环抱爬行式绝缘子清灰机器人的制作方法

本发明涉及绝缘子清灰机器人，具体地说是一种环抱爬行式绝缘子清灰机器人。

背景技术：

绝缘子是架空高压输电线路上用于导线与铁塔连接的绝缘元件，起到支撑和防止电流回地的作用来保证输电线路的正常作业。绝缘子由于置身户外，弥漫于空气中的工业污秽和自然污秽易沉积在绝缘子表面形成污秽层，大大降低绝缘瓷瓶的绝缘耐受能力。在潮湿天气情况下，脏污的绝缘子易发生闪络放电，造成停电事故，给安全供电带来威胁。目前绝缘子的清灰基本都采用人工清灰的方式，作业环境危险，清灰任务繁重，清灰质量难以得到保证。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种环抱爬行式绝缘子清灰机器人，它可以代替人工为绝缘子表面进行清灰作业，两个单元机构可将绝缘子置于整个机器之内，通过调整上夹板或下夹板之间的距离，可适应不同大小的绝缘子并牢固安装在绝缘子上，通过笔式电推杆和剪叉臂的伸缩，可使清灰机器人在绝缘子上行走，结合软毛刷可将绝缘子上的污垢彻底清灰干净。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环抱爬行式绝缘子清灰机器人，其由对称设置的两个单元机构构成；每个单元机构包括第一框架，第一框架的下部通过并排设置的两根连接杆与毛刷安装架连接，连接杆的两端分别与毛刷安装架和第一框架铰接，毛刷安装架上水平安装至少一个旋转刷，毛刷安装架下部通过剪叉升降机构与第二框架连接，第一框架的内侧水平设有上夹板支撑板，上夹板支撑板的端部竖向设置弧形的上夹板，第二框架内侧水平设有下夹板支撑板，下夹板支撑板的端部竖向设有下夹板；两个单元机构的第一框架之间通过两根并排设置的第一笔式电推杆连接，两个单元机构的第二框架之间通过两根并排设置的第二笔式电推杆连接；其中一根第二笔式电推杆的一端通过锁定装置与一个单元机构的第二框架连接，另一端通过旋转机构与另一个单元机构的第二框架连接，同侧的第一笔式电推杆的一端通过锁定装置与一个单元机构的第一框架连接，另一端通过旋转机构与另一个单元机构的第一框架连接，锁定装置解锁后，两个旋转机构分别带动第二笔式电推杆和第一笔式电推杆转动打开，以便将所述机器人套于绝缘子外周。

所述剪叉升降机构包括第一滑槽、剪叉臂和第三笔式电推杆，每个第二框架上各水平开设一条第一滑槽，每条第一滑槽内各安装一个第一滑块，第一滑块可沿第一滑槽滑动，每个毛刷安装架上各水平开设一条第二滑槽，每条第二滑槽内各安装一个第二滑块，第二滑块可沿第二滑槽滑动，剪叉臂上部的一端与毛刷安装架铰接，另一端与第二滑块铰接，剪叉臂下部的一端与第二框架铰接，另一端与第一滑块铰接，第三笔式电推杆的一端与第二框架连接，第三笔式电推杆的另一端与第一滑块铰接，第三笔式电推杆驱动第一滑块沿第一滑槽滑动，从而驱动剪叉臂伸缩升降。所述上夹板和下夹板上均安装有辅轮。所述锁定装置为电磁锁。所述毛刷安装架上安装若干旋转电机，旋转电机的输出轴通过转轴与软毛刷相连，可带动软毛刷旋转。每个毛刷架安装架上安装三套软硬切换清扫装置，所述软硬切换清扫装置包括旋转电机，旋转电机的固定端与毛刷安装架连接，旋转电机的输出轴端部连接电动推杆，电动推杆的固定端与旋转电机配合，电动推杆的固定端侧周连接钢刷，电动推杆输出轴的端部连接弹性板和软毛刷，弹性板位于钢刷和软毛刷之间，钢刷的刷毛相对电动推杆倾斜设置。所述电动推杆的推杆的中心轴与旋转电机输出轴的中心轴共线。所述毛刷安装架的一侧连接绝缘管，绝缘管套在电动推杆的固定端侧周，绝缘管的内侧连接数导电环，电动推杆的输入端触点均连接电刷，每一个电刷能够与一个金属导电环相配合，毛刷安装架上安装电动推杆驱动装置和电源，电动推杆驱动装置的输出端的每一个接口与一个金属导电环导通，电源为电动推杆驱动装置供电。所述钢刷的刷毛所在直线倾斜度大于度。所述电动推杆的固定端侧周套有环形毛刷架，环形毛刷架上连接钢刷。

