多节吸附式巡检机器人及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种多节吸附式巡检机器人及其应用方法，机器人包括由依次相连呈M形的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂构成的机器人本体，相邻机械臂之间设有运动关节，中间的运动关节上设有转动机构，外侧机械臂的端部设有第一/二伸缩机构且其底部设有第一/三吸盘组，转动机构的底部设有第二吸盘组，第一吸盘组、第二吸盘组以及第三吸盘组与气泵组件相连。本发明专利技术适用于GIS设备母线段管道攀爬以期达到能够检测管道内部情况，运动方式简单快捷、可攀爬不同管径GIS设备管道、具备长时间沿管壁停驻和巡视作业功能，能够给减轻GIS设备拆解程度、提高工作效率、节约人力资源，达到实现自动化检修的目的。

Multi section adsorption inspection robot and its application

【技术实现步骤摘要】
多节吸附式巡检机器人及其应用方法
本专利技术涉及各电压等级的GIS设备母线段管道自动化攀爬巡检作业设备领域，具体涉及一种多节吸附式巡检机器人及其应用方法。
技术介绍
六氟化硫全封闭组合电器，国际上称气体绝缘开关设备，俗称GIS，英文全称GasInsulatedSwitehgear，是将变电站内除变压器、电抗器、电容器之外的一次设备，如母线、开关、隔离开关、电压互感器、电流互感器、接地刀闸、快速地刀等封闭在充满高压的六氟化硫气体（绝缘及灭弧介质）金属罐体内，内部导体与外部金属罐之间通过盆式绝缘子支撑。气体绝缘组合电器设备的高压电器部分被密封安装在金属外壳中保证了GIS设备的优越性能，该结构使高压电气部分最大程度免受外界因素的影响，气体绝缘组合电器内充装的SF6气体也为设备提供了良好保护，但同时也为GIS设备的监视和维护带来了障碍。一旦有内部故障，查找与处理需要打开气室，非常的不便，安全与经济性差。且大部分情况下，GIS检修并不能直接解体故障单元，都需要一层层解体，加上恢复的时间，一个小问题可能就耗费几十万，需要半个月时间。
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，为了提升电力建设施工精益生产和施工质量，设计针对目前GIS设备母线段管道检修方式的不足，提供一种多节吸附式巡检机器人及其应用方法，本专利技术适用于GIS设备母线段管道攀爬以期达到能够检测管道内部情况，运动方式简单快捷、可攀爬不同管径GIS设备管道、具备长时间沿管壁停驻和巡视作业功能，能够给减轻GIS设备拆解程度、提高工作效率、节约人力资源，达到实现自动化检修的目的。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多节吸附式巡检机器人，包括由依次相连呈M形的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂构成的机器人本体，所述第一机械臂、第二机械臂之间连接有第一运动关节，所述第二机械臂、第三机械臂之间连接有第二运动关节，所述第三机械臂、第四机械臂之间连接有第三运动关节，所述第二运动关节上设有转动机构，所述第一机械臂的端部设有第一伸缩机构，所述第一伸缩机构的底部设有第一吸盘组，所述转动机构的底部设有第二吸盘组，所述第四机械臂的端部设有第二伸缩机构，所述第二伸缩机构的底部设有第三吸盘组，所述第一吸盘组、第二吸盘组以及第三吸盘组的吸盘分别通过管道与设于机器人本体上的气泵组件相连，所述机器人本体上还设有巡检设备。可选地，所述第二吸盘组的吸附力比第一吸盘组以及第三吸盘组的吸附力更大，且所述第二吸盘组的吸附力小于第一吸盘组以及第三吸盘组两者的吸附力之和。可选地，所述第一吸盘组、第二吸盘组以及第三吸盘组均包括至少一个吸盘。可选地，所述第一伸缩机构的端部设有第一柔性连接件，所述第一吸盘组通过第一柔性连接件安装在第一伸缩机构的端部；所述第二伸缩机构的端部设有第二柔性连接件，所述第三吸盘组通过第二柔性连接件安装在第二伸缩机构的端部。可选地，所述气泵组件包括分别和第一吸盘组、第二吸盘组、第三吸盘组三者一一对应的气泵或者所述气泵组件为具有多个可独立控制输出端的气泵。可选地，所述巡检设备包括摄像头。可选地，所述第一机械臂、第二机械臂之间具有角度为60°-120°的运动自由度；所述第三机械臂、第四机械臂之间具有角度为60°-120°的运动自由度。