CN107436385A - 绝缘子检测机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘子检测机器人，包括：运动控制装置和绝缘检测装置，二者通过绝缘绳连接；运动控制装置包括弹簧夹和拉绳电机控制柜；绝缘检测装置包括支架、绝缘检测模块和多个导向杆；弹簧夹夹持在靠近输电线路杆塔塔头的第一片绝缘子上；拉绳电机控制柜安装在弹簧夹上方，绝缘绳从拉绳电机控制柜伸出，连接至支架，绝缘绳与支架具有至少两个对称设置的连接点；拉绳电机控制柜用于控制绝缘绳伸缩，使绝缘检测模块到达待检测绝缘子位置；支架套在绝缘子串上；多个导向杆安装在支架上；绝缘检测模块安装在支架外侧。本发明方便装卸，通过控制绝缘绳长度控制机器人运动，逐片检测绝缘子，代替部分人工操作，提高工作效率，减小整体重量和体积。

Description

绝缘子检测机器人

技术领域

本发明涉及电力检测技术领域，尤其涉及一种绝缘子检测机器人。

背景技术

绝缘子是在高压输电线路上用来支持和固定带电导体，并使带电导体之间或导体与大地之间有足够绝缘距离的绝缘体。绝缘子不仅具有较强的机械特性，而且必须具备较好的电气绝缘强度和耐潮湿性能。在电力***运行中，绝缘子长期工作于强电场、机械应力、污秽及温湿度等共同构成的错综复杂的恶劣环境中，出现故障的几率很大，严重威胁电力***的安全运行。目前，国内超特高压交流输电线路所使用的绝缘子按照制作材料分类主要有硅橡胶复合绝缘子、瓷质绝缘子、玻璃绝缘子三种。我国国内1000kV输电线路的绝缘子耐张串大部分采用瓷质绝缘子，悬垂串采用复合绝缘子或瓷质绝缘子。运行中的绝缘子的绝缘性能需要定期进行检测，尤其是瓷质绝缘子及玻璃绝缘子，其检测周期较短，检测工作量较大，所以选取合适的检测方法及检测仪器对运行单位来说至关重要。

目前，国内的绝缘子检测主要采用人工检测方式。例如，国内1000kV长南Ⅰ线及南荆Ⅰ线投运至今，已进行过两次年度停电综合检修工作。在两次检修中，对现有的用于超高压线路的SJC-5型数显绝缘子测试仪进行接线改造，从而测量超特高压线路绝缘子的性能。从测量结果看，使用上述测试仪得到的数据准确度偏差较大，并且在操作时十分不便；从工作效率看，人工爬塔并使用手持检测仪的工作方式加长了工作周期。可见，使用绝缘子检测仪对整串绝缘子进行逐片检测的方式需要工作人员携带绝缘绳、绝缘杆、检测仪器等大量辅助工具，并攀爬至塔顶高空作业，直接导致工作方式繁琐，危险性高，且效率低下。

申请号为201210096137.2的专利申请中提到了一种绝缘子串检测机器人，包括若干导向杆机构、至少一个绝缘子检测装置、控制装置及至少一套旋转驱动装置，所述导向杆机构连接设置于旋转驱动装置的两侧，控制装置和绝缘子检测装置均固定在导向杆机构上，所述绝缘子检测装置、旋转驱动装置上的驱动电机均与控制装置通电连接。驱动支架为一个或多个，驱动支架形状可以为十字交叉型，在机器人运行过程中能够实现连续旋转爬行并且不与绝缘子干涉。滚轮支架每一端上均前后错置分布有两个滚轮，滚轮采用尼龙材料，减小对绝缘子表面的摩擦，当然，也可不设置滚轮和滚轮支架，直接利用驱动支架作为整个行走机构的支撑腿。

上述绝缘子串检测机器人的方案存在以下缺陷：首先，十字交叉轮结构尺寸不易改变，不能灵活适用于各种类型的绝缘子串，尤其在应用现场，会有不同盘径的绝缘子型号，需要工作人员携带并更换相应的十字交叉轮，现场作业不方便；并且十字交叉轮运动空间较大，使得在双绝缘子串上工作时，该机械结构设计容易对旁边绝缘子串产生运动干涉。其次，十字交叉轮体积较大，重量较重，在沿绝缘子串上下攀爬过程中容易造成中心偏移，更容易出现配重不平衡而导致的测量误差扩大化的问题。另外，十字交叉轮机械结构设计较为笨重，在实际应用中，存在着设备不易运输、安装、维护与使用的问题。

