一種可擺動切入的變胞爬行機構絕緣子檢測機器人的製作方法

2024-02-07 10:49:15

本發明屬於絕緣子檢測領域，涉及一種可擺動切入的變胞爬行機構絕緣子檢測機器人，是由r/p變胞運動副獲取的變胞機構。

背景技術：

隨著我國經濟的迅速發展，用電量不斷增加，為了滿足需求，我國的電力企業致力於發展高壓、超高壓輸電系統，在高壓、超高壓輸電線路中，絕緣子性能對整個輸電線路的安全運行有著重要的影響，其能否安全運行決定了電力系統是否穩定，但是絕緣子經受日曬、雨淋等氣候變化及化學物質的腐蝕，經過長期運行後會出現絕緣電阻降低、表面汙穢、開裂甚至擊穿等故障。當線路中有一定數量的劣化絕緣子存在，會引起閃絡現象，導致絕緣子掉串，嚴重影響輸電線路整體安全。為了保障輸電線路的安全運行，需要定期對線路的絕緣子進行檢測，避免對電力系統整體運行產生影響，給用戶的使用帶來不便。

在國內對絕緣子的檢測一般有人工檢測和採用機械設備檢測。人工檢測是傳統檢測方式，檢修人員一般在停電情況下操作，帶電檢測時，檢修人員不僅要高空作業，登上杆塔逐一檢測所有絕緣子運行狀態，還要具有過硬的專業技能，這種方式勞動強度大、效率低、費用多且危險性高；另一種則是採用機械設備，對絕緣子進行自動檢測，可以降低人工作業的危險性，因此開發一種智慧機器人系統，用於自動檢測絕緣子的運行狀態，進而發現潛在的風險，對於電力傳輸的穩定性具有重要的意義。但目前常用的機器人普遍存在：結構複雜，大多數都是一體式的結構，不能進行拆分，而且行走裝置多採用輪式，使得機器人與絕緣子表面均為滾動接觸，路徑、姿態穩定性不足，與絕緣子表面有嚙合摩擦，損傷絕緣子表面塗層，而且在現有轉動嚙合式爬行機構容錯性差且運行時會出現卡死等缺點。所以，有必要設計一種變胞爬行機構檢測機器人來解決以上的問題。

技術實現要素：

為克服現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種與絕緣子表面無嚙合摩擦，不損傷絕緣子表面塗層，對絕緣子串的誤差容錯性好的可擺動切入的變胞爬行機構絕緣子檢測機器人。

本發明為實現上述目的，採用以下技術方案：

一種可擺動切入的變胞爬行機構絕緣子檢測機器人，包括三組移動單元及檢測元件，所述移動單元包括矩形框架、爬行機構和導向鎖緊機構，矩形框架的豎直梁與絕緣子串的軸線平行，導向鎖緊機構和爬行機構沿矩形框架的水平梁並列設置，導向鎖緊機構安裝於矩形框架的上、下水平梁之間，爬行機構安裝於矩形框架的一側的豎直梁上；三組所述移動單元通過矩形框架豎直梁上的卡扣兩兩過盈連接，形成對絕緣子串的周向環抱；所述導向鎖緊機構用於移動單元在爬升時用於導向，在檢測時用於鎖緊，避免移動單元與絕緣子剛性接觸，損壞絕緣子表面。所述檢測元件固定安裝在矩形框架上，用於對絕緣子進行檢測。

所述爬行機構包括主動杆、連杆、末端執行元件、滑塊、直線滑動軸承、彈簧、浮動杆、驅動裝置，其中，末端執行元件包括l形連杆和卡爪，驅動裝置的輸出軸與主動杆鍵連接，主動杆、連杆和l形連杆的一端依次通過連接軸連接，浮動杆的一端與主動杆通過鉸接，浮動杆的另一端與滑塊通過直線滑動軸承連接，同時浮動杆通過套筒固定連接於矩形框架上，彈簧套在浮動杆上，彈簧一端連接在滑塊上，另一端固定連接在浮動杆上；在l形連杆的自由端固定連接卡爪，用於夾持絕緣子外沿；

