用于电力设备巡检的智能机器人的制作方法

本发明涉及电力领域，具体涉及用于电力设备巡检的智能机器人。

背景技术：

众所周知，变电站中设备的技术状态和设备运行状态如何，必须通过对设备进行巡回检查后才可以得出相应的结果。为了提高设备的利用率，设备运行的可靠性、降低维修成本。加强对设备巡检及缺陷管理，是提高设备的运行管理水平的一项重要措施，它能有效地为评估设备状态、确定合理的运行方式、及时安排检修提供可靠、详细的数据并有助于做出科学分析。变电站值班员进行人工巡检，对运行设备进行感观的简单的定性判断，主要通过看、触、听、嗅等感官去实现的。人工巡视对设备外部可见、可听、可嗅的缺陷能够发现，例如：油位、油温、压力、渗漏油、外部损伤、锈蚀、冒烟、着火、异味、异常声音、二次设备指示信号异常等。人工巡检受人员的生理、心理素质、责任心、外部工作环境、工作经验、技能技术水平的影响较大，存在漏巡，缺陷漏发现的可能性。且对于设备内部的缺陷，运行人员无专业仪器或者仪器精确度太低，通过简单的巡视是不能发现的，比如油气试验项目超标，设备特殊部位发热、绝缘不合格等缺陷；还有一类缺陷只能在操作的过程中才能发现，如机械卡涩、闸刀分合不到位、闸刀机构箱门损坏等。另一方面，由于无人值班变电站增多，许多变电站的距离也较远，在站内出现事故或大风、大雪及雷雨后因集控站无法出车不能及时巡视时，造成集控站值班员不能及时了解现场设备状态，及时发现隐患，危急电网的安全运行。特别是无法及时了解出现问题的变电站情况，失去优先安排处理的机会。巡视人员巡视设备时需要站在离设备较近的地方，对巡视人员的人身安全也有一定的威胁，特别是在异常现象查看、恶劣天气特巡，事故原因查找时危险性更大。

综上所述，无人值班变电站的人工巡检存在及时性、可靠性差，花费人工较多，存在较大的交通风险和巡视过程风险。

技术实现要素：

本发明目的在于提供用于电力设备巡检的智能机器人，以解决上述缺陷。

本发明通过下述技术方案实现：

用于电力设备巡检的智能机器人，包括本体，在所述本体上设有行走机构、用于驱动行走机构的电机、控制器以及与控制器电连接的检测头，在所述本体上开有腔体，所述电机固定在腔体内，盖板铰接设置在本体上，在所述本体上开有多个相互连通的凹槽，所述盖板底部设有四个合围构成矩形的楞条，且在所述楞条的两侧壁上均设有弹性橡胶片，弹性橡胶片的中段向外突出，使得弹性橡胶片与楞条侧壁之间形成一个纵向截面呈半圆形的间隙，且在所述间隙内填充有大孔硅胶颗粒，盖板对腔体进行密封时，弹性橡胶片发生形变且其外侧壁与凹槽的内侧壁贴合，卷筒的下端贯穿所述盖板向腔体底部延伸，在所述卷筒下段内壁上开有环形槽，t型块的水平段两端滑动设置在环形槽内，气缸的输出端与所述t型块水平段的底部连接，还包括位于卷筒内的中心轴、以及多个沿所述中心轴周向铰接设置在其外壁上太阳能电池板组，所述中心轴与t型块竖直段端部连接；充电时，气缸的输出端上顶带动多个太阳能电池板组移出至卷筒外，且多个太阳能电池板组由最初的收卷状态转变为舒张状态，所述舒张状态是指多个太阳能电池板组沿中心轴径向拼接成一个采光平面。针对现有技术中，在对变电站内设备进行人工巡检时所出现的众多缺陷，发明人利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体，同时通过检测头持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性；

