本发明涉及一种变电站带电检修作业机器人绝缘臂位姿控制系统及方法。
背景技术：
：随着社会的不断发展，电网的发展面临高供电可靠性、高负荷密度、高电能质量的需求，用户对停电时间要求愈发严格，重要关键线路很难安排停电，停电检修机会越来越少。因此，电网对于先进的带电检修作业技术有十分迫切的需求。鉴于变电站内存在电压等级高、站内设备密集、设备体积重量大等情况，人工带电作业开展存在较大的困难，因此，目前尝试采用机器人技术来进行带电检修作业，以满足上述需求。例如，公告号为cn103056866b、名称为“变电站带电作业机器人”的中国专利发明专利，提供了一种变电站带电作业机器人，包括工作机和远程遥控指挥车，控制系统通过无线通信进行信号传递，从而提高作业人员的操作安全性能。再如，公告号为cn104998850b、名称为“变电站带电水冲洗机器人系统及方法”的中国发明专利，公开了一种变电站带电水冲洗机器人系统，包括主冲洗机器人、辅助冲洗机器人、纯水制备装置，主冲洗机器人和辅助冲洗机器人分别与纯水制备装置通过高压管路连接，该系统利用机器人代替人工完成变电站绝缘子冲洗作业，使操作人员位于安全区域内，保障了操作人员的安全，降低的劳动强度，提高冲洗效率和自动化水平。然而，上述现有技术仍存在下列缺点，首先，每一项技术分别只能完成一项带电作业内容，而不能使机器人像人一样能够通过夹持不同的工具来完成不同的带电作业任务；其次，现有技术的研究重点主要是机器人系统的硬件结构，而未能提供相应的机器人控制系统，特别是能够针对一种机器人来完成多种作业的复杂控制；另外，不能对机器人进行位姿的精确控制，在多作业工具的切换或不同作业工具进行作业时，无法保证机器人的机械臂/小飞臂的姿态时候调整，保证不同作业工具保持安全距离和良好的工位。技术实现要素：本发明为了解决上述问题，提出了一种变电站带电检修作业机器人绝缘臂位姿控制系统及方法，本发明能够实现对利用一种机器人来完成多种作业的复杂控制。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种变电站带电检修作业机器人绝缘臂位姿控制系统，该变电站设备带电检修维护作业机器人包括移动底盘、绝缘伸缩臂和作业工具，所述绝缘伸缩臂安装于所述移动底盘上，所述作业工具设置于所述绝缘伸缩臂的末端，包括手持遥控终端、第一信号传送模块、机器人本体控制器、第二信号传送模块、工具控制器、机器人轴运动控制模块、智能控制模块以及第三信号传送模块，所述手持遥控终端用于对所述机器人进行遥控操作，该手持遥控终端发出控制信号并通过所述第一信号传送模块将该控制信号传送至所述机器人本体控制器；所述机器人本体控制器相应发送控制指令至所述工具控制器与所述机器人轴运动控制模块，该工具控制器用以控制所述作业工具的作业，该机器人轴运动控制模块则用以控制所述机器人的各轴的运转，其中，所述机器人本体控制器通过所述第二信号传送模块传送所述控制指令于所述工具控制器；所述智能控制模块用以对采集所述机器人作业状态数据，并通过所述第三信号传送模块与所述机器人本体控制器实现数据交互；通过采集控制机器人本体移动底盘和绝缘伸缩臂的相对位置、角度以及作业工具与待作业设备的距离，结合所述作业状态数据，对机器人本体移动底盘和绝缘伸缩臂进行姿态的调整。进一步的，所述带电检修机器人，包括带电检修机器人本体，具体包括移动机构，设置于移动机构上的底盘，设置于底盘上的绝缘伸缩臂，用于支撑和固定底盘的支腿，设置于绝缘臂伸缩上的小飞臂，搭载于小飞臂上的作业工具，所述带电检修机器人上设置有多个传感器，具体包括设置在绝缘臂上的用于测量绝缘臂的伸缩长度的激光测距传感器，用于测量泄漏电流的泄漏电流传感器，测量绝缘臂旋转角度的编码器，测量工具与变电站设备距离的超声波传感器，测量底盘倾角的倾角传感器，以及测量绝缘臂位置的接近开关。进一步的，所述机器人本体控制器对各个传感器进行优先级的划分，配置泄漏电流传感器具有最高的优先级，其次是超声波传感器、倾角传感器和编码器，优先级最低的传感器为激光传感器和视觉传感器；在执行器中，绝缘臂动作执行器具有最高的优先级，其次是作业工具，优先级最低的执行器是底盘驱动和支腿控制执行器；任一执行器优先级乘以其关联执行器的优先级，通过判定优先级决定各个动作结构的动作先后顺序，根据其判定优先级控制其对应执行器动作。进一步的，实时检测机器人整机泄漏电流值以及对应部位与变电站设备的距离，当泄漏电流值超出安全值，机器人整机所有动作将停止；当与变电站设备的距离超出安全值时，对应部位的绝缘伸缩臂将停止作业。