一种输电线路耐张绝缘子检测机器人及其应用方法与流程

1.本发明涉及一种输电线路带电检修机器人，具体为一种输电线路耐张绝缘子检测机器人及其应用方法。


背景技术：

2.绝缘子是用来支持导线的绝缘体,在输电线路中起着电气绝缘和机械支撑的重要作用,它的可靠性直接影响着电力系统运行的可靠性。特高压输电线路绝缘子工作于高场强环境，承受强机械负载以及剧烈天气变化等恶劣环境的侵蚀损伤，长期运行会逐渐老化、绝缘性能下降。当线路中有一定数量的劣化绝缘子存在时,会引起闪络,严重影响输电线路整体安全，并带来巨大的损失。特高压输电线路绝缘子是线路绝缘的薄弱环节，也是特高压输电线路中使用量最大的部件，因此对绝缘子进行检修是维护特高压输电线路正常运行的关键步骤。
3.但目前的输电线路绝缘子检测机器人结构复杂，夹持不稳不安全，在单串上的行走不稳，而且不能自动实现串间转换，存在检测结果不准及检测效率低下的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种夹持稳定、行走稳定快速、可在串间自动转换的耐张绝缘子检测机器人，检测结果准确，检测效率高。
5.本发明提供的这种输电线路耐张绝缘子检测机器人，采用以下技术方案：包括夹持装置和机械臂装置；夹持装置包括固定夹臂、活动夹臂、自动伸缩装置和检测装置，固定夹臂整体呈圆弧形，检测装置安装于固定夹臂的一端，活动夹臂铰接于固定夹臂的另一端；固定夹臂和活动夹臂均设置有包胶辊子，自动伸缩装置的两端分别与固定夹臂和活动夹臂铰接,通过自动伸缩装置实现包胶辊子的两端同时夹紧于相邻的绝缘子磁片周缘；机械臂装置的整体形状呈倒v形，包括末端关节、臂体和中间关节，两套夹持装置分别连接于机械臂装置的两末端，末端关节包括可驱动夹持装置水平转动和使臂体末端升降的驱动装置，两臂体之间的中间关节为可改变两臂体之间夹角的驱动装置；驱动装置均采用ak系列动力模组。
6.上述技术方案的一种实施方式中，所述固定夹臂包括顶座和其两端对称连接的可调夹臂；顶座包括矩形顶板和其长度方向两侧对称连接的侧板，侧板上设置有成弧形排布的多个圆孔；可调夹臂包括平行布置的两块弧形板及它们末端之间的联板，弧形板上设置有呈弧形排布的多个圆孔；可调节夹臂与顶座装配时，两弧形板分别与侧板贴合后通过穿过部分圆孔的紧固件连接固定。
7.上述技术方案的一种实施方式中，所述联板外侧设置有沿可调夹臂轴向的上凹槽，联板通过紧固件配置有带下凹槽的限位座，所述包胶辊子的两端段为包胶段，中部段通过上凹槽和下凹槽包覆固定。
8.上述技术方案的一种实施方式中，所述活动夹臂包括夹持段和驱动段，两段之间
为圆弧过渡段，夹持段呈外凸圆弧形，驱动段为直臂，夹持段的末端设置所述包胶辊子。
9.上述技术方案的一种实施方式中，所述检测装置包括盘式电机和检测探针，检测探针通过盘式电机的转轴驱动。
10.上述技术方案的一种实施方式中，所述固定夹臂的一端设置与所述活动夹臂的圆弧过渡段连接的铰接座，另一端设置用于固定所述检测装置的盘式电机的安装座。
11.上述技术方案的一种实施方式中，所述自动伸缩装置为电缸，包括无刷电机及其驱动的丝杆，丝杆通过其外壁连接的圆螺母连接伸缩杆，伸缩杆通过重载直线轴承连接外筒，外筒的末端与电机外壳通过紧固件连接；电机外壳与所述顶座铰接，伸缩杆与所述活动夹臂的驱动段铰接。
12.上述技术方案的一种实施方式中，所述机械臂装置的一根臂体包括圆柱杆体和其两端同向延伸的连接板，两连接板关于圆柱杆的轴向中心面对称布置，另一根臂体包括圆柱杆和其一端同向延伸的连接板、另一端同向延伸的圆柱壳，圆柱壳的轴向与圆柱杆的轴向垂直。
13.上述技术方案的一种实施方式中，述末端关节包括两个ak系列动力模组和双模组安装座，其中一个ak系列动力模组竖向布置，与所述顶座的中心位置连接驱动夹持装置水平转动，另一个ak系列动力模组水平布置与臂体端部的连接板连接，用于驱动臂体末端升降；
14.所述中间关节为水平布置的一个ak系列动力模组，一根臂体另一端的连接板与该一个ak系列动力模组连接，另一根臂体的圆柱壳套于该一个ak系列动力模组外。
15.本发明提供的这种种利用上述机器人进行耐张绝缘子检测的方法，包括以下步骤:
