專利名稱：絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，尤其是一種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行直接決定了整個(gè)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(yùn)行使用一段時(shí)間后，需要檢測(cè)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(dǎo)線與鐵塔連接的絕緣元件，具有兩個(gè)基本作用，即支撐和防止電流回地，這兩個(gè)作用必須得到保證，絕緣子不應(yīng)該由于環(huán)境和電負(fù)荷條件發(fā)生變化導(dǎo)致各種電應(yīng)力而失效，否則絕緣子就不會(huì)產(chǎn)生所需的作用，會(huì)損害整條線路的使用和運(yùn)行壽命。隨著人性化作業(yè)推廣的需要和智能機(jī)器人的發(fā)展，目前，越來越多的智能機(jī)器人應(yīng)用于電力線路巡檢或者設(shè)備檢測(cè)上。在如中國第CN201331558Y號(hào)發(fā)明專利中，公開了一種具有雙履帶輪結(jié)構(gòu)的絕緣子檢測(cè)機(jī)器人，用于水平雙聯(lián)絕緣子串的檢測(cè)，其通過履帶跨越所述形體空間，并通過兩邊的阻擋裝置進(jìn)行行走方向的導(dǎo)向。不過顯然諸如履帶和輪式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人并不適合于垂直絕緣子串的檢測(cè)，為了保證機(jī)器人能可靠運(yùn)行，通常需要在輔助在行進(jìn)方向的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。另外顯見的一點(diǎn)是，絕緣子串很多是瓷質(zhì)件，表面非常光滑，很難使機(jī)器人獲得良好的驅(qū)動(dòng)環(huán)境。該機(jī)器人無法攀爬懸垂式絕緣子串；使用具有很大的局限性；中國第CN1165775C號(hào)發(fā)明專利則公開了一種具有可組設(shè)于絕緣子本體周邊的環(huán)形支架的機(jī)器人，在該環(huán)形支架上設(shè)置爬行機(jī)構(gòu)和檢測(cè)探頭，顯然，由于絕緣子串兩端連接，環(huán)形支架組裝在絕緣子串上需要通過輔助結(jié)構(gòu)進(jìn)行配合，否則無法完成組裝，該輔助的結(jié)構(gòu)，如兩節(jié)或者兩節(jié)以上拼對(duì)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(dǎo)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(shí)，卡爪結(jié)構(gòu)動(dòng)作比較緩慢，檢測(cè)效率比較低。通常，這類檢測(cè)機(jī)器人需要在斷電的情況下進(jìn)行檢測(cè)，影響線路的正常運(yùn)運(yùn)行。中國專利申請(qǐng)CN102608474A公開了 一種絕緣子串帶電檢測(cè)機(jī)器人，其包括若干導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)、至少一個(gè)絕緣子檢測(cè)裝置、控制裝置以及至少一組旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，所述導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)連接設(shè)置于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的兩側(cè)，控制裝置和絕緣子檢測(cè)裝置均固定于導(dǎo)向桿機(jī)構(gòu)上，所述絕緣子檢測(cè)裝置、驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均與控制裝置電連接。由于此機(jī)器人在絕緣子串上運(yùn)動(dòng)時(shí)每次都是搭接上下三片絕緣子片，而且機(jī)器人整體尺寸較大，工人攜帶上電塔不太方便。美國專利申請(qǐng)公開號(hào)為:US2010/0100239A I公開了一種絕緣子串檢測(cè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)器人本體沿帶電懸垂絕緣子串往復(fù)運(yùn)動(dòng)，包括上下可調(diào)節(jié)環(huán)繞絕緣子支架，安裝在機(jī)器人本體移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)模塊，電子檢測(cè)模塊，用于將機(jī)器人本體和安裝卸載機(jī)構(gòu)連接的連接模塊，手動(dòng)將機(jī)器人從絕緣子上拆除的開關(guān)翼模塊，兩側(cè)絕緣子電特性的測(cè)量模塊，控制機(jī)器人動(dòng)作的控制器以及探測(cè)絕緣子缺損的缺損探測(cè)單元。但是，該專利申請(qǐng)主要針對(duì)的是帶電懸垂絕緣子串的檢測(cè)，其結(jié)構(gòu)包括3個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊分別由3個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在控制過程中控制3個(gè)電機(jī)同步比較困難，很容易造成機(jī)器人整體重心偏移難以控制?！秲x器儀表學(xué)報(bào)》2008年4月第29卷第4期增刊592-595頁公開了一種《絕緣子檢測(cè)機(jī)器人步法設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)》，該技術(shù)利用機(jī)器人對(duì)絕緣子進(jìn)行在線自動(dòng)檢測(cè)很好地解決了高壓輸電線路絕緣子低值檢測(cè)問題。給出了三組并行卡爪攀援式檢測(cè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)機(jī)器人沿垂直絕緣子串自動(dòng)往返行走原理進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了其行走步法，并完成了多電機(jī)多傳感器自動(dòng)控制系統(tǒng)，行走實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了機(jī)器人步法規(guī)劃及控制系統(tǒng)的有效性。