其中，不需要充电时，电机、气缸以及太阳能电池板组等电气件均设置在腔体内，为防止外界的粉尘或是其他异物进入至腔体内，即需要对腔体进行密封，同时必须保证腔体能够实现开闭功能，因此，发明人在本体上开设有多个相互连通的凹槽，多个凹槽连通构成一个矩形的卡槽结构，而在盖板的底部设置有多个与该卡槽结构相配合的楞条，楞条的两侧壁上均设有弹性橡胶片，且所述弹性橡胶片将楞条的外侧壁或是内侧壁完全包裹，并且楞条的长边方向弹性橡胶片的中段向外突出，使得楞条侧壁与弹性橡胶片之间选形成一个截面呈半圆形的间隙，使用时，盖板下压使得四个楞条依次进入至矩形的卡槽结构内，此时，弹性橡胶片的外侧壁与凹槽的侧壁接触，在受到挤压后开始发生形变，使得弹性橡胶片与凹槽侧壁的接触面积增加，同时对楞条与凹槽之间的相对运动进行缓冲，以实现两者之间的柔性连接，并且保证盖板与本体之间的良好密封性能。由于四个楞条进入凹槽的顺序有先后，而最后进入凹槽的楞条由于相互作用力的缘故，该凹槽对其产生的阻力最大，即该楞条侧壁上的弹性橡胶片与凹槽侧壁之间的摩擦力也达到最大，进而加速了弹性橡胶片的磨损程度，对此，在间隙内填充有大孔硅胶颗粒，利用大孔硅胶的优秀形变能力为弹性橡胶片提供一定的支撑强度，进而避免最后一个进入凹槽的楞条上的弹性橡胶片过度形变而发生破裂，以确保盖板与本体之间的密封性能。

更进一步地，在机器人进行巡检过程中，机器人在工作一段时间后会出现电力不足的情况，需要及时回到专门的充电室或是充电桩附近进行电力补充，由于变电站的占地面积相对较大且设备分布的位置较为零散，使得在变电站内需要额外新建多个充电室或是充电桩，对此，发明人在巡检机器人的基础上，在本体上设置腔体，盖板则用于密封该腔体，当本体在行走机构的带动下进行常规的例行检查时，气缸运动，使得t型块开始上移，同时将中心轴以及多个太阳能电池板组上顶出卷筒外，由于太阳能电池板组与中心轴外壁铰接，使得多个太阳能电池板组在脱离卷筒的限制后，直接由收卷状态转变为舒张状态，其中收卷状态是指多个太阳能电池板组沿中心轴的周向均匀分布，且类似于雨伞在关闭时伞骨向伞柄靠拢的状态，而舒张状态是指多个太阳能电池板组构成一个采光平面，利用太阳电池板组对光线的吸收，使得太阳能转换成电能，当机器人在巡检过程中出现电量不足时，通过多个太阳能电池板组转化储备的电能能够保证机器人工作的持续性，进而提高机器人的续航能力，避免多次折返于充电室与检测点之间，以提高变电站设备巡检效率。而充电时，在多个太阳能电池板组的状态转换过程中，t型块的水平段滑动设置在环形槽内，而t型块的竖直段则直接与中心轴下端连接，t型块能够限制气缸输出端的过度上移或是下移，且t型块的材质优选塑料，在减小气缸升降负荷的同时，还能阻断太阳能电池板组与气缸两个电气件之间的连接，以减小两者之间的相互干扰。

所述中心轴上端沿所述卷筒的轴线向上延伸，且在中心轴延伸段端部固定有顶盖，所述顶盖用于密封所述卷筒的上端部。进一步地，中心轴的上端向上延伸，且在中心轴的延伸段上固定有顶盖，使得多个太阳能电池板组在充电完毕后，气缸带动t型块以及多个太阳能电池板组下移，且多个太阳能电池板组重新由舒张状态转变为收卷状态，同时顶盖直接将卷筒的上端面直接密封，以防止在闲置时，外界的异物沿卷筒上端的开口进入至其内部而影响太阳能电池板组的正常工作，降低电器件短路的风险。

所述t型块竖直段长度为所述卷筒轴向长度的三分之二，且所述环形槽在卷筒轴向上的长度为所述卷筒轴向长度的三分之一。作为优选，在多个太阳能电池板组上升至舒张状态时，t型块的竖直段移动至卷筒的上端后，t型块的水平段受限于环形槽，使得t型块无法继续上升，此时，多个太阳能电池板组刚好被卷筒上端面所支撑，继而保证多个太阳能电池板组所构成的采光平面保持平整，以实现采光效率的最大化。

所述卷筒的轴向高度小于所述检测头所在的水平高度。作为优选，检测头需要对电力设备进行各项指标的监控，因此必须满足检测头的360度转动无死角，将卷筒的轴向高度设置成小于所述检测头所在的水平高度，使得检测头的周向转动不会受到阻碍，以确保检测头的正常工作。

