本發(fā)明涉及一種機器人裝置，具體指一種用于高壓絕緣子帶電檢測的機器人，屬于輸電線路檢修維護領域。

背景技術：

隨著人民生活水平的不斷提高和工農產業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)輸電、供電的安全、可靠越來越受到重視。絕緣子在輸配電系統(tǒng)中應用廣泛，尤其是在近年來大力發(fā)展的超高壓、特高壓交、直流輸電系統(tǒng)中，絕緣子的安全運行問題更是直接決定了整個系統(tǒng)的投資及安全水平。裂化絕緣子的存在對電網(wǎng)的安全運行構成了極大威脅，因此需要對高壓絕緣子的運行狀態(tài)加強檢測，及時找出所有存在絕緣安全隱患的線路及區(qū)間，進行事前預防維護，減少高壓輸電線路絕緣的安全隱患，

現(xiàn)有的檢測技術主要有電壓分布測量法、紅外熱像法、火花間隙法、直升機巡檢、電場測量法、紫外脈沖法、敏感絕緣子法等等，各種絕緣子檢測方法的特征量主要有絕緣阻值、表面電荷、電場、電壓、電流、溫度、光等等。目前國內基本采用人工高空登塔操作，工作人員舉起絕緣操作桿將檢測儀沿著絕緣子串表面移動，這種方法不僅勞動強度大、人員安全難以保證，而且檢測數(shù)據(jù)的精度和穩(wěn)定性難以保證。但是這種方法所采用的電場傳感探頭不與絕緣子直接接觸，相比其他檢測方法受環(huán)境干擾小。因此需要將電場傳感測量原理與自動化、智能化測量相結合。近年來，機器人搭載傳感器進行帶電絕緣子檢測的方法逐漸興起，雖然相比人工操作提升了檢測效率和精度，降低了勞動強度，但是機器人還存在著在絕緣子串上攀爬困難、檢測過程中出現(xiàn)故障難以排除等難題。因此，一種能夠克服上述技術難題的絕緣子自動化監(jiān)測裝置亟待研究。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有絕緣子檢測的技術難題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人，可以在絕緣子串上智能化地對絕緣子進行檢測，解決現(xiàn)有人工檢測方法勞動強度大、檢測數(shù)據(jù)精度低，以及采用現(xiàn)有機器人搭載傳感器進行絕緣子檢測時越障攀爬困難等技術難題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：一種基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人，包括：左機架、右機架及四個旋翼。

所述左機架和右機架均為半圓筒狀，左機架和右機架在側部相互鉸接且扣合后呈圓筒狀。左機架和右機架的扣合和張開兩個狀態(tài)，能夠實現(xiàn)本機器人在絕緣子串上的裝卸，左右機架環(huán)繞在絕緣子串周圍，使檢測機器人能夠沿絕緣子串雙向移動。

左機架外側面和右機架外側面各設有一個機箱。四個旋翼兩兩一組對稱設置在左機架頂部和右機架頂部。

在左機架和右機架底部分別設置縱向紅外測距傳感器，在左機架和右機架內側面分別設有橫向紅外測距傳感器。分別用于檢測機器人距離第一片絕緣子的距離和絕緣子表面的距離。

本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人，還包括有分別安裝在兩個機箱內的主控芯片、電場傳感器和旋翼控制模塊以及無線傳輸模塊。電場傳感器通過信號處理電路連接到主控芯片。各橫向紅外測距傳感器和縱向紅外傳感器以及旋翼控制模塊分別連接主控芯片的數(shù)據(jù)接口。

旋翼控制模塊用于控制旋翼旋轉及轉速。

本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人，還包括慣性導航模塊與所述四個旋翼配合，控制本機器人的飛行。所述慣性導航模塊由3個方向的陀螺儀和3軸加速度傳感器組成。

本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人，還包括一個手持端，通過無線傳輸模塊與主控芯片通訊。

在上述技術方案中，所述絕緣子檢測機器人的電場傳感器采集電場縱向分量，通過分析電場縱向分量的缺陷確定絕緣子裂化位置。

本發(fā)明結構簡單，操作方便，采用非接觸式測量方法，避免了現(xiàn)有絕緣子檢測機器人操作復雜繁瑣、檢測效率低下、安全系數(shù)低等缺點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人左右機架閉合時的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人左右機架張開時的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人控制系統(tǒng)框圖。