此機(jī)器人在絕緣子上運(yùn)動(dòng)時(shí)，也是聯(lián)接三片絕緣子片，而且整體結(jié)構(gòu)尺寸較大，工人攜帶不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)及其控制方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案: 一種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括兩組對(duì)稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)一側(cè)通過抱緊機(jī)構(gòu)鉸接，相對(duì)另一側(cè)上分別通過夾塊固定安裝有一個(gè)導(dǎo)向臂，抱緊機(jī)構(gòu)上安裝有絕緣子檢測(cè)儀，其中一個(gè)夾塊上安裝有電控盒，電控盒中設(shè)有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、抱緊機(jī)構(gòu)和絕緣子檢測(cè)儀電連接的控制系統(tǒng)；所述每組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的導(dǎo)向臂，兩導(dǎo)向臂的同一側(cè)均固定安裝有一插架，兩插架之間分別通過上下設(shè)置的兩個(gè)固定軸相連，所述兩個(gè)固定軸上分別設(shè)置有一組攀爬機(jī)構(gòu)，且兩組攀爬機(jī)構(gòu)交錯(cuò)設(shè)置；所述每組攀爬機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)電機(jī)、一個(gè)連接法蘭和一對(duì)攀爬臂，所述電機(jī)固定于電機(jī)固定座上，電機(jī)固定座設(shè)置于固定軸一端，電機(jī)輸出軸上安裝有一個(gè)小齒輪，連接法蘭組裝在固定軸上，連接法蘭的兩端分別固定安裝有一個(gè)攀爬臂，與電機(jī)固定座相臨的攀爬臂外側(cè)固定安裝有一個(gè)大齒輪，且大齒輪與小齒輪嚙合；所述攀爬臂呈“一”字型布置，其中部組裝于連接法蘭上，兩端上分別設(shè)有一對(duì)滾輪。所述電機(jī)為伺服電機(jī)；所述抱緊機(jī)構(gòu)包括一弧形板和電動(dòng)推桿，所述弧形板左右兩側(cè)通過合頁鉸接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向臂上，電動(dòng)推桿位于弧形板外側(cè)，電動(dòng)推桿的兩端分別鉸接于電動(dòng)推桿固定座上，電動(dòng)推桿固定座固定于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的插架上；其中一個(gè)電動(dòng)推桿固定座上固定安裝有絕緣子檢測(cè)儀。所述電動(dòng)推桿上安裝有位置編碼器。所述導(dǎo)向臂共六個(gè)，且均勻分布。所述控制系統(tǒng)包括中央控制器，中央控制器的端口分別與四路電機(jī)驅(qū)動(dòng)PWM輸出電路、傳感器接口電路、ADC接口、信號(hào)發(fā)射接收電路(即信號(hào)發(fā)射接收電路)和絕緣子檢測(cè)儀電路相連，所述ADC接口與電動(dòng)推桿通信連接。一種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，步驟如下: I)系統(tǒng)啟動(dòng)，電機(jī)位置初始化；2)將機(jī)器人系統(tǒng)放置到絕緣子串上，發(fā)送抱緊命令，中央控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)抱緊機(jī)構(gòu)執(zhí)行抱緊動(dòng)作；3)機(jī)器人系統(tǒng)在絕緣子串上工作，中央控制器驅(qū)動(dòng)兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿絕緣子串移動(dòng)到檢測(cè)位置；4)中央控制器向絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送檢測(cè)信息，絕緣子檢測(cè)儀通過探針的擺動(dòng)完成絕緣子串阻值檢測(cè)工作；5)在機(jī)器人上行過程當(dāng)中，中央控制器還通過傳感器接口電路讀取限位開關(guān)狀態(tài)，如果機(jī)器人到達(dá)絕緣子串邊緣，限位開關(guān)讀取到機(jī)器人位置信息并傳遞給中央控制器，中央控制器立刻停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并給絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送探針復(fù)位信息；至此，一次完整檢測(cè)過程結(jié)束。所述步驟I)中系統(tǒng)啟動(dòng)后，各功能模塊啟動(dòng)完畢，電機(jī)帶動(dòng)每組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩組攀爬機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，待兩組攀爬機(jī)構(gòu)的攀爬臂到達(dá)初始位置時(shí)停止，此時(shí)，兩組攀爬機(jī)構(gòu)的攀爬臂之間的夾角成90度，能夠保證機(jī)器人系統(tǒng)不至于從絕緣子串上脫落。所述步驟2)中機(jī)器人系統(tǒng)放置到絕緣子串上后，用戶發(fā)送抱緊命令，發(fā)射接收電路將用戶命令傳遞給中央控制器，中央控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)弧形板產(chǎn)生抱緊動(dòng)作；于此同時(shí)，中央控制器通過ADC接口電路，時(shí)刻監(jiān)控電動(dòng)推桿的位置，待弧形板到達(dá)設(shè)定位置后，中央控制器切斷電動(dòng)推桿的電源，完成抱緊動(dòng)作；為了用戶操作機(jī)器人系統(tǒng)的安全性，在機(jī)器人本體尚未完全抱緊絕緣子串之前，機(jī)器人系統(tǒng)不能執(zhí)行任何其他用戶命令；同時(shí)抱緊時(shí)采用電流閉環(huán)控制抱緊力度的方法，即機(jī)器人在抱緊過程當(dāng)中，中央控制器時(shí)鐘監(jiān)控電動(dòng)推桿的驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)抱緊力度達(dá)到預(yù)定抱緊強(qiáng)度時(shí)，中央控制器根據(jù)抱緊電機(jī)電流陡增以及電動(dòng)推桿位置信息的情況，及時(shí)切斷抱緊電動(dòng)推桿電源，保證抱緊的力度的可靠。所述步驟3)中，上行時(shí)，就其中一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來說，電機(jī)驅(qū)動(dòng)攀爬臂轉(zhuǎn)動(dòng)，其位置信息由位置傳感器接口將位置信息傳遞給中央控制器，中央控制器通過對(duì)攀爬臂的位置信息判斷，待第一對(duì)攀爬臂到達(dá)限位位置時(shí)，與其相連的第一電機(jī)立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)；與此同時(shí)，第二電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二對(duì)攀爬臂轉(zhuǎn)動(dòng)，待第二對(duì)攀爬臂到達(dá)限位位置后；第一電機(jī)重新啟動(dòng)，開始下一輪循環(huán)；由于機(jī)器人系統(tǒng)整體采用了對(duì)稱式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行完全一樣；機(jī)器人系統(tǒng)本體也會(huì)伴隨著兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步運(yùn)行而完成上行動(dòng)作。