本實用新型涉及一種換流閥大廳內(nèi)壁清潔機器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

背景技術：

換流站是在高壓直流輸電系統(tǒng)中，為了完成直流電與交流電的轉(zhuǎn)換，并達到電力系統(tǒng)對于安全穩(wěn)定及電能質(zhì)量而建立的站點。換流閥是直流輸電工程的核心設備，通過依次將三相交流電壓連接到直流端得到期望的直流電壓并實現(xiàn)對功率的控制，其價值約占換流站成套設備總價的22～25％。換流閥大廳是放置換流閥的封閉建筑，其內(nèi)壁累積的灰塵若不及時清理會擴散到空氣中，從而對換流閥的正常運行和使用壽命產(chǎn)生很大影響。目前，壁面的清潔工作由人工完成，需購買專業(yè)升降機器，效率低、危險性高且浪費了大量的人力和物力，為保證換流閥大廳內(nèi)部清潔，提高換流閥運行穩(wěn)定性，研制自動化清潔機器人勢在必行。

針對換流閥大廳內(nèi)壁清潔的技術難題，提出一種換流閥大廳內(nèi)壁清潔機器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。進行清潔機器人結(jié)構(gòu)設計時，需解決4種關鍵技術問題：(1)設計可靠的驅(qū)動和吸附機構(gòu)，實現(xiàn)機器人對壁面的攀爬吸附，(2)設計合理的導向和避障機構(gòu)，實現(xiàn)機器人的直線行走和障礙躲避，(3)設計合理的清潔機構(gòu)，實現(xiàn)機器人對換流閥大廳內(nèi)壁有型面的有效清潔，(4)體積小、重量輕、清潔效率高。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有換流閥大廳內(nèi)壁清潔存在的上述問題，本實用新型提供一種換流閥大廳內(nèi)壁清潔機器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

本實用新型采用的技術方案是：

換流閥大廳內(nèi)壁清潔機器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括彩鋼板內(nèi)壁，其特征在于：還包括設置在彩鋼板內(nèi)壁上的清潔模塊、驅(qū)動模塊、避障模塊、吊線模塊、導向模塊、吸附模塊和單片機芯片，所述的驅(qū)動模塊與吸附模塊直連，所述的單片機芯片分別與清潔模塊、驅(qū)動模塊、避障模塊、吊線模塊、導向模塊、吸附模塊連接；其中，

所述的彩鋼板內(nèi)壁為凹凸有序的有型壁面；

所述的清潔模塊置于機器人前端，包括長板、“U”型清潔刷、上固定板、電動推桿、下固定板，所述的“U”型清潔刷固設在所述的長板上，所述的清潔模塊的上下運動受控于所述的電動推桿；所述的電動推桿的上端通過所述的上固定板與機架板固連，下端通過所述的下固定板與所述的長板相連；

所述的驅(qū)動模塊置于機架板下方，包括步進電機、步進電機控制器以及步進電機驅(qū)動器，所述的步進電機通過步進電機固定板固定在機架板上，所述的步進電機控制器通過步進電機驅(qū)動器與所述的步進電機連接；

所述的避障模塊置于機架板的前端，所述的吊線模塊置于機器人的后部且與機架板固連，所述的吊線模塊用于卷收供電的電源線；

所述的導向模塊包括塑料錐形輪、導向輪后軸、導向輪固定板、端蓋、導向輪前軸、U型板，所述的塑料錐形輪與所述的彩鋼板內(nèi)壁的凸起相貼合，并且通過導向輪前軸或?qū)蜉喓筝S、導向輪固定板、端蓋與所述的機架板固定，所述的U型板固定在機架板上；

所述的吸附模塊包括同步帶、軛鐵、中心軸套、磁塊、后端蓋、同步帶輪、前端蓋，所述的磁塊的軸向兩側(cè)分別通過后端蓋和前端蓋固定，徑向兩側(cè)通過軛鐵和同步帶輪固定，所述的軛鐵的內(nèi)側(cè)安裝有中心軸套，所述的中心軸套通過緊固螺栓固定在所述的前端蓋上，機架板前后兩個吸附模塊之間由同步帶連接。

所述的“U”型清潔刷設置為4套，并通過8個螺柱和8個緊固螺母固定在長板上。

所述的步進電機采用后驅(qū)形式。

所述的避障模塊采用魚眼攝像原理。

所述的導向模塊采用機械式導向，共設置有三套，機架板的前端設置一套，機架板的后端兩側(cè)各設置一套。

所述的磁塊采用halbach陣列進行充磁。

本實用新型的技術構(gòu)思為：為減小機器人整體尺寸，設計時采用板式結(jié)構(gòu)；為實現(xiàn)機器人吸附、攀爬、直線行駛、避障和清潔等功能，以模塊化方法對機器人結(jié)構(gòu)進行設計；為實現(xiàn)機器人吸附功能，基于halbach陣列，設計了一款專用永磁磁輪；為增加機器人與彩鋼板內(nèi)壁的摩擦力，磁輪外圍設置同步帶；為實現(xiàn)機器人攀爬功能，采用步進電機驅(qū)動，并采用磁輪與電機直連形式；為實現(xiàn)機器人直線行駛功能，設計了一套導向模塊，導向模塊分為前端中部導向和后側(cè)兩端導向，保證了機器人行進的直線性；為實現(xiàn)機器人避障功能，基于魚眼攝像原理，設計了一套避障模塊，通過環(huán)境識別、環(huán)境重建和路徑規(guī)劃實現(xiàn)機器人避障；為實現(xiàn)機器人清潔功能，設計了一套清潔模塊，所述清潔模塊一次可清潔四條凹槽，效率較高。