进一步的，依次检测机器人的泄漏电流值、与变电站设备的距离值、绝缘臂转角值和底盘倾角值，按照先后顺序对上述数据进行判断，各数据均处于正常范围时，依次进行相应的作业。进一步的，所述智能控制模块包括智能控制器以及激光定位装置，所述激光定位装置安装于所述绝缘伸缩臂的末端，该激光定位装置采用面扫描方式进行机器人作业平面内所述作业工具与被作业变电站设备间的距离信息的采集；所述智能控制器连接所述激光定位装置，以控制所述激光定位装置进行所述距离信息的采集。进一步的，所述智能控制模块还包括工业摄像机，所述工业摄像机安装于所述绝缘伸缩臂的末端，该工业摄像机对所述机器人作业进行实时视频数据采集，所述智能控制器连接于所述工业摄像机，以控制所述工业摄像机进行所述数据采集。进一步的，所述控制系统还包括机器人监控后台，该机器人监控后台通过所述第三信号传送模块与所述机器人本体控制器、所述智能控制模块连接，实现三者的数据交互。进一步的，所述第三信号传送模块为网络路由器，所述智能控制模块和所述机器人本体控制器通过rj45接口与所述网络路由器连接，所述机器人监控后台与所述网络路由器无线通信连接。进一步的，所述激光定位装置、所述智能控制器、所述机器人本体控制器以及所述机器人轴运动控制模块形成基于激光信息的闭环控制系统。进一步的，所述机器人轴运动控制模块包括编码器、编码器数据采集模块、模拟量输出模块以及液压伺服阀，所述编码器安装于所述机器人的各轴上，随各轴的旋转而产生相应的各轴的旋转角度数据；所述编码器数据采集模块与所述编码器连接，以采集该编码器所产生的各轴的旋转角度数据，并将所采集的各轴的旋转角度数据输入至所述机器人本体控制器；所述机器人本体控制器通过模拟量输出模块将其相应于所述各轴的旋转角度数据而产生的控制指令传送至所述液压伺服阀，以使所述液压伺服阀相应驱动所述机器人的各轴运转。进一步的，所述智能控制模块设置于所述绝缘伸缩臂上并由独立电源供电。进一步的，所述第一信号传送模块包括手持遥控端无线发送模块、手持遥控端无线接收模块以及模拟量输入模块，所述手持遥控终端与所述手持遥控端无线发送模块相连，所述手持遥控端无线发送模块与所述手持遥控端无线接收模块之间无线通信连接，所述手持遥控端无线接收模快与所述模拟量输入模块相连，所述机器人本体控制器连接至所述模拟量输入模块。进一步的，所述第二信号传送模块包括开关量输出模块、工具端无线发送模块以及工具端无线接收模块，所述机器人本体控制器连接至所述开关量输出模块，所述开关量输出模块与所述工具端无线发送模块相连，所述工具端无线发送模块与所述工具端无线接收模块之间无线通信连接，所述工具端控制器与所述工具端无线接收模块相连，且该工具端控制器与所述作业工具的控制电机驱动器连接。进一步的，所述作业工具包括带电水冲洗工具、绝缘子清扫工具、绝缘子干冰清洗工具以及导线压接工具。一种变电站带电检修作业机器人绝缘臂位姿控制方法，采集控制机器人本体移动底盘和绝缘伸缩臂的相对位置、角度以及作业工具与待作业设备的距离，结合所述作业状态数据，对机器人本体移动底盘和绝缘伸缩臂进行姿态的调整，调整时的作业过程为：配置泄漏电流传感器具有最高的优先级，其次是超声波传感器、倾角传感器和编码器，优先级最低的传感器为激光传感器和视觉传感器；在执行器中，绝缘臂动作执行器具有最高的优先级，其次是作业工具，优先级最低的执行器是底盘驱动和支腿控制执行器；任一执行器优先级乘以其关联执行器的优先级，通过判定优先级决定各个动作结构的动作先后顺序，根据其判定优先级控制其对应执行器动作。与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明能够快速通过融合各传感器数据，记录机器人状态，有效保障机器人作业安全，通过划分传感器的优先级，能够有效防止优先级相同而出现系统误判的问题；2、本发明能够实现对利用一种机器人来完成多种作业的复杂控制，进而使得利用一种机器人夹持不同的作业工具来完成不同的带电作业任务的情况能够得以实现；3、本发明可采用遥控操作与局部自主作业相结合的控制方式，能够实现机器人的大范围快速遥控移动和近距离自主作业，在提高系统智能性的同时又保证了系统的实用性；4、本发明中机器人作业平台端设备和移动车体端设备都采用独立电源供电，有效保护了绝缘升降机构，提高了作业绝缘安全。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统的结构框图。