本专利技术提供一种前述的多节吸附式巡检机器人的应用方法，将多节吸附式巡检机器人送入GIS设备的步骤包括：打开GIS设备母线段的管道的手孔盖；控制第一运动关节和第三运动关节使得第三机械臂、第四机械臂向第二吸盘组靠拢，控制第一伸缩机构、第二伸缩机构向内缩进至最大距离，使得机器人本体处于折叠收缩状态；将机器人本体通过手孔盖送入GIS设备的管道内，并给机器人本体一个向下的力，使第二吸盘组吸附在GIS设备的管道内壁上；控制第一伸缩机构延长，直到同侧的第一吸盘组吸附在GIS设备的管道内壁上；控制第二伸缩机构延长，使同侧的第三吸盘组吸附在GIS设备的管道内壁上，多节吸附式巡检机器人进入工作状态。可选地，控制多节吸附式巡检机器人在GIS设备内做攀升运动的步骤包括：分解步骤1：通过气泵向第三吸盘组的吸盘内注入微量空气解除吸附状态，然后控制第二伸缩机构内缩使第三吸盘组离开壁面，再通过控制第三运动关节使第四机械臂运动至与第三机械臂呈第一指定角度后停止，通过第二运动关节控制第三机械臂向壁面移动移动第二指定角度，最后控制第二伸缩机构伸长给第三吸盘组一个向下的力直至第三吸盘组吸附在壁面上；分解步骤2：通过气泵向第二吸盘组的吸盘内注入微量空气解除吸附状态，然后通过第一运动关节、第二运动关节、第三运动关节协同作业使第二吸盘组离开壁面，再通过第一运动关节、第三运动关节协同作业使第二吸盘组移动靠近第三吸盘组直至一个设定值，再通过第一运动关节、第二运动关节、第三运动关节协同作业使使第二吸盘组向第三吸盘组靠近并吸附在壁面上；分解步骤3：通过气泵向第一吸盘组的吸盘内注入微量空气解除吸附状态，然后控制第一伸缩杆内缩使第一吸盘组离开壁面，然后控制第二运动关节使第二机械臂远离壁面第三指定角度，再通过控制第一运动关节使第一机械臂运动至与第二机械臂呈第四指定角度后停止，控制第二运动关节使第二机械臂靠近壁面至远离时的角度，最后控制第一伸缩机构延长直至第一吸盘组吸附在壁面上。可选地，控制多节吸附式巡检机器人在GIS设备内做转向的步骤包括：首先通过气泵向第一吸盘组、第三吸盘组的吸盘内注入微量空气解除吸附状态，然后控制第一伸缩机构、第二伸缩机构内缩使第一吸盘组、第三吸盘组离开壁面至一个设定值，再控制转动机构使机器人本题进行整体旋转至期望角度，再通过控制第一伸缩机构、第二伸缩机构延长使第一吸盘组、第三吸盘组贴近壁面，最后先控制第一伸缩机构延长给第一吸盘组一个向下的力使其吸附在壁面上，再控制第二伸缩机构给第三吸盘组一个向下的力使其吸附在壁面上。和现有技术相比，本专利技术的多节吸附式巡检机器人具有下述优点：1、本专利技术的多节吸附式巡检机器人包括由依次相连呈M形的第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂构成的机器人本体，机械臂之间连接有运动关节，中间的运动关节上设有转动机构，两侧机械臂的端部设有伸缩机构，转动机构、伸缩机构的底部设有吸盘组，其M型多节式结构加上吸盘组的吸附功能，可以在GIS设备母线段管道内部自由运动、转向、和进行全方位的攀升（可以攀爬到管道顶部并在顶部进行运动），可达到在设备内部进行360°无死角巡检工作的目的。2、本专利技术的多节吸附式巡检机器人呈M形的结构设计具有很强的适应性，可用于各不同电压等级、管径大于500mm的GIS设备母线段管道的巡检工作。只需要通过GIS设备的手孔盖就可以将机器人放置入设备内部，不需要对GIS设备进行拆解，大大节省了人力物力。3、本专利技术的多节吸附式巡检机器人第一吸盘组、第二吸盘组以及第三吸盘组的吸盘分别通过管道与设于机器人本体上的气泵组件相连，利用气泵协助可大大减少吸盘组在解除吸附状态时的向上的力，提高机器人的稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多节吸附式巡检机器人，其特征在于：包括由依次相连呈M形的第一机械臂（1）、第二机械臂（2）、第三机械臂（3）、第四机械臂（4）构成的机器人本体，所述第一机械臂（1）、第二机械臂（2）之间连接有第一运动关节（11），所述第二机械臂（2）、第三机械臂（3）之间连接有第二运动关节（21），所述第三机械臂（3）、第四机械臂（4）之间连接有第三运动关节（31），所述第二运动关节（21）上设有转动机构（5），所述第一机械臂（1）的端部设有第一伸缩机构（12），所述第一伸缩机构（12）的底部设有第一吸盘组（6），所述转动机构（5）的底部设有第二吸盘组（7），所述第四机械臂（4）的端部设有第二伸缩机构（41），所述第二伸缩机构（41）的底部设有第三吸盘组（8），所述第一吸盘组（6）、第二吸盘组（7）以及第三吸盘组（8）的吸盘分别通过管道与设于机器人本体上的气泵组件相连，所述机器人本体上还设有巡检设备。/n