本发明的积极效果在于：所述环抱爬行式绝缘子清灰机器人结构简单、紧凑，采用环抱式固定于绝缘子上，安全性能好，重量分布合理，提高了其运动稳定性。上夹板和下夹板可根据绝缘子直径大小来进行调整，适应性良好。采用笔式电推杆和剪叉臂作为行走驱动力，上下框架交替夹持的方式行走，运动平稳，配合软毛刷可将绝缘子上的污垢彻底清除。同时剪叉臂的使用可大大缩小整体清灰机器人的体积，便于携带。在保证了安全供电的情况下，做到了绝缘子的高效率清灰。在原有软毛刷的基础上增设了软硬切换清扫装置，软硬切换清扫装置能够利用电动推杆快速切换软毛刷清除状态和钢刷清除状态，软毛刷的外延探出钢刷的外延，从而在对于表面较为清洁的绝缘子清扫时，软毛刷主要与绝缘子接触，此时只需要使用软毛刷对绝缘子进行清扫，避免钢刷长时间与绝缘子摩擦造成的绝缘子损坏。当遇到绝缘子表面具有较难清理的杂质时，电动推杆能够收缩，此时由于钢刷处于倾斜状态，弹性板能够向一侧推动钢刷的端部，进而使展开钢刷使其外延探出软毛刷之外，此时钢刷主要与绝缘子表面接触，从而将较难清理的杂物清理下来。本发明的弹性板为玻璃钢材质的圆形板结构，软毛刷外径大于弹性板的外径，当电动推杆收缩时，弹性板能够压动钢刷向四周展开，从而避免钢刷过多的插入到软毛刷的内部，同时为钢刷提供支撑，使电动推杆在推杆收缩的过程中能够推动倾斜的钢刷探出软毛刷的外沿。

附图说明

图1是本发明所述环抱爬行式绝缘子清灰机器人的三维立体示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的左视图；

图5是第二框架的结构示意图；

图6是软硬切换清扫装置的仰视结构示意图；

图7是软硬切换清扫装置的俯视结构示意图；

图8是软硬切换清扫装置的左视结构示意图；

图9是软硬切换清扫装置的步进电机推杆未收缩时放大结构示意图；

图10是软硬切换清扫装置的步进电机推杆收缩一端距离时放大结构示意图；

图11是软硬切换清扫装置的步进电机推杆完全收缩时放大结构示意图；

图12是清扫绝缘子的状态示意图；

图13是所述环抱爬行式绝缘子清灰机器人的三维立体示意图，图中第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)为打开状态，此时，可将所述机器人套于绝缘子外周。图中1第一框架，2第一滑槽，3第一滑块，4剪叉臂，5软毛刷，6辅轮，7上夹板支撑板，8第二笔式电推杆，9锁定装置，10转轴，11上夹板，12旋转电机，13第三笔式电推杆，14毛刷安装架，15连接杆，16第二框架，17第一笔式电推杆，18下夹板支撑板，19下夹板，20第二滑槽，21第二滑块，22弹性板，23钢刷，24电动推杆，25电刷，26金属导电环，27绝缘管，28扩展支撑环，29绝缘子。