图2为本发明的手持遥控终端、第一信号传送模块及机器人本体控制器的结构框图。图3为本发明的工具控制器、第二信号传送模块及机器人本体控制器的结构框图。图4为本发明的机器人本体控制器及机器人轴运动控制模块的结构框图。图5为本发明的机器人本体控制器、智能控制模块及机器人监控后台的结构框图。图6为多传感器融合的系统结构图；图7为多传感器中各个传感器的设置位置图。其中，图7中各个标号为：1-6-泄漏电流传感器，7-编码器，8-超声波传感器，9-编码器，10-激光扫描仪，11-双目相机，12-超声波传感器，13-接近开关，14-激光测距传感器，15-接近开关，16-编码器，17-超声波传感器。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
技术领域：
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统，用以控制变电站设备带电检修维护作业机器人的运行，该变电站设备带电检修维护作业机器人包括移动车体、绝缘升降机构和作业工具，绝缘升降机构安装于移动车体上，作业工具则被夹持于绝缘升降机构上，该作业工具可包括带电水冲洗工具、绝缘子清扫工具、绝缘子干冰清洗工具、导线压接工具等各种作业工具。该机器人在本发明控制系统的控制下，利用移动车体和绝缘升降机构将不同的作业工具运送至变电站内具有一定高度的作业位置，利用不同的作业工具实现对变电站设备的多种带电检修维护作业，如带电水冲洗、绝缘子清扫、绝缘子干冰清洗、导线压接等。变电站带电检修作业机器人系统包括变电站设备带电检修机器人本体、高功率密度液压机械臂、专用作业工具和机器人控制系统。针对上述系统，一键还原系统的控制对象主要是：机器人本体和专用作业工具，其中机器人本体包括移动底盘和绝缘伸缩臂。为了更清楚的进行说明该技术方案，以及证明技术方案的可行性，本实施例中举出一种能够适用的变电站带电检修作业机器人系统，包括：机器人本体、带电作业工具与遥控终端。机器人本体包括：移动底盘，设置于移动底盘上的绝缘升降臂，绝缘升降臂前端连接小飞臂，小飞臂前端设置用于放置带电作业工具的带电作业平台，小飞臂通过快速连接装置与带电作业工具连接；带电作业工具包括：导线修补工具、绝缘子清扫工具；作业平台主要用于放置导线修补工具、绝缘子清扫工具和电控箱等部件，并在其上安装有全景相机、激光测距仪、超声传感器等控制监测元器件。遥控终端包括遥控模块和无线通讯模块，所述遥控模块包括工控机、液晶显示屏和手柄按键，工控机通过无线通讯模块与主控制器通讯。机器人在变电站内行走作业需要借助移动工具，变电站带电检修机器人采用履带式移动底盘结构。履带式移动底盘由底盘、履带架、驱动轮、承重轮、履带、张紧缓冲装置以及两侧的四个液压支腿组成，可实现多种复杂路况环境下无障碍移动，为检修作业机器人提供移动平台支撑。针对变电站带电检修机器人的移动底盘采用电液驱动方案，即采用单电机+单液压泵+液压马达驱动方案，采用一个电机(通常为直流电机)带动液压泵，电动底盘由液压马达与减速机一体化行走装置、橡胶履带，驱动轮，导向轮、张紧机构等组成，机器人的上装绝缘部分及支腿部分可以与底盘共用一套液压系统，减少了系统的冗余度。用于变电站带电检修作业的绝缘升降臂系统，包括：回转减速器、回转平台、主臂、上臂、绝缘伸缩臂以及小飞臂；回转平台安装在回转减速器上，主臂与回转平台连接，通过回转平台实现回转，主臂与变幅油缸连接，通过变幅油缸的伸缩实现主臂的俯仰；主臂与上臂可转动连接，上臂通过上臂摆动油缸驱动实现与主臂的相对俯仰移动；上臂摆动油缸的设置实现了上臂俯仰起升，相比于传统的变幅油缸，节省了机械臂的布置空间，提高结构紧凑性以及作业稳定性。上臂与绝缘伸缩臂固定连接，绝缘伸缩臂采用同步伸缩的结构方式，臂架在伸缩过程中，各节伸缩臂同时以相同的行程比率进行伸缩。绝缘伸缩臂由设置在其内部的直线油缸驱动实现伸缩；通过链条伸缩装置实现绝缘臂的伸缩，链条伸缩装置利用动定滑轮原理，设置其伸缩速比为1:2该伸缩方式可有效缩短绝缘伸缩臂的长度，增加绝缘距离。绝缘伸缩臂前端有安装小飞臂的耳板，用以连接小飞臂；小飞臂与伸缩内臂可移动连接，小飞臂为绝缘材料空心杆结构，增加了结构的稳定性，有效防止了在作业过程中由于连杆机构的颤振现象，并便于组装维护。小飞臂驱动机构为摆动油缸，便于传感器的安装，提高了控制精度。小飞臂由旋转摆动油缸和俯仰摆动油缸驱动实现与伸缩内臂的相对旋转摆动和俯仰摆动；小飞臂通过调平摆动油缸实现平台微调；小飞臂设置一个俯仰自由度，一个旋转自由度和一个平台微调自由度，使平台的操控和移动更加便捷。