本發(fā)明屬于絕緣子檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人。

背景技術(shù)：

絕緣子是能在架空輸電線路中起到重要作用的一種特殊絕緣控件,其能否安全運(yùn)行直接決定了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，我國經(jīng)濟(jì)高速增長，工農(nóng)業(yè)飛速發(fā)展，同時(shí)，人民生活水平不斷提高，超高壓、特高壓輸電系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)的建設(shè)與維護(hù)越來越受到重視，電力系統(tǒng)輸電、供電的安全和可靠也愈發(fā)的凸顯出重要性。而絕緣子串的使用因?yàn)槠涮厥庑詴?huì)長期暴露在外部空氣中，這會(huì)使其遭受各種因素的影響，如風(fēng)吹日曬雨淋、溫度冷熱變化等，遭受這些危害后絕緣子的電阻會(huì)降低，產(chǎn)生開裂乃至擊穿等不良情況，進(jìn)而完全失效。因此，要對運(yùn)行中的絕緣子串進(jìn)行檢測，避免絕緣子出現(xiàn)短路、擊穿等現(xiàn)象，以保證輸電線路的安全可靠運(yùn)行，避免對電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行產(chǎn)生影響，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

傳統(tǒng)的國內(nèi)檢測絕緣子的方式為人工作業(yè)方式，操作人員手持檢測設(shè)備，登上桿塔逐一檢測所有絕緣子運(yùn)行狀態(tài)，這種傳統(tǒng)方式存在幾個(gè)缺點(diǎn)：首先，架空輸電線路中絕緣子片數(shù)量巨大，對絕緣子片人工進(jìn)行逐一檢測，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)性高、效率低；其次，不能定量測量，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到環(huán)境因素和人為因素的影響較大。現(xiàn)階段多采用機(jī)械設(shè)備對絕緣子進(jìn)行自動(dòng)檢測以提高檢測效率并且降低人工作業(yè)危險(xiǎn)性。近年來，科研人員開發(fā)出各種絕緣子檢測機(jī)器人，用來綜合評定絕緣子的運(yùn)行狀態(tài)，這對于維持國家電力傳輸穩(wěn)定和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。然而，目前常用的機(jī)器人普遍存在一些共同的缺點(diǎn)，如：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能進(jìn)行拆分，不利于操作人員攜帶和安裝，不能有效的適應(yīng)絕緣子的檢測環(huán)境；當(dāng)機(jī)器人的行走裝置采用滾輪時(shí)，與絕緣子表面為滾動(dòng)接觸，板狀的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)在導(dǎo)向過程中與絕緣子為剛性接觸，當(dāng)行走裝置采用爬行爪時(shí)，爬行爪的運(yùn)動(dòng)并不是完全平動(dòng)，與絕緣子間產(chǎn)生嚙合摩擦，這些都會(huì)對絕緣子表面產(chǎn)生磨損；此外，在檢測完絕緣子后，還需要進(jìn)行人工回收。

綜上所述，有必要設(shè)計(jì)一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人，該檢測機(jī)器人的爬行卡爪與絕緣子表面無嚙合摩擦，可有限避免對絕緣子表面產(chǎn)生磨損并可以沿絕緣子爬行運(yùn)動(dòng)進(jìn)行檢測。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人，包括三組移動(dòng)單元及檢測元件，所述移動(dòng)單元包括矩形框架、爬行機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)，矩形框架的豎直梁與絕緣子串的軸線平行，導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)和爬行機(jī)構(gòu)沿矩形框架的水平梁并列設(shè)置，導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)安裝于矩形框架的上、下水平梁之間，爬行機(jī)構(gòu)安裝于矩形框架的一側(cè)的豎直梁上；三組所述移動(dòng)單元通過矩形框架豎直梁上的卡扣兩兩過盈連接，形成對絕緣子串的周向環(huán)抱，所述檢測元件固定安裝在矩形框架上，用于對絕緣子進(jìn)行檢測。

所述爬行機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿、連桿、橫向移動(dòng)桿、末端執(zhí)行元件、豎直滑塊、水平滑塊、直線滑動(dòng)軸承、彈簧、浮動(dòng)桿、驅(qū)動(dòng)裝置，其中，末端執(zhí)行元件包括l形連桿和卡爪，驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸與主動(dòng)桿鍵連接，主動(dòng)桿、連桿和l形連桿的一端依次通過連接軸連接，連桿和l形連桿的連接軸鉸接在橫向移動(dòng)桿的水平滑塊上，橫向移動(dòng)桿上設(shè)置幾何約束，限制其滑動(dòng)范圍；浮動(dòng)桿的一端與主動(dòng)桿通過鉸接，浮動(dòng)桿的另一端與豎直滑塊通過直線滑動(dòng)軸承連接，同時(shí)浮動(dòng)桿通過套筒固定連接于矩形框架上，彈簧套在浮動(dòng)桿上，彈簧一端連接在豎直滑塊上，另一端固定連接在浮動(dòng)桿上；橫向移動(dòng)桿垂直于浮動(dòng)桿，固定于豎直滑塊上；在l形連桿的自由端固定連接卡爪，所述卡爪通過滑塊的帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)完全平動(dòng)的切入和退出絕緣子，進(jìn)而對絕緣子外沿進(jìn)行夾持。