具体实施方式

本发明所述的一种环抱爬行式绝缘子清灰机器人，如图1所示，包括对称设置的两个单元机构，每个单元机构包括第一框架(1)，第一框架(1)的下部通过并排设置的两根连接杆(15)与毛刷安装架(14)连接，连接杆(15)的两端分别与毛刷安装架(14)和第一框架(1)铰接。所述毛刷安装架(14)上水平安装至少一个旋转刷，毛刷安装架(14)下部通过剪叉升降机构与第二框架(16)连接。第一框架(1)的内侧水平设有上夹板支撑板(7)，上夹板支撑板(7)的端部竖向设置弧形的上夹板(11)，第二框架(16)内侧水平设有下夹板支撑板(18)，下夹板支撑板(18)的端部竖向设有下夹板(19)。两个单元机构的第一框架(1)之间通过两根并排设置的第一笔式电推杆(17)连接，两个单元机构的第二框架(16)之间通过两根并排设置的第二笔式电推杆(8)连接。第二笔式电推杆(8)的两端可分别与两个第二框架(16)铰接，第一笔式电推杆(17)的两端可分别与两个第一框架(1)铰接。所述剪叉升降机构可以为现有的剪叉升降机构。所述剪叉升降机构包括第一滑槽(2)、剪叉臂(4)和第三笔式电推杆(13)。每个第二框架(16)上各水平开设一条第一滑槽(2)，每条第一滑槽(2)内各安装一个第一滑块(3)，第一滑块(3)可沿第一滑槽(2)滑动，每个毛刷安装架(14)上各水平开设一条第二滑槽(20)，每条第二滑槽(20)内各安装一个第二滑块(21)，第二滑块(21)可沿第二滑槽(20)滑动，剪叉臂(4)上部的一端与毛刷安装架(14)铰接，另一端与第二滑块(21)铰接，剪叉臂(4)下部的一端与第二框架(16)铰接，另一端与第一滑块(3)铰接，第三笔式电推杆(13)的一端与第二框架(16)连接，第三笔式电推杆(13)的另一端与第一滑块(3)铰接，通过第三笔式电推杆(13)的伸缩可驱动第一滑块(3)沿第一滑槽(2)滑动，从而驱动剪叉臂(4)伸缩升降。

其中一根第二笔式电推杆(8)的一端通过锁定装置(9)与一个单元机构的第二框架(16)连接，另一端通过旋转机构与另一个单元机构的第二框架(16)连接，同侧的第一笔式电推杆(17)的一端通过锁定装置(9)与一个单元机构的第一框架(1)连接，另一端通过旋转机构与另一个单元机构的第一框架(1)连接。如图13所示，两个锁定装置(9)解锁后，两个旋转机构可分别带动第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)转动90度打开，以便将所述机器人套于绝缘子外周。所述锁定装置(9)可以是现有的能实现远程控制开关的锁具。所述旋转机构可以是现有的伺服电机。

所述环抱爬行式绝缘子清灰机器人上安装现有的控制装置。控制装置可接收和发送机器人的各种数据至地面操控人员的控制台或控制器上，再由操控人员向机器人的控制装置发送各种指令，由该控制装置接收指令后，控制电动推杆的伸缩、控制电动带动电动推杆旋转打开或关合或控制锁定装置的打开或闭合等各种动作，从而完成清理工作。所述控制装置内可安装现有的各种模块，以实现上述控制、运算和处理功能。

