导轨、第二滑块、转动副和封装板。其中，位姿伺服电机用于驱动梯形丝杠精确运动，梯形丝杠安装在导轨的下端且可自由转动，导轨与两个第二滑块配合，使第二滑块在导轨上水平移动，第二滑块与梯形丝杠螺母固定连接并随所述梯形丝杠螺母在梯形丝杠的驱动下水平运动，转动副有两个且分别安装在第二滑块上方，转动副的一端与第二滑块固定，另一端与上方的封装板固连，封装板可绕转动副在一定范围内转动。在一具体实施例，封装板由入口导向装置、出口导向装置、滑轮、增量式编码器、绝对式编码器和肋板组成。其中，入口导向装置的数量为两个，其内部有4根转轴并呈“井”字型排列，柔索从中间穿过；出口导向装置的数量为两个，并与滑轮和增量式编码器同轴线装配；绝对式编码器与出口导向装置连接，用来采集柔索的倾角值并反馈给控制器；滑轮跟随柔索不断转动并改变柔索方向；增量式编码器与滑轮连接，用来采集滑轮转动信号，进而得到柔索的长度变化量并反馈给所述控制器；肋板负责增加封装板的刚度和结构强度。在一具体实施例，所述控制器负责控制位姿伺服电机运动，并提供串行通信接口、输入输出接口、模拟量采集接口，所述驱动器还包括直流电机的驱动器，统一布置在第一电气控制柜和第二电气控制柜内，所述倾角仪用于采集所述柔索的左右和前后倾角值从而确定所述爬壁清洗机器人的位姿信息，所述电源负责为各种电子器件供电。在一具体实施例，所述供液系统由水箱、清洗剂箱、底置水泵和相关的管道组成，其中，水箱和清洗剂箱放置于主梁的底部，所述底置水泵负责将液体输送到执行模块的喷头进行喷洗。在一具体实施例，主梁分为上层、中层和下层，主梁的上层放置第一电气控制柜和第二电气控制柜，主梁的中层放置伺服卷扬系统，且主梁的下层放置所述供液系统。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：1)本专利技术的主体机构设有伺服卷扬系统，柔索收放依靠爬壁清洗机器人自身的卷扬，从而避免了在变电站彩钢板顶部安装相应的卷扬或牵引装置，对于顶部空间有限的变电站彩钢板具有实际应用价值；2)本专利技术突破传统的双柔索等长的局限，柔索在作业过程中长度和倾角始终在变，两根柔索独立驱动，一次固定吊点可以进行多次上下清洗作业，减少了固定吊点的次数，提高了工作效率；当机器人爬壁不处于两吊点中心线位置时，由于受力不平衡，主体会出现倾斜问题，本专利技术通过实时采集主体的位姿信息，并通过相应的自平衡机构进行调平，保证机器人工作过程中始终处于正常的位姿；3)本专利技术的主体结构作为爬壁清洗作业的主体，预留有各种接口，除了支持清洗模块，还可以支持其他功能模块的作业，实现了爬壁机器人的多用途、宽领域、模块化以及智能化作业。附图说明读者在参照附图阅读了本专利技术的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本专利技术的各个方面。其中：图1示出本专利技术的变电站爬壁清洗机器人主体结构的示意图。图2示出图1的变电站爬壁清洗机器人主体结构的伺服卷扬系统的俯视图。图3示出图1的变电站爬壁清洗机器人主体结构的位姿调节系统的局部示意图。具体实施方式为了使本申请所揭示的
技术实现思路
更加详尽与完备，可参照附图以及本专利技术的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本专利技术所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。下面参照附图，对本专利技术各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。图1示出本专利技术的变电站爬壁清洗机器人主体结构的示意图。图2示出图1的变电站爬壁清洗机器人主体结构的伺服卷扬系统的俯视图。图3示出图1的变电站爬壁清洗机器人主体结构的位姿调节系统的局部示意图。参照图1、图2和图3，本专利技术的变电站爬壁清洗机器人主体结构至少包括第一电气控制柜1、第二电气控制柜3、位姿调节系统2、伺服卷扬系统4、供液系统以及主梁7。