所述太阳能电池板组包括一个太阳能电池板i以及一个太阳能电池板ii，所述太阳能电池板i通过连接件i与中心轴外壁铰接，所述太阳能电池板ii通过连接件ii与中心轴铰接。太阳能电池板组包括太阳能电池板i与太阳能电池板ii，且太阳能电池板i通过连接件i、太阳能电池板ii通过连接件ii分别与中心轴活动连接，充电时在中心轴的周向上太阳能电池板i与太阳能电池板ii交错分布形成一个采光平面，利用两个不同的太阳能电池板使得在卷筒内收卷时，相邻的太阳能电池板之间不会产生相互干扰，以便于太阳能电池板的快速收卷或是舒张。

所述连接件i位于所述连接件ii下方，所述连接件i与连接件ii均呈圆弧形，且满足在多个太阳能电池板组由最初的收卷状态转变为舒张状态时，多个太阳能电池板i以及多个太阳能电池板ii拼接成一个连续的且呈环状的采光平面。使用过程中，太阳能电池板i以及太阳能电池板ii在收卷还是舒张时，圆弧形的连接件均能够与卷筒上端端面进行平滑过渡，避免太阳能电池板i以及太阳能电池板ii的移动出现骤然变化，以防止太阳能电池板i以及太阳能电池板ii受损；并且连接件i位于所述连接件ii下方，使得多个太阳能电池板组收卷时，多个太阳能电池板ii紧贴中心轴的外圆周壁，即处于内层，而多个太阳能电池板i则均匀分布在外层，进一步，多个太阳能电池板i以及多个太阳能电池板ii交错设置，使得多个太阳能电池板组舒张时拼接构成一个连续的环状采光平面，即保证在机器人行走时的采光面积达到最大，光电转换效率最高。

所述太阳能电池板i以及太阳能电池板ii均通过导线与腔体内的蓄电池连接。通过太阳能电池板i以及太阳能电池板ii所转换的电能直接输送至蓄电池内，以为本体内的行走机构、电机、气缸以及马达提供储备电力，提高巡检机器人的续航能力。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明用于电力设备巡检的智能机器人，利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体，同时通过检测头持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性；

2、本发明用于电力设备巡检的智能机器人，在间隙内填充有大孔硅胶颗粒，利用大孔硅胶的优秀形变能力为弹性橡胶片提供一定的支撑强度，进而避免最后一个进入凹槽的楞条上的弹性橡胶片过度形变而发生破裂，以确保盖板与本体之间的密封性能；

3、本发明用于电力设备巡检的智能机器人，在多个太阳能电池板组上升至舒张状态时，t型块的竖直段移动至卷筒的上端后，t型块的水平段受限于环形槽，使得t型块无法继续上升，此时，多个太阳能电池板组刚好被卷筒上端面所支撑，继而保证多个太阳能电池板组所构成的采光平面保持平整，以实现采光效率的最大化；

4、本发明用于电力设备巡检的智能机器人，将卷筒的轴向高度设置成小于所述检测头所在的水平高度，使得检测头的周向转动不会受到阻碍，以确保检测头的正常工作。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为卷筒的结构示意图；

图3为太阳能电池板组完全收卷时的示意图；

图4为太阳能电池板组板完全舒张时的示意图；

图5为太阳能电池板组局部舒张时的示意图；

图6为盖板与本体的配合图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-本体、2-腔体、3-卷筒、4-盖板、41-弹性橡胶片、42-大孔硅胶颗粒、5-检测头、6-太阳能电池板组、61-太阳能电池板i、62-连接件i、63-太阳能电池板ii、64-连接件ii、65-中心轴、7-气缸、8-t型块、9-环形槽、10-顶盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1～2所示，本实施例包括本体1，在所述本体1上设有行走机构、用于驱动行走机构的电机、控制器以及与控制器电连接的检测头5，在所述本体1上开有腔体2，所述电机固定在腔体2内，盖板4铰接设置在本体1上，在所述本体1上开有多个相互连通的凹槽，所述盖板4底部设有四个合围构成矩形的楞条，且在所述楞条的两侧壁上均设有弹性橡胶片41，弹性橡胶片41的中段向外突出，使得弹性橡胶片41与楞条侧壁之间形成一个纵向截面呈半圆形的间隙，且在所述间隙内填充有大孔硅胶颗粒42，盖板4对腔体2进行密封时，弹性橡胶片41发生形变且其外侧壁与凹槽的内侧壁贴合，所述卷筒3的下端贯穿所述盖板4向腔体2底部延伸，在所述卷筒3下段内壁上开有环形槽9，t型块8的水平段两端滑动设置在环形槽9内，气缸7的输出端与所述t型块8水平段的底部连接，还包括位于卷筒3内的中心轴65、以及多个沿所述中心轴65周向铰接设置在其外壁上太阳能电池板组6，所述中心轴65与t型块8竖直段端部连接；充电时，气缸7的输出端上顶带动多个太阳能电池板组6移出至卷筒3外，且多个太阳能电池板组6由最初的收卷状态转变为舒张状态，所述舒张状态是指多个太阳能电池板组6沿中心轴65径向拼接成一个采光平面。针对现有技术中，在对变电站内设备进行人工巡检时所出现的众多缺陷，发明人利用机器人替代人工进行巡检，即利用电机带动行走机构、行走机构带动本体1，同时通过检测头5持续地对设备的工况以及本身的稳定性进行巡检，可避免众多环境因素的影响而保持对变电站内的各设备进行实时监测，并及时将巡检信息存储，以供变电站的技术部分进行数据分析，最终确保变电站众多设备的工作稳定性；