所述導向鎖緊機構包括主動帶輪、從動帶輪、同步帶、芯軸和舵機，其中，主動帶輪、從動帶輪分別平行於矩形框架的上、下水平梁，並分別通過芯軸與矩形框架連接；同步帶套設在主動帶輪和從動帶輪之間，且同步帶接近絕緣子一面與絕緣子徑向邊緣相切；舵機安裝在主動帶輪上，用於控制移動單元的鎖緊。

進一步地，所述卡爪為一u形機構，凹側與絕緣子串接觸，凸側中心處與末端執行元件固結，卡爪上與絕緣子接觸端面分別設置有橡膠墊片，用以避免夾持過程中對絕緣子造成損傷。

進一步地，所述爬行機構固定在矩形框架一側豎直梁外延出的副矩形框架的水平梁上，副矩形框架的水平梁與矩形框架的水平梁成120度夾角，卡扣設置在副矩形框架的自由端豎直梁上。

本發明的有益效果為，採用三組移動單元通過卡扣連接為一體，形成對絕緣子串的周向環抱，可進行拆卸組裝，方便攜帶和安裝，而且矩形框架便於加工，導向鎖緊機構與絕緣子串柔性接觸，避免在導向過程中對絕緣子表面產生磨損，並能夠很好的適應絕緣子串的誤差，由於卡爪可以接近平動的切入與退出絕緣子邊緣，與絕緣子表面無嚙合摩擦，不損傷絕緣子表面塗層，而且對絕緣子串誤差容錯性好，結構簡單，便於拆裝攜帶，機構運行穩定，能夠用於檢測水平、懸垂以及傾斜的絕緣子串，應用前景廣闊。

附圖說明

圖1為本發明一種可擺動切入的絕緣子檢測機器人變胞爬行機構的結構示意圖；

圖2為本發明一種可擺動切入的絕緣子檢測機器人變胞爬行機構的使用狀態示意圖；

圖3為圖2的左視圖；

圖4為一組移動單元的結構示意圖；

圖5為導向鎖緊機構示意圖；

圖6為矩形框架的結構示意圖；

圖7～圖11為本發明的一組移動單元爬行一個周期的工作原理示意圖；

1絕緣子；2矩形框架；3檢測元件；4動力電源模塊；5連接軸a；6主動杆；7浮動杆；8連杆；9彈簧；10直線滑動軸承；11滑塊；12連接軸b；13套筒a；14套筒b；15電機；16從動帶輪；17芯軸；18主動帶輪；19同步帶；20舵機；21豎直梁；22卡扣；23水平梁；24卡爪；25l形連杆。

具體實施方式：

下面結合圖1～圖11和具體的實施例對本發明的一種可擺動切入的絕緣子檢測機器人變胞爬行機構作進一步的詳細說明。

根據圖1～圖2所示，一種可擺動切入的絕緣子檢測機器人變胞爬行機構，包括移動單元及檢測元件，將三組移動單元通過卡扣22兩兩連接，形成六稜形結構，對絕緣子串進行周向環抱，並沿著絕緣子1平動，通過檢測元件3對絕緣子1進行檢測，所述移動單元包括矩形框架2、爬行機構、導向鎖緊機構。

由於三組移動單元結構組成完全相同，選取其中的一組移動單元進行詳細的說明。

如圖3所示，所述移動單元包括中部鏤空的矩形框架2，如圖5所示，所述矩形框架上設置有豎直梁21和水平梁23，所述豎直梁21與絕緣子1軸線平行，水平梁23與絕緣子1圓周相切，相鄰框架通過卡扣22兩兩連接為一體，所述動力電源模塊4與爬行機構固接在水平梁23上，所述導向鎖緊機構上的主動帶輪18、從動帶輪16分別通過芯軸17與矩形框架2的豎直梁21連接。所述檢測元件3安裝在水平梁23外側，對絕緣子1進行檢測，矩形框架2上裝有變胞爬行機構，在爬行機構上安裝有驅動裝置，驅動裝置可以帶動爬行機構周期性運動，從而實現沿著絕緣子1平動，爬行機構上還固連卡爪24，用於夾持絕緣子外沿，矩形框架2上沿絕緣子徑向設置有導向鎖緊機構，所述導向鎖緊機構用於移動單元在爬升時用於導向，在檢測時用於鎖緊，避免移動單元與絕緣子剛性接觸。