主臂包括两段金属臂和设置在两段金属臂之间的绝缘臂；上臂包括两段金属臂和设置在两段金属臂之间的绝缘臂；绝缘伸缩臂包括绝缘外臂和伸缩内臂；小飞臂包括两段金属臂和设置在两段金属臂之间的绝缘臂；上述机械臂材料的设置方式，一方面能够实现良好的绝缘，满足带电作业的需求，另一方面减轻了机械臂的整体重量，提高机械臂整体稳定性。小飞臂前端设置带电作业平台，带电作业平台上分别设置全景相机和激光扫描仪，用于实现图像采集和测距。带电作业平台上主要搭载液压机械臂(异物清理工具)、绝缘子清扫工具等带电作业专用装置。所以，带电作业平台的调平精度和调平可靠性将直接影响带电作业的效果和效率。带电作业工具与小飞臂通过快速连接装置进行连接，液压管路之间通过快换接头连接，实现不同作业工具的快速切换。主臂和上臂上分别安装编码器和接近开关，能够获取主臂和上臂的旋转角度以及位置信息；上臂肘关节的三个侧面上分别安装3个超声波传感器，用于采集肘关节到变电站中设备的距离；绝缘伸缩臂上安装激光测距传感器，能够获取伸缩内臂的伸缩长度；小飞臂上分别安装倾角传感器和水平旋转编码器，能够获取小飞臂的旋转角度和水平倾角；通过对多传感器数据进行融合，按照设定的优先级顺序实现对绝缘升降臂系统的一键还原以及对小飞臂的调平。绝缘臂工作过程，通过控制主臂与上臂的俯仰、绝缘伸缩臂的伸缩以及小飞臂的精度微调，将带电作业工具精准的送至目标位置。本发明用于变电站带电检修作业的绝缘升降臂系统，还包括：绝缘升降臂控制系统，所述绝缘升降臂控制系统包括：主控制器、辅助控制器和信号采集模块；所述主控制器通过光纤分别信号采集模块与和辅助控制器通信；信号采集模块用于采集上臂旋转角度信息和主臂安全防护信息，并将采集到的信息传递给主控制器；(3个超声波传感器分别设置在安装在肘关节的三个侧面上，用于采集肘关节到变电站中设备的距离)；辅助控制器采集安装在上臂的超声波传感器的数据，得到电压信号，并将电压信号换算为距离信息，实现对肘关节液压比例阀的控制。辅助控制器采集安装在绝缘伸缩臂上的激光测距传感器的数据，得到绝缘伸缩臂与变电站设备之间的距离，从而实现对绝缘伸缩臂伸缩长度的控制；辅助控制器采集安装在自动作业平台上的倾角传感器的数据，得到小飞臂的旋转角度，从而实现对小飞臂旋转角度的控制；辅助控制器采集安装在小飞臂上的水平旋转编码器的数据，得到小飞臂的水平倾角，从而实现对小飞臂水平倾角的控制；主控制器分别采集安装在主臂和上臂的编码器的数据，得到主臂和上臂的转角，从而实现对主臂和上臂转角的控制；主控制器分别采集安装在主臂和上臂上的接近开关的数据，得到主臂和上臂的位置信息，从而实现对主臂和上臂位置的控制。绝缘升降臂控制系统包括：小飞臂调平控制系统，具体包括：倾角传感器、调平电磁阀和信号输入输出端子；所述倾角传感器通过信号输入输出端子与主控制器连接，主控制器与电磁阀连接；倾角传感器检测自动作业平台的倾斜角度，以电压信号形式输出，控制器通过信号输入输出端子读取到该数值，将得到的倾角数据与允许误差进行比较，当倾角数据大于允许误差时，通过调节调平电磁阀的阀芯开度和阀芯运动方向，实现对调平摆动油缸的控制，从而实现调平作业。绝缘升降臂控制系统还包括：绝缘升降臂一键还原控制系统；包括：旋转轴阀组，编码器，伸缩轴阀组，伸缩轴激光测距传感器，泄漏电流传感器和超声波传感器；其中，在主臂和上臂位置分别设置编码器，用于实现主臂和上臂旋转角度的测量；在伸缩内臂上设置伸缩轴激光测距传感器，用于实现伸缩臂伸缩距离的测量；设置泄漏电流传感器，实现泄漏电流值的测量；在上臂位置设置超声波传感器，用于实现上臂与变电站设备距离信息的测量。通过伸缩轴阀组控制伸缩臂的伸缩，通过旋转轴阀组控制旋转平台的旋转。变电站带电作业导线修补工具，包括壳体，在所述壳体上设有开口，驱动机构设置在所述开口处，驱动机构与左夹持、右夹持臂分别连接，驱动左右夹持臂实现开合运动；在所述左夹持和右夹持臂之间、沿与夹持臂运动方向垂直的方向设置用于固定修补片的底座，在修补片底座的两端分别设置合线装置。底座呈内凹的圆弧形，底座两端设置梯形固定销轴，用于固定修补片。修补片包括：导线压接区，在所述导线压接区的一侧连接有至少两个压接齿，每两个压接齿之间形成设定距离的空隙，导线压接区的另外一侧连接有与所述空隙位置相对应的压接齿；所述压接齿的末端向内弯曲设定弧度。导线压接区的前后两端分别设有开口，所述开口大小满足与设置在底座两端的梯形固定销轴过渡配合，由螺栓定位。