一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人的制作方法

本发明涉及电力维护设备技术领域，尤其涉及一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人。

背景技术：

高压输变电设备检修试验是保证设备安全可靠运行的重要手段，现场试验时高压设备所处高度较高、作业空间较为狭窄、危险源多，常规的人工作业方式存在劳动强度大、危险系数高的不足。随着微电子技术、人工智能技术、现代控制技术的发展，机器人在越来越多的场合可以逐步替代人工作业，大大提高了效率。

变电站内辅助机器人多为履带式结构，且大多用于输电线路的巡检、拍摄。其目前仅限于地面运作，体积重量大、工作范围小，难以完成精细的作业，比如试验的拆接线等。若想用于高空辅助作业需借助液压升降平台等设备，成本高、操作复杂且绝缘防护困难。

因此发明一种体型小、重量轻、功能强大，能够在一定高度、作业空间狭窄处代替人完成高危险系数的高压检修试验的机器人十分有必要。

现有技术问题及思考：

如何解决降低高压检修试验的危险性的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，其通过支撑结构、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，机器人包括支撑结构和机械臂，还包括喷水系统和电磁屏蔽装置，所述支撑结构通过平台与机械臂连接，所述喷水系统设置在机械臂上，所述电磁屏蔽装置设置在平台上。

进一步的技术方案在于：在机械臂上设置有摄像头，所述摄像头通信连接至外部并发送拍摄的信息，所述机械臂包括依次连接的夹子、夹臂、机械爪、连接组件和舵机，所述夹子与夹臂固定连接，在机械爪上设置有连接槽，所述夹臂与连接槽卡接，在机械爪末端连接有相契合的套筒和齿轮。

进一步的技术方案在于：所述连接槽为矩形槽。

进一步的技术方案在于：所述摄像头为防爆摄像头或者红外摄像头。

进一步的技术方案在于：所述支撑结构为绝缘支撑结构。

进一步的技术方案在于：所述支撑结构为绝缘杆。

进一步的技术方案在于：所述平台为胶木平台。

进一步的技术方案在于：在平台一侧设置有倚靠装置，在倚靠装置一侧设置有缓冲垫。

进一步的技术方案在于：所述缓冲垫为海绵垫。

进一步的技术方案在于：所述喷水系统包括依次连接的电子泵、喷壶和软管，所述电子泵和喷壶位于支撑结构上，所述软管设置在机械臂上，所述电子泵与遥控器无线连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

第一，一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，机器人包括支撑结构和机械臂，还包括喷水系统和电磁屏蔽装置，所述支撑结构通过平台与机械臂连接，所述喷水系统设置在机械臂上，所述电磁屏蔽装置设置在平台上。该技术方案，其通过支撑结构、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

第二，在机械臂上设置有摄像头，所述摄像头通信连接至外部并发送拍摄的信息，所述机械臂包括依次连接的夹子、夹臂、机械爪、连接组件和舵机，所述夹子与夹臂固定连接，在机械爪上设置有连接槽，所述夹臂与连接槽卡接，在机械爪末端连接有相契合的套筒和齿轮。该技术方案，采用摄像头方便远程监控，采用舵机方便拆接线，采用夹子和夹臂使得操作更灵活。

第三，所述连接槽为矩形槽。该技术方案，性能更稳定，结构更合理。

第四，所述摄像头为防爆摄像头或者红外摄像头。该技术方案，性价比较好，结构更合理。

第五，所述支撑结构为绝缘支撑结构。该技术方案，性价比较好，结构更合理。

第六，所述支撑结构为绝缘杆。该技术方案，性价比较好，结构更合理。

第七，所述平台为胶木平台。该技术方案，性价比较好，结构更合理。

第八，在平台一侧设置有倚靠装置，在倚靠装置一侧设置有缓冲垫。该技术方案，使用更安全，结构更合理。

第九，所述缓冲垫为海绵垫。该技术方案，性价比较好，结构更合理。

第十，所述喷水系统包括依次连接的电子泵、喷壶和软管，所述电子泵和喷壶位于支撑结构上，所述软管设置在机械臂上，所述电子泵与遥控器无线连接。该技术方案，遥控操作更方便。

详见具体实施方式部分描述。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明中机械臂的结构图；

图3是本发明中机械爪的结构图。

其中：1-1夹子、1-2夹臂、1-3机械爪、1-4连接组件、1-5舵机、1-6矩形槽、1-7齿轮、2绝缘杆、3-1电子泵、3-2喷壶、3-3软管、4电磁屏蔽装置、5摄像头、6胶木平台、7倚靠装置、8海绵垫、9绝缘子。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