機(jī)器人系統(tǒng)的攀爬方式采用對(duì)稱式四組攀爬臂交替攀爬的方式，這種攀爬方式能夠最大程度的減小機(jī)器人系統(tǒng)攀爬直徑，增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)不同絕緣子串的適應(yīng)能力；同時(shí)對(duì)四個(gè)電機(jī)的控制采用速度閉環(huán)和位置閉環(huán)兩種控制方式，所謂速度閉環(huán)，中央控制器通過采集電機(jī)軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定的速度值進(jìn)行比較，通過對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速和設(shè)定速度的比較，通過經(jīng)典增量式PID算法，輸出占空比可調(diào)的PWM,通過驅(qū)動(dòng)電路完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的速度閉環(huán)。所謂位置閉環(huán)，就是在速度閉環(huán)的基礎(chǔ)之上，通過對(duì)實(shí)際累計(jì)位移與設(shè)定位移的比較，通過PI算法輸出設(shè)定速度與時(shí)間的關(guān)系，達(dá)到電機(jī)位置精確控制。兩種控制方式相互矯正。
所述步驟4)中，中央控制器通過對(duì)四組攀爬臂位置信息判斷，如果攀爬臂到達(dá)檢測(cè)位置，中央控制器向絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送檢測(cè)信息，絕緣子檢測(cè)儀通過探針的擺動(dòng)完成絕緣子串阻值檢測(cè)工作；絕緣子檢測(cè)儀的探針采用基于RS485總線的位置閉環(huán)控制方法，即電機(jī)在執(zhí)行攀爬轉(zhuǎn)動(dòng)之前，中央控制器會(huì)首先查詢擺動(dòng)電機(jī)位置，只有保證了探針處于初始位置而且運(yùn)動(dòng)已經(jīng)停止的狀態(tài)下才控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中兩個(gè)插架分別安裝于各自的導(dǎo)向臂上，兩個(gè)插件之間分別由兩個(gè)固定軸所連接，連接法蘭的兩端分別連接一個(gè)攀爬臂，連接法蘭同攀爬臂整體組裝在固定軸上，一個(gè)攀爬臂的一面與大齒輪固定，可以在固定軸上自由旋轉(zhuǎn)，電機(jī)固定座組裝在固定軸上，伺服電機(jī)安裝于所述的電機(jī)安裝座上，伺服電機(jī)帶動(dòng)小齒輪驅(qū)動(dòng)大齒輪，由于大齒輪和兩個(gè)攀爬臂及連接法蘭為一個(gè)整體組裝在固定軸上，隨即完成整個(gè)攀爬臂以固定軸為中心的旋轉(zhuǎn)工作；兩組攀爬臂之間相互交錯(cuò)，減小了驅(qū)動(dòng)部分的整體結(jié)構(gòu)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)總計(jì)兩組，分別對(duì)稱的布置于絕緣子串的兩側(cè)，兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，完成機(jī)器人在絕緣子上的上行及下行動(dòng)作。抱緊機(jī)構(gòu)由一弧形板、電動(dòng)推桿、推桿固定座組成。電動(dòng)推桿的兩端分別固定于推桿固定座上，推桿可以完成伸縮動(dòng)作，弧形板的兩端分別與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向臂鉸接，當(dāng)推桿伸縮時(shí)，由于弧形板與導(dǎo)向臂為鉸接結(jié)構(gòu)，當(dāng)推桿伸出后推桿固定座連同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體沿著軸向旋轉(zhuǎn)，完成對(duì)絕緣子串的抱緊動(dòng)作；導(dǎo)向部件為平行于支架軸向設(shè)置的6個(gè)導(dǎo)向臂，并沿支架軸向均置。6個(gè)導(dǎo)向臂，每一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩端各配置有一個(gè)，位于連接端的一對(duì)導(dǎo)向臂用于連接所述的插架及合頁件，且這兩個(gè)導(dǎo)向臂被剛性連接。絕緣子帶電檢測(cè)機(jī)器人攀爬方式為采用兩軸小臂交替驅(qū)動(dòng)的攀爬方式。所述機(jī)器人攀爬臂為“一”字型結(jié)構(gòu)。每個(gè)小臂端部帶有可增強(qiáng)小臂攀爬適應(yīng)性能的一對(duì)滾輪。攀爬臂分別由單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)且兩軸電機(jī)對(duì)稱地分居于機(jī)殼兩側(cè)。絕緣子帶電檢測(cè)機(jī)器人抱緊裝置采用一個(gè)個(gè)電動(dòng)推桿伸縮抱緊方式。電動(dòng)推桿分別裝有位置編碼器。本發(fā)明檢測(cè)部件為智能絕緣子檢測(cè)儀，直連于一旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸上形成繞所述桿中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝于檢測(cè)儀的殼體內(nèi)部，檢測(cè)探針可以沿軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果是:1、采用對(duì)稱雙臂交替攀爬聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，能夠最大程度的減小機(jī)器人系統(tǒng)攀爬直徑，增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)不同絕緣子串的適應(yīng)能力，解決了架空輸電線路均壓環(huán)對(duì)絕緣子串機(jī)器人運(yùn)行時(shí)高度的限制，同時(shí)解決了絕緣子整串檢測(cè)的適應(yīng)性和完整性的難題。2、采用易更換可調(diào)節(jié)伸縮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了攀爬機(jī)構(gòu)雙轉(zhuǎn)軸、絕緣子雙串間距的適應(yīng)性設(shè)計(jì)，從而解決了絕緣子串檢測(cè)機(jī)器人在不同電壓等級(jí)、不同線路上的使用。3、采用速度閉環(huán)和位置閉環(huán)相互矯正的方式，實(shí)現(xiàn)了絕緣子串檢測(cè)機(jī)器人精確控制，保證了機(jī)器人在上、下行的流暢性，解決了對(duì)異形絕緣子片的適應(yīng)性。4、在機(jī)器人上搭載攝像儀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)絕緣子串的表面完整性檢測(cè)及邊緣檢測(cè)。5、整體結(jié)構(gòu)緊湊，與絕緣子串接觸較少，對(duì)絕緣子瓷片的涂層磨損小，便于工人上塔攜帶及檢測(cè)；


