一种输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，包括共纵向中心面布置的第一、第二和第三三个机械手臂和支撑固定三个机械手臂的框架体，第二机械手臂位于第一和第三机械手臂之间，其上安装有清扫绝缘子表面的清扫刷；第一和第三机械手臂可自主上下运动和左右运动，上下运动以抓紧和松开绝缘子钢帽，左右运动以抓紧不同位置的绝缘子钢帽及实现整个机器人的左右平动，第二机械手臂可自主上下运动抓紧和松开绝缘子钢帽，可随着框架体的左右移动实现其左右位置的改变；第二机械手臂至少和第一机械手臂和第三机械手臂中的一个同时抓紧绝缘子钢帽形成检测回路，通过安装固定于框架体上的控制系统检测回路上绝缘子的绝缘电阻。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种输电线路用机器人，具体涉及一种输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人。
技术介绍
带电作业是电力行业为提高供电可靠性和电网安全、经济运行水平而开发的一种特殊作业方式，目前在国内外得到广泛的应用，在电力生产中起着十分重要的作用。带电作业可随时检测设备运行状态，及时发现、消除设备缺陷和隐患，保证电网安全稳定运行。随着我国对输电线路带电作业的日益重视，推动了输电线路带电作业技术的快速发展，带电检测手段也越来越多。而在输电线路带电检测中，针对输电线路绝缘子的检测最为普遍，用于检测绝缘子的低值、零值情况。在长期运行中，绝缘子会受到雷击、污秽、鸟害、冰雪、高温、温差等环境因素的影响，在电气上要承受强电场、雷电冲击电流、工频电弧电流的作用，使得绝缘子故障在输电线路故障中占比最高，当绝缘子串中存在低值或零值绝缘子时，在污秽环境或过电压甚至工作电压下就极易发生闪络事故。当雷电过电压作用于零值绝缘子时，零值绝缘子被完全击穿，强大的零电流及工频续流从零值绝缘子头部的瓷件缝隙流过，将引起零值绝缘子过热炸开。由此可见，在输电线路上对绝缘子的检测就显得尤为重要。之前，在检测绝缘子时，一般采用的方法有火花叉检测法、紫外检测法、电晕脉冲法、电场法、超声波检测法等。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可检测出劣质绝缘子，可以准确的检测出开裂的绝缘子。对未开裂的绝缘子不起作用，这类方法有很大的局限性。传统的安全检查包括人力检测，车辆检测，直升机检测。而车辆检测受地面交通的限制，直升机检测的费用较高，靠人力检测，采用目测或借助望远镜观察完成，人力巡线效率低，劳动强度大，且存在巡检盲区，还受到地理条件的限制。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种在检测输电线路绝缘子绝缘电阻的同时可自动清扫绝缘子表面的一体化机器人，实现检测的准确性及操作的方便性，提高电力系统运行的稳定性。本技术提供的这种输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，包括共纵向中心面布置的第一、第二和第三三个机械手臂和支撑固定三个机械手臂的框架体，第二机械手臂位于第一和第三机械手臂之间，其上安装有清扫刷；第一和第三机械手臂可自主上下运动和左右运动，向上运动抓紧绝缘子钢帽，松开绝缘子钢帽后向下运动，左右运动以抓紧不同位置的绝缘子钢帽及实现整个机器人的左右平动，第二机械手臂可自主上下运动抓紧和松开绝缘子钢帽，可随着框架体的左右移动实现其左右位置的改变；第二机械手臂至少和第一机械手臂和第三机械手臂中的一个同时抓紧绝缘子钢帽形成检测回路，通过安装固定于框架体上的控制系统检测回路上绝缘子的绝缘电阻；第二机械手臂上的清扫刷可旋转以清扫绝缘子表面的污秽。