所述導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪、同步帶、芯軸和舵機(jī)，其中，主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪分別平行于矩形框架的上、下水平梁，并分別通過芯軸與矩形框架連接；同步帶套設(shè)在主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪之間，且同步帶接近絕緣子一面與絕緣子徑向邊緣相切；舵機(jī)安裝在主動(dòng)帶輪上，用于控制移動(dòng)單元的鎖緊。

進(jìn)一步地，所述卡爪為一u形機(jī)構(gòu)，凹側(cè)與絕緣子串接觸，凸側(cè)中心處與末端執(zhí)行元件固結(jié)，卡爪上與絕緣子接觸端面分別設(shè)置有橡膠墊片，用以避免夾持過程中對絕緣子造成損傷。

進(jìn)一步地，所述爬行機(jī)構(gòu)固定在矩形框架一側(cè)豎直梁外延出的副矩形框架的水平梁上，副矩形框架的水平梁與矩形框架的水平梁成120度夾角，卡扣設(shè)置在副矩形框架的自由端豎直梁上。

本發(fā)明的有益效果為，采用三組移動(dòng)單元通過卡扣連接為一體，形成對絕緣子串的周向環(huán)抱，可進(jìn)行拆卸組裝，方便攜帶和安裝，而且矩形框架便于加工，導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)與絕緣子串柔性接觸，避免在導(dǎo)向過程中對絕緣子表面產(chǎn)生磨損，并能夠很好的適應(yīng)絕緣子串的誤差；爬行爪可以實(shí)現(xiàn)完全平動(dòng)的切入與退出絕緣子邊緣，與絕緣子表面無嚙合摩擦，不損傷絕緣子表面涂層。同時(shí)，由于爬行爪切入時(shí)與絕緣子邊緣相當(dāng)于錐型對接，對絕緣子串的誤差容錯(cuò)性好，可克服現(xiàn)有轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合式爬行機(jī)構(gòu)容錯(cuò)性差運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的卡死現(xiàn)象，有效保證機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程的穩(wěn)定性；能夠用于檢測水平、懸垂以及傾斜的絕緣子串，適用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人的使用狀態(tài)示意圖；

圖3為圖2的右視圖；

圖4為一組移動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為一組矩形框架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7～圖12為本發(fā)明的一組移動(dòng)單元爬行一個(gè)周期的工作原理示意圖；

圖中：1絕緣子串；2矩形框架；3動(dòng)力電源；4檢測元件；5豎直滑塊；6水平滑塊；7連接軸；8主動(dòng)桿；9直流電機(jī)；10套筒；11連桿；12浮動(dòng)桿；13彈簧；14橫向移動(dòng)桿；15直線滑動(dòng)軸承；16l形連桿；17從動(dòng)同步帶輪；18從動(dòng)芯軸；19主動(dòng)同步帶輪；20同步帶；21主動(dòng)芯軸；22舵機(jī)；23豎直梁；24水平梁；25卡扣；26卡爪。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合圖1～圖12和具體的實(shí)施例對本發(fā)明的一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

根據(jù)圖1～圖2所示，一種可平動(dòng)切入的變胞爬行機(jī)構(gòu)絕緣子檢測機(jī)器人，包括移動(dòng)單元及檢測元件，且采用三組所述移動(dòng)單元相互連接為一體，形成環(huán)抱絕緣子串的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，在對絕緣子串1進(jìn)行檢測作業(yè)時(shí)，將三組移動(dòng)單元通過卡扣兩兩連接，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，對絕緣子串1進(jìn)行周向環(huán)抱，并在絕緣子串1上平動(dòng)步進(jìn)移動(dòng)，通過檢測元件4對絕緣子串1進(jìn)行檢測。

因三組變胞移動(dòng)單元結(jié)構(gòu)組成完全相同，在本實(shí)例中，選取其中的一組變胞移動(dòng)單元進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖3～圖4所示，所述移動(dòng)單元包括中部鏤空的矩形框架2，如圖6所示，矩形框架2上設(shè)置有豎直梁23和水平梁24，所述豎直梁23與絕緣子串1軸線平行，水平梁24與絕緣子串1圓周相切，相鄰框架伸出的水平橫臂通過卡扣25相互連接為一體，從而形成周向環(huán)抱絕緣子串1的環(huán)形限位機(jī)構(gòu)，在水平梁24上固接有變胞爬行機(jī)構(gòu)，矩形框架2上沿絕緣子徑向固接有同步帶式導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)，在矩形框架2出現(xiàn)偏心狀況時(shí)起到支撐導(dǎo)向作用，從而使機(jī)器人能夠沿絕緣子移動(dòng)順暢，以適應(yīng)絕緣子串的誤差，檢測元件4安裝在矩形框架2的外側(cè)，對絕緣子進(jìn)行檢測，同時(shí)水平梁24上安裝有驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)主動(dòng)桿8做順時(shí)針和逆時(shí)針往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)矩形框架2沿絕緣子外沿平動(dòng)。