16.(1)工作人员将机器人携带上塔，将两夹持装置的活动夹臂和检测探针均处于向外打开状态，然后将两夹持装置的包胶辊子左右夹持固定于第一和第二串绝缘子的塔端第一和第二个绝缘子的磁盘外缘；
17.(2)第一串绝缘子上的夹持装置保持夹紧，使第二串绝缘子上的夹持装置松开磁盘，并运动至磁盘上方；
18.(3)使松开的夹持装置转动至第一串绝缘子的第四和第五个磁盘的正上方，作为前侧夹持装置；
19.(4)使前侧夹持装置下降并通过包胶辊子夹持固定第四和第五个磁盘外缘；
20.(5)使两夹持装置的检测探针分别压于第一和第二及第四和第五磁盘之间的钢帽上，测出两钢帽之间的电阻；
21.(6)前侧夹持装置保持固定，使后侧夹持装置松开磁盘并向上运动至绝缘子上方，然后向前移动并下降至包胶辊子夹紧第二和第三个磁盘外缘，检测探针压于第二和第三个磁盘之间的钢帽上，测出两检测探针之间的电阻；
22.(7)重复步骤(4)-(6)依次测出各片绝缘子的电阻；
23.(8)参照步骤(2)-(7)依次检测后续各串绝缘子的各片绝缘子电阻；
24.(9)工作人员使夹持装置松开绝缘子磁盘后关闭电源，将机器人向上提拉脱离绝缘子，携带机器人下塔。
25.本发明通过的机械臂装置自由度高，末端关节可驱动夹持装置水平转动，驱动臂
体末端升降，从而可臂体实现夹持装置的升降，中间关节可改变两根臂体之间的夹角，实现夹持装置的向前移动改变夹持位置。一个夹持装置夹持固定时，还能通过固定的夹持装置连接的末端关节驱动另一个松开的夹持装置实现串间转换，而且能适用于不同的串间距转换。夹持装置通过多对包胶辊子同时夹住相邻绝缘子的磁盘外缘，自动伸缩装置具有自锁功能，能保证机器人在绝缘子上的稳定夹持不坠落，安全性高检测结果准确。包胶辊子与绝缘子磁盘外缘稳定的软接触，对磁盘的涂层磨损小。机械臂装置的各关节采用ak系列动力模组作为驱动装置，功率大，运动性能强，使整个机器人可快速稳定的改变位置，从而提高检测效率，还使得整个机械臂装置的结构简单。
附图说明
26.图1为本发明一个实施例的轴测结构示意图。
27.图2为图1中夹持装置的侧视放大结构示意图。
28.图3为夹持装置的轴测放大结构示意图。
29.图4为夹持装置中自动伸缩装置的剖视放大结构示意图。
30.图5为图1中机械臂装置的放大结构示意图。
31.图6为图5中左侧臂体的放大结构示意图。
32.图7为图5中右侧臂体的放大结构示意图。
33.图8为本实施例的检测状态示意图。
具体实施方式
34.如图1所示，本实施例公开的这种输电线路耐张绝缘子检测机器人，包括夹持装置1和机械臂装置2。
35.结合图1至图4可以看出：
36.夹持装置1包括固定夹臂11、活动夹臂12、自动伸缩装置13和检测装置14。
37.固定夹臂11包括顶座111和其两端对称连接的可调夹臂112，顶座111和可调节夹臂112的下沿形成连续圆弧形。
38.顶座111包括矩形顶板和其长度方向两侧对称连接的侧板，侧板上设置有成弧形排布的多个圆孔，用于连接可调夹臂112。
39.可调夹臂112的整体形状呈u形，包括平行布置的两块弧形板及它们末端之间的联板，弧形板上设置有呈弧形排布的多个圆孔，用于连接顶座111。
40.可调节夹臂112与顶座111装配时，两弧形板分别与侧板贴合后通过穿过不同位置圆孔的紧固件连接固定，从而使固定夹臂11可改变与绝缘子外缘的接触点，调节包裹范围，适应一定范围内尺寸的绝缘子。
41.可调夹臂112的末端分别可拆卸连接包胶辊子gz，包胶辊子沿固定夹臂11的轴向布置，中部段通过限位座xwz及紧固件与可调夹臂连接固定。
42.活动夹臂12包括夹持段121和驱动段122，两段之间为圆弧过渡段，夹持段呈外凸圆弧形，驱动段为直臂，夹持段的末端设置包胶辊子gz。
43.右侧可调夹臂112末端的限位座连接有铰接座jjz，铰接座的外端与活动夹臂12的圆弧过渡段铰接。
44.自动伸缩装置13为电缸，包括无刷电机131及其驱动的丝杆132，丝杆通过其外壁连接的圆螺母连接伸缩杆133，伸缩杆通过重载直线轴承134连接外筒135，外筒的末端与电机外壳通过紧固件连接。电缸的上述结构可使其在满足刚度要求下，更加小型化和轻型化。
45.电缸两端分别与顶座111的矩形顶板和活动夹臂12的驱动段122铰接。