所述三个机械手臂分别包括一对机械抓手、铰接座、第一伺服电机及其传动机构和纵向驱动装置，机械抓手铰接于铰接座的上侧，第一伺服电机固定于铰接座下侧的中间位置处，其传动机构带动机械抓手开合，纵向驱动装置连接于铰接座的下侧，带动整个机械手臂的上下运动；三对机械抓手内侧的抓紧绝缘子钢帽处均安装有导电检测铜块。所述铰接座的厚度方向中心面上有条形通槽，所述机械抓手的下部插入条形通槽中，对称铰接于铰接座的长度方向两端。所述第一伺服电机的输出轴连接有穿过铰接座底面伸入条形通槽中的螺杆，螺杆上连接有滑块，铰接座两长度方向内壁的中心面处连接有滑轨，滑块上对应滑轨处开设有导向槽，滑块通过导向槽可沿滑轨上下移动，滑块的两端分别铰接有连接片，连接片的另一端铰接于所述机械抓手上，该铰接处位于机械抓手与铰接座之间铰接处的下方；螺杆、滑块和连接片形成第一伺服电机的所述传动机构；第一伺服电机驱动螺杆转动，螺杆的转动带动滑块沿螺杆和滑轨上下移动，滑块的上下移动带动连接片转动，连接片的转动带动机械抓手绕其与铰接座的铰接点转动实现一对机械抓手的开合动作。所述框架体为长方体形架体，所述第一和第三机械手臂布置于框架体的两侧，框架体和第一、第三机械手臂之间分别连接有横向驱动装置，通过横向驱动装置实现第一和第三机械手臂的左右运动和框架体的左右移动，从而实现整个机器人的左右移动。所述纵向驱动装置包括第二伺服电机、电机安装板和纵向传动丝杆，电机安装板水平布置，第二伺服电机以输出轴朝下固定于电机安装板长度方向中心面处的下侧，纵向传动丝杆的上端通过连轴器与第二伺服电机的输出轴连为一体。所述第一和第三机械手臂的纵向传动丝杆的下端螺纹连接有与所述对电机安装板平行布置的导向座，所述电机安装板的长度方向两端对称紧配合连接有纵向导向杆，纵向导向杆的上端固定于所述铰接座上、下端穿过导向座，纵向导向杆可沿导向座上的相应安装孔上下移动，第二伺服电机驱动纵向传动丝杆作旋转运动，纵向传动丝杆沿导向座的上下运动通过纵向导向杆带动整个机械手臂的上下运动；导向座为角钢座，其以角钢两边之间的夹角朝外、一边水平布置，所述纵向传动丝杆和纵向导向杆均连接于导向座的水平边上；所述框架体上有垂直于第二机械手臂的第一固定板，第二机械手臂的纵向传动丝杆与第一固定板之间螺纹连接，纵向导向杆穿过第一固定板，可沿第一固定板上的安装孔上下移动。所述横向驱动装置包括第三伺服电机和横向传动丝杆，第三伺服电机以输出轴沿水平方向布置固定于所述导向座的竖直边上，横向传动丝杆的一端通过联轴器与第三伺服电机的输出轴连为一体；所述框架体上有第二固定板及其两侧的内螺纹套管，横向传动丝杆的另一端与第二固定板及内螺纹套管之间螺纹连接；所述导向座上第三伺服电机的两侧关于横向传动丝杆对称连接有横向导向杆，横向导向杆的另一端穿过所述框架体上的第二固定板，横向导向杆可沿第二固定板上的安装孔左右移动。所述第二机械手臂的一个机械抓手的两侧对称连接有圆弧形的旋转块，旋转块的外侧侧壁设置有传动齿，两个机械抓手上分别设置有驱动电机，驱动电机的输出轴上连接有传动齿轮，传动齿轮与旋转块侧壁的传动齿啮合使一对旋转块沿两个机械抓手做圆周运动，所述清扫刷固定于旋转块上随着旋转块做圆周运动清扫相邻绝缘子内表面和外表面的污秽；两个机械抓手上对应旋转块的周缘设置有导向轮，以保证旋转块的稳定运动。通过驱动一对旋转块绕两个机械抓手做圆周运动来清扫相邻绝缘子内表面和外表面的污秽，简化结构的同时还提高了清扫效果。所述控制系统采用STM32f103zet6处理器，外接24位高精度的AD1210芯片,经过双电压精密低功耗仪表放大器INA129和通用运算放大器OPA2171放大得到几mＶ到2.5Ｖ左右可采集的电压；采用单一输出电源24V锂电池提供中央处理模块所需的5V电压、各电机所需的24V电压及检测回路的2500V检测电压；2500V检测电压通过DC-DC升压电路实现。通过控制系统实现绝缘子绝缘电阻的带电检测，克服了现有技术只能离线检测绝缘子绝缘电阻的缺陷。