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

背景技術(shù)：

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(dá)到電力系統(tǒng)對(duì)于安全穩(wěn)定及電能質(zhì)量而建立的站點(diǎn)。換流閥是直流輸電工程的核心設(shè)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(shí)現(xiàn)對(duì)功率的控制，其價(jià)值約占換流站成套設(shè)備總價(jià)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(shí)清理會(huì)擴(kuò)散到空氣中，從而對(duì)換流閥的正常運(yùn)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(jī)器，效率低、危險(xiǎn)性高且浪費(fèi)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(yùn)行穩(wěn)定性，研制自動(dòng)化清潔機(jī)器人勢(shì)在必行。

針對(duì)換流閥大廳內(nèi)壁清潔的技術(shù)難題，提出一種換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。進(jìn)行清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需解決4種關(guān)鍵技術(shù)問題：(1)設(shè)計(jì)可靠的驅(qū)動(dòng)和吸附機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)壁面的攀爬吸附，(2)設(shè)計(jì)合理的導(dǎo)向和避障機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線行走和障礙躲避，(3)設(shè)計(jì)合理的清潔機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)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(shù)實(shí)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(shí)用新型提供一種換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)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(shè)置在彩鋼板內(nèi)壁上的清潔模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、避障模塊、吊線模塊、導(dǎo)向模塊、吸附模塊和單片機(jī)芯片，所述的驅(qū)動(dòng)模塊與吸附模塊直連，所述的單片機(jī)芯片分別與清潔模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、避障模塊、吊線模塊、導(dǎo)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(jī)器人前端，包括長(zhǎng)板、“U”型清潔刷、上固定板、電動(dòng)推桿、下固定板，所述的“U”型清潔刷固設(shè)在所述的長(zhǎng)板上，所述的清潔模塊的上下運(yùn)動(dòng)受控于所述的電動(dòng)推桿；所述的電動(dòng)推桿的上端通過所述的上固定板與機(jī)架板固連，下端通過所述的下固定板與所述的長(zhǎng)板相連；

所述的驅(qū)動(dòng)模塊置于機(jī)架板下方，包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制器以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述的步進(jìn)電機(jī)通過步進(jìn)電機(jī)固定板固定在機(jī)架板上，所述的步進(jìn)電機(jī)控制器通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述的步進(jìn)電機(jī)連接；

所述的避障模塊置于機(jī)架板的前端，所述的吊線模塊置于機(jī)器人的后部且與機(jī)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(dǎo)向模塊包括塑料錐形輪、導(dǎo)向輪后軸、導(dǎo)向輪固定板、端蓋、導(dǎo)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(dǎo)向輪前軸或?qū)蜉喓筝S、導(dǎo)向輪固定板、端蓋與所述的機(jī)架板固定，所述的U型板固定在機(jī)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(jī)架板前后兩個(gè)吸附模塊之間由同步帶連接。

所述的“U”型清潔刷設(shè)置為4套，并通過8個(gè)螺柱和8個(gè)緊固螺母固定在長(zhǎng)板上。

所述的步進(jìn)電機(jī)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(dǎo)向模塊采用機(jī)械式導(dǎo)向，共設(shè)置有三套，機(jī)架板的前端設(shè)置一套，機(jī)架板的后端兩側(cè)各設(shè)置一套。

所述的磁塊采用halbach陣列進(jìn)行充磁。

本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為：為減小機(jī)器人整體尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)采用板式結(jié)構(gòu)；為實(shí)現(xiàn)機(jī)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(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人吸附功能，基于halbach陣列，設(shè)計(jì)了一款專用永磁磁輪；為增加機(jī)器人與彩鋼板內(nèi)壁的摩擦力，磁輪外圍設(shè)置同步帶；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人攀爬功能，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并采用磁輪與電機(jī)直連形式；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人直線行駛功能，設(shè)計(jì)了一套導(dǎo)向模塊，導(dǎo)向模塊分為前端中部導(dǎo)向和后側(cè)兩端導(dǎo)向，保證了機(jī)器人行進(jìn)的直線性；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障功能，基于魚眼攝像原理，設(shè)計(jì)了一套避障模塊，通過環(huán)境識(shí)別、環(huán)境重建和路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人清潔功能，設(shè)計(jì)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(shí)用新型的有益效果在于：

首先，針對(duì)換流閥大廳內(nèi)壁清潔的技術(shù)難題，提出了一種內(nèi)壁清潔機(jī)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(shí)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(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的壁面吸附功能；

最后，將功能模塊化方法應(yīng)用在清潔機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，使其具有互換性強(qiáng)、可操作性高等特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)位圖一。