实施例1：

如图1～图3所示，本发明公开了一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，包括绝缘杆2、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置4，所述绝缘杆2通过胶木平台6与机械臂固定连接，所述电磁屏蔽装置4安装在胶木平台6上。

如图1所示，在胶木平台6一侧固定连接有倚靠装置7，在倚靠装置7一侧固定连接有海绵垫8。

如图1所示，所述喷水系统包括依次连接的电子泵3-1、喷壶3-2和软管3-3，所述电子泵3-1和喷壶3-2固定在绝缘杆2上，所述软管3-3通过扎带固定在机械臂上，所述电子泵3-1与电子泵的遥控器无线连接。

如图2所示，在机械臂上设置有摄像头5，所述机械臂包括依次连接的机械爪1-3、连接组件1-4和舵机1-5。所述摄像头5为防爆摄像头。

如图3所示，所述机械臂还包括依次连接的夹子1-1和夹臂1-2，所述夹子1-1与夹臂1-2固定连接，在机械爪1-3上开设有矩形槽1-6，所述夹臂1-2与矩形槽1-6卡接，在机械爪1-3末端连接有相契合的套筒和齿轮1-7。

其中，机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、防爆摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置本身为现有技术在此不再赘述。

实施例1的使用说明：

将绝缘杆2固定在绝缘子9一侧，通过倚靠装置7和海绵垫8依靠住绝缘子9。将智能手机与摄像头5通过蓝牙无线连接，并接收其视频信号，通过智能手机和摄像头5查看现场情况。根据需要使用机械臂的遥控器操作机械臂活动并对准绝缘子9，使得软管3-3的喷口对准要喷淋的绝缘子9部位。通过电子泵的遥控器控制电子泵3-1工作，喷淋液经过加压通过喷壶3-2和软管3-3喷洒在绝缘子9上。

实施例1的发明构思：

其通过机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、防爆摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

实施例2：

实施例2与实施例1的不同之处在于，所述摄像头5为红外摄像头。

如图1～图3所示，本发明公开了一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，包括绝缘杆2、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置4，所述绝缘杆2通过胶木平台6与机械臂固定连接，所述电磁屏蔽装置4安装在胶木平台6上。

如图1所示，在胶木平台6一侧固定连接有倚靠装置7，在倚靠装置7一侧固定连接有海绵垫8。

如图1所示，所述喷水系统包括依次连接的电子泵3-1、喷壶3-2和软管3-3，所述电子泵3-1和喷壶3-2固定在绝缘杆2上，所述软管3-3通过扎带固定在机械臂上，所述电子泵3-1与电子泵的遥控器无线连接。

如图2所示，在机械臂上设置有摄像头5，所述机械臂包括依次连接的机械爪1-3、连接组件1-4和舵机1-5。所述摄像头5为红外摄像头。

如图3所示，所述机械臂还包括依次连接的夹子1-1和夹臂1-2，所述夹子1-1与夹臂1-2固定连接，在机械爪1-3上开设有矩形槽1-6，所述夹臂1-2与矩形槽1-6卡接，在机械爪1-3末端连接有相契合的套筒和齿轮1-7。

其中，机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、红外摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置本身为现有技术在此不再赘述。

实施例2的发明构思：

其通过机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、红外摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

实施例3：

实施例3与实施例1的不同之处在于，所述摄像头5为高清摄像头。

如图1～图3所示，本发明公开了一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，包括绝缘杆2、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置4，所述绝缘杆2通过胶木平台6与机械臂固定连接，所述电磁屏蔽装置4安装在胶木平台6上。

如图1所示，在胶木平台6一侧固定连接有倚靠装置7，在倚靠装置7一侧固定连接有海绵垫8。

如图1所示，所述喷水系统包括依次连接的电子泵3-1、喷壶3-2和软管3-3，所述电子泵3-1和喷壶3-2固定在绝缘杆2上，所述软管3-3通过扎带固定在机械臂上，所述电子泵3-1与电子泵的遥控器无线连接。

如图2所示，在机械臂上设置有摄像头5，所述机械臂包括依次连接的机械爪1-3、连接组件1-4和舵机1-5。所述摄像头5为高清摄像头。

如图3所示，所述机械臂还包括依次连接的夹子1-1和夹臂1-2，所述夹子1-1与夹臂1-2固定连接，在机械爪1-3上开设有矩形槽1-6，所述夹臂1-2与矩形槽1-6卡接，在机械爪1-3末端连接有相契合的套筒和齿轮1-7。