圖1為本發(fā)明的一種驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的整機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為發(fā)明工作狀態(tài)示意圖；圖5為本發(fā)明的控制框圖；圖6為本發(fā)明的控制流程圖；圖7為本發(fā)明的A/D采集模塊電流圖；圖8為本發(fā)明的無線通訊模塊電路圖； 圖9為本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖；圖10為本發(fā)明的傳感器接口電路；圖中:1.滾輪，2.第一攀爬臂，3.第一導(dǎo)向臂，4.第二固定軸，5.第一連接法蘭，
6.第一插架，7.第一大齒輪,8.第一電機(jī)固定座,9.第一小齒輪,10.第一驅(qū)動(dòng)電機(jī),11.第二攀爬臂，12.第三攀爬臂，13.第二導(dǎo)向臂，14.第二連接法蘭，15.第一固定軸，16.第二插架，17.攀爬臂四，18.第二大齒輪，19.第二電機(jī)固定座，20.第二小齒輪，21.第二驅(qū)動(dòng)電機(jī),22.第三導(dǎo)向臂，23.第一夾塊,24.電控盒,25.第四導(dǎo)向臂,26.第二夾塊,27.第一銷軸,28.第一合頁件,29.第一電動(dòng)推桿固定座,30.第二合頁件,31.弧形板,32.電動(dòng)推桿，33.第二銷軸，34.第三合頁件，35.探針，36.推桿，37.銷釘，38.絕緣子檢測(cè)儀，39.第二電動(dòng)推桿固定座。40.限位開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖2、3所示，絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括兩組對(duì)稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)一側(cè)通過抱緊機(jī)構(gòu)鉸接，相對(duì)另一側(cè)上分別通過夾塊(第一夾塊23或第二夾塊26)固定安裝有一個(gè)導(dǎo)向臂(第三導(dǎo)向臂22或第四導(dǎo)向臂25)，抱緊機(jī)構(gòu)上安裝有絕緣子檢測(cè)儀38，其中一個(gè)夾塊上安裝有電控盒24，電控盒24中設(shè)有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、抱緊機(jī)構(gòu)和絕緣子檢測(cè)儀電連接的控制系統(tǒng)。如圖1所示，每組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的導(dǎo)向臂(即第一導(dǎo)向臂3、第二導(dǎo)向臂13)，兩導(dǎo)向臂的同一側(cè)均固定安裝有一插架(即第一插架6、第二插架16)，兩插架之間分別通過上下設(shè)置的兩個(gè)固定軸(即第一固定軸15、第二固定軸4)相連，所述兩個(gè)固定軸上分別設(shè)置有一組攀爬機(jī)構(gòu)，且兩組攀爬機(jī)構(gòu)交錯(cuò)設(shè)置。整組系統(tǒng)導(dǎo)向臂共六個(gè)，且均勻分布。每組攀爬機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)電機(jī)(第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10或第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)21)、一個(gè)連接法蘭(第一連接法蘭5或第二連接法蘭14)和一對(duì)攀爬臂(第一攀爬臂2與第四攀爬臂17，或第二攀爬臂11與第三攀爬臂12)，所述電機(jī)固定于電機(jī)固定座(第一電機(jī)固定座8或第二電機(jī)固定座19)上，電機(jī)固定座設(shè)置于固定軸一端，電機(jī)輸出軸上安裝有一個(gè)小齒輪(第一小齒輪9或第二小齒輪20)，連接法蘭組裝在固定軸上，連接法蘭的兩端分別固定安裝有一個(gè)攀爬臂，與電機(jī)固定座相臨的攀爬臂外側(cè)固定安裝有一個(gè)大齒輪(第一大齒輪7或第二大齒輪18)，且大齒輪與小齒輪嚙合。攀爬臂呈“一”字型布置，其中部組裝于連接法蘭上，兩端上分別設(shè)有一對(duì)滾輪I。電機(jī)為伺服電機(jī)。如圖2、3所示，抱緊機(jī)構(gòu)包括一弧形板31和電動(dòng)推桿32，所述弧形板31左右兩側(cè)通過合頁(第一合頁件28、第二合頁件30、第三合頁件34、第四合頁件)鉸接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向臂上，電動(dòng)推桿32位于弧形板31外側(cè)，電動(dòng)推桿32的一端鉸接于第一電動(dòng)推桿固定座29上、電動(dòng)推桿32的推桿36通過銷釘37安裝于第二電動(dòng)推桿固定座39上，電動(dòng)推桿固定座固定于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的插架上；其中一個(gè)電動(dòng)推桿固定座上固定安裝有絕緣子檢測(cè)儀38。電動(dòng)推桿上安裝有位置編碼器。第一合頁件28和第二合頁件30通過第一銷軸27連接；第三合頁件34與固定于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向臂的第四合頁件通過第二銷軸33連接。如圖5所示，控制系統(tǒng)包括中央控制器，中央控制器的端口分別與四路電機(jī)驅(qū)動(dòng)PWM輸出電路、傳感器接口電路、ADC接口、無線通訊模塊電路(即信號(hào)發(fā)射接收電路)和絕緣子檢測(cè)儀電路相連，所述ADC接口與電動(dòng)推桿通信連接。參見說明書附圖4，圖示了一種基于本發(fā)明的絕緣子帶電檢測(cè)機(jī)器人在懸垂絕緣子串上的使用，但并不表示該機(jī)器人只能在懸垂絕緣子串上使用，在后續(xù)的內(nèi)容中能夠清楚地表征出，依據(jù)本發(fā)明的絕緣子帶電檢測(cè)機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)決定了其可以應(yīng)用于其他類型的絕緣子串的檢測(cè)。那么，一個(gè)具體實(shí)施例為該絕緣子帶電檢測(cè)機(jī)器人，包括:支架，如圖2所示，匹配絕緣子大徑的外圓輪廓，導(dǎo)向臂的半包圍結(jié)構(gòu)通過設(shè)置的伸縮段使導(dǎo)向臂具有一定的運(yùn)動(dòng)，從而可以把整個(gè)絕緣子檢測(cè)機(jī)器人組在絕緣子串上，并通過伸縮段的伸縮控制，把導(dǎo)向臂可靠的定位在絕緣子片的表面，加以匹配的，該機(jī)器人配置支撐所述抱緊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向部件，形成支架在絕緣子上的支撐，如圖1中所示的第一導(dǎo)向臂3、第二導(dǎo)向臂13、第三導(dǎo)向臂22和第四導(dǎo)向臂25，這些支架都是導(dǎo)向臂結(jié)構(gòu)，中部為滑板，兩端翹曲。對(duì)應(yīng)地，將其裝置在所述支架上，具有平整滑動(dòng)面的滑動(dòng)部，如第一導(dǎo)向臂3的在圖1中的豎直部分，以及接合在滑動(dòng)部兩端的翹曲的導(dǎo)向部。如圖4所示，絕緣子母線為曲線，整體為回轉(zhuǎn)體，為了滿足可靠的導(dǎo)向，所述翹曲部分必不可少。