【技术特征摘要】
1.一种多节吸附式巡检机器人，其特征在于：包括由依次相连呈M形的第一机械臂（1）、第二机械臂（2）、第三机械臂（3）、第四机械臂（4）构成的机器人本体，所述第一机械臂（1）、第二机械臂（2）之间连接有第一运动关节（11），所述第二机械臂（2）、第三机械臂（3）之间连接有第二运动关节（21），所述第三机械臂（3）、第四机械臂（4）之间连接有第三运动关节（31），所述第二运动关节（21）上设有转动机构（5），所述第一机械臂（1）的端部设有第一伸缩机构（12），所述第一伸缩机构（12）的底部设有第一吸盘组（6），所述转动机构（5）的底部设有第二吸盘组（7），所述第四机械臂（4）的端部设有第二伸缩机构（41），所述第二伸缩机构（41）的底部设有第三吸盘组（8），所述第一吸盘组（6）、第二吸盘组（7）以及第三吸盘组（8）的吸盘分别通过管道与设于机器人本体上的气泵组件相连，所述机器人本体上还设有巡检设备。


2.根据权利要求1所述的多节吸附式巡检机器人，其特征在于：所述第二吸盘组（7）的吸附力比第一吸盘组（6）以及第三吸盘组（8）的吸附力更大，且所述第二吸盘组（7）的吸附力小于第一吸盘组（6）以及第三吸盘组（8）两者的吸附力之和。


3.根据权利要求2所述的多节吸附式巡检机器人，其特征在于：所述第一吸盘组（6）、第二吸盘组（7）以及第三吸盘组（8）均包括至少一个吸盘。


4.根据权利要求1所述的多节吸附式巡检机器人，其特征在于：所述第一伸缩机构（12）的端部设有第一柔性连接件（13），所述第一吸盘组（6）通过第一柔性连接件（13）安装在第一伸缩机构（12）的端部；所述第二伸缩机构（41）的端部设有第二柔性连接件（42），所述第三吸盘组（8）通过第二柔性连接件（42）安装在第二伸缩机构（41）的端部。


5.根据权利要求1所述的多节吸附式巡检机器人，其特征在于：所述气泵组件包括分别和第一吸盘组（6）、第二吸盘组（7）、第三吸盘组（8）三者一一对应的气泵或者所述气泵组件为具有多个可独立控制输出端的气泵。


6.根据权利要求1所述的多节吸附式巡检机器人，其特征在于：所述巡检设备包括摄像头。


7.根据权利要求1所述的多节吸附式巡检机器人，其特征在于：所述第一机械臂（1）、第二机械臂（2）之间具有角度为60°-120°的运动自由度；所述第三机械臂（3）、第四机械臂（4）之间具有角度为60°-120°的运动自由度。


8.一种权利要求1—7中任意一项所述的多节吸附式巡检机器人的应用方法，其特征在于，将多节吸附式巡检机器人送入GIS设备的步骤包括：打开GIS设备母线段的管道的手孔盖；控制第一运动关节（11）和第三运动关节（31）使得第三机械臂（3）、第四机械臂（4）向第二吸盘组（7）靠拢，控制第一伸缩机构（12）、第二...

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