本技术通过三个机械手臂的自主上下运动及第一和第三机械手臂的自主左右运动，实现自动检测和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：它包括共纵向中心面布置的第一、第二和第三三个机械手臂和支撑固定三个机械手臂的框架体，第二机械手臂位于第一和第三机械手臂之间，其上安装有清扫刷；第一和第三机械手臂可自主上下运动和左右运动，向上运动抓紧绝缘子钢帽，松开绝缘子钢帽后向下运动，左右运动以抓紧不同位置的绝缘子钢帽及实现整个机器人的左右移动，第二机械手臂可自主上下运动抓紧和松开绝缘子钢帽，可随着框架体的左右移动实现其左右位置的改变；第二机械手臂至少和第一机械手臂和第三机械手臂中的一个同时抓紧绝缘子钢帽形成检测回路，通过安装固定于框架体上的控制系统检测回路上绝缘子的绝缘电阻；第二机械手臂上的清扫刷可旋转以清扫绝缘子表面的污秽。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：它包括共纵向中心面布置的第一、第二和第三三个机械手臂和支撑固定三个机械手臂的框架体，第二机械手臂位于第一和第三机械手臂之间，其上安装有清扫刷；第一和第三机械手臂可自主上下运动和左右运动，向上运动抓紧绝缘子钢帽，松开绝缘子钢帽后向下运动，左右运动以抓紧不同位置的绝缘子钢帽及实现整个机器人的左右移动，第二机械手臂可自主上下运动抓紧和松开绝缘子钢帽，可随着框架体的左右移动实现其左右位置的改变；第二机械手臂至少和第一机械手臂和第三机械手臂中的一个同时抓紧绝缘子钢帽形成检测回路，通过安装固定于框架体上的控制系统检测回路上绝缘子的绝缘电阻；第二机械手臂上的清扫刷可旋转以清扫绝缘子表面的污秽。2.如权利要求1所述的输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：所述三个机械手臂分别包括一对机械抓手、铰接座、第一伺服电机及其传动机构和纵向驱动装置，机械抓手铰接于铰接座的上侧，第一伺服电机固定于铰接座下侧的中间位置处，其传动机构带动机械抓手开合，纵向驱动装置连接于铰接座的下侧，带动整个机械手臂的上下运动；三对机械抓手内侧的抓紧绝缘子钢帽处均安装有导电检测铜块。3.如权利要求2所述的输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：所述铰接座的厚度方向中心面上有条形通槽，所述机械抓手的下部插入条形通槽中，对称铰接于铰接座的长度方向两端。4.如权利要求3所述的输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：所述第一伺服电机的输出轴连接有穿过铰接座底面伸入条形通槽中的螺杆，螺杆上连接有滑块，铰接座两长度方向内壁的中心面处连接有滑轨，滑块上对应滑轨处开设有导向槽，滑块通过导向槽可沿滑轨上下移动，滑块的两端分别铰接有连接片，连接片的另一端铰接于所述机械抓手上，该铰接处位于机械抓手与铰接座之间铰接处的下方；螺杆、滑块和连接片形成第一伺服电机的所述传动机构；第一伺服电机驱动螺杆转动，螺杆的转动带动滑块沿螺杆和滑轨上下移动，滑块的上下移动带动连接片转动，连接片的转动带动机械抓手绕其与铰接座的铰接点转动实现一对机械抓手的开合动作。5.如权利要求2所述的输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：所述框架体为长方体形架体，所述第一和第三机械手臂布置于框架体的两侧，框架体和第一、第三机械手臂之间分别连接有横向驱动装置，通过横向驱动装置实现第一和第三机械手臂的左右运动和框架体的左右移动，从而实现整个机器人的左右移动。6.如权利要求5所述的输电线路绝缘子带电检测与清扫的一体化机器人，其特征在于：所述纵向驱动装置包括第二伺服电机、电机安装板和纵向传动丝杆，电机安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗日成，
申请(专利权)人：罗日成，
类型：新型
国别省市：湖南;43