在图1中，主梁7分为上层、中层和下层，主梁7的上层放置第一电气控制柜1和第二电气控制柜3，主梁7的中层放置伺服卷扬系统4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站爬壁清洗机器人主体结构，其特征在于，所述变电站爬壁清洗机器人主体结构包括第一电气控制柜(1)、第二电气控制柜(3)、位姿调节系统(2)、伺服卷扬系统(4)、供液系统以及主梁(7)，第一电气控制柜(1)和第二电气控制柜(3)相对设置，位姿调节系统(2)设置于上述两个电气控制柜之间，其中，所述变电站爬壁清洗机器人主体结构利用相应的柔索悬吊于变电站彩钢板顶端的两个支点，通过卷筒(4‑3)对柔索的卷扬实现上升和下降；伺服卷扬系统(4)驱动卷筒(4‑3)的转动和变速；位姿调节系统(2)负责实时监测柔索的长度变化量以及柔索的倾角值，并对所述倾角值进行角度校正；第一电气控制柜(1)和第二电气控制柜(3)安装有控制器、驱动器、倾角仪和电源，用于负责爬壁清洗机器人的运动控制和供能；所述供液系统负责为爬壁清洗机器人提供清洗所需的水和清洗剂；主梁(7)负责支撑和连接所述变电站爬壁清洗机器人主体结构的位姿调节系统(2)、伺服卷扬系统(4)和所述供液系统。

【技术特征摘要】
1.一种变电站爬壁清洗机器人主体结构，其特征在于，所述变电站爬壁清洗机器人主体结构包括第一电气控制柜(1)、第二电气控制柜(3)、位姿调节系统(2)、伺服卷扬系统(4)、供液系统以及主梁(7)，第一电气控制柜(1)和第二电气控制柜(3)相对设置，位姿调节系统(2)设置于上述两个电气控制柜之间，其中，所述变电站爬壁清洗机器人主体结构利用相应的柔索悬吊于变电站彩钢板顶端的两个支点，通过卷筒(4-3)对柔索的卷扬实现上升和下降；伺服卷扬系统(4)驱动卷筒(4-3)的转动和变速；位姿调节系统(2)负责实时监测柔索的长度变化量以及柔索的倾角值，并对所述倾角值进行角度校正；第一电气控制柜(1)和第二电气控制柜(3)安装有控制器、驱动器、倾角仪和电源，用于负责爬壁清洗机器人的运动控制和供能；所述供液系统负责为爬壁清洗机器人提供清洗所需的水和清洗剂；主梁(7)负责支撑和连接所述变电站爬壁清洗机器人主体结构的位姿调节系统(2)、伺服卷扬系统(4)和所述供液系统。2.根据权利要求1所述的变电站爬壁清洗机器人主体结构，其特征在于，伺服卷扬系统(4)由卷筒(4-3)、卷扬伺服电机(4-10)、往复丝杠(4-7)、导向杆(4-8)、第一滑块(4-6)、多个链轮以及安装板(4-9)组成，其中，卷筒(4-3)通过螺栓固定在安装板(4-9)上，卷扬伺服电机(4-10)与卷筒(4-3)对接且用于驱动卷筒(4-3)的转动，往复丝杠(4-7)与卷筒(4-3)平行安装，导向杆(4-8)与往复丝杠(4-7)平行安装且为第一滑块(4-6)起导向作用，第一滑块(4-6)套在往复丝杠(4-7)和导向杆(4-8)上，柔索穿过第一滑块(4-6)并随第一滑块(4-6)水平往复运动。3.根据权利要求2所述的变电站爬壁清洗机器人主体结构，其特征在于，卷筒(4-3)由绕绳部、传动部、离合杆(4-5)和支撑杆组成，其中，所述绕绳部为圆筒状结构，两侧各有一个挡板限制所述柔索的范围，所述传动部位于所述绕绳部内部并通过转接装置将卷扬伺服电机(4-10)的扭矩传递给卷筒(4-3)左侧的三级行星齿轮进而驱动所述绕绳部转动，离合杆(4-5)位于卷筒左侧以调节齿轮啮合与分离，所述支撑杆的数量为两个且用于增加卷筒(4-3)的刚度。4.根据权利要求1所述的变电站爬壁清洗机器人主体结构，其特征在于，位姿调节系统(2)包括梯形丝杠(2-6)、位姿伺服电机(2-5)、导轨(2-8)、第二滑块(2-7)、转动副(2-9)和封装板(2-10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：顿向明，山磊，高爱军，于帅帅，
申请(专利权)人：宁波介量机器人技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33