发明内容

本发明提供了一种绝缘子检测机器人，以至少解决现有的绝缘子检测机器人设备笨重，作业不方便，效率低下的问题。

本发明实施例提供了一种绝缘子检测机器人，包括：运动控制装置和绝缘检测装置，所述运动控制装置与所述绝缘检测装置之间通过绝缘绳连接；所述运动控制装置包括：弹簧夹和拉绳电机控制柜；所述绝缘检测装置包括：支架、绝缘检测模块和多个导向杆；所述弹簧夹夹持在绝缘子串中靠近输电线路杆塔塔头的第一片绝缘子上；所述拉绳电机控制柜安装在所述弹簧夹上方，所述绝缘绳从所述拉绳电机控制柜伸出，连接至所述支架，所述绝缘绳与所述支架具有至少两个对称设置的连接点；所述拉绳电机控制柜用于控制所述绝缘绳的伸缩，使所述绝缘检测模块到达待检测绝缘子的位置；所述支架套在所述绝缘子串上；所述多个导向杆安装在所述支架上，用于保持所述绝缘检测装置在运动过程中的平稳；所述绝缘检测模块安装在所述支架外侧，用于当到达所述待检测绝缘子的位置时，检测所述待检测绝缘子的阻值。

在一个实施例中，所述弹簧夹的夹头为圆弧状，其弧度符合绝缘子盘片的外形尺寸。

在一个实施例中，所述拉绳电机控制柜包括：拉绳电机、拉绳传感器和控制电路；所述控制电路，用于接收控制指令；所述拉绳电机连接至所述控制电路和所述绝缘绳，用于根据所述控制指令通过齿轮拉动所述绝缘绳；所述拉绳传感器连接至所述控制电路和所述绝缘绳，用于根据所述控制指令调整所述绝缘绳的长度，使所述绝缘检测模块到达所述待检测绝缘子的位置。

在一个实施例中，所述绝缘子检测机器人还包括：卷绳装置，位于所述拉绳电机控制柜的两侧，用于卷起多余的绝缘绳并容纳所述卷起的绝缘绳。

在一个实施例中，所述支架为圆弧状，所述多个导向杆安装在所述支架上，贴合所述绝缘子串。

在一个实施例中，所述支架设置有开口。

在一个实施例中，所述绝缘检测模块包括可旋转的绝缘检测表笔，所述绝缘检测表笔用于当所述绝缘检测模块到达所述待检测绝缘子的位置时，从初始位置转入所述待检测绝缘子的两端金具，进行阻值检测，检测结束后，所述绝缘检测表笔回转至所述初始位置。

在一个实施例中，所述绝缘子检测机器人还包括：遥控装置，用于向所述运动控制装置发送控制指令。

在一个实施例中，所述绝缘绳是蚕丝绝缘绳。

通过本发明的绝缘子检测机器人，采用弹簧夹方式，将机器人上部整体固定在靠近输电线路杆塔塔头的第一片绝缘子上，便于工作人员在塔上对机器人进行安装和拆卸，操作简单，保证机器人在作业过程中不会发生脱落绝缘子串的现象。通过弹簧夹上方的拉绳电机控制柜控制绝缘绳长度，从而控制机器人运动(主要指机器人下部的绝缘检测装置的运动)，使下部的绝缘检测装置能够逐片检测绝缘子的各项电气性能，代替了部分人工操作，提高了安全性和工作效率，减少了机器人运动控制电机数量，减小了机器人整体重量和整体体积，降低运动复杂度，而且绝缘绳与机器人上部的弹簧夹配合，对机器人整体起到了保护作用，保证机器人不会出现坠落等影响输电线路安全运行的事故发生。机器人上部负责机器人的运动控制，机器人下部负责绝缘子检测工作，运动控制和绝缘子检测分开设计，可以减小控制电路和控制柜外壳尺寸，使机器人更好地适应双串绝缘子。另外，机器人上部与下部靠绝缘绳连接，在支架上安装多个平行导向杆，能够保证机器人下部运动平衡，使机器人在运动过程中不会出现颠簸或卡壳现象。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的绝缘子检测机器人的结构示意图；

