一种变电站带电水清洗机器人及其绝缘防护系统的制作方法

本实用新型属于变电站设备带电清洗机器人领域，尤其涉及一种变电站带电水清洗机器人及其绝缘防护系统。

背景技术：

由于变电站内支柱绝缘子长期暴露在室外，很容易堆积灰尘等污垢，特别是由于近些年大气污染问题，使得支柱绝缘子堆积灰尘的速度更快，这会减小支柱绝缘子的爬电距离最终影响输电安全。因此，适时或季节性地清洗支柱绝缘子对于变电站运行的安全性具有重大的意义。但现阶段变电站内支柱绝缘子带电清洗存在如下缺点：

(1)大多采用人工手持绝缘杆进行支柱绝缘子清洗的方式，该方式要求具有一定的防护措施和作业人员冲洗作业具有较高的技术水平，但是采用人工手持绝缘杆进行支柱绝缘子清洗的方式也存在较大的人身安全隐患；

(2)现已有能够进行带电清洗支柱绝缘子作业的机器人，但现有的机器人在保证安全作业的绝缘防护部分很少涉及，这样为其带电作业埋下了安全隐患。

因此，迫切需要研制一款满足变电站内进行带电水清洗作业绝缘防护要求的机器人系统，以实现作业的安全性和可靠性。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种变电站带电水清洗机器人及其绝缘防护系统，提高变电站设备带电水清洗机器人绝缘防护的性能，能够保证机器人在进入变电站设备区内进行带电水清洗作业时使作业更加安全可靠。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种变电站带电水清洗机器人的绝缘防护系统，包括：

多节绝缘升降机构，所述多节绝缘升降机构的底端固定安装在机器人行走装置上，用于将作业执行层输送到指定高度；

绝缘液压管路，所述绝缘液压管路与机器人行走装置上的动力系统连接，用于为作业执行层的多自由度执行机构提供动力；

绝缘水管路，所述绝缘水管路与机器人行走装置上的纯水制备装置连接，用于为末端清洗装置提供清洗用水。

进一步的，还包括：

无线通讯模块，所述无线通讯模块安装在作业执行层的多自由度执行机构上，所述无线通讯模块包括角度传感器、倾角传感器和无线通讯单元，所述角度传感器和倾角传感器，用于采集的多自由度执行机构各自由度运动数据，通过无线通讯单元将采集的多自由度执行机构各自由度运动数据传输到机器人行走装置上的控制系统，并接收机器人行走装置上的控制系统发送的控制命令。

进一步的，所述绝缘液压管路采用由聚氨酯或绝缘材料制成的管路，所述绝缘液压管路为四条，其中，两条绝缘液压管路为输油管，另外两条绝缘液压管路为回油管。

进一步的，所述绝缘水管路采用无碳绝缘材料制成。

进一步的，所述多节绝缘升降机构由多节绝缘构件组成，多节绝缘构件之间采用非金属螺钉连接；所述绝缘构件采用玻璃钢或绝缘材料制成。

进一步的，所述多节绝缘升降机构的上端设置有管路连接件，所述管路连接件的中部开设有一第一通孔，所述管路连接件的两侧对称开设有两个第二通孔，所述绝缘水管路的一端穿过第一通孔与末端清洗装置连接，所述绝缘液压管路的一端穿过第二通孔与作业执行层的多自由度执行机构连接。

一种变电站带电水清洗机器人，包括作业执行层、机器人行走装置和上述的变电站带电水清洗机器人的绝缘防护系统，所述变电站带电水清洗机器人的绝缘防护系统安装在机器人行走装置上，所述多节绝缘升降机构的上端固定安装有所述作业执行层，将作业执行层输送到指定高度。

进一步的，所述作业执行层包括多自由度执行机构和末端清洗装置，所述多自由度执行机构与绝缘液压管路连接，所述末端清洗装置固定安装在多自由度执行机构上端，通过多自由度执行机构驱动末端清洗装置进行清洗作业时对准被清洗设备并按一定运动轨迹实现清洗作业。

