專利名稱：絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種絕緣子串檢測機器人系統(tǒng)，用于耐張塔絕緣子串的檢測。
背景技術(shù)：
隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運行越來越受到重視。尤其在近年來大力發(fā)展的超高壓、特高壓輸電系統(tǒng)中，絕緣子的安全運行直接決定了整個系統(tǒng)的投資及安全水平，為保證高壓輸電線路的電氣安全，在高壓輸電線路運行使用一段時間后，需要檢測線路的電氣性能，特別是絕緣子的絕緣安全性能，防止短路或斷路等現(xiàn)象的發(fā)生。絕緣子是架空高壓輸電線路上用于導線與鐵塔連接的絕緣元件，具有兩個基本作用，即支撐和防止電流回地，這兩個作用必須得到保證，絕緣子不應(yīng)該由于環(huán)境和電負荷條件發(fā)生變化導致各種電應(yīng)力而失效，否則絕緣子就不會產(chǎn)生所需的作用，會損害整條線路的使用和運行壽命。按照安裝結(jié)構(gòu)不同，絕緣子串可分垂直絕緣子串和水平絕緣子串，以及傾斜絕緣子串，當然，由于安裝的需要，一般如垂直絕緣子串并不是絕對垂直，而是在豎直方向上一定角度范圍之內(nèi)都可以叫做垂直絕緣子串。顯而易見的是，應(yīng)用于垂直絕緣子串檢測的機器人要克服地球引力，并且針對絕緣子串的結(jié)構(gòu)特點進行攀爬，其基本結(jié)構(gòu)特點是，絕緣子串有若干節(jié)組成，節(jié)間通常存在形體空間。用耐張絕緣子串懸掛導線或分裂導線的承受導線張力的桿塔稱為耐張塔，是以基本水平的方向牽拉導線的塔架，當然由于重力的影響，不會絕對水平。這里所說的絕緣子串，在耐張塔上基本上就是水平絕緣子串。隨著人性化作業(yè)推廣的需要和智能機器人的發(fā)展，目前，越來越多的智能機器人應(yīng)用于電力線路巡檢或者設(shè)備檢測上。在如中國第CN201331558Y號實用新型專利中，公開了一種具有雙履帶輪結(jié)構(gòu)的絕緣子檢測機器人，用于水平雙聯(lián)絕緣子串的檢測，其通過履帶跨越所述形體空間，并通過兩邊的阻擋裝置進行行走方向的導向。不過顯然諸如履帶和輪式結(jié)構(gòu)的機器人并不適合于垂直絕緣子串的檢測，為了保證機器人能可靠運行，通常需要在輔助在行進方向的導向結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。另外顯見的一點是，絕緣子串很多是瓷質(zhì)件，表面非常光滑，很難使機器人獲得良好的驅(qū)動環(huán)境。中國第CN202013392U號實用新型專利則公開了一種可用于垂直絕緣子串檢測的機器人，包括對稱設(shè)置的兩個環(huán)形支架，兩個環(huán)形支架上分別設(shè)置有爬行機構(gòu)，兩個爬行機構(gòu)之間通過連接板連接；為適應(yīng)在垂直絕緣子串上的攀爬，爬行機構(gòu)包括對稱設(shè)置的兩個導軌，兩個導軌上分別設(shè)置卡腳機構(gòu)；而卡腳機構(gòu)又包括滑動裝置和擺動裝置，滑動裝置包括滑動設(shè)置在導軌上的卡腳滑塊，擺動裝置包括擺動鍵套，擺動鍵套通過軸承連接到卡腳滑塊上，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；并且在實際使用中，需要一系列的運動相配合，不可避免的產(chǎn)生個運動環(huán)節(jié)的銜接問題，效率比較低。另外，其形體比較大，攜帶困難，而高壓線路多在野外，不便于攜帶的缺陷會嚴重影響其實際使用的便捷性。中國第CN1165775C號發(fā)明專利則公開了一種具有可套設(shè)于絕緣子本體周邊的環(huán)形支架的機器人，在該環(huán)形支架上設(shè)置爬行機構(gòu)和檢測探頭，顯然，由于絕緣子串兩端連接，環(huán)形支架套裝在絕緣子串上需要通過輔助結(jié)構(gòu)進行配合，否則無法完成套裝，該輔助的結(jié)構(gòu)，如兩節(jié)或者兩節(jié)以上拼對口和的結(jié)構(gòu)，造成了其自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。另外，其仍然采用導軌式結(jié)構(gòu)，并配合卡爪結(jié)構(gòu)，體積仍然比較大，體形笨重而難以攜帶。同時，卡爪結(jié)構(gòu)動作比較緩慢，檢測效率比較低。通常，這類檢測機器人需要在斷電的情況下進行檢測，影響線路的正常運運行。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，移動速度快的用于耐張塔絕緣子串檢測的機器人系統(tǒng)。一種絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，用于水平耐張雙聯(lián)絕緣子串的檢測，包括機器人運動系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。所述的機器人運動系統(tǒng)部分包括:機構(gòu)連扳；攀爬裝置，至少設(shè)置在所述機構(gòu)連扳在行進方向的一側(cè)，且該攀爬裝置具有前后各一組的攀爬臂；其中攀爬臂為中部連接有驅(qū)動軸并以驅(qū)動軸軸線為基準的軸對稱桿件；導向裝置，用于導向于絕緣子串，設(shè)置在機構(gòu)連扳的在行進方向的兩側(cè)，匹配待檢測的雙聯(lián)絕緣子串；檢測設(shè)備，設(shè)置在所述機構(gòu)連扳上；控制單元，輸出連接所述攀爬裝置的驅(qū)動裝置，以控制前后各一組攀爬臂間的轉(zhuǎn)角差；以及人機控制終端，與所述控制單元通過無線通信單元進行通信連接，以遙控所述攀爬裝置。