一种变电站金属部件探伤机器人及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种变电站金属部件探伤机器人及其应用方法，探伤机器人包括升降装置和机器人本体，机器人本体中设有耦合剂存储缸、控制单元、电池和驱动传动机构，机器人本体上设有摄像头和作业机械手，耦合剂存储缸的活塞连接有耦合剂挤压驱动机构，作业机械手的端部设有电动清扫刷、超声波探头和耦合剂喷头；应用方法包括通过升降装置将机器人本体提升至目标高度位置后，可通过作业单元完成金属部件清扫、耦合剂喷涂、超声波检测等作业，能够用于变电站带电检修领域，可以规避人工带电作业的人身事故风险以及减少变电站停电带来的经济损失，提高带电检修作业效率，同样也具有结构紧凑、操作简便、控制精度高、检测效果好、可靠性高的优点。

A kind of detecting robot for metal parts in substation and its application method

The invention discloses a substation metal parts inspection robot and its application method, inspection robot comprises a lifting device and a robot body, a coupling agent storage cylinder, control unit, battery and transmission mechanism to drive the robot, the robot is equipped with a camera and manipulator, the piston cylinder is connected with a coupling agent storage coupling agent extrusion the driving mechanism, the end of the manipulator is equipped with electric cleaning brush, ultrasonic probe and coupling agent nozzle; application method includes through the lifting device will ascend to the height of the robot position of the target, through the operation unit to complete metal parts cleaning, coupling agent spraying, ultrasonic detection and other operations, can be used for charging repair field of substation, economic loss you can avoid artificial live working accidents and reduce the risk of outage of Substation It also has the advantages of compact structure, easy operation, high control precision, good testing effect and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种变电站金属部件探伤机器人及其应用方法
本专利技术涉及电力系统的变电站金属部件在线探伤技术，具体涉及一种变电站金属部件探伤机器人及其应用方法。
技术介绍
变电站是电力传输的重要部分，是及时发现设备运行异常和损坏是变电站安全运行的前提和保障。近年来，变电站高电压设备运行过程中发生金属部件损坏而导致的事故时有发生，如线夹、接线板等脱落，造成重大经济损失，因此有必要在运行中进行探伤检测，及时发现缺陷，减少此类事故的发生。目前，超声波探伤检测大多只能在停电检修时进行，且需接触被测物体并要求物体表面光滑，因此必须有专业的工作人员搭设脚手架并攀爬杆柱进行高空清扫检测，费时费力且存在安全风险。此外，传统人工检测的金属缺陷评判是由专业人员通过肉眼和经验观察超声检测回波信号来进行，存在漏检、误检和效率低等缺点。因此，有必要开发智能机器人代替人工开展带电检测作业，提高变电站安全运行可靠性，提高供电质量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种结构紧凑、操作简便、控制精度高、检测效果好、可靠性高的变电站金属部件探伤机器人及其应用方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种变电站金属部件探伤机器人，包括升降装置和布置于升降装置上的机器人本体，所述机器人本体中设有耦合剂存储缸、控制单元、电池和驱动传动机构，所述机器人本体上设有摄像头和作业机械手，所述耦合剂存储缸的活塞连接有耦合剂挤压驱动机构，所述耦合剂挤压驱动机构、电池、驱动传动机构和摄像头分别与控制单元相连，所述作业机械手与驱动传动机构的输出端相连，所述作业机械手的端部设有作业单元，所述作业单元包括电动清扫刷、超声波探头和耦合剂喷头，所述电动清扫刷、超声波探头分别与机器人本体中的控制单元相连，所述耦合剂喷头通过管道与耦合剂存储缸的输出口连通。