本發(fā)明涉及一種機(jī)器人裝置，具體指一種用于高壓絕緣子帶電檢測(cè)的機(jī)器人，屬于輸電線(xiàn)路檢修維護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著人民生活水平的不斷提高和工農(nóng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)輸電、供電的安全、可靠越來(lái)越受到重視。絕緣子在輸配電系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛，尤其是在近年來(lái)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(yùn)行問(wèn)題更是直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的投資及安全水平。裂化絕緣子的存在對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成了極大威脅，因此需要對(duì)高壓絕緣子的運(yùn)行狀態(tài)加強(qiáng)檢測(cè)，及時(shí)找出所有存在絕緣安全隱患的線(xiàn)路及區(qū)間，進(jìn)行事前預(yù)防維護(hù)，減少高壓輸電線(xiàn)路絕緣的安全隱患，

現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)主要有電壓分布測(cè)量法、紅外熱像法、火花間隙法、直升機(jī)巡檢、電場(chǎng)測(cè)量法、紫外脈沖法、敏感絕緣子法等等，各種絕緣子檢測(cè)方法的特征量主要有絕緣阻值、表面電荷、電場(chǎng)、電壓、電流、溫度、光等等。目前國(guó)內(nèi)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(cè)儀沿著絕緣子串表面移動(dòng)，這種方法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、人員安全難以保證，而且檢測(cè)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(chǎng)傳感探頭不與絕緣子直接接觸，相比其他檢測(cè)方法受環(huán)境干擾小。因此需要將電場(chǎng)傳感測(cè)量原理與自動(dòng)化、智能化測(cè)量相結(jié)合。近年來(lái)，機(jī)器人搭載傳感器進(jìn)行帶電絕緣子檢測(cè)的方法逐漸興起，雖然相比人工操作提升了檢測(cè)效率和精度，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但是機(jī)器人還存在著在絕緣子串上攀爬困難、檢測(cè)過(guò)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(shù)難題的絕緣子自動(dòng)化監(jiān)測(cè)裝置亟待研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有絕緣子檢測(cè)的技術(shù)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(cè)機(jī)器人，可以在絕緣子串上智能化地對(duì)絕緣子進(jìn)行檢測(cè)，解決現(xiàn)有人工檢測(cè)方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)數(shù)據(jù)精度低，以及采用現(xiàn)有機(jī)器人搭載傳感器進(jìn)行絕緣子檢測(cè)時(shí)越障攀爬困難等技術(shù)難題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種基于四軸飛行器的絕緣子檢測(cè)機(jī)器人，包括：左機(jī)架、右機(jī)架及四個(gè)旋翼。

所述左機(jī)架和右機(jī)架均為半圓筒狀，左機(jī)架和右機(jī)架在側(cè)部相互鉸接且扣合后呈圓筒狀。左機(jī)架和右機(jī)架的扣合和張開(kāi)兩個(gè)狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)本機(jī)器人在絕緣子串上的裝卸，左右機(jī)架環(huán)繞在絕緣子串周?chē)?，使檢測(cè)機(jī)器人能夠沿絕緣子串雙向移動(dòng)。

左機(jī)架外側(cè)面和右機(jī)架外側(cè)面各設(shè)有一個(gè)機(jī)箱。四個(gè)旋翼兩兩一組對(duì)稱(chēng)設(shè)置在左機(jī)架頂部和右機(jī)架頂部。

在左機(jī)架和右機(jī)架底部分別設(shè)置縱向紅外測(cè)距傳感器，在左機(jī)架和右機(jī)架內(nèi)側(cè)面分別設(shè)有橫向紅外測(cè)距傳感器。分別用于檢測(cè)機(jī)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(cè)機(jī)器人，還包括有分別安裝在兩個(gè)機(jī)箱內(nèi)的主控芯片、電場(chǎng)傳感器和旋翼控制模塊以及無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。電場(chǎng)傳感器通過(guò)信號(hào)處理電路連接到主控芯片。各橫向紅外測(cè)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(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測(cè)機(jī)器人，還包括慣性導(dǎo)航模塊與所述四個(gè)旋翼配合，控制本機(jī)器人的飛行。所述慣性導(dǎo)航模塊由3個(gè)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(cè)機(jī)器人，還包括一個(gè)手持端，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸模塊與主控芯片通訊。

在上述技術(shù)方案中，所述絕緣子檢測(cè)機(jī)器人的電場(chǎng)傳感器采集電場(chǎng)縱向分量，通過(guò)分析電場(chǎng)縱向分量的缺陷確定絕緣子裂化位置。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，采用非接觸式測(cè)量方法，避免了現(xiàn)有絕緣子檢測(cè)機(jī)器人操作復(fù)雜繁瑣、檢測(cè)效率低下、安全系數(shù)低等缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測(cè)機(jī)器人左右機(jī)架閉合時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測(cè)機(jī)器人左右機(jī)架張開(kāi)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明基于四軸飛行器的絕緣子檢測(cè)機(jī)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(cè)機(jī)器人的使用狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