依據(jù)本實用新型的上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，采用攀爬臂驅(qū)動的結(jié)構(gòu)形式，兩對攀爬臂交替驅(qū)動，其運行速度取決于攀爬臂的轉(zhuǎn)動速度，且該轉(zhuǎn)動速度不會受到絕緣子自身結(jié)構(gòu)的影響，可以因此獲得所需要的檢測速度。攀爬臂為桿件，結(jié)構(gòu)相對比較簡單，整體結(jié)構(gòu)緊湊，方便攜帶，使其具有更廣泛的使用范圍。在進一步改進的方案中，上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，當所述攀爬裝置設(shè)置在所述機構(gòu)連扳在行進方向的一側(cè)時，或者僅在一側(cè)設(shè)置攀爬裝置，結(jié)構(gòu)更加緊湊，所述導向裝置則包括設(shè)置在所述攀爬裝置下側(cè)的第一導向部分，可以進一步的簡化結(jié)構(gòu)。上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，所述第一導向部分包括在待檢測絕緣子串周向呈等腰梯形排布的四條雪橇，整體形成V型槽結(jié)構(gòu)，匹配絕緣子串等效圓柱面，具有可靠的導向性能，且雪橇滑板面長度大于絕緣子串一倍節(jié)距而小于三倍節(jié)距，從而，在滿足正常使用的情況下，所短接的絕緣子比較少。進一步地，關(guān)于絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，所述雪橇滑板長度為絕緣子串兩倍節(jié)距，在滿足結(jié)構(gòu)緊湊的同時，保證運行的可靠性。進而，如前所述的所形成的V型槽結(jié)構(gòu)，對于上述的絕緣子串智能檢測機器人，可進一步選的是，絕緣子串與所述導向部分相接合的部分小于等于180度并大于等于120度，且導向部分為以豎直面為為基準的面對稱結(jié)構(gòu)，形成兩邊約束匹配重力作用的形式形成可靠的導向和位置約束作用。優(yōu)選地，每組攀爬臂有兩個攀爬臂，兩攀爬臂以豎直面為基準面對稱布局，在絕緣子串的書對稱平面兩邊分布，形成有向內(nèi)的且平衡的一對擠壓力，在獲得前進動力的同時，形成有自身的導向作用。而連接前后攀爬臂的架體為具有伸縮結(jié)構(gòu)的架體，實現(xiàn)了攀爬機構(gòu)雙轉(zhuǎn)軸、絕緣子雙串間距的適應(yīng)性設(shè)計，從而解決了絕緣子串檢測機器人在不同電壓等級、不同線路上的使用。進一步地，上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，兩組攀爬臂之一配置有用于檢測攀爬臂轉(zhuǎn)角的傳感器，以反饋控制該攀爬臂的轉(zhuǎn)速，以使攀爬裝置運行更加平穩(wěn)。優(yōu)選地，上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，為了使攀爬臂運行更平穩(wěn)且可靠，所述傳感器有一對，用于攀爬臂周向的位置反饋，從而把攀爬臂的軸向分成兩個區(qū)間，以反饋控制該組攀爬臂在不同區(qū)間的速度匹配，另一組攀爬臂則勻速控制。優(yōu)選地，上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，兩組攀爬臂間轉(zhuǎn)角差通過電機差速運動控制或所述控制單元直接輸出的延時運動控制，以使前后兩組攀爬臂的轉(zhuǎn)角差在90度附近預(yù)定區(qū)間內(nèi)變化，保證驅(qū)動的可靠性。一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，所述檢測設(shè)備包括檢測議類檢測設(shè)備和用于檢測絕緣子電阻的檢測裝置，其中，檢測裝置包括通過同步連桿連接的一對探針，驅(qū)動所述同步連桿以使所述探針擺動的舵機。優(yōu)選地，上述絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，為了更方便的控制機器人，還包括連接于所述控制單元的可見光攝像機，并配置有圖像處理單元，以識別絕緣子串的邊緣位置信息，輸出控制所述攀爬裝置在絕緣子串上的位置。從而，在對邊緣信息位置檢測時，檢測機器人可根據(jù)絕緣子檢測機器人在絕緣子串上的?？?，通過所攜帶的可見光攝像機抓取設(shè)備圖像，并對設(shè)備圖像進行圖像處理和模式識別，識別出絕緣子串的邊緣位置信息，從而實現(xiàn)絕緣子串檢測機器人在絕緣子串上邊緣位置信息的確定。上述絕緣子串智能檢測機器人，其改進之處重點體現(xiàn)在載具上，當載具滿足在耐張塔絕緣子串上運行可靠的條件時，顯見的是所述檢測設(shè)備可以據(jù)此配置諸多可用的檢測設(shè)備。