顯然，為了提供所需要的沿絕緣子串軸向的移動(dòng)，還包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其插架連接于所述導(dǎo)向臂上，如圖1所示，且被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪組座于所述插架，安裝在該轉(zhuǎn)軸上的攀爬部件為沿轉(zhuǎn)軸徑向延伸的攀爬部件，并在轉(zhuǎn)軸一轉(zhuǎn)角狀態(tài)，至少有一個(gè)攀爬部件向支架內(nèi)側(cè)延伸，滾輪與絕緣子片的表面相接觸，并保證驅(qū)動(dòng)的持續(xù)性。進(jìn)而，打造檢測(cè)機(jī)構(gòu)，該檢測(cè)機(jī)構(gòu)含有一個(gè)且周向均置在所述支架上，其檢測(cè)部件在支架橫剖平面桿性延伸，具有在支架橫剖面內(nèi)擺動(dòng)的自由度和繞桿性軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，以及驅(qū)動(dòng)所述檢測(cè)部件的電機(jī)，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的電機(jī)內(nèi)置于檢測(cè)儀盒子的內(nèi)部，從而通過擺動(dòng)形成檢測(cè)探針的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過檢測(cè)探針與絕緣子片中心鑄鐵件的接觸，完成檢測(cè)動(dòng)作。應(yīng)當(dāng)理解，所述導(dǎo)向部件為實(shí)質(zhì)的支撐部件，但需要說明的是，包括前述的支架，在機(jī)構(gòu)分析中，是作為相應(yīng)機(jī)構(gòu)中相對(duì)固定的構(gòu)件，因此，在一個(gè)裝置或者設(shè)備中所說的各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的機(jī)架，可能整體上是一個(gè)基體，在本文中的具體應(yīng)用中，也按照機(jī)械領(lǐng)域中關(guān)于機(jī)架的常規(guī)理解。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，所述支架由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過伸縮組件連接構(gòu)成的一個(gè)環(huán)臂結(jié)構(gòu)，如圖中所示的弧形板31、電動(dòng)推桿32所構(gòu)成，其中弧形板31作為所述環(huán)臂結(jié)構(gòu)的連接基體，電動(dòng)推桿32為環(huán)臂結(jié)構(gòu)的伸縮短，通過電動(dòng)推桿32的伸縮可以完成整個(gè)支架的收放動(dòng)作。在下文中提到的連接端，應(yīng)指導(dǎo)向臂與電動(dòng)推桿連接的一端，非連接端則指環(huán)臂結(jié)構(gòu)的另一端。為了保證整體的結(jié)構(gòu)剛度，如驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一導(dǎo)向臂3、第二導(dǎo)向臂13為平行的兩個(gè)導(dǎo)向臂分別與夾塊23、第一合頁件28連接，圖中，第一推桿固定座29和第二推桿固定座39是一個(gè)伸縮總成的兩個(gè)連接部分，推桿的前后端分別由銷釘37與兩個(gè)固定座相連接；采用環(huán)形結(jié)構(gòu)相比于其他形成的約束回轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)會(huì)更加緊湊。在上述的結(jié)構(gòu)中，可以方便機(jī)器人裝在絕緣子串上，不需要抻拉環(huán)臂，可以控制伸縮組件來完成將機(jī)器人的推裝上位工作，開始工作前推桿伸出，將機(jī)器人輕松推裝上位，然后推桿伸縮，完成抱緊絕緣子串動(dòng)作，操作簡便，安全性好。導(dǎo)向部件為平行于支架軸向設(shè)置的導(dǎo)向臂，總計(jì)6個(gè)，并沿支架周向均置。在圖2所示的結(jié)構(gòu)中，含有6根導(dǎo)向臂，也就是如第三導(dǎo)向臂22、第四導(dǎo)向臂25，為兩段翹曲結(jié)構(gòu)，滿足上下或者前后的移動(dòng)。其中驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)兩組，第一導(dǎo)向臂3、第二導(dǎo)向臂13即為導(dǎo)向部件也為結(jié)構(gòu)部件；如前所述，依據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)機(jī)器人可應(yīng)用于懸垂絕緣子串和水平絕緣子串的檢測(cè)，也滿足對(duì)其他介于這兩種絕緣子串的絕緣子串進(jìn)行檢測(cè)，主要是導(dǎo)向臂的抱合結(jié)構(gòu)可以滿足各種絕緣子串的定位，通過導(dǎo)向臂的支撐，形成具有可靠的導(dǎo)向的載具。關(guān)于導(dǎo)向臂的長度，為了滿足可靠的支撐，應(yīng)當(dāng)大于絕緣子串節(jié)距，最好大于等于一倍，但應(yīng)當(dāng)小于兩倍，以減少對(duì)絕緣子串端面接觸的數(shù)量。如圖1所示，用于安裝所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)部分的兩個(gè)第三導(dǎo)向臂22、第四導(dǎo)向臂25被剛性連接，如通過圖2的夾塊23、第一合頁件28、第二合頁件34進(jìn)行連接的第一導(dǎo)向臂3和第二導(dǎo)向臂13，保證連接框架的結(jié)構(gòu)剛度，進(jìn)而保證驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)固定座作為該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)架的輸出軸電機(jī)，兩輸出軸對(duì)稱地分居于機(jī)殼兩側(cè)，且每一輸出軸上設(shè)有構(gòu)成所述攀爬部件的兩個(gè)一字型驅(qū)動(dòng)架，也就是每個(gè)驅(qū)動(dòng)架有2個(gè)攀爬臂，2個(gè)攀爬部件相互平行，無角度偏差，但兩個(gè)驅(qū)動(dòng)架之間有一定的偏差角度，可以保證可靠爬行。為了減少對(duì)絕緣子的損傷，所述攀爬部件的頂端通過軸線平行于電機(jī)軸的銷軸安裝有輪架，在該輪架上設(shè)有一對(duì)滾輪1，如圖1中所示的滾輪I，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，減小摩擦系數(shù)。同時(shí)，擺動(dòng)的輪架具有自適應(yīng)調(diào)整作用，滿足在以母線為曲線的回轉(zhuǎn)體的絕緣子上爬行。所述檢測(cè)部件為探針35，直連于一旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸上形成繞所述桿性周線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，而旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)置于絕緣子檢測(cè)儀的內(nèi)部，形成在支架橫剖面內(nèi)擺動(dòng)自由度。依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明設(shè)計(jì)采用一組檢測(cè)裝置，通過機(jī)器人配合驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的上升和下降可以對(duì)絕緣子的下表面進(jìn)行有效的檢測(cè)，效率高；1.通過伸縮結(jié)構(gòu)，可以輕松的將機(jī)器人導(dǎo)入至與絕緣子抱緊的狀態(tài)，該伸縮結(jié)構(gòu)采用位置閉環(huán)控制，將絕緣子串抱緊，可靠性好。2.通過雙軸驅(qū)動(dòng)爬行，兩軸分別差速控制，保證機(jī)器人行走更加到位、可靠；3.利用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，保證爬行過程中?？繙?zhǔn)確可靠；