其中，机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、高清摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置本身为现有技术在此不再赘述。

实施例3的发明构思：

其通过机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、高清摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

实施例4：

实施例4与实施例1的不同之处在于，所述摄像头5为标清摄像头。

如图1～图3所示，本发明公开了一种变电站高压设备检修试验辅助用机器人，包括绝缘杆2、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置4，所述绝缘杆2通过胶木平台6与机械臂固定连接，所述电磁屏蔽装置4安装在胶木平台6上。

如图1所示，在胶木平台6一侧固定连接有倚靠装置7，在倚靠装置7一侧固定连接有海绵垫8。

如图1所示，所述喷水系统包括依次连接的电子泵3-1、喷壶3-2和软管3-3，所述电子泵3-1和喷壶3-2固定在绝缘杆2上，所述软管3-3通过扎带固定在机械臂上，所述电子泵3-1与电子泵的遥控器无线连接。

如图2所示，在机械臂上设置有摄像头5，所述机械臂包括依次连接的机械爪1-3、连接组件1-4和舵机1-5。所述摄像头5为标清摄像头。

如图3所示，所述机械臂还包括依次连接的夹子1-1和夹臂1-2，所述夹子1-1与夹臂1-2固定连接，在机械爪1-3上开设有矩形槽1-6，所述夹臂1-2与矩形槽1-6卡接，在机械爪1-3末端连接有相契合的套筒和齿轮1-7。

其中，机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、标清摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置本身为现有技术在此不再赘述。

实施例4的发明构思：

其通过机械爪、连接组件、舵机、套筒、齿轮、标清摄像头、遥控器、电子泵、喷壶、电磁屏蔽装置和倚靠装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

本申请的发明构思：

其通过支撑结构、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置等，实现提高了高压检修试验的安全性

发明目的：

针对目前变电站辅助机器人存在的不足，本申请的技术方案基于变电站的现场作业要求，设计了一种基于linux系统的体型小、重量轻、操作灵活的接拆线机器人，并在其末端搭载无线高清摄像头和远程喷水装置，能够辅助进行各种高压检修试验，并可实时传回试验现象的高清图像。另外设计了新型绝缘杆作为机器人的支撑结构，一方面可有效解决采用升降平台带来的绝缘防护问题，另一方面移动较为方便，可移至多种作业场合工作。

说明：

机械臂结构：

如图2所示，辅助机器人主要由绝缘支撑结构，机械臂本体及摄像头，远程喷水系统以及电磁屏蔽结构四部分组成。

机械臂的每个关节都有一个舵机，除机械臂末端舵机，其他舵机扭矩均为15kg·cm。因机械臂末端需进行拆接线，故采用扭矩为30kg·cm的大夹力舵机。每个舵机的控制与手柄上的每个按键相对应。

如图3所示，为最大程度的撑开夹子，在机械臂末端装一对矩形槽，宽度略大于夹臂的宽度，根据杠杆原理，力臂越大，力越小。拆接线时只需将夹臂卡进矩形槽内便将其固定。此外在机械爪末端连与一套筒上，套筒与齿轮相契合。

由于法兰螺母处于室外，与空气长时间发生接触，易发生氧化反应，使得螺母表面附有氧化层。本发明设计的位于机械爪末端的齿轮结构，当夹子与螺母夹牢固时，夹子可左右抖动以去除螺母表面的氧化层。最后松开末端机械爪并将其缓慢撤离。

检修试验完成后，机械臂末端所搭载的摄像头具有ai识别功能，可通过摄像头观测到的图像，自行判断机械爪与夹子之间的距离以及夹子两个夹臂之间的距离。根据判断结果调整相应动作以准确的将夹子捕获。

辅助机器人整体结构如下：

如图1所示，本申请的技术方案采用远程喷水技术，对喷水壶的出口端进行改造。采用蓝牙模块将小型抽水泵的电源信号与无线接受器相连。无需大型抽水泵以及重量较大的pvc软管，只需在喷壶口引出一根软管通过尼龙扎带固定于机械手臂，操作员可在地面距机器人一定范围内控制其对绝缘子9的喷水，并可控制喷水量的多少。