其中，不需要充电时，电机、气缸7以及太阳能电池板组6等电气件均设置在腔体2内，为防止外界的粉尘或是其他异物进入至腔体2内，即需要对腔体2进行密封，同时必须保证腔体2能够实现开闭功能，因此，发明人在本体1上开设有多个相互连通的凹槽，多个凹槽连通构成一个矩形的卡槽结构，而在盖板4的底部设置有多个与该卡槽结构相配合的楞条，楞条的两侧壁上均设有弹性橡胶片41，且所述弹性橡胶片41将楞条的外侧壁或是内侧壁完全包裹，并且楞条的长边方向弹性橡胶片41的中段向外突出，使得楞条侧壁与弹性橡胶片41之间选形成一个截面呈半圆形的间隙，使用时，盖板4下压使得四个楞条依次进入至矩形的卡槽结构内，此时，弹性橡胶片41的外侧壁与凹槽的侧壁接触，在受到挤压后开始发生形变，使得弹性橡胶片41与凹槽侧壁的接触面积增加，同时对楞条与凹槽之间的相对运动进行缓冲，以实现两者之间的柔性连接，并且保证盖板4与本体1之间的良好密封性能。由于四个楞条进入凹槽的顺序有先后，而最后进入凹槽的楞条由于相互作用力的缘故，该凹槽对其产生的阻力最大，即该楞条侧壁上的弹性橡胶片41与凹槽侧壁之间的摩擦力也达到最大，进而加速了弹性橡胶片41的磨损程度，对此，在间隙内填充有大孔硅胶颗粒42，利用大孔硅胶的优秀形变能力为弹性橡胶片提供一定的支撑强度，进而避免最后一个进入凹槽的楞条上的弹性橡胶片4过度形变而发生破裂，以确保盖板4与本体1之间的密封性能。

更进一步地，在机器人进行巡检过程中，机器人在工作一段时间后会出现电力不足的情况，需要及时回到专门的充电室或是充电桩附近进行电力补充，由于变电站的占地面积相对较大且设备分布的位置较为零散，使得在变电站内需要额外新建多个充电室或是充电桩，对此，发明人在巡检机器人的基础上，在本体1上设置腔体2，盖板4则用于密封该腔体2，当本体1在行走机构的带动下进行常规的例行检查时，气缸7运动，使得t型块8开始上移，同时将中心轴65以及多个太阳能电池板组6上顶出卷筒3外，由于太阳能电池板组6与中心轴65外壁铰接，使得多个太阳能电池板组6在脱离卷筒3的限制后，直接由收卷状态转变为舒张状态，其中收卷状态是指多个太阳能电池板组6沿中心轴65的周向均匀分布，且类似于雨伞在关闭时伞骨向伞柄靠拢的状态，而舒张状态是指多个太阳能电池板组6构成一个采光平面，利用太阳电池板组对光线的吸收，使得太阳能转换成电能，当机器人在巡检过程中出现电量不足时，通过多个太阳能电池板组6转化储备的电能能够保证机器人工作的持续性，进而提高机器人的续航能力，避免多次折返于充电室与检测点之间，以提高变电站设备巡检效率。而充电时，在多个太阳能电池板组6的状态转换过程中，t型块8的水平段滑动设置在环形槽9内，而t型块8的竖直段则直接与中心轴65下端连接，t型块8能够限制气缸7输出端的过度上移或是下移，且t型块8的材质优选塑料，在减小气缸7升降负荷的同时，还能阻断太阳能电池板组6与气缸7两个电气件之间的连接，以减小两者之间的相互干扰。