依據(jù)上述方案，為更清楚的理解上述方案，結(jié)合較佳的實施例，進一步的選擇可匹配以下優(yōu)點:1、本體部分前后安裝電機軸的支撐座與支撐架采用可調(diào)節(jié)伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以適應(yīng)結(jié)構(gòu)高度不同的絕緣子串；2、本體結(jié)構(gòu)部分支架臂采用可調(diào)節(jié)伸縮結(jié)構(gòu)和易更換結(jié)構(gòu)設(shè)計，以適應(yīng)結(jié)構(gòu)高度和盤徑不同的絕緣子串；3、采用智能控制系統(tǒng)設(shè)計，以提高前后不同方向運行適應(yīng)性；4、采用無線監(jiān)控技術(shù)，采用手持終端遠程控制機器人本體操作；5、采用遠程圖像管理技術(shù)，將機器人本體視頻采集信息通過終端視頻播放設(shè)備，同步觀察機器人運動狀態(tài)視頻及絕緣子片圖像信息；6、采用模式識別技術(shù)，通過分析檢測機器人運動采集的絕緣子圖像信息，分析確定檢測機器人在絕緣子串上相對位置；7、邊緣檢測技術(shù)，采用超聲傳感器、光電傳感器、模式識別技術(shù)相結(jié)合的傳感器融合技術(shù)，確定絕緣子串上的邊緣位置信息；8、同步檢測技術(shù)，檢測機器人采用同向運行，雙串同時檢測方式，檢測絕緣子片信息；9、可攜帶絕緣子阻值檢測設(shè)備或分布電壓檢測設(shè)備或磁場分布檢測設(shè)備進行檢測。下面結(jié)合說明書附圖詳述本實用新型的技術(shù)方案，使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本實用新型。

圖1為依據(jù)本實用新型的一種絕緣子串智能檢測機器人的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為一種檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為一種攀爬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為無線通訊模塊的原理框圖。圖5為絕緣子串檢測機器人控制系統(tǒng)原理框圖。圖6為絕緣子串檢測機器人結(jié)構(gòu)布局圖。圖7為絕緣子串檢測機器人功能布局圖。圖8為絕緣子串檢測機器人運動控制流程圖。
圖9為絕緣子串檢測機器人初始化流程圖。圖10絕緣子串檢測機器人與后臺控制系統(tǒng)的交互步驟。圖11電氣系統(tǒng)控制框圖。圖中:1.檢測儀，2.機構(gòu)連板，3.電源，4.轉(zhuǎn)接塊，5.攀爬裝置，6.防護罩，7.通訊天線，8.檢測裝置，9.輔助支撐雪橇，10.超聲及光電傳感器，11輔助連接臺，12微型可見攝像機；21.同步連桿，22.支撐固定座，23.舵機座，24.舵機，25.探針連桿，26.探針，27.舵機連桿，28.檢測連桿；41.電機軸，42.滾輪，43.支撐座，44.軸承端蓋，45.軸端蓋，46.支撐架，47.電機，48.限位開關(guān)，49.限位座，50.攀爬臂，51.定位臺，52.大齒輪，53.小齒輪，54.電機座，55.支臂架，56.軸承；61遠程遙控器智能MCU，62代表遙控器電源系統(tǒng)，63代表遠程遙控器顯示部分，64代表遠程遙控器存儲部分，65代表無線W1-Fi模塊，66代表中央控制主控MCU，67代表檢測模塊，68代表運動驅(qū)動模塊，69代表系統(tǒng)指示及報警系統(tǒng)；71代表中央控制單元，72代表信息采集模±夾，73代表運動驅(qū)動器I，74代表運動驅(qū)動器〖I 75代表速度反饋編碼器I，76代表速度反饋編碼器11 7代表無線
信號接收模塊，78代表檢測儀觸發(fā)控制模塊，Ml代表直流電機I，M2代表直流電機II。
具體實施方式
應(yīng)當理解，本文中所涉及重點在于對載具所提出的改進，對其中所涉及的如圖1中所示的檢測儀I和檢測裝置8，作為載具上的搭載品，在滿足平臺對應(yīng)可靠性的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)知其搭載方式，因此，在本文中，對載具做相對簡要的說明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)容易確知。同時應(yīng)當理解，這里的機器人系統(tǒng)是典型的機電產(chǎn)品，包括機械部分和控制部分，其中控制部分也可以叫做電氣部分。應(yīng)知，本文中，如導向裝置，分居于機構(gòu)連扳2兩側(cè)，但并不必然表示兩側(cè)的導向部分采用同樣原理、同樣的結(jié)構(gòu)，更不必然表示絕對對稱。應(yīng)知，在本文中，如機構(gòu)連扳2，其作用是作為搭載物的搭載平臺，并不必然表示其是板型件，因此，本文中，所使用術(shù)語主要用于特定目的和所要解決技術(shù)問題的表達，不為其名稱所直接限定。在一些實施例中，如圖1所示的一種絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)的機械部分，用于水平耐張雙聯(lián)絕緣子串的檢測，其包括:機構(gòu)連扳2，用作載具和連接機體，且如圖1所示，對于雙聯(lián)絕緣子串，載具最好分布在帶絕緣子串(圖中雙聯(lián)的依次串聯(lián)的傘狀物)中間的空隙里，保證重心落入兩絕緣子串中間，運行穩(wěn)定性比較好。需要注意的是在結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為，機構(gòu)連扳2的寬度受到雙聯(lián)絕緣子串之間空間的約束，但并非是絕對約束，如圖1所示，機構(gòu)連扳2受到機器人其他部分的頂托而使主體結(jié)構(gòu)位于雙聯(lián)絕緣子串的上方。采用絕緣子雙串同步檢測技術(shù)，消除了絕緣子串位置偏差對檢測造成的影響，提高檢測機器人作業(yè)效率和零值絕緣子檢測準確性。