进一步的，所述末端清洗装置包括喷枪架、喷枪和安装在喷枪前端的喷头，所述喷枪设置在喷枪架上，所述喷枪的后端与绝缘水管路连接。

进一步的，所述机器人行走装置轮式或履带式移动底盘结构，所述机器人行走装置内安装有控制系统、动力系统和纯水制备装置，所述控制系统，用于控制整个机器人作业和行走，所述动力系统，用于为所述变电站带电水清洗机器人提供动力；所述纯水制备装置，用于为所述变电站带电水清洗机器人提供冲洗所用水。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型采用多节绝缘升降机构、为多自由度执行机构提供动力的绝缘液压管路、提供清洗用水的绝缘水管路和无线通讯模块等四部分，实现了作业执行层与机器人本体间绝缘隔离，极大降低执行层与机器人本体间的泄露电流，保证作业时机器人自身及被清洗设备的安全性；

(2)本实用新型通过对高性能绝缘材料在管路和多节升降机构上的应用以及无线通讯技术的应用，极大提高了作业执行层与机器人行走装置间的绝缘性能，增加了爬电距离，保证了机器人及被清洗设备的安全性；

(3)本实用新型通过绝缘防护系统中多节绝缘升降机构，增加了机器人作业执行层与机器人行走装置间的爬电距离，可以减小机器人与目标清洗设备间的距离，使清洗效果好。

附图说明

图1是本实用新型的变电站带电水清洗机器人结构示意图；

图2是本实用新型的变电站带电水清洗机器人的绝缘防护系统结构示意图；

其中，1、机器人行走装置；2、多节绝缘升降机构；3、作业执行层；4、无线通讯模块；5、喷枪；6、末端清洗装置；7、多自由度执行机构；8、绝缘水管路；9、绝缘液压管路；10、管路连接件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图1-2所示，本实施例提供了一种变电站带电水清洗机器人，该机器人包括机器人行走装置1、绝缘防护系统和作业执行层3。

所述绝缘防护系统包括多节绝缘升降机构2、绝缘液压管路9、绝缘水管路8和无线通讯模块4。

所述多节绝缘升降机构2的底端固定安装在机器人行走装置上，上端安装有作业执行层，用于将作业执行层输送到指定高度，将作业执行层与机器人行走装置间绝缘隔离，极大降低作业执行层与机器人行走装置间的泄露电流，保证作业时机器人自身及被清洗设备的安全性。在本实施例中，所述多节绝缘升降机构由多节绝缘构件组成，多节绝缘构件之间采用非金属螺钉连接，以提高绝缘防护性能；所述绝缘构件采用玻璃钢或其他高性能绝缘材料制成，极大保证了该多节绝缘升降机构的绝缘性能，为绝缘防护系统的防护措施之一。

所述绝缘液压管路9的一端与机器人行走装置上的动力系统连接，另一端与作业执行层的多自由度执行机构连接，为多自由度执行机构提供动力；所述绝缘液压管路采用由聚氨酯或高性能绝缘材料制成的管路。在本实施例中，所述绝缘液压管路为四条，其中，两条绝缘液压管路为输油管，另外两条绝缘液压管路为回油管，分别提供多自由度液压执行机构7各自由度的动力，且其内输送的液压油为绝缘油质，保证了液压动力系统的绝缘性，使多自由度液压执行机构7在带电作业时处于安全状态。

所述绝缘水管路8的一端与机器人行走装置上的纯水制备装置连接，另一端与末端清洗装置连接，经过处理后的纯水，连接到末端清洗装置6的喷枪5上，提供清洗用水，保证了水系统及其输送管道的绝缘性，使末端清洗装置6在带电作业时处于安全状态。在本实施例中，所述绝缘水管路采用无碳的绝缘管路或者其他高性能绝缘材料制成的管路。