有效的解决修补片的固定问题，且防止了导线压接过程中的修补片的旋转问题。导线压接区的中心位置设置通孔，能够减重。导线压接区为弧形凹槽，弧形凹槽的弯曲弧度以及压接齿的末端向内弯曲的弧度根据导线的直径确定，比如，对于400型号导线，设计弧形凹槽的弯曲弧度为40°；弯曲半径为15.5mm；压接齿的末端向内弯曲的弯曲半径为12mm。通过合理设定这两个弧度，能够保证两个压接齿能够像卡扣一样扣在导线上，还能防止压接后压接齿的回弹。需要说明的是，修补片的材料选用2mm的铝片，铝片厚度太厚，不利于压弯夹紧；铝片厚度太薄，容易使铝片回弹影响压接效果。本发明实施例中，导线修补装置由带电作业机器人承载而进行架空线路中导线的修补作业。带电作业机器人包括移动底盘，固定在移动底盘上的绝缘伸缩臂，以及固定在绝缘伸缩臂前端的自动作业平台；自动作业机械臂和信息采集装置均可以固定于自动作业平台上，自动作业平台与绝缘伸缩臂连接，绝缘伸缩臂固定在移动底盘上；通过伸缩油缸实现绝缘伸缩臂的伸缩，从而带动自动作业平台到达作业位置。需要说明的是，自动作业机械臂和绝缘伸缩臂都要求具有良好的绝缘性，具体绝缘的形式可以采用在机械臂上增加绝缘套的形式，也可以采用将机械臂设置为绝缘材料段和金属材料段交替设置的形式。变电站带电作业导线修补系统的具体工作过程如下：导线修补工具由自动作业机械臂夹持进行作业，自动作业机械臂夹持导线修补工具从导线未受损侧进入导线，通过信息采集装置对导线进行对准；自动作业机械臂夹持导线修补工具由未受损侧移动到受损部位，断股导线在导线修补工具合线装置及合线头的作用下进行收拢：导线修补工具由导线未受损侧进入时，导线经合线装置的凹槽进入导线修补工具，同时，导线与合线头下沿接触，在导线进入导线修补工具时，合线头发生转动，合线头的上沿与导线接触，将导线上半圆包围，与合线装置内凹槽下端一起将导线外直径包围，在导线修补工具沿导线行走过程中，导线的下半圆始终与合线头的上下沿接触，使合线头不发生转动；导线与合线装置和合线头之间存在一定的间隙，散股导线在合线装置和合线头的作用下收拢。待修补片中心位置正对断股导线时，自动作业机械臂停止移动，导线修补工具的驱动机构驱动夹持臂压紧修补片，进行自动修补作业；当作业完成后，在驱动电机的作用下，夹持臂反向旋转，待夹持臂完全张开后，控制驱动机构停止运动；自动作业机械臂夹持导线修补工具向导线的正下方移动，将导线修补工具撤离导线。需要说明的是，本发明公开的异物清扫通过自动作业机械臂实现，异物清扫工具即在自动作业平台上设置自动作业机械臂和信息采集装置即可。本发明的变电站支柱绝缘子带电清扫工具，包括：垂直升降机构、环抱旋转机构以及两个清扫机构，其中，垂直升降机构供环抱旋转机构设置于其上并能于其上上下移动；环抱旋转机构则供清扫机构设置于其上，并能带动该清扫机构绕变电站支柱绝缘子轴线水平旋转；清扫机构即用以对变电站支柱绝缘子进行清扫。具体而言，垂直升降机构包括安装底座、绝缘滑轨、连接支架、升降液压马达以及升降齿轮。安装底座用于承载清扫装置的重量，在清扫装置工作时可固定于升降平台上，以便升降平台可将清扫装置送至高处从而接触支柱绝缘子。故，该安装底座上设有用以与升降平台连接的连接结构如连接孔。绝缘滑轨固定于安装底座上，其一侧设有齿条。连接支架设置于绝缘滑轨上，升降液压马达和升降齿轮则设置于连接支架上，且与齿条相对的一侧；将用于升降的传动齿轮组件整体移至齿条后面，能够改善清扫执行机构整体前倾的状况，起到在前后方定位和平衡配重的作用。升降液压马达通过蜗轮蜗杆减速机与所述升降齿轮连接，能够防止液压马达由于内泄引起的沿齿条方向的下降，利用蜗轮蜗杆减速机的自锁功能，可使清扫执行机构停在绝缘升降齿条的任意位置。升降齿轮与绝缘滑轨上的齿条形成第一传动副，其可在升降液压马达的驱动下沿绝缘滑轨上下移动，从而带动连接支架沿绝缘滑轨上下移动。连接支架上还设置有两个环抱极限位置接近开关，该两个环抱极限位置接近开关电性连接于升降液压马达的电磁阀，用以于连接支架在绝缘滑轨上运行至上下极限位置时发送电信号给升降液压马达的电磁阀，由该电磁阀控制升降液压马达停止运行，从而确保连接支架的运动不超出绝缘滑轨上的极限位置。垂直升降机构还可设有一拖链，该拖链一端设置于安装底座上，另一端则连接于连接支架，用以稳定和保护连接支架的运行。在本实施例中，绝缘滑轨与升降齿轮组成的第一传动副采用绝缘材料如聚甲醛(pom)制成，以起到绝缘防护作用，防止清扫装置及升降平台被击穿。