4.其整體結(jié)構(gòu)與絕緣子串的接觸較少，對(duì)絕緣子瓷裙部的涂料涂層磨損小，整體結(jié)構(gòu)摩擦力小。下面說明機(jī)器人工作過程當(dāng)中各功能部件之間的邏輯關(guān)系。機(jī)器人上電后，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)21分別帶動(dòng)上、下驅(qū)動(dòng)架轉(zhuǎn)動(dòng)，待兩軸分別轉(zhuǎn)動(dòng)到初始位置時(shí)停止。此時(shí)，兩軸夾角成90度，可以保證機(jī)器人不至于從絕緣子串上脫落。機(jī)器人放置到絕緣子串上，用戶發(fā)送鎖緊命令，發(fā)射接收電路將用戶命令傳遞給中央控制器(MCU)，中央控制器(MCU)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿32推動(dòng)環(huán)臂單元產(chǎn)生抱緊動(dòng)作。于此同時(shí)，中央控制器(MCU)通過ADC接口電路，時(shí)刻監(jiān)控電動(dòng)推桿32的位置，待環(huán)臂單元到達(dá)合適位置后，中央控制器(MCU)切斷電動(dòng)推桿32的電源，完成抱緊動(dòng)作。為了用戶操作機(jī)器人的安全性，在機(jī)器人本體尚未完全抱緊絕緣子串之前，機(jī)器人不能執(zhí)行任何其他用戶命令。機(jī)器人在絕緣子串上工作，上行時(shí)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)21分別驅(qū)動(dòng)第二攀爬臂11、第三攀爬臂12以及第一攀爬臂2、第四攀爬臂17轉(zhuǎn)動(dòng)，其位置信息由位置傳感器接口將位置信息傳遞給中央控制器(MCU)，中央控制器通過對(duì)第二攀爬臂11、第三攀爬臂12、第一攀爬臂2、第四攀爬臂17的位置信息進(jìn)行判斷，待第二攀爬臂11、第三攀爬臂12到達(dá)限位位置時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)。與此同時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)21開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一攀爬臂2、第三攀爬臂17轉(zhuǎn)動(dòng)，待第一攀爬臂2、第四攀爬臂17到達(dá)限位位置后，驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10重新啟動(dòng)，開始下一輪循環(huán)。由于機(jī)器人整體采用了對(duì)稱式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)可知，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)21的轉(zhuǎn)動(dòng)方式完全適用于對(duì)稱的另外一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行完全一樣。機(jī)器人本體也會(huì)伴隨著兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步運(yùn)行而完成上行動(dòng)作。在機(jī)器人上行過程當(dāng)中，中央控制器(MCU)通過對(duì)四軸攀爬臂位置信息進(jìn)行判斷，如果攀爬臂到達(dá)檢測(cè)位置，中央控制器(MCU)向絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送檢測(cè)信息，絕緣子檢測(cè)儀38可通過探針35的擺動(dòng)完成絕緣子串阻值檢測(cè)工作。在機(jī)器人上行過程當(dāng)中，中央控制器(MCU)還通過傳感器接口電路讀取固定于每個(gè)插架上端面的限位開關(guān)40，通斷狀態(tài)以檢測(cè)機(jī)器人攀爬臂轉(zhuǎn)動(dòng)的位置為目的。如果機(jī)器人到達(dá)絕緣子串邊緣，限位開關(guān)讀取到機(jī)器人位置信息并傳遞給中央控制器(MCU)，中央控制器MCU立刻停止第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)10、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)并給絕緣子檢測(cè)儀38發(fā)送探針35復(fù)位信息。至此，一次完整檢測(cè)過程結(jié)束。本發(fā)明的控制電路由中央控制器(MCU)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)回路(4路)，絕緣子檢測(cè)儀回路，ADC接口，信號(hào)發(fā)射接收電路，傳感器接口電路等組成。為了增強(qiáng)機(jī)器人的攀爬適應(yīng)性能，本發(fā)明攀爬方式采用對(duì)稱式四個(gè)驅(qū)動(dòng)軸交替攀爬的方式。這種攀爬方式能夠最大程度的減小機(jī)器人攀爬直徑，增強(qiáng)機(jī)器人對(duì)不同絕緣子串的適應(yīng)能力，但此種攀爬方式對(duì)控制的要求大大提高。控制電路不但要滿足機(jī)器人攀爬性能，還要求保證機(jī)器人安全，使得機(jī)器人不因重力或者摩擦等外因而發(fā)生墜落事故。為了解決上述難題，本發(fā)明控制電路部分對(duì)四個(gè)攀爬電機(jī)的控制采用速度閉環(huán)和位置閉環(huán)兩種控制方式。所謂速度閉環(huán)，中央控制器通過采集電機(jī)軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定的速度值進(jìn)行比較，通過對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速和設(shè)定速度的比較，通過經(jīng)典增量式PID算法，輸出占空比可調(diào)的PWM，通過驅(qū)動(dòng)電路完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的速度閉環(huán)。所謂位置閉環(huán)，就是在速度閉環(huán)的基礎(chǔ)之上，通過對(duì)實(shí)際累計(jì)位移與設(shè)定位移的比較，通過PI算法輸出設(shè)定速度與時(shí)間的關(guān)系，達(dá)到電機(jī)位置精確控制。