圖2是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)位圖二。

圖3是本實(shí)用新型吸附模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至圖3，換流閥大廳內(nèi)壁清潔機(jī)器人的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，包括彩鋼板內(nèi)壁1，還包括設(shè)置在彩鋼板內(nèi)壁1上的清潔模塊2、驅(qū)動(dòng)模塊3、避障模塊4、吊線模塊5、導(dǎo)向模塊6、吸附模塊7和單片機(jī)芯片8，所述的驅(qū)動(dòng)模塊3與吸附模塊7直連，所述的單片機(jī)芯片8分別與清潔模塊2、驅(qū)動(dòng)模塊3、避障模塊4、吊線模塊5、導(dǎo)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(jī)器人前端，包括長(zhǎng)板201、“U”型清潔刷204、上固定板205、電動(dòng)推桿206、下固定板207，所述的“U”型清潔刷204固設(shè)在所述的長(zhǎng)板201上，所述的清潔模塊2的上下運(yùn)動(dòng)受控于所述的電動(dòng)推桿206；所述的電動(dòng)推桿206的上端通過所述的上固定板205與機(jī)架板固連，下端通過所述的下固定板207與所述的長(zhǎng)板201相連；

所述的驅(qū)動(dòng)模塊3置于機(jī)架板下方，包括步進(jìn)電機(jī)303、步進(jìn)電機(jī)控制器302以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器304，所述的步進(jìn)電機(jī)303通過步進(jìn)電機(jī)固定板301固定在機(jī)架板上，所述的步進(jìn)電機(jī)控制器302通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器304與所述的步進(jìn)電機(jī)303連接；

所述的避障模塊4置于機(jī)架板的前端，所述的吊線模塊5置于機(jī)器人的后部且與機(jī)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(dǎo)向模塊6包括塑料錐形輪601、導(dǎo)向輪后軸602、導(dǎo)向輪固定板603、端蓋604、導(dǎo)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(dǎo)向輪前軸605或?qū)蜉喓筝S602、導(dǎo)向輪固定板603、端蓋604與所述的機(jī)架板固定，所述的U型板606固定在機(jī)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(jī)架板前后兩個(gè)吸附模塊7之間由同步帶701連接。

所述的“U”型清潔刷204設(shè)置為4套，并通過8個(gè)螺柱202和8個(gè)緊固螺母203固定在長(zhǎng)板201上。

所述的步進(jìn)電機(jī)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(dǎo)向模塊6采用機(jī)械式導(dǎo)向，共設(shè)置有三套，機(jī)架板的前端設(shè)置一套，機(jī)架板的后端兩側(cè)各設(shè)置一套。

所述的磁塊705采用halbach陣列進(jìn)行充磁。

本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為：為減小機(jī)器人整體尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)采用板式結(jié)構(gòu)；為實(shí)現(xiàn)機(jī)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(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人吸附功能，基于halbach陣列，設(shè)計(jì)了一款專用永磁磁輪；為增加機(jī)器人與彩鋼板內(nèi)壁的摩擦力，磁輪外圍設(shè)置同步帶；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人攀爬功能，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并采用磁輪與電機(jī)直連形式；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人直線行駛功能，設(shè)計(jì)了一套導(dǎo)向模塊，導(dǎo)向模塊分為前端中部導(dǎo)向和后側(cè)兩端導(dǎo)向，保證了機(jī)器人行進(jìn)的直線性；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障功能，基于魚眼攝像原理，設(shè)計(jì)了一套避障模塊，通過環(huán)境識(shí)別、環(huán)境重建和路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障；為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人清潔功能，設(shè)計(jì)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(shí)施例的具體工作過程是：

(1)機(jī)器人位于壁面底部初始狀態(tài)，避障模塊4開啟，機(jī)器人進(jìn)入識(shí)別障礙狀態(tài)；

(2)電動(dòng)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(dòng)推桿206失電；

(3)步進(jìn)電機(jī)303得電，同步帶701運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人向上攀爬；

(4)導(dǎo)向模塊6的塑料錐形輪601與內(nèi)壁凸起接觸，實(shí)時(shí)導(dǎo)向；

(5)機(jī)器人向上行進(jìn)，清潔刷204清掃壁面；

(6)避障模塊4識(shí)別到障礙或大廳頂面，步進(jìn)電機(jī)303失電，機(jī)器人停車；

(7)電動(dòng)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(dòng)推桿206失電；

(8)步進(jìn)電機(jī)303得電，同步帶701運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人返程行走；

(9)機(jī)器人返程至初態(tài)，步進(jìn)電機(jī)303失電，機(jī)器人停車；

(10)避障模塊4失電，機(jī)器人關(guān)閉識(shí)別障礙功能。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。