所述无线通讯模块4安装在多自由度执行机构上；所述无线通讯模块4包括角度传感器、倾角传感器和无线通讯单元，所述角度传感器与倾角传感器，用于采集的多自由度执行机构各自由度运动数据，并通过无线通讯单元将采集的多自由度执行机构各自由度运动数据传输到机器人行走装置上的控制系统；并接收机器人行走装置上的控制系统发送的控制命令；减少作业执行层3与机器人行走装置1之间的物理连接，以提高绝缘防护系统的防护性能。

在上述实施例的基础上，本实用新型一个实施例中所述绝缘防护系统还包括设置在多节绝缘升降机构的上端的管路连接件10，所述管路连接件10的中部开设有一第一通孔，所述管路连接件的两侧对称开设有两个第二通孔，所述绝缘水管路的一端穿过第一通孔与末端清洗装置连接，所述绝缘液压管路的一端穿过第二通孔与作业执行层的多自由度执行机构连接。该管路连接件用于固定绝缘水管路和绝缘液压管路，并为绝缘水管路和绝缘液压管路提供随多节绝缘升降机构上升的力的作用。

所述机器人行走装置1为轮式或履带式移动底盘结构，可实现在非结构化路面行走，该机器人行走装置采用现有技术结构，不再赘述；所述机器人行走装置内安装有控制系统、动力系统和纯水制备装置，所述控制系统，用于控制整个机器人作业和行走，所述动力系统，用于为所述变电站带电水清洗机器人提供动力；所述纯水制备装置，用于为所述变电站带电水清洗机器人提供冲洗所用水。在本实施例中，所述控制系统、动力系统和纯水制备装置均采用现有技术结果，不再赘述。

所述作业执行层3包括多自由度执行机构7和末端清洗装置6，所述多自由度执行机构与绝缘液压管路连接，所述末端清洗装置固定安装在多自由度执行机构上端，通过多自由度执行机构驱动末端清洗装置进行清洗作业时对准被清洗设备并按一定运动轨迹实现清洗作业。在本实施例中，所述多自由度执行机构采用现有技术结构，在本实施例中不再赘述。

所述末端清洗装置6包括喷枪架、喷枪5和安装在喷枪前端的喷头，所述喷枪设置在喷枪架上，所述喷枪的后端与绝缘水管路连接。

如图1所示，本实用新型提出的变电站带电水清洗机器人的绝缘防护系统使用时，通过多节绝缘升降机构将作业执行层输送到指定高度，通过绝缘水管路8将经过处理后的纯水，连接到末端清洗装置6的喷枪5上，提供清洗用水；通过四条绝缘液压管路9为多自由度液压执行机构7提供动力，通过无线通讯模块将采集的多自由度执行机构各自由度运动数据以无线传输方式传输到机器人行走装置上的控制系统，并可接收来自机器人行走装置上的控制系统的控制命令，减少作业执行层3与机器人行走装置1之间的物理连接，以提高绝缘防护系统的防护性能。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本实用新型采用多节绝缘升降机构、为多自由度执行机构提供动力的绝缘液压管路、提供清洗用水的绝缘水管路和无线通讯模块等四部分，实现了作业执行层与机器人本体间绝缘隔离，极大降低执行层与机器人本体间的泄露电流，保证作业时机器人自身及被清洗设备的安全性；

(2)本实用新型通过对高性能绝缘材料在管路和多节升降机构上的应用以及无线通讯技术的应用，极大提高了作业执行层与机器人行走装置间的绝缘性能，增加了爬电距离，保证了机器人及被清洗设备的安全性；

(3)本实用新型通过绝缘防护系统中多节绝缘升降机构，增加了机器人作业执行层与机器人行走装置间的爬电距离，可以减小机器人与目标清洗设备间的距离，使清洗效果好。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型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实用新型的保护范围以内。