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

左機(jī)架3和右機(jī)架4均為半圓筒狀，左機(jī)架和右機(jī)架的頂部各安裝一個(gè)半圓形的鉸接環(huán)，兩個(gè)鉸接環(huán)相互鉸接，實(shí)現(xiàn)了左右機(jī)架在側(cè)部相互鉸接的結(jié)構(gòu)。左機(jī)架和右機(jī)架扣合后呈圓筒狀，構(gòu)成了絕緣子檢測(cè)機(jī)器人的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，其閉合和張開(kāi)兩個(gè)狀態(tài)如圖1和圖2所示。左右機(jī)架均采用碳纖維材質(zhì)。左右機(jī)架的底部均布置有縱向紅外測(cè)距傳感器，其內(nèi)側(cè)面布置有橫向紅外測(cè)距傳感器，分別用以檢測(cè)機(jī)器人距離第一片絕緣子的距離和絕緣子表面的距離。

左機(jī)架和右機(jī)架的外側(cè)面各布置有一個(gè)機(jī)箱，左機(jī)箱放置主控芯片、旋翼控制模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊和電源，右機(jī)箱用于放置電場(chǎng)傳感器、慣性導(dǎo)航模塊。

所述慣性導(dǎo)航模塊包括3個(gè)方向的陀螺儀和3軸加速度傳感器。

四個(gè)旋翼（1.1、1.2、1.3、1.4）均布安裝在左機(jī)架和右機(jī)架頂部的鉸接環(huán)上，同平面360°均勻?qū)ΨQ(chēng)設(shè)置，構(gòu)成了絕緣子檢測(cè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。旋翼的伸出桿通過(guò)螺栓連接在左右機(jī)架頂部的鉸接環(huán)。機(jī)器人垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，旋翼（1.1、1.3）的轉(zhuǎn)向相同，旋翼（1.2、1.4）的轉(zhuǎn)向相同。四個(gè)旋翼均采用碳纖維材質(zhì)，在保持強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，盡可能降低檢測(cè)機(jī)器人的重量。

如圖3所示，stm32f405rg主控芯片主要接收來(lái)自電場(chǎng)傳感器、橫向紅外測(cè)距傳感器、縱向紅外測(cè)距傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)以及慣性導(dǎo)航模塊的數(shù)據(jù)，電場(chǎng)傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路處理。stm32f405rg主控芯片通過(guò)433mhz無(wú)線(xiàn)傳輸與地面手持端進(jìn)行通訊，手持端發(fā)送指令給stm32f405rg主控芯片，通過(guò)旋翼控制模塊控制檢測(cè)機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)。同時(shí)主控板還具有sd卡接口能夠存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)，在測(cè)量結(jié)束之后在pc端進(jìn)一步分析測(cè)量結(jié)果。

如圖4所示，地面手持端4具有控制檢測(cè)機(jī)器人移動(dòng)方向、移動(dòng)速度、保持固定狀態(tài)、實(shí)時(shí)顯示測(cè)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(cè)機(jī)器人時(shí)，首先應(yīng)使得機(jī)架保持打開(kāi)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(dòng)絕緣子檢測(cè)機(jī)器人，由手持端發(fā)送指令，stm32f405rg主控芯片控制橫向紅外測(cè)距傳感器尋找第一片絕緣子，同時(shí)縱向紅外測(cè)距傳感器記錄相關(guān)距離，作為檢測(cè)機(jī)器人的檢測(cè)起點(diǎn)。

(2)手持端發(fā)送指令，主控芯片啟動(dòng)旋翼內(nèi)部的無(wú)刷電機(jī)旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)機(jī)器人向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)電場(chǎng)傳感器檢測(cè)絕緣子串周?chē)妶?chǎng)的縱向分布，并將縱向分量的數(shù)值傳輸至主控芯片存儲(chǔ)在sd卡中。

(3)在檢測(cè)機(jī)器人移動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中，橫向紅外測(cè)距傳感器通過(guò)反饋機(jī)架距絕緣子的橫向距離，記錄已檢測(cè)絕緣子的數(shù)目。

(4)手持端實(shí)時(shí)顯示縱向電場(chǎng)分量隨絕緣子串不同位置的變化曲線(xiàn)。

(5)縱向紅外測(cè)距傳感器在測(cè)量到檢測(cè)機(jī)器人距離即將超出預(yù)設(shè)絕緣子串長(zhǎng)度時(shí)，通知主控芯片發(fā)送指令改變旋翼旋轉(zhuǎn)方向，使檢測(cè)機(jī)器人下降，這一過(guò)程通過(guò)內(nèi)置算法實(shí)現(xiàn)，并保證方向改變時(shí)檢測(cè)機(jī)器人的穩(wěn)定性。同時(shí)，地面人員也可以通過(guò)目測(cè)手動(dòng)發(fā)送指令改變檢測(cè)機(jī)器人飛行方向。

(6)在檢測(cè)機(jī)器人下降過(guò)程中，縱向紅外傳感器檢測(cè)縱向距離到達(dá)啟動(dòng)初始位置時(shí)，通知主控芯片保持當(dāng)前位置，或者通過(guò)手持端調(diào)節(jié)檢測(cè)機(jī)器人位置和旋翼旋轉(zhuǎn)速度，以便從絕緣子串上取下檢測(cè)機(jī)器人。

(7)在測(cè)量結(jié)束之后，打開(kāi)左右機(jī)架，從絕緣子串上取下檢測(cè)機(jī)器人，進(jìn)行下一個(gè)絕緣子串的檢測(cè)。