图2是本发明实施例的绝缘子检测机器人的侧面示意图；

图3是本发明实施例的运动控制装置的俯视示意图；

图4是本发明实施例的绝缘检测装置的俯视示意图；

图5是本发明实施例的拉绳电机控制柜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种绝缘子检测机器人，图1是本发明实施例的绝缘子检测机器人的结构示意图。如图1所示，该绝缘子检测机器人包括：运动控制装置10和绝缘检测装置20，运动控制装置10与绝缘检测装置20之间通过绝缘绳30连接。优选的，该绝缘绳30可以是蚕丝绝缘绳。

运动控制装置10包括：弹簧夹11和拉绳电机控制柜12。绝缘检测装置20包括：支架21、绝缘检测模块22和多个导向杆23。

弹簧夹11夹持在绝缘子串40中靠近输电线路杆塔塔头50的第一片绝缘子上。弹簧夹11包括：夹头和手持部，工作人员可以通过操作手持部打开夹头，以夹持住绝缘子。

拉绳电机控制柜12安装在弹簧夹11上方，绝缘绳30从拉绳电机控制柜12伸出，连接至支架21，绝缘绳30与支架21具有至少两个对称设置的连接点，以防止支架21倾斜；拉绳电机控制柜12用于控制绝缘绳30的伸缩，使绝缘检测模块22(也可以是绝缘检测装置20或支架21)到达待检测绝缘子的位置。具体的，对拉绳电机控制柜12的形状不做限定，例如，可以是如图1所示的长方体，也可以是正方体、圆柱、圆球等形状。绝缘绳30可以由同一根绳子构成，其两端从拉绳电机控制柜12对称伸出，也可以是多根绳子分别从拉绳电机控制柜12伸出。

支架21套在绝缘子串40上，并在绝缘绳30的拉动作用下沿绝缘子串40上下运动；多个导向杆23安装在支架21上，用于保持绝缘检测装置20在运动过程中的平稳。

绝缘检测模块22安装在支架21外侧，用于当到达待检测绝缘子的位置时，检测待检测绝缘子的阻值。

通过上述绝缘子检测机器人，采用弹簧夹方式，将机器人上部整体固定在靠近输电线路杆塔塔头的第一片绝缘子上，便于工作人员在塔上对机器人进行安装和拆卸，操作简单，保证机器人在作业过程中不会发生脱落绝缘子串的现象。通过弹簧夹上方的拉绳电机控制柜控制绝缘绳长度，从而控制机器人运动(主要指机器人下部的绝缘检测装置的运动)，使下部的绝缘检测装置能够逐片检测绝缘子的各项电气性能，代替了部分人工操作，提高了安全性和工作效率，减少了机器人运动控制电机数量，减小了机器人整体重量和整体体积，降低运动复杂度，而且绝缘绳与机器人上部的弹簧夹配合，对机器人整体起到了保护作用，保证机器人不会出现坠落等影响输电线路安全运行的事故发生。机器人上部负责机器人的运动控制，机器人下部负责绝缘子检测工作，运动控制和绝缘子检测分开设计，可以减小控制电路和控制柜外壳尺寸，使机器人更好地适应双串绝缘子。另外，机器人上部与下部靠绝缘绳连接，在支架上安装多个平行导向杆，能够保证机器人下部运动平衡，使机器人在运动过程中不会出现颠簸或卡壳现象。

图2是本发明实施例的绝缘子检测机器人的侧面示意图，图3是本发明实施例的绝缘子检测机器人上部(即运动控制装置10)的俯视示意图，图4是本发明实施例的绝缘子检测机器人下部(即绝缘检测装置20)的俯视示意图，结合图1至图4可以清楚地了解本发明绝缘子检测机器人的结构。