機器人配置攀爬裝置5，為載具提供驅(qū)動力，配置有兩種基本方式，在一些實施例中，使用設(shè)置在所述機構(gòu)連扳在行進方向的一側(cè)的單邊驅(qū)動方式，如圖1和3所示，圖中攀爬裝置5通過支撐架46與機構(gòu)連扳2相連，單邊驅(qū)動方式結(jié)構(gòu)簡單，且能夠通過如該攀爬裝置具有前后各一組的攀爬臂50的結(jié)構(gòu)形式，平衡因單邊驅(qū)動所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，保證攀爬裝置能夠可靠運行。在另一些實施例中，可以采用雙邊驅(qū)動的方式，也就是加以對稱的在機構(gòu)連扳2的另一邊也設(shè)置攀爬裝置，這種結(jié)構(gòu)驅(qū)動性能比較好，但結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，且需要保證兩邊驅(qū)動的同步性。顯見的是，為了滿足持續(xù)的驅(qū)動，兩組攀爬臂在攀爬時始終有一組作用于一絕緣子，在結(jié)構(gòu)上更具體的表現(xiàn)為，前后攀爬臂50的中心距需要滿足絕緣子串節(jié)距和絕緣子外部輪廓，本領(lǐng)域的技術(shù)人員據(jù)此容易計算。而在進一步的應(yīng)用中，可以把攀爬裝置配置成前后可調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，形成攀爬臂中心距可調(diào)的結(jié)構(gòu)，如圖3所示的支撐架46與前后電機軸41的機架間通過可調(diào)連接結(jié)構(gòu)連接，比如支撐架46為套，所說的機架為軸套配合的軸，通過如頂緊螺釘實現(xiàn)軸套活動連接的約束，形成可調(diào)的結(jié)構(gòu)形式，從而，滿足各種節(jié)距和外部輪廓的絕緣子的檢測。在一些實施例中，如圖3所示，攀爬臂50為正交連接于驅(qū)動軸并以驅(qū)動軸軸線為基準的軸對稱桿件，如圖3所示，電機軸41位連接機體，攀爬臂50的中部連接在電機軸上而被驅(qū)動。在另一些實施例中，攀爬臂50與驅(qū)動軸，如與圖3中所示的電機軸41間未必采用正交結(jié)構(gòu)，以電機軸41為連接基礎(chǔ)，向外輻射的攀爬臂可以偏折一定的角度，以匹配如圖3所示的相對的左右一對滾輪42之間的距離。關(guān)于驅(qū)動，主要是電機軸41的驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)相對簡單，在此不再贅述。只是如圖3所示，前后各一組的攀爬臂都配置有獨立的電機47驅(qū)動的方式，同步性保證需要附加其他的控制模式，在另一些實施例中，可以通過同步結(jié)構(gòu)進行同步控制，比如齒輪傳動，且如齒輪傳動的結(jié)構(gòu)形式，可以保證前后兩組的攀爬裝置具有相對固定的轉(zhuǎn)角，更加容易保證驅(qū)動力的持續(xù)性，當然，如圖3所示的獨立電機驅(qū)動的結(jié)構(gòu)，也非常容易調(diào)整其轉(zhuǎn)角，本領(lǐng)域的技術(shù)人員是非常容理解的。同時，應(yīng)知，在現(xiàn)有的機器人的驅(qū)動方式中，普遍采用前后同步驅(qū)動的方式，本文在下文中會給出不同的驅(qū)動方式下不同的硬件配置。因此，可以理解的是，在這里同步驅(qū)動是一種選擇，而另一種選擇則是不同步驅(qū)動，但同時應(yīng)當理解，在周轉(zhuǎn)周期上，前后一對攀爬臂是同步的，而在一個周期內(nèi)則不一定是同步的。其中，控制單元，如圖5所示的中央控制單元71輸出連接匹配所述電機軸41的電機，以控制攀爬臂的工作狀態(tài)，一種最簡單的選擇是前饋控制，結(jié)構(gòu)簡單，為了保證控制精度，如圖5所示，最好采用閉環(huán)控制。即便是前饋控制，只要合理設(shè)置傳動部分，仍然可以實現(xiàn)所需要的速度匹配。作為梗概性說明，包括人界控制終端在這里僅簡略說明，在后續(xù)的內(nèi)容中進行詳細說明，在絕緣子串檢測機器人領(lǐng)域，普遍都設(shè)置控制單元和人機控制終端，顯然，在基本配置上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動而完成相應(yīng)的配置。對于此類機器人，應(yīng)當配置可靠的導向裝置，用于導向于絕緣子串，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，匹配雙聯(lián)絕緣子串，導向裝置設(shè)置在機構(gòu)連扳的在行進方向的兩側(cè)，對此，本文本部分第二段已經(jīng)有選擇的相關(guān)說明，在一些實施例中，會采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)對置相同的導向裝置，如圖1所示的輔助支撐雪橇9。關(guān)于檢測設(shè)備，設(shè)置在所述機構(gòu)連扳上，依據(jù)匹配的功能檢測，搭載相應(yīng)的檢測設(shè)備即可。當所述攀爬裝置5設(shè)置在所述機構(gòu)連扳在行進方向的一側(cè)時，所述導向裝置則包括設(shè)置在所述攀爬裝置5下側(cè)的第一導向部分，如圖1所示，一組輔助支撐雪橇9設(shè)置在攀爬裝置5的下側(cè)。應(yīng)知，在本文中所適用的絕緣子串中，機器人是靠重力附著在絕緣子串的上方，因此，在運行穩(wěn)定性方面需要考慮的是重心和左右平衡的問題。當然，只要重心落在雙聯(lián)的絕緣子串的中間，其平衡問題通常不會有問題，只是重心越偏一側(cè)，穩(wěn)定性就越差，但由于攀爬裝置5位于的一側(cè)雖然重量大，但由于攀爬時產(chǎn)生支反力會有一定的抵消作用。