46.检测装置14包括安装座141、盘式电机142和检测探针143，检测探针143通过盘式电机142的转轴驱动，盘式电机142通过安装座141固定于左侧可调夹臂112的限位座xwz上。
47.结合图1、图5至图7可以看出：
48.机械臂装置2的整体形状呈倒v形，包括左臂体21、右臂体22及两臂体末端分别连接的末端关节23和两臂体之间的中间关节。
49.末端关节23包括两个ak系列动力模组mz和双模组安装座安装231，其中一个ak系列动力模组mz竖向布置，另一个ak系列动力模组mz水平布置，双模组安装座包括开口朝下的圆柱壳和其底面垂直连接的u形壳，圆柱壳套固于竖向布置的ak系列动力模组mz外，u形壳套固于水平布置的ak系列动力模组mz外。
50.中间关节为一个ak系列动力模组mz。
51.左臂体21包括圆柱杆和其下端的连接板、上端的圆柱壳。右臂体包括圆柱杆和其两端的连接板。
52.左侧末端关节23水平布置ak系列动力模组mz与左臂体21下端的连接板连接固定。左臂体21上端的圆柱壳套固于中间关节24外。
53.中间关节的ak系列动力模组mz与右臂体上端的连接板连接固定，右侧末端关节水平布置ak系列动力模组mz与右臂体22下端的连接板连接固定。
54.如图1所示，机械臂装置与两套夹持装置装配时，两套夹持装置的活动夹臂处于相对侧，机械臂装置两末端竖向布置的ak系列动力模组mz分别与夹持装置的顶座中心位置连接固定。
55.机械臂装置的末端关节具有两个自由度，中间关节具有一个自由度，使整个机械臂装置具有五个自由度。
56.具体来说，末端关节可通过ak系列动力模组驱动夹持装置水平转动，水平布置的ak系列动力模组可驱动左、右臂体末端升降，中间关节可驱动左侧臂体改变其与右侧臂体之间的夹角，从而实现左侧臂体连接的夹持装置改变与右侧臂体连接的夹持装置之间的距离，实现机器人的行走。
57.本机器人的使用过程如下：
58.一、上线
59.由工作人员将机器人带到高压输电线路铁塔上，耐张绝缘子串整体呈水平排布，两端分别为近塔端和远塔端，远塔连接到高压输电线路上，工作人员将机器人携带到近塔端，启动检测机器人，使其姿态为两套夹持装置处于左右对应状态，且使夹持装置的电缸的伸缩杆处于回缩状态，活动夹臂向外打开，检测装置的盘式电机工作使检测探针向外打开的初始状态。
60.假设共有四串耐张绝缘子依次排布，依次定为a、b、c、d串，从近塔端开始每串的单片绝缘子依次为a1、a2，
……
。
61.工作人员将机器人放置在相邻的a、b串上，然后使两夹持装置的固定夹臂的包胶
辊子两端与绝缘子a1和a2及b1和b2的磁盘外缘接触，然后使电缸的伸缩杆伸出，使活动夹臂上的包胶辊子和固定夹臂上的包胶辊子一起将磁盘外缘夹紧固定。
62.二、单串检测
63.a串上的夹持装置保持夹紧，b串上夹持装置的电缸驱动活动夹臂向外打开，然后通过机械臂装置两臂体末端连接的ak系列动力模组及两臂体之间ak系列动力模组的协调工作，使b串上的夹持装置上升至绝缘子上方。
64.机械臂装置末端关节与夹持装置连接的ak系列动力模组协调工作，使b串上方的夹持装置转动至a串上方对应a串上夹持装置的前侧，然后通过机械臂装置两臂体末端连接的ak系列动力模组及两臂体之间ak系列动力模组的协调工作，使转动过来的夹持装置处于a串的a3和a4上方，然后下降至固定夹臂的包胶辊子与a4和a5的磁盘外缘接触，接下来电缸工作，使活动夹臂上的包胶辊子和固定夹臂上的包胶辊子一起将磁盘外缘夹紧固定。
65.保持前侧夹持装置固定，参照上述步骤使后侧夹持装置松开、上升后向前移动至a2和a3的上方，然后下降夹紧a2和a3的盘片外缘，前后两夹持装置的检测装置的盘式电机工作，使两检测探针的探头分别压于a1和a2及a3和a4之间的钢帽表面形成回路测量电阻。
66.两检测探针进行电阻测量，如图8所示。
67.参照上述步骤，保持后侧夹持装置固定，前侧夹持装置运动至下一个夹紧位置后测量电阻，依次类推分别测出各单片绝缘组的电阻。
68.第一串绝缘子检测完成后，参照上述步骤使机器人转移至第二串上检测，依此类推，直至所有的绝缘子串检测完成，机器人回到近塔端。
69.使机器人的两台夹持装置松开夹持后，关闭电源，将机器人向上提拉脱离绝缘子，工作人员携带机器人下塔。