当环抱爬行式绝缘子清灰机器人进行清灰作业时，首先如图13所示，远程控制同一侧的第一笔式电推杆(17)和第二笔式电推杆(8)上的锁定装置(9)解锁打开，而后，两个旋转机构带动上述第一笔式电推杆(17)和第二笔式电推杆(8)向外旋转90度，此时，清灰机器人整体为开环状态，此时可将清灰机器人套在绝缘子外周，之后，两个旋转机构分别带动第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)复位转动闭合，当第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)复位闭合后，对应的两个锁定装置(9)分别将第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)锁定，此时，所述清灰机器人整体为闭环状态，可以开始清理工作。根据绝缘子半径的大小，调整上夹板支撑板(7)和下夹板支撑板(18)伸出框架的距离，同时调整第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)的伸出长度，然后将锁定装置(9)锁定，完成对清灰机器人的安装作业。

所述清灰机器人套于绝缘子外周后，第二笔式电推杆(8)和第一笔式电推杆(17)收紧，使一对上夹板(11)和一对下夹板(19)均处于夹紧绝缘子的状态。

环抱爬行式绝缘子清灰机器人在绝缘子上向上行进的过程如下：

首先，两根第一笔式电推杆(17)同步伸长，使一对上夹板(11)与绝缘子相分离，之后第三笔式电推杆(13)收缩，带动第一滑块(3)在第一滑槽(2)滑动，剪叉臂(4)伸长，带动毛刷安装架(14)和第一框架(1)向上移动，上移至设计位置后，第一笔式电推杆(17)收缩，一对上夹板(11)夹紧绝缘子；然后第二笔式电推杆(8)伸长，带动下夹板(19)与绝缘子相分离，接着第三笔式电推杆(13)伸长，剪叉臂(4)收缩，拉动第二框架(16)向上运动设定距离后第二笔式电推杆(8)收缩，下夹板(19)夹紧绝缘子，完成环抱爬行式绝缘子清灰机器人在绝缘子上的一个前进动作，重复此动作便可视实现清灰机器人在绝缘子上的行走，此过程中，配合旋转刷连续旋转可将绝缘子表面及缝隙中的污垢彻底清除干净。所述清灰机器人清理完毕后向下移动的动作过程与向上移动的过程相反。

优选的，所述上夹板(11)和下夹板(19)上均安装有辅轮(6)，可在绝缘子清灰机器人在运动时减少上夹板(11)和下夹板(19)与绝缘子之间的摩擦，在避免安全事故的发生，还能延长此部件的使用寿命。同时，辅轮(6)可卡入绝缘子的伞套缝之间，可确保机器人抱紧绝缘子后不会滑落。

优选的，所述锁定装置(9)可以为电磁锁。只需要较小的电流就可以使电磁锁产生足够的力，使锁定更为牢靠，保证了清灰机器人作业的安全性，切断电流即可以解除锁定状态，方便清灰机器人的拆卸与安装。

优选的，所述毛刷安装架(14)上安装若干旋转电机(12)，旋转电机(12)的输出轴通过转轴(10)与软毛刷(5)相连，可带动软毛刷(5)旋转。可通过控制旋转电机(10)的转速来调整软毛刷(4)的清灰力度，根据绝缘子外层的污垢量按需调节，在保证不会破坏绝缘子的前提下，彻底清除绝缘子上的污垢。

优选的，如图6-图11所示，每个毛刷安装架(14)上安装三套软硬切换清扫装置，所述软硬切换清扫装置包括旋转电机(12)，旋转电机(12)的固定端与毛刷安装架(14)连接，旋转电机(12)的输出轴端部连接电动推杆(24)，电动推杆(24)的固定端与旋转电机(12)配合，电动推杆(24)的固定端侧周连接钢刷(23)，电动推杆(24)输出轴的端部连接弹性板(22)和软毛刷(5)，弹性板(22)位于钢刷(23)和软毛刷(5)之间，钢刷(23)的刷毛相对电动推杆(24)倾斜设置。当电动推杆(24)伸长时，钢刷(23)的刷毛失去弹性板(22)的压制约束而向电动推杆(24)处靠拢收起，此状态下，仅由软毛刷(5)对绝缘子进行清扫；当电动推杆(24)压缩时，钢刷(23)的刷毛受弹性板(22)的压制，其刷毛向四周扩散展开，展开后的钢刷(23)的刷毛的端部位于软毛刷(5)刷毛外，可单独清扫绝缘子，也可与软毛配合共同清扫绝缘子。钢刷(23)由刚性较强的刷毛构成。所述电动推杆(24)可通过现有的能够给旋转部件持续供电的装置与电源连接，以便在旋转过程中可同时伸缩，从而实现软刷与硬刷间的切换。