本實用新型的有益效果在于：

首先，針對換流閥大廳內(nèi)壁清潔的技術難題，提出了一種內(nèi)壁清潔機器人的完整結(jié)構(gòu)方案，使其集攀爬吸附、直線行駛、障礙識別和有效清潔等功能于一體，滿足基本使用要求；

其次，基于halbach陣列，提出了一種“永磁輪+同步帶”的吸附結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了機器人的壁面吸附功能；

最后，將功能模塊化方法應用在清潔機器人的結(jié)構(gòu)設計上，使其具有互換性強、可操作性高等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型整體結(jié)構(gòu)位圖一。

圖2是本實用新型整體結(jié)構(gòu)位圖二。

圖3是本實用新型吸附模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參照圖1至圖3，換流閥大廳內(nèi)壁清潔機器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括彩鋼板內(nèi)壁1，還包括設置在彩鋼板內(nèi)壁1上的清潔模塊2、驅(qū)動模塊3、避障模塊4、吊線模塊5、導向模塊6、吸附模塊7和單片機芯片8，所述的驅(qū)動模塊3與吸附模塊7直連，所述的單片機芯片8分別與清潔模塊2、驅(qū)動模塊3、避障模塊4、吊線模塊5、導向模塊6、吸附模塊7連接；其中，

所述的彩鋼板內(nèi)壁1為凹凸有序的有型壁面；

所述的清潔模塊2置于機器人前端，包括長板201、“U”型清潔刷204、上固定板205、電動推桿206、下固定板207，所述的“U”型清潔刷204固設在所述的長板201上，所述的清潔模塊2的上下運動受控于所述的電動推桿206；所述的電動推桿206的上端通過所述的上固定板205與機架板固連，下端通過所述的下固定板207與所述的長板201相連；

所述的驅(qū)動模塊3置于機架板下方，包括步進電機303、步進電機控制器302以及步進電機驅(qū)動器304，所述的步進電機303通過步進電機固定板301固定在機架板上，所述的步進電機控制器302通過步進電機驅(qū)動器304與所述的步進電機303連接；

所述的避障模塊4置于機架板的前端，所述的吊線模塊5置于機器人的后部且與機架板固連，所述的吊線模塊5用于卷收供電的電源線；

所述的導向模塊6包括塑料錐形輪601、導向輪后軸602、導向輪固定板603、端蓋604、導向輪前軸605、U型板606，所述的塑料錐形輪601與所述的彩鋼板內(nèi)壁1的凸起相貼合，并且通過導向輪前軸605或?qū)蜉喓筝S602、導向輪固定板603、端蓋604與所述的機架板固定，所述的U型板606固定在機架板上；

所述的吸附模塊7包括同步帶701、軛鐵702、中心軸套703、磁塊705、后端蓋706、同步帶輪707、前端蓋708，所述的磁塊705的軸向兩側(cè)分別通過后端蓋806和前端蓋708固定，徑向兩側(cè)通過軛鐵702和同步帶輪707固定，所述的軛鐵702的內(nèi)側(cè)安裝有中心軸套703，所述的中心軸套703通過緊固螺栓704固定在所述的前端蓋708上，機架板前后兩個吸附模塊7之間由同步帶701連接。

所述的“U”型清潔刷204設置為4套，并通過8個螺柱202和8個緊固螺母203固定在長板201上。

所述的步進電機303采用后驅(qū)形式。

所述的避障模塊4采用魚眼攝像原理。

所述的導向模塊6采用機械式導向，共設置有三套，機架板的前端設置一套，機架板的后端兩側(cè)各設置一套。

所述的磁塊705采用halbach陣列進行充磁。

本實用新型的技術構(gòu)思為：為減小機器人整體尺寸，設計時采用板式結(jié)構(gòu)；為實現(xiàn)機器人吸附、攀爬、直線行駛、避障和清潔等功能，以模塊化方法對機器人結(jié)構(gòu)進行設計；為實現(xiàn)機器人吸附功能，基于halbach陣列，設計了一款專用永磁磁輪；為增加機器人與彩鋼板內(nèi)壁的摩擦力，磁輪外圍設置同步帶；為實現(xiàn)機器人攀爬功能，采用步進電機驅(qū)動，并采用磁輪與電機直連形式；為實現(xiàn)機器人直線行駛功能，設計了一套導向模塊，導向模塊分為前端中部導向和后側(cè)兩端導向，保證了機器人行進的直線性；為實現(xiàn)機器人避障功能，基于魚眼攝像原理，設計了一套避障模塊，通過環(huán)境識別、環(huán)境重建和路徑規(guī)劃實現(xiàn)機器人避障；為實現(xiàn)機器人清潔功能，設計了一套清潔模塊，所述清潔模塊一次可清潔四條凹槽，效率較高。

本實施例的具體工作過程是：

(1)機器人位于壁面底部初始狀態(tài)，避障模塊4開啟，機器人進入識別障礙狀態(tài)；

(2)電動推桿206得電，推桿伸出，“U”型清潔刷204垂直下降直至觸壁，電動推桿206失電；

(3)步進電機303得電，同步帶701運動，機器人向上攀爬；

(4)導向模塊6的塑料錐形輪601與內(nèi)壁凸起接觸，實時導向；

(5)機器人向上行進，清潔刷204清掃壁面；

(6)避障模塊4識別到障礙或大廳頂面，步進電機303失電，機器人停車；

(7)電動推桿206得電，推桿回縮，“U”型清潔刷204垂直上升直至初態(tài)，電動推桿206失電；

(8)步進電機303得電，同步帶701運動，機器人返程行走；

(9)機器人返程至初態(tài)，步進電機303失電，機器人停車；

(10)避障模塊4失電，機器人關閉識別障礙功能。

本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術手段。