兩種控制方式相互矯正，加上復(fù)雜攀爬算法，既保證了攀爬的效果，又保證了機(jī)器人的安全運(yùn)行。因?yàn)闄C(jī)器人的攀爬和檢測(cè)過程是相互交叉進(jìn)行，容易出現(xiàn)探針35卡在絕緣子片間隙而發(fā)生損壞乃至機(jī)器人墜落的危險(xiǎn)。針對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)，控制電路采用的基于RS485總線的探針位置閉環(huán)控制方法。即電機(jī)組件在執(zhí)行攀爬轉(zhuǎn)動(dòng)之前，中央控制器會(huì)首先查詢擺動(dòng)電機(jī)位置。只有保證了探針處于初始位置而且運(yùn)動(dòng)已經(jīng)停止的狀態(tài)下才控制電機(jī)組件旋轉(zhuǎn)。由于在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，絕緣子串本身有計(jì)較大的尺寸以及安裝誤差，這對(duì)本發(fā)明的抱緊裝置提出了很大的考驗(yàn)。如果抱緊力度控制不到位，機(jī)器人有可能會(huì)發(fā)生墜落或者因抱太緊，摩擦力陡增而無法攀爬的危險(xiǎn)。為了增強(qiáng)機(jī)器人對(duì)不同絕緣子串的適應(yīng)性，保證機(jī)器人安全，本發(fā)明的抱緊方案采用電流閉環(huán)控制抱緊力度的方法。即機(jī)器人在抱緊過程當(dāng)中，中央控制器時(shí)鐘監(jiān)控推桿本體的驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)抱緊力度達(dá)到預(yù)定抱緊強(qiáng)度時(shí)，中央控制器根據(jù)抱緊電機(jī)電流陡增以及推桿本體位置信息的情況，及時(shí)切斷抱緊電機(jī)電源，保證抱緊的力度的可靠。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，其特征是，包括兩組對(duì)稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)一側(cè)通過抱緊機(jī)構(gòu)鉸接，相對(duì)另一側(cè)上分別通過夾塊固定安裝有一個(gè)導(dǎo)向臂，抱緊機(jī)構(gòu)上安裝有絕緣子檢測(cè)儀，其中一個(gè)夾塊上安裝有電控盒，電控盒中設(shè)有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、抱緊機(jī)構(gòu)和絕緣子檢測(cè)儀電連接的控制系統(tǒng)； 所述每組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的導(dǎo)向臂，兩導(dǎo)向臂的同一側(cè)均固定安裝有一插架，兩插架之間分別通過上下設(shè)置的兩個(gè)固定軸相連，所述兩個(gè)固定軸上分別設(shè)置有一組攀爬機(jī)構(gòu)，且兩組攀爬機(jī)構(gòu)交錯(cuò)設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述每組攀爬機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)電機(jī)、一個(gè)連接法蘭和一對(duì)攀爬臂，所述電機(jī)固定于電機(jī)固定座上，電機(jī)固定座設(shè)置于固定軸一端，電機(jī)輸出軸上安裝有一個(gè)小齒輪，連接法蘭組裝在固定軸上，連接法蘭的兩端分別固定安裝有一個(gè)攀爬臂，與電機(jī)固定座相臨的攀爬臂外側(cè)固定安裝有一個(gè)大齒輪，且大齒輪與小齒輪嚙入口 ο
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述攀爬臂呈“一”字型布置，其中部組裝于連接法蘭上，兩端上分別設(shè)有一對(duì)滾輪。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述抱緊機(jī)構(gòu)包括一弧形板和電動(dòng)推桿，所述弧形板左右兩側(cè)通過合頁鉸接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向臂上，電動(dòng)推桿位于弧形板外側(cè)，電動(dòng)推桿的兩端分別鉸接于電動(dòng)推桿固定座上，電動(dòng)推桿固定座固定于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的插架上；其中一個(gè)電動(dòng)推桿固定座上固定安裝有絕緣子檢測(cè)儀。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是，所述電動(dòng)推桿上安裝有位置編碼器。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述導(dǎo)向臂共六個(gè)，且均勻分布。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征是，所述控制系統(tǒng)包括中央控制器，中央控制器的端口分別與四路電機(jī)驅(qū)動(dòng)PWM輸出電路、傳感器接口電路、ADC接口、無線通訊模塊電路和絕緣子檢測(cè)儀電路相連，所述ADC接口與電動(dòng)推桿通信連接。
8.—種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)的控制方法，其特征是，步驟如下: O系統(tǒng)啟動(dòng)，電機(jī)位置初始化； 2)將機(jī)器人系統(tǒng)放置到絕緣子串上，發(fā)送抱緊命令，中央控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)抱緊機(jī)構(gòu)執(zhí)行抱緊動(dòng)作； 3)機(jī)器人系統(tǒng)在絕緣子串上工作，中央控制器驅(qū)動(dòng)兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿絕緣子串移動(dòng)到檢測(cè)位置； 4)中央控制器向絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送檢測(cè)信息，絕緣子檢測(cè)儀通過探針的擺動(dòng)完成絕緣子串阻值檢測(cè)工作； 5)在機(jī)器人上行過程當(dāng)中，中央控制器還通過傳感器接口電路讀取限位開關(guān)狀態(tài)，如果機(jī)器人到達(dá)絕緣子串邊緣，限位開關(guān)讀取到機(jī)器人位置信息并傳遞給中央控制器，中央控制器立刻停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并給絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送探針復(fù)位信息；至此，一次完整檢測(cè)過程結(jié)束。