圖4為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人的使用狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人，包括：左機架3、右機架4、及四個旋翼（1.1、1.2、1.3、1.4）。

左機架3和右機架4均為半圓筒狀，左機架和右機架的頂部各安裝一個半圓形的鉸接環(huán)，兩個鉸接環(huán)相互鉸接，實現(xiàn)了左右機架在側部相互鉸接的結構。左機架和右機架扣合后呈圓筒狀，構成了絕緣子檢測機器人的導向結構，其閉合和張開兩個狀態(tài)如圖1和圖2所示。左右機架均采用碳纖維材質。左右機架的底部均布置有縱向紅外測距傳感器，其內側面布置有橫向紅外測距傳感器，分別用以檢測機器人距離第一片絕緣子的距離和絕緣子表面的距離。

左機架和右機架的外側面各布置有一個機箱，左機箱放置主控芯片、旋翼控制模塊、無線通訊模塊和電源，右機箱用于放置電場傳感器、慣性導航模塊。

所述慣性導航模塊包括3個方向的陀螺儀和3軸加速度傳感器。

四個旋翼（1.1、1.2、1.3、1.4）均布安裝在左機架和右機架頂部的鉸接環(huán)上，同平面360°均勻對稱設置，構成了絕緣子檢測機器人的驅動結構。旋翼的伸出桿通過螺栓連接在左右機架頂部的鉸接環(huán)。機器人垂直運動時，旋翼（1.1、1.3）的轉向相同，旋翼（1.2、1.4）的轉向相同。四個旋翼均采用碳纖維材質，在保持強度的基礎上，盡可能降低檢測機器人的重量。

如圖3所示，stm32f405rg主控芯片主要接收來自電場傳感器、橫向紅外測距傳感器、縱向紅外測距傳感器的測量數(shù)據(jù)以及慣性導航模塊的數(shù)據(jù)，電場傳感器的測量數(shù)據(jù)需要經(jīng)過信號處理電路處理。stm32f405rg主控芯片通過433mhz無線傳輸與地面手持端進行通訊，手持端發(fā)送指令給stm32f405rg主控芯片，通過旋翼控制模塊控制檢測機器人進行移動。同時主控板還具有sd卡接口能夠存儲測量數(shù)據(jù)，在測量結束之后在pc端進一步分析測量結果。

如圖4所示，地面手持端4具有控制檢測機器人移動方向、移動速度、保持固定狀態(tài)、實時顯示測量數(shù)據(jù)以及啟停、急停等功能。

在檢修人員使用本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測機器人時，首先應使得機架保持打開狀態(tài)，套上絕緣子串6，如圖4所示，本發(fā)明的使用步驟如下：

(1)啟動絕緣子檢測機器人，由手持端發(fā)送指令，stm32f405rg主控芯片控制橫向紅外測距傳感器尋找第一片絕緣子，同時縱向紅外測距傳感器記錄相關距離，作為檢測機器人的檢測起點。

(2)手持端發(fā)送指令，主控芯片啟動旋翼內部的無刷電機旋轉，檢測機器人向上運動，同時電場傳感器檢測絕緣子串周圍電場的縱向分布，并將縱向分量的數(shù)值傳輸至主控芯片存儲在sd卡中。

(3)在檢測機器人移動檢測過程中，橫向紅外測距傳感器通過反饋機架距絕緣子的橫向距離，記錄已檢測絕緣子的數(shù)目。

(4)手持端實時顯示縱向電場分量隨絕緣子串不同位置的變化曲線。

(5)縱向紅外測距傳感器在測量到檢測機器人距離即將超出預設絕緣子串長度時，通知主控芯片發(fā)送指令改變旋翼旋轉方向，使檢測機器人下降，這一過程通過內置算法實現(xiàn)，并保證方向改變時檢測機器人的穩(wěn)定性。同時，地面人員也可以通過目測手動發(fā)送指令改變檢測機器人飛行方向。

(6)在檢測機器人下降過程中，縱向紅外傳感器檢測縱向距離到達啟動初始位置時，通知主控芯片保持當前位置，或者通過手持端調節(jié)檢測機器人位置和旋翼旋轉速度，以便從絕緣子串上取下檢測機器人。

(7)在測量結束之后，打開左右機架，從絕緣子串上取下檢測機器人，進行下一個絕緣子串的檢測。