如圖5所示，所述導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)包括：從動(dòng)同步帶輪17，從動(dòng)芯軸18，主動(dòng)同步帶輪19，同步帶20、主動(dòng)芯軸21以及舵機(jī)22，每組導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)同步帶輪分別設(shè)置在矩形框架2的上下兩端，同步帶20設(shè)在兩個(gè)同步帶輪之間。

如圖所示，所述變胞爬行機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)桿8、連桿11、橫向移動(dòng)桿14、末端執(zhí)行元件、彈簧13以及浮動(dòng)桿12，其中末端執(zhí)行元件是由卡爪26、l形連桿16以及水平滑塊6固接而成，主動(dòng)桿8一端與機(jī)器人浮動(dòng)桿12鉸接，靠直流電機(jī)9驅(qū)動(dòng)做順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端與連桿11鉸接，連桿11與水平滑動(dòng)的滑塊鉸接，該滑塊與卡爪通過l形連桿固結(jié)。機(jī)器人本體上的浮動(dòng)桿12安裝有套筒10，豎直滑塊5及施加約束的彈簧13，彈簧一端與滑塊固結(jié)，另一端固定在浮動(dòng)桿12上，以施加彈簧約束力。

下面結(jié)合圖7～圖12詳細(xì)介紹一組移動(dòng)單元的爬行原理：

步驟(1)：如圖7所示，移動(dòng)單元位于初始位置，動(dòng)力電源3即將開始驅(qū)動(dòng)，此時(shí)末端執(zhí)行元件通過l形桿16固接的水平滑塊及卡爪26處于任意狀態(tài)，動(dòng)力電源3驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)桿8順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿11運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使末端執(zhí)行元件通過l形桿16固接的滑塊及卡爪水平向左平動(dòng)，滑塊所在的橫向移動(dòng)桿14上有左右兩處幾何約束，當(dāng)滑塊向左運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)，卡爪恰好平動(dòng)切入至絕緣子邊緣，此時(shí)狀態(tài)如圖8所示。

步驟(2)：如圖9所示，在動(dòng)力電源3的帶動(dòng)下，主動(dòng)桿8繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于末端執(zhí)行元件通過l形桿固接的滑塊及卡爪位于左側(cè)極限位置，不能繼續(xù)滑動(dòng)，則在主動(dòng)桿8的作用下，機(jī)器人本體即浮動(dòng)桿12帶著矩形框架2和導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)，在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的約束下，沿著絕緣子串1向上爬行到一個(gè)絕緣子間距，鎖緊裝置將機(jī)器人本體鎖死在絕緣子串1上。

步驟(3)：如圖10所示，在導(dǎo)向鎖緊機(jī)構(gòu)和矩形框架2上升了一個(gè)絕緣子間距以后，動(dòng)力電源3反轉(zhuǎn)，主動(dòng)桿變?yōu)槟鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)連桿11運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使末端執(zhí)行元件通過l形桿固接的滑塊及卡爪水平向右平動(dòng)，卡爪平動(dòng)退出絕緣子邊緣，又因?yàn)榛瑝K所在的橫向桿上有左右兩處幾何約束，當(dāng)滑塊向右運(yùn)動(dòng)至極限位置時(shí)，卡爪位于離絕緣子串1最遠(yuǎn)的位置，此時(shí)狀態(tài)如圖11所示。

步驟(4)：在滑塊向右運(yùn)動(dòng)至離絕緣子串最遠(yuǎn)的位置后，在動(dòng)力電源3的帶動(dòng)下，主動(dòng)桿8繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于右極限位置的約束，滑塊不再向右運(yùn)動(dòng)，在彈簧13約束力及主動(dòng)桿8的作用下，浮動(dòng)桿12上的滑塊帶動(dòng)橫向移動(dòng)桿14以及末端執(zhí)行元件通過l形桿固接的滑塊及卡爪一起向上爬升一個(gè)絕緣子間距，此時(shí)狀態(tài)如圖12所示。至此，一個(gè)行走周期結(jié)束，接著在動(dòng)力電源3的帶動(dòng)下，變胞爬行機(jī)構(gòu)周期性運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人在絕緣子外沿重復(fù)步驟(1)～步驟(4)的運(yùn)動(dòng)。

最后應(yīng)該說明的是：以上所述的為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。