优选地，所述作业单元还包括微型摄像头，所述微型摄像头装设于电动清扫刷的端部，所述微型摄像头与机器人本体中的控制单元相连。优选地，所述作业单元包括基座，所述超声波探头、耦合剂喷头以及微型摄像头均装设于基座的端部，所述电动清扫刷通过轴承套设安装在基座外部，且所述基座上装设有用于驱动电动清扫刷的清扫电机，所述清扫电机的输出轴通过齿轮传动机构或摩擦传动机构与电动清扫刷驱动连接，所述清扫电机的供电端与机器人本体中的控制单元相连。优选地，所述升降装置为缆绳式升降装置，所述机器人本体悬挂布置于缆绳式升降装置上。优选地，所述缆绳式升降装置包括挂钩、定滑轮、绝缘绳和两个卷线机构，所述定滑轮通过挂钩悬挂布置于被测试金属部件的引流线上，所述机器人本体一侧的上下表面均各连接一根绝缘绳、另一侧设有穿绳孔，且两根绝缘绳和机器人本体上下表面的连接点沿竖直方向布置于同一条直线上，所述机器人本体下表面连接的绝缘绳和一个卷线机构相连、所述机器人本体上表面连接的绝缘绳绕过定滑轮后穿过穿绳孔后与另一个卷线机构相连。优选地，所述穿绳孔和机器人本体一侧的上下表面的绝缘绳连接件之间的连线相对机器人本体的中线呈对称布置。优选地，所述两个卷线机构中一个为电动卷线机，另一个为人工卷线机。优选地，所述挂钩包括带有钩头的挂钩本体，所述挂钩本体与定滑轮相连，所述挂钩本体上位于钩头的开口处设有用于和钩头配合将被测试金属部件的引流线锁紧的闭合杆，所述闭合杆通过转轴转动固定于挂钩本体内，所述转轴的外部设有涡轮，所述挂钩本体设有和涡轮配合的蜗杆，且所述蜗杆与设于挂钩本体上的驱动电机的输出轴相连，所述挂钩本体上还设有电源模块以及具有遥控控制功能的控制模块，所述电源模块分别与驱动电机、控制模块相连，所述控制模块的控制输出端与驱动电机的控制端相连。本专利技术还提供一种前述变电站金属部件探伤机器人的应用方法，实施步骤包括：1）通过升降装置将机器人本体提升至目标高度位置；控制单元通过作业机械手伸展将作业单元运动到被检测金属部件处；2）控制单元控制电动清扫刷作业，将被检测金属部件处清扫干净；3）控制单元控制耦合剂挤压驱动机构作业，将耦合剂存储缸中存储的耦合剂通过管道由耦合剂喷头喷出到被检测金属部件上；4）控制单元启动超声波探头对被检测金属部件进行超声波探伤检测；5）在作业完毕后，通过升降装置将机器人本体降回地面。优选地，所述缆绳式升降装置包括挂钩、定滑轮、绝缘绳和两个卷线机构，所述挂钩包括带有钩头的挂钩本体，所述挂钩本体与定滑轮相连，所述挂钩本体上位于钩头的开口处设有用于和钩头配合将被测试金属部件的引流线锁紧的闭合杆，所述闭合杆通过转轴转动固定于挂钩本体内，所述转轴的外部设有涡轮，所述挂钩本体设有和涡轮配合的蜗杆，且所述蜗杆与设于挂钩本体上的驱动电机的输出轴相连，所述挂钩本体上还设有电源模块以及具有遥控控制功能的控制模块，所述电源模块分别与驱动电机、控制模块相连，所述控制模块的控制输出端与驱动电机的控制端相连，步骤1）通过升降装置将机器人本体提升至目标高度位置的详细步骤包括：1.1）将一根绝缘绳穿过定滑轮，通过绝缘杆将挂钩本体的钩头悬挂在被测试金属部件的引流线上，遥控控制模块驱动闭合杆，从而将挂钩本体卡紧在被测试金属部件的引流线上；1.2）将所述机器人本体一侧的上下表面均各连接一根绝缘绳，所述机器人本体下表面连接的绝缘绳和一个卷线机构相连、上表面连接的绝缘绳绕过定滑轮后穿过穿绳孔后与另一个卷线机构相连；1.3）驱动连接机器人本体下表面连接的绝缘绳的卷线机构放线、另一个卷线机构收线，使得机器人本体被提升至目标高度位置。本专利技术变电站金属部件探伤机器人具有下述优点：1、本专利技术能够沿绳上下移动，满足机器人高空作业要求。2、本专利技术能通过作业机械手关节电机的协调控制，完成金属部件清扫，探伤等作业任务。3、本专利技术原理简单，精准可靠，所需成本低，能广泛应用于变电站中取代人工检测金属部件，提高供电质量。本专利技术变电站金属部件探伤机器人的应用方法具有下述优点：本专利技术变电站金属部件探伤机器人的应用方法为应用本专利技术变电站金属部件探伤机器人的方法，通过升降装置将机器人本体提升至目标高度位置后，可通过作业单元完成金属部件清扫、耦合剂喷涂、超声波检测等作业，能够用于变电站带电检修领域，可以规避人工带电作业的人身事故风险以及减少变电站停电带来的经济损失，提高带电检修作业效率，同样也具有结构紧凑、操作简便、控制精度高、检测效果好、可靠性高的优点。附图说明图1为本专利技术实施例的应用结构示意图。图2为本专利技术实施例中机器人本体的主视结构示意图。图3为本专利技术实施例中机器人本体的俯视结构示意图。图4为本专利技术实施例中作业机械手及作业单元的结构示意图。图5为本专利技术实施例中挂钩的结构示意图。图例说明：1、升降装置；11、挂钩；111、钩头；112、挂钩本体；113、闭合杆；114、转轴；115、涡轮；116、蜗杆；117、驱动电机；118、控制模块；12、定滑轮；13、绝缘绳；14、卷线机构；2、机器人本体；21、耦合剂存储缸；22、控制单元；23、电池；24、驱动传动机构；25、摄像头；26、穿绳孔；3、作业机械手；4、作业单元；40、基座；41、电动清扫刷；42、超声波探头；43、耦合剂喷头；44、微型摄像头；5、被测试金属部件；51、引流线。