环抱旋转机构包括环抱支架、环形齿轮、环抱液压马达以及旋转齿轮。其中，环抱支架设置于垂直升降机构的连接支架的一侧，该环抱支架呈半环形并具有一半环形内腔，其两端部及顶面均呈开口状。环形齿轮设于该环抱支架的内腔中，其齿轮一侧通过设于环抱支架侧面的开口而显露出(在本实施例环形齿轮为外环形齿轮，故该侧面为外侧面，但不限于此)，且该环形齿轮亦呈半环形并可于环抱支架中水平运动而穿出环抱支架的端部。环抱液压马达和旋转齿轮均设置于连接支架，且旋转齿轮与经环抱支架外侧面的开口而显露出的环形齿轮形成第二传动副，其可在环抱液压马达的驱动下旋转，从而带动环形齿轮在环抱支架的内腔中绕该环抱支架的轴线(即环抱支架所在环形的轴线)水平旋转。在本实施例中，环抱支架、环形齿轮以及旋转齿轮均采用绝缘材料制成，以起到绝缘防护作用。为了对环形齿轮于环抱支架内的运行位置进行限定，以防止其于环抱支架内移动而偏离运行位置从而不能够与环抱支架紧密配合，环抱支架的内腔底板上设有t型导槽，环形齿轮的齿圈上设有与t型导槽相匹配的t型滑块，齿圈的定位及滑动是通过t型导槽来实现的，即可实现齿圈的定位，又能减小运动过程中的摩擦阻力，避免了环抱机构在运动过程中的“翘头”现象。两个清扫机构设置于环抱旋转机构的环形齿轮的顶面，并分别位于环形齿轮的两端，因此可由环形齿轮带动而绕环抱支架的轴线水平旋转。各清扫机构包括毛刷、旋转马达以及马达支架，其中，马达支架固定于环形齿轮上；旋转马达则安装在马达支架上；毛刷连接于旋转马达的旋转轴上，在本实施例中，其可通过平键和紧定螺钉连接于旋转马达的旋转轴上，由旋转马达带动自转。该毛刷的刷丝可采用尼龙材料制成，既可有效去除支柱绝缘子表面的污垢，还能最大限度保护支柱绝缘子外表面不受损伤。由上述可知，毛刷不但可自转，而且因清扫机构可由环形齿轮带动运行，故亦可绕环抱支架的轴线水平旋转。为使毛刷可不断绕环抱支架的轴线往复旋转，环形齿轮即需能够绕环抱支架的轴线往复旋转，因此，环抱旋转机构还设有旋转控制件，用以对环形齿轮的运行进行控制，其包括两个环抱极限位置接近开关和挡铁，该挡铁设置于环抱支架顶部中心位置处，两个环抱极限位置接近开关则分别设于两个清扫机构的马达支架的外侧。当环形齿轮自起始位置(即环形齿轮完全位于环抱支架内，两清扫机构分别位于环抱支架的两端部)旋转90°后，接近环抱支架中心位置的清扫机构的马达支架外侧的环抱极限位置接近开关将感应到挡铁的位置，该环抱极限位置接近开关随即发送电信号至环抱液压马达的比例方向阀，使比例方向阀换向，由此旋转齿轮转向，从而带动环形齿轮反向旋转。当环形齿轮反向旋转180°后，另一环抱极限位置接近开关将发送电信号至环抱液压马达的比例方向阀，比例方向阀再次换向，如此往复循环，使得环形齿轮绕环抱支架的轴线往复旋转，毛刷即可不断绕环抱支架的轴线往复旋转。如此毛刷既可自转又可绕环抱支架的轴线往复旋转，进行清扫作业时能达到高效清扫支柱绝缘子的目的。为了保证变电站支柱绝缘子带电清扫装置作业时与带电体保持有足够的安全距离，连接支架上还可设置用于感应带电体的位置超声传感器；而为使变电站支柱绝缘子清扫装置作业能够与支柱绝缘子保持恰当的距离，环抱支架上可设置用于感应支柱绝缘子的位置的红外传感器。应用于上述变电站设备带电检修维护作业机器人，可以采用提供的控制系统。下面进行详细的控制系统的解释说明。如图1所示，本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统包括机器人本体控制器10、手持遥控终端20、工具控制器30、第一信号传送模块40、第二信号传送模块50、机器人轴运动控制模块60、智能控制模块70、第三信号传送模块80以及机器人监控后台90。其中，手持遥控终端20通过第一信号传送模块40将控制信号传送至机器人本体控制器10，来实现对机器人的遥控操作。如图2所示，第一信号传送模块40包括手持遥控端无线发送模块41、手持遥控端无线接收模块42以及模拟量输入模块43，该手持遥控终端20与手持遥控端无线发送模块41相连，手持遥控端无线发送模块41与手持遥控端无线接收模块42之间无线通信连接，手持遥控端无线接收模快42与模拟量输入模块43相连，机器人本体控制器10通过网口连接模拟量输入模块43，采用ethercat总线通信方式与模拟量输入模块43实现数据的交互。手持遥控端无线发送模块41和手持遥控端无线接收模块42组合使用，可将手持遥控终端20发出的模拟量控制信号发送给模拟量输入模块43，再由该模拟量输入模块43将该控制信号发送到机器人本体控制器10。