本实施例中，所述中心轴65上端沿所述卷筒3的轴线向上延伸，且在中心轴65延伸段端部固定有顶盖10，所述顶盖10用于密封所述卷筒3的上端部。进一步地，中心轴65的上端向上延伸，且在中心轴65的延伸段上固定有顶盖10，使得多个太阳能电池板组6在充电完毕后，气缸7带动t型块8以及多个太阳能电池板组6下移，且多个太阳能电池板组6重新由舒张状态转变为收卷状态，同时顶盖10直接将卷筒3的上端面直接密封，以防止在闲置时，外界的异物沿卷筒3上端的开口进入至其内部而影响太阳能电池板组6的正常工作，降低电器件短路的风险。

作为优选，在多个太阳能电池板组6上升至舒张状态时，t型块8的竖直段移动至卷筒3的上端后，t型块8的水平段受限于环形槽9，使得t型块8无法继续上升，此时，多个太阳能电池板组6刚好被卷筒3上端面所支撑，继而保证多个太阳能电池板组6所构成的采光平面保持平整，以实现采光效率的最大化。

作为优选，检测头5需要对电力设备进行各项指标的监控，因此必须满足检测头5的360度转动无死角，将卷筒3的轴向高度设置成小于所述检测头5所在的水平高度，使得检测头5的周向转动不会受到阻碍，以确保检测头5的正常工作。

实施例2

如图1～6所示，本实施例在实施例1的基础上，所述太阳能电池板组6包括一个太阳能电池板i61以及一个太阳能电池板ii63，所述太阳能电池板i61通过连接件i62与中心轴65外壁铰接，所述太阳能电池板ii63通过连接件ii64与中心轴65铰接。太阳能电池板组6包括太阳能电池板i61与太阳能电池板ii63，且太阳能电池板i61通过连接件i62、太阳能电池板ii63通过连接件ii64分别与中心轴65活动连接，充电时在中心轴65的周向上太阳能电池板i61与太阳能电池板ii63交错分布形成一个采光平面，利用两个不同的太阳能电池板使得在卷筒3内收卷时，相邻的太阳能电池板之间不会产生相互干扰，以便于太阳能电池板的快速收卷或是舒张。

进一步地，所述连接件i62位于所述连接件ii64下方，所述连接件i62与连接件ii64均呈圆弧形，且满足在多个太阳能电池板组6由最初的收卷状态转变为舒张状态时，多个太阳能电池板i61以及多个太阳能电池板ii63拼接成一个连续的且呈环状的采光平面。使用过程中，太阳能电池板i61以及太阳能电池板ii63在收卷还是舒张时，圆弧形的连接件均能够与卷筒3上端端面进行平滑过渡，避免太阳能电池板i61以及太阳能电池板ii63的移动出现骤然变化，以防止太阳能电池板i61以及太阳能电池板ii63受损；并且连接件i62位于所述连接件ii64下方，使得多个太阳能电池板组6收卷时，多个太阳能电池板ii63紧贴中心轴65的外圆周壁，即处于内层，而多个太阳能电池板i61则均匀分布在外层，进一步，多个太阳能电池板i61以及多个太阳能电池板ii63交错设置，使得多个太阳能电池板组6舒张时拼接构成一个连续的环状采光平面，即保证在机器人行走时的采光面积达到最大，光电转换效率最高。

作为优选，通过太阳能电池板i61以及太阳能电池板ii63所转换的电能直接输送至蓄电池内，以为本体1内的行走机构、电机、气缸7以及马达8提供储备电力，提高巡检机器人的续航能力。

作为优选，太阳能电池板i61以及太阳能电池板ii63均采用扇形，使得电池板的前期加工更为简便，并且在舒张状态下，相邻的太阳能电池板i61以及太阳能电池板ii63之间的缝隙最少，且形成的连续的采光平面的采光效率达到最佳。

作为优选，通过摄像机以及红外热成像仪，使得巡检机器人能够对变电站内的设备进行常规工况监测、以及对设备内部是否发热或是损坏等情况进行确认，并且将监测数据存储备份，以供控制终端作为决策依据。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。