具体实施方式如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的变电站金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：包括升降装置（1）和布置于升降装置（1）上的机器人本体（2），所述机器人本体（2）中设有耦合剂存储缸（21）、控制单元（22）、电池（23）和驱动传动机构（24），所述机器人本体（2）上设有摄像头（25）和作业机械手（3），所述耦合剂存储缸（21）的活塞连接有耦合剂挤压驱动机构，所述耦合剂挤压驱动机构、电池（23）、驱动传动机构（24）和摄像头（25）分别与控制单元（22）相连，所述作业机械手（3）与驱动传动机构（24）的输出端相连，所述作业机械手（3）的端部设有作业单元（4），所述作业单元（4）包括电动清扫刷（41）、超声波探头（42）和耦合剂喷头（43），所述电动清扫刷（41）、超声波探头（42）分别与机器人本体（2）中的控制单元（22）相连，所述耦合剂喷头（43）通过管道与耦合剂存储缸（21）的输出口连通。

【技术特征摘要】
1.一种变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：包括升降装置（1）和布置于升降装置（1）上的机器人本体（2），所述机器人本体（2）中设有耦合剂存储缸（21）、控制单元（22）、电池（23）和驱动传动机构（24），所述机器人本体（2）上设有摄像头（25）和作业机械手（3），所述耦合剂存储缸（21）的活塞连接有耦合剂挤压驱动机构，所述耦合剂挤压驱动机构、电池（23）、驱动传动机构（24）和摄像头（25）分别与控制单元（22）相连，所述作业机械手（3）与驱动传动机构（24）的输出端相连，所述作业机械手（3）的端部设有作业单元（4），所述作业单元（4）包括电动清扫刷（41）、超声波探头（42）和耦合剂喷头（43），所述电动清扫刷（41）、超声波探头（42）分别与机器人本体（2）中的控制单元（22）相连，所述耦合剂喷头（43）通过管道与耦合剂存储缸（21）的输出口连通。2.根据权利要求1所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述作业单元（4）还包括微型摄像头（44），所述微型摄像头（44）装设于电动清扫刷（41）的端部，所述微型摄像头（44）与机器人本体（2）中的控制单元（22）相连。3.根据权利要求2所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述作业单元（4）包括基座（40），所述超声波探头（42）、耦合剂喷头（43）以及微型摄像头（44）均装设于基座（40）的端部，所述电动清扫刷（41）通过轴承套设安装在基座（40）外部，且所述基座（40）上装设有用于驱动电动清扫刷（41）的清扫电机，所述清扫电机的输出轴通过齿轮传动机构或摩擦传动机构与电动清扫刷（41）驱动连接，所述清扫电机的供电端与机器人本体（2）中的控制单元（22）相连。4.根据权利要求1所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述升降装置（1）为缆绳式升降装置，所述机器人本体（2）悬挂布置于缆绳式升降装置上。5.根据权利要求4所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述缆绳式升降装置包括挂钩（11）、定滑轮（12）、绝缘绳（13）和两个卷线机构（14），所述定滑轮（12）通过挂钩（11）悬挂布置于被测试金属部件（5）的引流线（51）上，所述机器人本体（2）一侧的上下表面均各连接一根绝缘绳（13）、另一侧设有穿绳孔（26），且两根绝缘绳（13）和机器人本体（2）上下表面的连接点沿竖直方向布置于同一条直线上，所述机器人本体（2）下表面连接的绝缘绳（13）和一个卷线机构（14）相连、所述机器人本体（2）上表面连接的绝缘绳（13）绕过定滑轮（12）后穿过穿绳孔（26）后与另一个卷线机构（14）相连。6.根据权利要求5所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述穿绳孔（26）和机器人本体（2）一侧的上下表面的绝缘绳（13）连接件之间的连线相对机器人本体（2）的中线呈对称布置。7.根据权利要求5所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述两个卷线机构（14）中一个为电动卷线机，另一个为人工卷线机。8.根据权利要求5所述的变电站金属部件探伤机器人，其特征在于：所述挂钩（11）包括带有钩头（111）的挂钩本体（112），所述挂钩本体（112）与定滑轮（12）相连，所述挂钩本体（112）上位于钩头（111）的开口处设有用于和钩头（...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊绍胜，李良，王旭红，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43