況且，攀爬裝置設(shè)置在較重的一側(cè)，驅(qū)動時更易取力。關(guān)于如圖1所示的輔助支撐雪橇9，形成一種半包圍結(jié)構(gòu)，能夠形成可靠的約束，顯然在一側(cè)設(shè)置如圖1所示的輔助支撐雪橇9時，另一側(cè)可以設(shè)置一個相對簡單的導向部分，如一個滑板，或者單一的一個雪橇，該雪橇對應(yīng)地位于本側(cè)絕緣子串的上母線側(cè)，也可以在本側(cè)的絕緣子串的外側(cè)，顯然也都能夠起到很好的支撐作用，其導向作用可以處于次要地位，而著重于支撐作用，以簡化結(jié)構(gòu)。進一步地，關(guān)于前述的祝福支撐雪橇9的所說的半包圍結(jié)構(gòu)，如圖1所示，所述第一導向部分包括在待檢測絕緣子串周向呈等腰梯形排布的四條雪橇，且雪橇滑板面長度大于絕緣子串一倍節(jié)距而小于三倍節(jié)距，以滿足可靠的運行，雪橇采用雙端翹曲結(jié)構(gòu)，滿足在前后移動式的導向。雪橇可以剛性連接，保持如圖1所示的結(jié)構(gòu)，也可以通過彈性部分附加中部鉸鏈連接的結(jié)構(gòu)形式，使雪橇具有前后俯仰的功能，對應(yīng)地，彈性部分如彈簧連接在雪橇鉸接點的前后一側(cè)，形成復(fù)位結(jié)構(gòu)，在雪橇較短時，如一倍節(jié)距，通過自適應(yīng)的俯仰控制保證機器人的可靠運行。應(yīng)理解的是，剛性連接也能夠形成可靠運行，且運行穩(wěn)定性更好。為滿足運行的平穩(wěn)性，顯然，兩倍節(jié)距可以保證雪橇在任何階段都有兩個點支撐在兩個絕緣子的外緣，穩(wěn)定性可以獲得保證。且結(jié)構(gòu)也比較緊湊，僅同時短接兩個絕緣子。而大于一倍節(jié)距而小于兩倍節(jié)距時，雪橇最多端接兩個絕緣子。顯然，大于兩倍節(jié)距并小于三倍節(jié)距時的運行穩(wěn)定性更好，只是結(jié)構(gòu)稍長，但大多數(shù)時間段內(nèi)，也僅端接兩個絕緣子。關(guān)于半包圍結(jié)構(gòu)，若雪橇間的連接件有足夠的彈性形變的能力，所說的半包圍可以大于180度，如使用彈簧片用于同側(cè)雪橇之間的連接，這樣，可以獲得更好的運行可靠性，震動小，對所搭載的電子設(shè)備的影響相對較小。為方便使用，絕緣子串與所述導向部分相接合的部分小于等于180度并大于等于120度，且導向部分為以豎直面為為基準的面對稱結(jié)構(gòu)，形成可靠的夾持定位。進一步地，為了滿足驅(qū)動的可靠性，每組攀爬臂50有兩個攀爬臂，兩攀爬臂以豎直面為基準面對稱布局，從而，驅(qū)動裝置本身就具有一定的導向作用。優(yōu)選地，兩組攀爬臂50同步驅(qū)動，且每組攀爬臂通過電機軸41串接而同步驅(qū)動，如圖3所示。優(yōu)選地，為了減小對絕緣子的損傷，攀爬臂的端部位球面結(jié)構(gòu)，或者采用如圖3所示的滾輪42，變滑動摩擦為滾動摩擦。進一步地，為了更好的控制機器人的運行，在一電機軸上設(shè)有位置檢測傳感器，或兩電機軸上同時設(shè)有位置檢測傳感器。關(guān)于位置檢測傳感器，可以采用小型的編碼器，還可以對于并精確的檢測，采用如在機架設(shè)置限位開關(guān)48，而在攀爬臂50上設(shè)置定位臺51，通過兩者的在預(yù)定相位的相互作用產(chǎn)生位置的上的檢測。在一些實施例中，兩組攀爬臂50間轉(zhuǎn)角差為90度，以獲得合理的持續(xù)的驅(qū)動力。進一步，為了適應(yīng)絕緣子片的不同類型，兩組攀爬臂50間轉(zhuǎn)角差可通過電機47差速運動控制調(diào)節(jié)、或延時運動控制調(diào)節(jié)，使兩組攀爬臂50間轉(zhuǎn)角差在90度附近調(diào)整，以獲得更加順暢的驅(qū)動形式。如在絕緣子串智能檢測機器人沿絕緣子串運動方向正向移動時，兩組攀爬臂50間轉(zhuǎn)角差為90度附近一定值，所述定值需根據(jù)實際絕緣子串設(shè)定，當在絕緣子串智能檢測機器人沿絕緣子串運動方向逆向移動時，通過電機47差速運動控制調(diào)節(jié)、或延時運動控制調(diào)節(jié)，使兩組攀爬臂50間轉(zhuǎn)角差在90度附近附近另一定值，本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員很容易理解是為簡化描述所定。再如在絕緣子串智能檢測機器人在絕緣子串運動時，根據(jù)絕絕緣子串線路情況，兩組攀爬臂50間轉(zhuǎn)角差通過電機47差速運動控制調(diào)節(jié)、或延時運動控制調(diào)節(jié)90度附近定值，這種運動方式驅(qū)動性能比較好，但控制相對比較復(fù)雜，且需要實施調(diào)整攀爬臂50運動的同步性。在更佳的實施例中，經(jīng)過長期的研究，發(fā)明人提出一種更好的控制方式，加以匹配的硬件配置是兩組攀爬臂50之一配置有用于檢測攀爬臂轉(zhuǎn)角的傳感器，以反饋控制該攀爬臂的轉(zhuǎn)速，從而，沒有配置傳感器的攀爬臂勻速控制，配置有傳感器的攀爬臂基于所述傳感器可以采用另一種控制方式。關(guān)于傳感器，可以是獨立的一個編碼器，結(jié)構(gòu)安裝緊湊，但成本較高。另一種方式則是選擇兩個形位開關(guān)性質(zhì)的傳感器，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，并且在所說的另一種方式中，只需要位置控制。顯然，前述的編碼器通過轉(zhuǎn)角的采集，可以準確的確定所說的位置。