工具控制器30用以根据机器人本体控制器10的控制指令，对机器人的作业工具进行控制。该工具控制器30藉由第二信号传送模块50接收机器人本体控制器10发出的控制指令。如图3所示，该第二信号传送模块50包括开关量输出模块51、工具端无线发送模块52以及工具端无线接收模块53，该机器人本体控制器10通过网口连接开关量输出模块51，采用ethercat总线通信方式与开光量输出模块51实现数据的交互。开关量输出模块51与工具端无线发送模块52相连，工具端无线发送模块52与工具端无线接收模块53无线通信连接，工具端控制器30与工具端无线接收模块53相连。工具端无线发送模块52和工具端无线接收模块53组合使用，可将机器人本体控制器10发出的开关量控制指令传送到工具控制器30。该工具端控制器30与作业工具的控制电机驱动器连接，可以通过开关量控制作业工具的作业启停等相关动作。机器人轴运动控制模块60用以控制机器人各轴的运转，如图4所示，包括编码器61、编码器数据采集模块62、模拟量输出模块63以及液压伺服阀64。编码器61安装于机器人的各轴上，随轴的旋转而产生相应的旋转角度数据。编码器数据采集模块62与相应编码器61连接，以采集编码器61所产生的各轴旋转角度数据，并将所采集的数据输入至机器人本体控制器10。该机器人本体控制器10可通过rj45接口与编码器数据采集模块62连接，来实现机器人各轴旋转角度数据的采集。液压伺服阀64用以驱动机器人的各轴运转，模拟量输出模块63连接相应的液压伺服阀64以及机器人本体控制器10。机器人本体控制器10在接收到控制信息或机器人各轴旋转角度数据时，会相应产生控制指令，该控制指令经模拟量输出模块63传送至液压伺服阀64，使得液压伺服阀64驱动机器人的各轴运转，来实现机器人的运行。该机器人本体控制器10可通过rj45接口与模拟量输出模块63连接，实现机器人各轴运动控制指令的下发。机器人轴运动控制模块60的编码器61、编码器数据采集模块62、模拟量输出模块63、液压伺服阀64的数量可根据机器人的轴的数量相应配置。智能控制模块70用以对采集机器人作业状态数据，并与机器人本体控制器10实现数据交互。如图5所示，智能控制模块70包括智能控制器71、工业摄像机72以及激光定位装置73，其中，工业摄像机72安装于机器人绝缘升降机构的末端，对机器人作业进行实时视频数据采集；激光定位装置73亦安装于机器人绝缘升降机构的末端，其采用面扫描方式，进行机器人作业平面内作业工具与被作业设备间的距离信息的采集；智能控制器71连接于工业摄像机72和激光定位装置73，以控制工业摄像机72和激光定位装置73进行数据或信息的采集。智能控制器71可通过rj45接口与工业摄像机72和激光定位装置73连接。该智能控制器71还通过第三信号传送模块80与机器人本体控制器10进行数据交互，在本实施例中，该第三信号传送模块80为网络路由器，智能控制器71和机器人本体控制器10通过rj45接口与网络路由器连接，通过网络实现数据的交互。本发明还设置有机器人监控后台90，该机器人监控后台90亦通过与第三信号传送模块80与机器人本体控制器10、智能控制器71连接，实现三者的数据交互，如图5所示，进而可于机器人监控后台90实现控制命令的下发和机器人运行状态的显示。机器人监控后台90可与第三信号传送模块80无线通信(如wifi)。基于上述设置，本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统，可由手持遥控终端20输入控制信息，实现对机器人的遥控操作，此时，机器人本体控制器10将应该控制信息产生并发送相应控制指令至机器人轴运动控制模块60、工具控制器30，来控制机器人及其作业工具的运行。除此之外，本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统还可形成基于激光信息的闭环控制系统，来实现机器人末端位置闭环自动控制。该闭环控制系统由激光定位装置73、智能控制器71、机器人本体控制器10、机器人轴运动控制模块60构成，基于激光定位装置73于机器人绝缘升降机构的末端采集的机器人作业平面内作业工具与被作业设备间的距离信息，进行机器人作业的自动调节。在操作过程中，本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统可采用上述遥控操作与局部自主作业相结合的控制方式。