進一步地，如圖3所示，所述變胞爬行機構包括主動杆6、連杆8、末端執行元件、滑塊11、直線滑動軸承10、彈簧9、浮動杆7，主動杆6、連杆8、末端執行元件通過連接軸a5連接，浮動杆7一端與主動杆6通過鉸接，另一端與滑塊11通過直線滑動軸承10連接，同時浮動杆7與矩形框架2通過上、下套筒固定到矩形框架2上，彈簧9一端連接在滑塊11上，另一端連接在浮動杆7上，以施加彈簧約束力，在末端執行元件端部固連卡爪24，用於夾持絕緣子外沿，電機15的輸出軸則與主動杆6通過鍵連接，輸出軸轉動，帶動主動杆6轉動，進而帶動連杆8轉動，帶動與連杆8通過連接軸b12連接的末端執行元件轉動，同時主動杆6旋轉可以帶動浮動杆7沿著滑塊11滑動，從而實現沿著絕緣子1平動。

進一步地，如圖5所示，所述導向鎖緊機構包括主動帶輪18、從動帶輪16、同步帶19、芯軸17、舵機20，主動帶輪18、從動帶輪16分別通過芯軸17與矩形框架2連接，同步帶19一端安裝在主動帶輪18上，另一端安裝在從動帶輪16上，舵機20安裝在主動帶輪18上，導向鎖緊機構用於移動單元在爬升時用於導向，在檢測時用於鎖緊，可以吸收部分徑向誤差，使得導向機構能夠始終保持和絕緣子外沿柔性接觸，避免移動單元與絕緣子剛性接觸，損壞絕緣子表面。

下面結合圖7～圖11詳細介紹一組變胞移動單元的爬行原理：

步驟(1)：如圖7所示，電機15驅動主動杆6順時針轉動，通過連杆8帶動末端執行元件順時針轉動，末端執行元件轉動到與滑塊11接觸的左極限位置，彈簧9處於壓縮狀態，此時滑塊11在彈簧力的約束下不動，末端執行元件與滑塊11合併成為一個構件，此時裝在末端執行元件上的卡爪24剛好切入到絕緣子邊緣並與其貼合，此時末端執行元件停止運動，此時檢測元件3開始對絕緣子串進行檢測，如圖7所示，此時移動單元與絕緣子貼合，移動單元處於初始位置。

步驟(2)：如圖8所示，電機15帶動主動杆6繼續順時針轉動，此時滑塊11與末端執行元件合為一個構件且末端執行元件與絕緣子貼合，所以末端執行元件與滑塊11整體不動，相當於固定機架，由於主動杆6繼續順時針轉動，所以帶動浮動杆7以及機器人本體在導向鎖緊機構的約束下，沿著絕緣子串向上爬行上升到一個絕緣子距離，彈簧9被拉伸，此時導向鎖緊裝置將機器人本體鎖死在絕緣子串上。

步驟(3)：如圖9所示，在完成機器人本體鎖死在絕緣子上之後，電機15帶動主動杆6逆時針旋轉，由於機器人本體被鎖死絕緣子上，此時浮動杆7為機架，主動杆6通過連杆8帶動末端執行元件逆時針轉動，此時卡爪24從絕緣子上脫開，末端執行元件逆時針轉動帶動卡爪24抬起，末端執行元件達到滑塊11右邊的極限位置然後與滑塊11合併為一個構件。如圖9所示，主動杆6繼續逆時針轉動帶動滑塊11構件上升一個絕緣子間距。

步驟(4)：當主動杆6逆時針轉動帶動滑塊11構件上升一個絕緣子間距之後，完成一個運動循環。接著如圖10所示，電機帶動主動杆6順時針轉動，重複步驟(1)開始周期性運動，機器人在絕緣子外沿重複步驟(1)～步驟(4)的運動，從而完成對絕緣子串的檢測。

最後應該說明的是：以上所述的為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。