借助于傳感器，采用雙臂交替聯(lián)動攀爬技術(shù)，解決了架空輸電線路均壓環(huán)對絕緣子串機器人高度的限制，實現(xiàn)了絕緣子整串檢測狀態(tài)完整性。關(guān)于搭載的檢測設(shè)備，前面已經(jīng)部分述及，這里重點說明搭載設(shè)備在機構(gòu)連扳2上的安裝，以降低重心，并使載荷盡可能的分布均勻。如圖1所示，檢測設(shè)備包括設(shè)置在機構(gòu)連扳2上側(cè)檢測儀I和下側(cè)的用于檢測絕緣子電阻的檢測裝置8，由于檢測裝置8是活動部件，安裝在機構(gòu)連扳2的下側(cè)可以在其活動時穩(wěn)定性更好。為避免掣肘，如機器人上的電源3可以設(shè)置在機構(gòu)連扳2 的上側(cè)。關(guān)于檢測裝置，如圖1和2所示，一對探針26懸垂，通過正交連接探針根部的同步連桿21的驅(qū)動形成擺動結(jié)構(gòu)，使用時，可以向前進方向的任意一側(cè)擺動，完成擺動側(cè)的絕緣子的檢測。檢測裝置通過構(gòu)成其機架的支撐固定座22連接在機構(gòu)連扳2的下側(cè)，一舵機24可以直連所述同步連桿21，也可以通過舵機連桿27連接到一探針26上形成四桿機構(gòu)進行驅(qū)動。進一步地，為了簡化模型，在涉及同步傳動時，本文以齒輪形式帶動電機軸41旋轉(zhuǎn)，如圖1所示，電機47通過大齒輪52和小齒輪53構(gòu)成的單極齒輪實現(xiàn)傳動，此方式僅為運動傳遞的一種，與其具有相同效果的同步帶傳動、軟軸傳動、鏈條傳動并以相應(yīng)傳動方式
擴展的傳動結(jié)構(gòu)本文不在--圖示，但均在本專利保護范圍。同時，驅(qū)動電機安裝方式亦可
通過中間電機軸帶動兩端傳動軸運動，或同時通過兩個電機分別驅(qū)動兩端電機軸軸，其運動效果與本文描述相同，其通過中間電機軸軸帶動、或同時通過兩個電機分別驅(qū)動兩端驅(qū)動軸均在本文描述、保護范圍內(nèi)。再進一步的應(yīng)用中，為了保證機器人的可靠運行，可以輔助基于激光、超聲、視覺等多傳感器，融合相應(yīng)的檢測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了對絕緣子機器人防跌落預(yù)警控制。在以下的內(nèi)容中，則重點描述區(qū)域于現(xiàn)有技術(shù)的控制方式機器硬件配置，首先描述基本構(gòu)成:如圖4所示的無線通信模塊原理圖，用于所述人機控制終端與機器人側(cè)的通信，其包括:無線通訊模塊，如圖4所示的無線W1-Fi模塊，在控制端包括控制單元，連接該控制單元的存儲器和顯示器，接收端或者受控端則是用于控制通信的通信控制單元，無線通信模塊基于雙工通信模式。上述無線通訊模塊，所述控制單元為如圖4所示的遠程控制器智能MCU61，也可以采用其他的嵌入式控制器。上述無線通訊模塊，控制端配有獨立的電源，以保證運行的穩(wěn)定性。另外，由于在大多數(shù)情況下，人機控制終端需要便攜，那么所說的電源可以是機載蓄電池，如圖4所示的遙控器電源系統(tǒng)62，還可以是如背負式的外接蓄電池。受控端，中央控制主控MCU66可以直接連接運動驅(qū)動模塊68進行手動控制，并配置檢測模塊67，用于絕緣子的檢測。當然，這里的中央控制主控MCU主要用于通信，可配置通信指示的指示及報警系統(tǒng)69。上述無線通訊模塊，所述控制端也可以設(shè)置報警系統(tǒng)。在圖5中，則是機器人端，或者說受控端的控制系統(tǒng):其中，無線信號接收模塊77接收來上位機或者遙控器的控制命令，將控制命令傳遞給中央控制單元71，中央控制單元71通過對控制命令的接解析，通過運動驅(qū)動器I 73和
運動驅(qū)動器[I (4分別驅(qū)動直流電機Ml和直流電機M2，同時，中央控制單元接收來自速度反
饋編碼器I 75和速度反饋編碼器Π 76反饋的速度信息，通過經(jīng)典PID算法，實現(xiàn)雙軸電機
速度閉環(huán)控制。在以上的結(jié)構(gòu)中，兩臺直流電機匹配前后的各一個電機軸41，基于前后電機軸41的匹配控制，進行前后攀爬臂的轉(zhuǎn)角差控制以及各自的速度控制。為了保證攀爬效果，克服絕緣子串安裝誤差較大的不利因素，中央控制單元71接收來自信息采集模塊反饋的位置信息，通過對機器人位置的判斷，實現(xiàn)單軸電機位置閉環(huán)控制，以達到雙軸角度矯正的目的，從而保證攀爬穩(wěn)定。再進一步涉及到的方案中，還包括圖像處理系統(tǒng):在對邊緣信息位置檢測時，檢測機器人可根據(jù)絕緣子檢測機器人在絕緣子串上的?？浚ㄟ^所攜帶的可見光攝像機抓取設(shè)備圖像，并對設(shè)備圖像進行圖像處理和模式識別，識別出絕緣子串的邊緣位置信息，從而實現(xiàn)絕緣子串檢測機器人在絕緣子串上邊緣位置信息的確定。依據(jù)如圖1至3所示的較佳的實施例的絕緣子串智能檢測機器人，并結(jié)合說明書附圖8-10，一種檢測方法是:耐張塔絕緣子智能檢測機器人經(jīng)工作人員放置至絕緣子串上后，如圖1所示，形成檢測置位。通過所搭載的控制器中無線通信模塊接收工作人員的控制指令，恢復(fù)到運動初始位置。其初始位置特點為前端驅(qū)動支架為豎直狀態(tài)，并同時插入相鄰?fù)^緣件子間空處，后側(cè)驅(qū)動支架為水平狀態(tài)。這種水平與豎直關(guān)系所形成的正交狀態(tài)是一種初始狀態(tài)，如前所述，所說的轉(zhuǎn)角差在90度附近，未必采用90度，本文不涉及具體角度的設(shè)計，在此不再贅述，本文提出采用位置控制的硬件配置，以獲得更佳的控制方法?