支撑结构如下：

现有技术中机器人的高空作业均需要借助升降平台将机器人升到一定的高度，成本高、工序复杂。本申请的技术方案采用绝缘杆作为机器人的支撑体，轻便且绝缘性能好。此外对绝缘杆的结构进行了修改，在绝缘杆的顶部装载一个胶木平台，一方面为了提高绝缘性能；另一方面为机械臂提供工作平台，可放置电源以及电磁屏蔽体。与此同时还在平台的近绝缘子面设计倚靠结构，将机器人举至试验所需高度后可将其轻靠在绝缘子瓷片上以解放地面托举人员。

机器人结构：

使用的控制器英国慈善机构研发的树莓派3b＋研发板，功能与一般电脑无异。机器人关节部分采用了型号为ldx的伺服电机，并将其作为机器人的五个关节，且伺服电机的支撑即整个机器人的框架结构，部件均根据实际需求画图加工。摄像头采用了海康无线摄像头。远程喷水系统部分，自主研发dc控制遥控开关，内部配有蓝牙接收模块，将其和电子泵串联于同一电路中通过终端按钮可实现电路的开断来控制需要的喷水量。

工作过程：

对于机器人的控制研发了两套方案。一是使用ps4蓝牙手柄控制即蓝牙通信，其中包括l2cap协议、rfcomm协议以及sdp协议等。二是用androidide开发一项手机软件即网络通信，包括tcp/ip协议以及udp协议等，通过手机无线与其自带的ap热点相连以实现远程通信。下面介绍手柄控制的工作过程，手机控制与之相同。手柄的每个键均代表着一个信号，当有按钮被按下时，处理器芯片便会接收到信号。然后根据程序的编写，信号便会发送给与控制板gpio口相连的伺服电机上，使得伺服电机按照程序的设定向某一方向转动一定的角度，以实现机器人的转动和机械爪的夹取。整个代码共定义了14个键位以及2个摇杆，可根据摄像头所观察到的实际图像，使用按键调整，解决了人工作业的繁冗。此外还给机器人增加了调速功能，可根据实际要求，调节机器人的运作速度以达到精准的控制。在将机械臂操控至试验区域时，摄像头的视觉功能会粗略锁定法兰螺母的位置，根据程序设定会为机器人的移动步长加上阚值，避免手柄误操作造成机械臂移动幅度过大。其次操作员只需按下无线遥控开关的按钮，便接通电子泵电路，抽水泵工作，对绝缘子进行喷淋，对试验结果拍照取样，并存于手机，最后上传至服务器进行分析。操作员在10～15米的范围内可轻松完成整个操作。

本发明属于高压检修试验辅助设备，主要用于试验的拆接线、硅橡胶喷水以及缺陷监测。

本申请关键点和欲保护点：

1、采用了轻量化的结构，轻便灵活，可用于多场和辅助试验。

2、本申请的技术方案中的支撑结构以及倚靠结构，绝缘性能好、举升方便。并且举升完成后可倚靠于绝缘子上，减轻托举人员负担。

3、本申请的技术方案的远程喷水系统，摆脱了传统抽水泵笨重、难以控制水量的缺点。可以根据实际需求控制喷水量的大小。

上述技术方案保密运行一个月，现场工人反馈的有益之处在于：

第一，其通过支撑结构、机械臂、喷水系统和电磁屏蔽装置等，实现提高了高压检修试验的安全性。

第二，在机械臂上设置有摄像头，机械臂包括依次连接的夹子、夹臂、机械爪、连接组件和舵机，夹子与夹臂固定连接，在机械爪上设置有连接槽，夹臂与连接槽卡接，在机械爪末端连接有相契合的套筒和齿轮，采用摄像头方便远程监控，采用舵机方便拆接线，采用夹子和夹臂使得操作更灵活。

第三，连接槽为矩形槽，性能更稳定，结构更合理。

第四，摄像头为防爆摄像头或者红外摄像头，性价比较好，结构更合理。

第五，支撑结构为绝缘支撑结构，性价比较好，结构更合理。

第六，支撑结构为绝缘杆，性价比较好，结构更合理。

第七，平台为胶木平台，性价比较好，结构更合理。

第八，在平台一侧设置有倚靠装置，在倚靠装置一侧设置有缓冲垫，使用更安全，结构更合理。

第九，缓冲垫为海绵垫，性价比较好，结构更合理。

第十，喷水系统包括依次连接的电子泵、喷壶和软管，电子泵和喷壶位于支撑结构上，软管设置在机械臂上，所述电子泵与遥控器无线连接，遥控操作更方便。

上述技术方案保密运行一个月，现场工人反馈的不足之处在于：增加了设备，增加了施工成本和时间，与原来相比总体的成本增加了。