如图3所示，拉绳电机控制柜12安装在弹簧夹11上方，具体的，可以在弹簧夹11上方安装一平台，将拉绳电机控制柜12安装在该平台上以进行固定。

优选的，弹簧夹11的夹头可以为圆弧状，其弧度符合绝缘子盘片的外形尺寸。弹簧夹11的夹头采用贴合绝缘子盘片的弧线型设计，使得弹簧夹夹持绝缘子盘片更稳定，不仅可以保证绝缘子检测机器人在运动过程中不会出现颠簸或卡壳现象，而且可以使绝缘子检测机器人整体的承重点在绝缘子盘片上，与绝缘绳共同配合产生保护作用。

在一个实施例中，如图5所示，拉绳电机控制柜12可以包括：拉绳电机121、拉绳传感器122和控制电路123。其中，控制电路123用于接收控制指令；拉绳电机121连接至控制电路123和绝缘绳30，用于根据控制指令通过齿轮13拉动绝缘绳30；拉绳传感器122连接至控制电路123和绝缘绳30，用于根据控制指令调整绝缘绳30的长度，使绝缘检测模块22到达待检测绝缘子的位置。其中，齿轮13可以是一对反向齿轮，使得两侧的绝缘绳同步上升(即缩短)或同步下降(即伸长)。本实施例中，拉绳电机121与拉绳传感器122配合控制绝缘绳30的长度，从而控制机器人的运动，并对机器人安全保护。

绝缘子检测机器人还可以包括：遥控装置，用于向运动控制装置10发送控制指令。

工作人员可以通过遥控装置控制该绝缘子检测机器人，该遥控装置可以是专用的遥控装置，也可以是利用手机等移动终端实现控制功能。例如，工作人员按下遥控装置上的向下按键(该按键可以是物理按键，也可以是触摸屏上显示的虚拟按键)，控制电路123接收到向下运动的控制指令，根据该控制指令，拉绳电机121通过齿轮13向下拉动绝缘绳30，使绝缘检测装置20整体向下运动，拉绳传感器122调整绝缘绳30的长度，使绝缘检测模块22到达待检测绝缘子的位置时停止运动。由此，完成了运动控制装置10通过绝缘绳30控制绝缘检测装置20的运动，以达到待检测绝缘子的位置，从而可以逐片进行绝缘子检测。

如图3所示，绝缘子检测机器人还可以包括：卷绳装置14，位于拉绳电机控制柜12的两侧，用于卷起多余的绝缘绳30并容纳卷起的绝缘绳30。具体的，该卷绳装置14通过拉绳电机121进行控制，容纳卷起的绝缘绳，保证绝缘绳不会发生缠绕。

支架21的形状可以是矩形、圆弧状等。优选的，如图4所示，支架21可以为圆弧状，多个导向杆23安装在支架21上，贴合绝缘子串。圆弧状的支架可以使该支架上的多个导向杆抱紧绝缘子串，使机器人在运动过程中不会出现颠簸或卡壳现象，保证机器人下部的绝缘检测装置20的运动平衡。具体的，多个导向杆23可以对称设置在支架21上，例如，对于两个导向杆，考虑到支架21与绝缘绳30的两个连接点(参见图4所示的A和B)，这四个位置对称设置；对于三个导向杆，可以按照等边三角形的位置进行设置；对于四个导向杆，参考图1至图4所示的设置方式。

支架21可以设置有开口211，方便安装与拆除。具体的，该开口211处可以设置卡扣。

在一个实施例中，绝缘检测模块22可以包括可旋转的绝缘检测表笔221，绝缘检测表笔221用于当绝缘检测模块22到达待检测绝缘子的位置时，从初始位置转入待检测绝缘子的两端金具，进行阻值检测，检测结束后，绝缘检测表笔221回转至初始位置，机器人可以继续运动。具体的，进行绝缘子检测的时候，机器人是暂停运动的，当机器人运动的时候，不进行检测。

对于上述绝缘子检测机器人，在实际使用时，工作人员将绝缘子检测机器人运输至待检测绝缘子串所在的铁塔上。在塔头处，将机器人下部的支架21打开，通过控制拉绳电机121与拉绳传感器122，控制绝缘绳30的长度为初始长度。将机器人上部的弹簧夹11打开，夹持住靠近塔头的第一片绝缘子。将机器人下部的支架21贴近绝缘子串，然后闭合支架21，使其抱紧绝缘子串。此时，机器人初始状态安装完毕，并可通过遥控操作控制机器人开始运行。