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述步驟I)中系統(tǒng)啟動(dòng)后，各功能模塊啟動(dòng)完畢，電機(jī)帶動(dòng)每組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩組攀爬機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，待兩組攀爬機(jī)構(gòu)的攀爬臂到達(dá)初始位置時(shí)停止，此時(shí)，兩組攀爬機(jī)構(gòu)的攀爬臂之 間的夾角成90度，能夠保證機(jī)器人系統(tǒng)不至于從絕緣子串上脫落。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述步驟2)中機(jī)器人系統(tǒng)放置到絕緣子串上后，用戶發(fā)送抱緊命令，發(fā)射接收電路將用戶命令傳遞給中央控制器，中央控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)弧形板產(chǎn)生抱緊動(dòng)作；于此同時(shí)，中央控制器通過ADC接口電路，時(shí)刻監(jiān)控電動(dòng)推桿的位置，待弧形板到達(dá)設(shè)定位置后，中央控制器切斷電動(dòng)推桿的電源，完成抱緊動(dòng)作 ’為了用戶操作機(jī)器人系統(tǒng)的安全性，在機(jī)器人本體尚未完全抱緊絕緣子串之前，機(jī)器人系統(tǒng)不能執(zhí)行任何其他用戶命令；同時(shí)抱緊時(shí)采用電流閉環(huán)控制抱緊力度的方法，即機(jī)器人在抱緊過程當(dāng)中，中央控制器時(shí)鐘監(jiān)控電動(dòng)推桿的驅(qū)動(dòng)電流，當(dāng)抱緊力度達(dá)到預(yù)定抱緊強(qiáng)度時(shí)，中央控制器根據(jù)抱緊電機(jī)電流陡增以及電動(dòng)推桿位置信息的情況，及時(shí)切斷抱緊電動(dòng)推桿電源，保證抱緊的力度的可靠。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述步驟3)中，上行時(shí)，就其中一組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來說，電機(jī)驅(qū)動(dòng)攀爬臂轉(zhuǎn)動(dòng)，其位置信息由位置傳感器接口將位置信息傳遞給中央控制器，中央控制器通過對(duì)攀爬臂的位置信息判斷，待第一對(duì)攀爬臂到達(dá)限位位置時(shí)，與其相連的第一電機(jī)立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)；與此同時(shí)，第二電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二對(duì)攀爬臂轉(zhuǎn)動(dòng)，待第二對(duì)攀爬臂到達(dá)限位位置后；第一電機(jī)重新啟動(dòng)，開始下一輪循環(huán)；由于機(jī)器人系統(tǒng)整體采用了對(duì)稱式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行完全一樣；機(jī)器人系統(tǒng)本體也會(huì)伴隨著兩組驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的同步運(yùn)行而完成上行動(dòng)作； 機(jī)器人系統(tǒng)的攀爬方式采用對(duì)稱式四組攀爬臂交替攀爬的方式，這種攀爬方式能夠最大程度的減小機(jī)器人系統(tǒng)攀爬直徑，增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)不同絕緣子串的適應(yīng)能力；同時(shí)對(duì)四個(gè)電機(jī)的控制采用速度閉環(huán)和位置閉環(huán)兩種控制方式，兩種控制方式相互矯正；所謂速度閉環(huán)，中央控制器通過采集電機(jī)軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定的速度值進(jìn)行比較，通過對(duì)實(shí)際轉(zhuǎn)速和設(shè)定速度的比較，通過經(jīng)典增量式PID算法，輸出占空比可調(diào)的PWM，通過驅(qū)動(dòng)電路完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的速度閉環(huán)；所謂位置閉環(huán)，就是在速度閉環(huán)的基礎(chǔ)之上，通過對(duì)實(shí)際累計(jì)位移與設(shè)定位移的比較，通過PI算法輸出設(shè)定速度與時(shí)間的關(guān)系，達(dá)到電機(jī)位置精確控制。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述步驟4)中，中央控制器通過對(duì)四組攀爬臂位置信息判斷，如果攀爬臂到達(dá)檢測(cè)位置，中央控制器向絕緣子檢測(cè)儀發(fā)送檢測(cè)信息，絕緣子檢測(cè)儀通過探針的擺動(dòng)完成絕緣子串阻值檢測(cè)工作；絕緣子檢測(cè)儀的探針采用基于RS485總線的位置閉環(huán)控制方法，即電機(jī)`在執(zhí)行攀爬轉(zhuǎn)動(dòng)之前，中央控制器會(huì)首先查詢擺動(dòng)電機(jī)位置，只有保證了探針處于初始位置而且運(yùn)動(dòng)已經(jīng)停止的狀態(tài)下才控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種絕緣子串智能檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)，包括兩組對(duì)稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)一側(cè)通過抱緊機(jī)構(gòu)鉸接，相對(duì)另一側(cè)上分別通過夾塊固定安裝有一個(gè)導(dǎo)向臂，抱緊機(jī)構(gòu)上安裝有絕緣子檢測(cè)儀，其中一個(gè)夾塊上安裝有電控盒，電控盒中設(shè)有與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、抱緊機(jī)構(gòu)和絕緣子檢測(cè)儀電連接的控制系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了該系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明通過機(jī)器人配合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上升和下降對(duì)絕緣子的下表面有效檢測(cè)；通過位置閉環(huán)控制的伸縮結(jié)構(gòu)，將機(jī)器人導(dǎo)入至與絕緣子抱緊的狀態(tài)。通過差速控制的雙軸驅(qū)動(dòng)爬行，保證機(jī)器人行走更加到位、可靠；伺服電機(jī)作保證爬行過程中?？繙?zhǔn)確可靠；與絕緣子串的接觸較少，對(duì)絕緣子瓷裙部的涂料涂層磨損小，摩擦力小。
文檔編號(hào)B25J11/00GK103158154SQ201310110050
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者韓磊, 趙德利, 曹濤, 孫大慶, 張永生 申請(qǐng)人:山東魯能智能技術(shù)有限公司