；诳梢姽鈹z像頭、紅外攝像頭，可以基于多尺度Retinex (MSR)算法模式識別的絕緣子串狀態(tài)檢測技術(shù)，解決了由于強光戶外環(huán)境下識別難的問題，實現(xiàn)了對絕緣子片外觀完整性檢測及絕緣子串的線路端和桿塔端極限位置的辨別。具體動作為，電機47轉(zhuǎn)動帶動電機軸41旋轉(zhuǎn)，具體說通過小齒輪53大齒輪52間的嚙合運動帶動電機軸41旋轉(zhuǎn)；進一步，當前端插入相鄰絕緣子內(nèi)的滾輪42與其后側(cè)絕緣子相接觸時，必然產(chǎn)生一向前推力，顯然，絕緣子串智能檢測機器人在絕緣子放置時，其輔助支撐雪橇9與絕緣子相互作用，使其只能在絕緣子上做單向運動，具體地，由于前端插入相鄰絕緣子內(nèi)的滾輪42與其后側(cè)絕緣子相接觸時，必然絕緣子串智能檢測機器人向前運動，同時當前端插入相鄰絕緣子內(nèi)的滾輪42與其后側(cè)絕緣子相接觸將要結(jié)束時，后端相應(yīng)位置的驅(qū)動輪必然與其后側(cè)絕緣子相接觸，進一步，完成上述運動過程；很明顯通過驅(qū)動電機運動，必然帶動絕緣子串智能檢測機器人向前運動；相反，當電機47接收反方向運動命令，同樣使其絕緣子串智能檢測機器人通過完成上述運動，進而使絕緣子串智能檢測機器人完成向后行走運動。進一步，當絕緣子串智能巡檢機器人運動到指定位置，通過檢測裝置動作，完成絕緣子相關(guān)信息檢測。如圖11，設(shè)計中使電機軸a初始位置檢測傳感器安裝位置與電機軸b初始位置檢測傳感器安裝位置在空間坐標系中夾角成90°，電機軸b啟動低速轉(zhuǎn)動位置傳感器安裝和電機軸b啟動高速轉(zhuǎn)動位置傳感器安裝成平行狀態(tài)均與X軸成銳角α角。在此處為區(qū)分前后電機軸，在此用a、b簡單區(qū)分。在一些實施例中，電氣控制系統(tǒng)向電機發(fā)出驅(qū)動信號，控制電機軸a和電機軸b轉(zhuǎn)動到使得攀爬臂成90°角夾角初始狀態(tài)，在初始狀態(tài)上由所述電氣控制系統(tǒng)控制電機軸b轉(zhuǎn)動到電機軸b啟動低速轉(zhuǎn)動位置傳感器；此處低速轉(zhuǎn)動位置傳感器匹配下面的高速轉(zhuǎn)動位置傳感器，用于高低速轉(zhuǎn)換的臨界控制；使得電機軸b附帶的攀爬臂與電機軸a附帶的攀爬臂夾角小于90°即為夾角為(90_α)°，所述電氣控制系統(tǒng)采用經(jīng)典pid控制算法輸出電機軸a所屬電機的控制信號，控制電機帶動電機軸a以角速度V勻速旋轉(zhuǎn)，同樣電氣控制系統(tǒng)采用經(jīng)典Pid控制算法以與電機軸a相同的角速度V控制電機軸b旋轉(zhuǎn)，這樣控制電機軸a上的攀爬臂與電機軸b上的攀爬臂成銳角(90-α ) °和鈍角(90+α) °交替運行。不過，這種控制方式同樣會使機器人出現(xiàn)運行事故。因此單純的改變電機軸a與電機軸b的轉(zhuǎn)動初始夾角不能改變絕緣子檢測機器人的對環(huán)境的適應(yīng)性。在較佳的實施例中，給出的是所述電氣控制系統(tǒng)控制電機軸a以角速度V勻速轉(zhuǎn)動，通過改變電機軸b的旋轉(zhuǎn)角速度，將原來同樣以電機軸a角速度V勻轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)區(qū)域劃分為快慢兩個角速度轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的兩個區(qū)域，進而實現(xiàn)機器人電機軸a的攀爬臂與電機軸b的攀爬臂接觸絕緣子時的夾角始終保持是(90-α ) °。電機軸b慢角速度區(qū)和快角速度區(qū)的運行角度分別為(90-α ) °和(90+α) °。因為電機軸a與電機軸b共同旋轉(zhuǎn)，電機軸b轉(zhuǎn)過慢角速度區(qū)角度時所用的時間是電機軸a以角速度V轉(zhuǎn)過角度(90+α ) °所用時間tl= (90+α ) /ν,根據(jù)電機軸b轉(zhuǎn)過慢角速度區(qū)需時間tl計算出電機軸b慢角速度為vl=(90-α )/ (90+α)*ν;電機軸b轉(zhuǎn)過快角度區(qū)時所需時間是電機軸a以角速度V轉(zhuǎn)過角度(90-α ) °所用時間t2= (90-α )/v，根據(jù)電機軸b轉(zhuǎn)過快角速度區(qū)需時間t2計算出電機軸 b 快角速度為 v2= (90+ α ) / (90- α ) *v。電氣控制系統(tǒng)接收到啟動電機軸b低速傳感器信號有效信息時電氣控制系統(tǒng)通過經(jīng)典Pid控制算法，使得電機軸b轉(zhuǎn)動角度始終是vl勻速轉(zhuǎn)動；所述電氣控制系統(tǒng)接收到啟動電機軸b快速傳感器信號有效信息時電氣控制系統(tǒng)通過經(jīng)典Pid控制算法，使得電機軸b轉(zhuǎn)動角度始終是v2勻速轉(zhuǎn)動，經(jīng)過快慢兩次速度調(diào)整完成一次快慢交替，完成一個周期變化控制，這個運動周期內(nèi)始終保證智能絕緣子檢測機器人使用安全穩(wěn)定的運行在絕緣子串上，緣子智能機器人的運行適應(yīng)性能，針對不同的等級的絕緣串可以通過調(diào)整角度α增強運行適應(yīng)性能和運行的流暢。如圖10所示的控制方式，在一般的機器人遠程控制中較多的使用，而對于步驟4中的機器人抓圖、識別當前設(shè)備則是發(fā)明人提出的輔助控制機器人的方式。說明書附圖8-10已經(jīng)清楚地示出了機器人的控制方式，在此不再贅述。另外，如圖3所示的結(jié)構(gòu)，支撐座43，陣列有一組通孔，支撐架46選擇不同的通孔進行連接，從而實現(xiàn)前后電機軸之間的間距調(diào)整。在一些實施例中，可以僅在如支撐架46上開有螺紋孔，支撐座43為板件，通過配合于所述螺紋孔的頂緊螺釘鎖死支撐座，則可以實現(xiàn)無級調(diào)整。在一些實施例中，還可以通過軸套配合的結(jié)構(gòu)進行前后的調(diào)整。在又一些實施例中，可以采用絲杠絲母結(jié)構(gòu)進行兩電機軸間距的調(diào)整，其中絲杠固定設(shè)置，絲母載有一套電機軸，做成母套結(jié)構(gòu)。應(yīng)當理解，結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式