绝缘子检测机器人的运行过程如下：

(1)拉绳电机121与拉绳传感器122共同配合，伸长或缩短绝缘绳30，使机器人下部的绝缘检测装置20到达待检测绝缘子处。

(2)当机器人下部的支架21所在的平面与待检测绝缘子盘片所在的平面重叠时，拉绳电机121暂停运动，绝缘检测模块22开始进行检测。当检测结束后，利用拉绳电机121控制绝缘绳30的长度，使绝缘检测装置20继续向下或向上行走，到达下一个待检测绝缘子。机器人下部绝缘检测装置20的“行走”和“检测”工作是交替进行的。

(3)当需要检测的整串绝缘子检测完成后，工作人员需要对机器人回收。此时，在铁塔上的工作人员打开机器人下部的支架21，取下机器人上部的弹簧夹11，并携带机器人下塔，完成该铁塔绝缘子串的检测工作。

综上所述，在高压输电线路绝缘子的性能检测中，采用本发明实施例的基于拉绳运动的绝缘子检测机器人对绝缘子进行逐片检测，不仅可以防止机器人高空坠落，提高绝缘子串检测效率，缩短巡检周期，而且可以减少因人员疏忽漏检等带来的损失，提高电网运行质量，保障电网安全可靠的运行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种绝缘子检测机器人，其特征在于，包括：运动控制装置和绝缘检测装置，所述运动控制装置与所述绝缘检测装置之间通过绝缘绳连接；

所述运动控制装置包括：弹簧夹和拉绳电机控制柜；

所述绝缘检测装置包括：支架、绝缘检测模块和多个导向杆；

所述弹簧夹夹持在绝缘子串中靠近输电线路杆塔塔头的第一片绝缘子上；

所述拉绳电机控制柜安装在所述弹簧夹上方，所述绝缘绳从所述拉绳电机控制柜伸出，连接至所述支架，所述绝缘绳与所述支架具有至少两个对称设置的连接点；所述拉绳电机控制柜用于控制所述绝缘绳的伸缩，使所述绝缘检测模块到达待检测绝缘子的位置；

所述支架套在所述绝缘子串上；所述多个导向杆安装在所述支架上，用于保持所述绝缘检测装置在运动过程中的平稳；

所述绝缘检测模块安装在所述支架外侧，用于当到达所述待检测绝缘子的位置时，检测所述待检测绝缘子的阻值。

2.根据权利要求1所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述弹簧夹的夹头为圆弧状，其弧度符合绝缘子盘片的外形尺寸。

3.根据权利要求1所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述拉绳电机控制柜包括：拉绳电机、拉绳传感器和控制电路；

所述控制电路，用于接收控制指令；

所述拉绳电机连接至所述控制电路和所述绝缘绳，用于根据所述控制指令通过齿轮拉动所述绝缘绳；

所述拉绳传感器连接至所述控制电路和所述绝缘绳，用于根据所述控制指令调整所述绝缘绳的长度，使所述绝缘检测模块到达所述待检测绝缘子的位置。

4.根据权利要求1所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述绝缘子检测机器人还包括：卷绳装置，位于所述拉绳电机控制柜的两侧，用于卷起多余的绝缘绳并容纳所述卷起的绝缘绳。

5.根据权利要求1所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述支架为圆弧状，所述多个导向杆安装在所述支架上，贴合所述绝缘子串。

6.根据权利要求1所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述支架设置有开口。

7.根据权利要求1所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述绝缘检测模块包括可旋转的绝缘检测表笔，所述绝缘检测表笔用于当所述绝缘检测模块到达所述待检测绝缘子的位置时，从初始位置转入所述待检测绝缘子的两端金具，进行阻值检测，检测结束后，所述绝缘检测表笔回转至所述初始位置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述绝缘子检测机器人还包括：遥控装置，用于向所述运动控制装置发送控制指令。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的绝缘子检测机器人，其特征在于，所述绝缘绳是蚕丝绝缘绳。