例如，当机器人距离变电站设备较远时，采用操作手持遥控终端，实现机器人的移动车体和绝缘升降机构的大范围的快速遥控操作；当机器人作业端距离变电站设备较近时，采用基于激光信息的闭环自动控制，实现机器人的近距离作业时的自主作业。上述的控制过程与机器人运行状态均可由机器人监控后台90实时监控，而且机器人监控后台90亦可直接下达控制命令于机器人本体控制器10和智能控制器71，以实现对机器人的控制。本发明变电站设备带电检修维护作业机器人控制系统中，机器人本体控制器10、手持遥控端无线接收模块42、模拟量输入模块43、开关量输出模块51、工具端无线发送模块52、编码器数据采集模块62、模拟量输出模块63、第三信号传送模块80的网络路由器安装于机器人的移动车体，智能控制模块70设置于机器人作业平台(绝缘升降机构末端)。为了不破坏绝缘升降机构的性能，机器人作业平台端设备和移动车体端设备都采用独立电源供电。工具控制器30、工具端无线接收模块53设置于作业工具。藉由上述说明可知，本发明能够实现对利用一种机器人来完成多种作业的复杂控制，进而使得利用一种机器人夹持不同的作业工具来完成不同的带电作业任务的情况能够得以实现。而且本发明采用遥控操作与局部自主作业相结合的控制方式，能够实现机器人的大范围快速遥控移动和近距离自主作业，在提高系统智能性的同时又保证了系统的实用性。此外，本发明中机器人作业平台端设备和移动车体端设备都采用独立电源供电，有效保护了绝缘升降机构，提高了作业绝缘安全。由此，本发明能够确保机器人能在不停电的情况下完成如带电水冲洗、绝缘子清扫、绝缘子干冰清洗、导线压接等带电作业任务。在各项作业过程中，多传感器融合系统，具体结构如图6所示，将实时监视各个执行器的状态，避免其与变电站设备发生碰撞及泄露电流过大，保障机器人处于安全作业状态。安全防护系统包括机器人作业安全防护与运动控制安全防护，其中作业安全防护系统关联传感器为：激光扫描仪、激光测距传感器、泄露电流传感器和编码器；运动控制安全防护系统关联传感器为：超声波传感器、倾角传感器和接近开关。各个传感器的设置位置可以优选为如图7所示的位置上。在伸缩臂末端、肘部和小臂末端安装超声波传感器测距，距离小于安全值减速停止。在工具前方安装泄露电流传感器，泄露电流>1ma，警示灯闪烁。各主要传感器分别对应不同的作业任务，其对照情况如表1所示。表1传感器与其作业任务对照表序号传感器类型任务功能1激光扫描仪场景构建2激光测距传感器测量伸缩臂长度3泄露电流传感器测量泄露电流大小4编码器测量转角5超声波传感器测量执行器与变电站设备距离6倾角传感器测底盘和作业平台倾角7接近开关检测绝缘臂到位多传感器融合系统触发后，依次检测整机泄露电流值、距离值、编码器值和底盘倾角值，按照先后顺序对上述数据进行判断，各数据均处于正常范围时，对应执行器依次进行复位作业。在检测和执行过程中，各传感器和执行器会出现同时判定的情况，所以有必要对其根据紧急程度进行优先级分类。不同种类的执行器和传感器按照功能分别具有不同的优先级，在传感器中，泄露电流传感器具有最高的优先级，其次是超声波传感器、倾角传感器和编码器，优先级最低的传感器为激光传感器和视觉传感器；在执行器中，绝缘臂动作执行器具有最高的优先级，其次是作业工具，优先级最低的执行器是底盘驱动和支腿控制执行器。具体的传感器和执行器优先级对照表为：表2传感器和执行器优先级对照表如图3所示，机器人作业过程中，会出现一个传感器对应多个执行器的情况，所以会导致优先级相同而出现系统误判，所以引入判定优先级以避免类似情况发生，判定优先级：任一执行器优先级乘以其关联执行器的优先级。所以当上述情况出现时，系统将通过判定优先级决定执行器的动作先后顺序，即当多个传感器同时发生判定，则根据其判定优先级控制其对应执行器动作。以超声波传感器8和超声波传感器18为例：超声波传感器8为底盘驱动防护传感器，则其优先级为：2(超声波传感器)*3(底盘驱动)＝6超声波传感器18为伸缩臂旋转传感器，其优先级为：2(超声波传感器)*1(伸缩臂旋转)＝2显然：2<6，所以，当两个超声波传感器同时进行判定，机械臂旋转将首先减速停止。在所有作业过程中，泄漏电流传感器和超声波传感器将实时检测机器人整机泄漏电流值以及对应部位与变电站设备的距离。当泄漏电流值超出安全值，机器人整机所有动作将停止；当超声波传感器数值超出安全值时，对应部位的阀组将停止作业。以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页12