使用时，如图12所示，将毛刷安装架(14)水平安装于清扫机器人的一则，软毛刷(5)为水平状态，刷毛可清扫绝缘子缝隙。本发明在原有软毛刷的基础上增设了软硬切换清扫装置，软硬切换清扫装置能够利用电动推杆(24)快速切换软毛刷(5)清除状态和钢刷(23)清除状态，软毛刷(5)的外延探出钢刷(23)的外延，从而在对于表面较为清洁的绝缘子清扫时，软毛刷(5)主要与绝缘子接触，此时只需要使用软毛刷(5)对绝缘子进行清扫，避免钢刷(23)长时间与绝缘子摩擦造成的绝缘子损坏。当遇到绝缘子表面具有较难清理的杂质时，电动推杆(24)能够收缩，此时由于钢刷(23)处于倾斜状态，弹性板(22)能够向一侧推动钢刷(23)的端部，进而使钢刷(23)的外延探出软毛刷(5)的外延，此时钢刷(23)主要与绝缘子表面接触，从而将较难清理的杂物清理下来。本发明的弹性板(22)为玻璃钢材质的圆形板结构，软毛刷(5)外径大于弹性板(22)的外径，当电动推杆(24)收缩时，弹性板(22)能够向一侧压动钢刷(23)，从而避免钢刷(23)过多的插入到软毛刷(5)的内部，同时为钢刷(23)提供支撑，使电动推杆(24)在推杆收缩的过程中能够推动倾斜的钢刷(23)探出软毛刷(5)的外延。

所述电动推杆(24)的推杆的中心轴与旋转电机(12)输出轴的中心轴共线。电动推杆(24)的推杆的中心轴与旋转电机(12)输出轴的中心轴共线有利于软毛刷(5)和钢刷(23)旋转更加稳定。

所述毛刷安装架(14)的一侧连接绝缘管(27)，绝缘管(27)套在电动推杆(24)的固定端侧周，绝缘管(27)的内侧连接数导电环，电动推杆(24)的输入端触点均连接电刷(25)，每一个电刷(25)能够与一个金属导电环(26)相配合，毛刷安装架(14)上安装电动推杆驱动装置和电源，电动推杆驱动装置的输出端的每一个接口与一个金属导电环(26)导通，电源为电动推杆驱动装置供电。每一个电刷(25)能够与一个金属导电环(26)能够确保步进电机驱动装置在电动推杆(24)旋转的过程中能够为电动推杆(24)持续供电。

所述钢刷(23)的刷毛所在直线倾斜度大于30度。钢刷(23)的刷毛所在直线倾斜度大于30度能够确保钢刷(23)再被弹性板(22)推压弯折后具有足够的探出软毛刷(5)外延的余量。

所述电动推杆(24)的固定端侧周套有环形毛刷架，环形毛刷架上连接钢刷(23)。环形毛刷架与钢刷(23)的连接方式为现有的牙刷柄与刷毛的连接方式。

所述电动推杆(24)的输出轴上安装环形毛刷架，环形毛刷架上连接软毛刷(5)。软毛刷(5)与环形毛刷架的连接方式为现有的牙刷柄与刷毛的连接方式。

所述弹性板(22)的一侧连接扩展支撑环(28)。扩展支撑环(28)与钢刷(23)的中部配合。扩展支撑环(28)能够比弹性板(22)更接近钢刷(23)，从而为钢刷(23)起到更好地支撑作用。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。