作出的描述，為對本實用新型請求保護的范圍的支持性方案，不應(yīng)對其保護范圍構(gòu)成具體限制，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，在本實用新型所公開技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及本文公開的技術(shù)內(nèi)容基于同樣技術(shù)問題，采用基本相同的技術(shù)手段，達到基本相同的技術(shù)效果，不需要本領(lǐng)域技術(shù)人員付出創(chuàng)造性勞動的簡單修改、替換或者變形仍應(yīng)落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，用于水平耐張雙聯(lián)絕緣子串的檢測，其特征在于，包括: 機構(gòu)連扳(2)； 攀爬裝置(5 )，至少設(shè)置在所述機構(gòu)連扳在行進方向的一側(cè)，且該攀爬裝置具有前后各一組的攀爬臂(50);其中攀爬臂為中部連接有驅(qū)動軸并以驅(qū)動軸軸線為基準的軸對稱桿件； 導向裝置，用于導向于絕緣子串，設(shè)置在機構(gòu)連扳的在行進方向的兩側(cè)，匹配待檢測的雙聯(lián)絕緣子串； 檢測設(shè)備，設(shè)置在所述機構(gòu)連扳上； 控制單元，輸出連接所述攀爬裝置(5)的驅(qū)動裝置，以控制前后各一組攀爬臂間的轉(zhuǎn)角差；以及 人機控制終端，與所述控制單元通過無線通信單元進行通信連接，以遙控所述攀爬裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，當所述攀爬裝置(5)設(shè)置在所述機構(gòu)連扳在行進方向的一側(cè)時，所述導向裝置則包括設(shè)置在所述攀爬裝置(5)下側(cè)的第一導向部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述第一導向部分包括在待檢測絕緣子串周向呈等腰梯形排布的四條雪橇，且雪橇滑板面長度大于絕緣子串一倍節(jié)距而小于三倍節(jié)距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，絕緣子串與所導向部分相接合的部分小于等于180度并大于等于120度，且導向部分為以豎直面為基準的面對稱結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，每組攀爬臂(50)有兩個攀爬臂，兩攀爬臂以豎直面為基準面對稱布局；連接前后攀爬臂的架體為具有伸縮結(jié)構(gòu)的架體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，兩組攀爬臂(50)之一配置有用于檢測攀爬臂轉(zhuǎn)角的傳感器，以反饋控制該攀爬臂的轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器有一對，用于攀爬臂周向的位置反饋，從而把攀爬臂的軸向分成兩個區(qū)間，以反饋控制該組攀爬臂在不同區(qū)間的速度匹配，另一組攀爬臂則勻速控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，兩組攀爬臂(50)間轉(zhuǎn)角差通過電機(47)差速運動控制或所述控制單元直接輸出的延時運動控制，以使前后兩組攀爬臂的轉(zhuǎn)角差在90度附近預(yù)定區(qū)間內(nèi)變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測設(shè)備包括檢測議類檢測設(shè)備和用于檢測絕緣子電阻的檢測裝置(8)，其中，檢測裝置包括通過同步連桿(21)連接的一對探針(26 )，驅(qū)動所述同步連桿(21)以使所述探針擺動的舵機(24 )。
專利摘要本實用新型公開了一種絕緣子串智能檢測機器人系統(tǒng)，用于水平耐張雙聯(lián)絕緣子串的檢測，包括機器人運動系統(tǒng)和信息處理系統(tǒng)。所述的機器人運動系統(tǒng)部分包括機構(gòu)連扳；攀爬裝置；導向裝置；檢測設(shè)備，設(shè)置在所述機構(gòu)連扳上；控制單元，輸出連接所述攀爬裝置的驅(qū)動裝置，以控制前后各一組攀爬臂間的轉(zhuǎn)角差；以及人機控制終端，與所述控制單元通過無線通信單元進行通信連接，以遙控所述攀爬裝置。依據(jù)本實用新型的機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，移動速度快。
文檔編號G01R1/00GK203025283SQ201320014269
公開日2013年6月26日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者曹濤, 付崇光, 趙德利, 韓磊, 張永生, 孫大慶, 李紅玉 申請人:山東魯能智能技術(shù)有限公司