變電站帶電水沖洗機(jī)器人及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種變電站帶電水沖洗機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站，改變電壓的場(chǎng)所。為了把發(fā)電廠發(fā)出來(lái)的電能輸送到較遠(yuǎn)的地方，必須把電壓升高，變?yōu)楦邏弘?，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來(lái)完成。變電站的主要設(shè)備是開關(guān)和變壓器。
[0003]變電站絕緣子長(zhǎng)時(shí)間暴露在外界環(huán)境中，表面易沉積污垢，這些污垢受惡劣天氣侵害容易發(fā)生污閃事故。絕緣子帶電水沖洗作業(yè)可以提高供電的可靠性，減少停電損失，保證變電站及輸電線路的安全。在現(xiàn)階段的變電站絕緣子沖洗作業(yè)主要存在以下缺點(diǎn):
[0004]1、沖洗方式大多是由清洗技術(shù)人員手持沖洗設(shè)備進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行作業(yè)，人工沖洗不僅依賴于天氣情況，還需要清洗人員具備較高技術(shù)水平及熟練的操作流程，對(duì)絕緣子進(jìn)行帶電水沖洗時(shí)需要高規(guī)格的安全防護(hù)，以避免短路電流造成的安全事故，引發(fā)人員傷亡，這類作業(yè)方式存在安全隱患；
[0005]2、人工作業(yè)面臨著勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，自動(dòng)化水平低等諸多問(wèn)題；
[0006]3、帶電水沖洗技術(shù)要求較高，受環(huán)境、積污情況、設(shè)備爬距、設(shè)備布置方式等多種因素影響，人工沖洗時(shí)容易發(fā)生設(shè)備閃絡(luò)；
[0007]4、考慮到帶電水沖洗作業(yè)受到?jīng)_洗角度、水壓等多方面的影響，人工作業(yè)有時(shí)不能把設(shè)備外絕緣表面的污穢物完全沖走。
[0008]因此利用更安全和效率更高的機(jī)器人代替人工對(duì)變電站絕緣子進(jìn)行水沖洗作業(yè)是非常有必要的，是符合時(shí)代發(fā)展要求的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了變電站帶電水沖洗機(jī)器人，該裝置利用機(jī)器人代替人工完成變電站絕緣子沖洗作業(yè)，使操作人員位于安全區(qū)域內(nèi)，保障了操作人員的安全，降低的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高沖洗效率和自動(dòng)化水平。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0011]變電站帶電水沖洗機(jī)器人，包括車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)，車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)為履帶式移動(dòng)底盤結(jié)構(gòu)，所述車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)回轉(zhuǎn)支承與升降機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)相連，升降機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)平臺(tái)上還安裝有多節(jié)多極伸縮臂，多節(jié)多極伸縮臂的小臂通過(guò)調(diào)平油缸與水槍沖洗機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)相連；電氣控制系統(tǒng)包括車載子系統(tǒng)和遙控子系統(tǒng)，遙控子系統(tǒng)與車載子系統(tǒng)相配合利用液壓控制系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線方式完成對(duì)機(jī)器人的車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)及水槍沖洗機(jī)構(gòu)的控制。
[0012]所述車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由履帶底盤、左行走馬達(dá)、右行走馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪、承重輪、履帶、張緊緩沖裝置以及兩側(cè)的四個(gè)液壓支腿組成，左行走馬達(dá)和右行走馬達(dá)通過(guò)螺栓連接在履帶底盤支架上，驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸與行走馬達(dá)聯(lián)接，從動(dòng)輪、承重輪與張緊緩沖裝置分別通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸與履帶底盤支架聯(lián)接，履帶套在驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪、承重輪與張緊緩沖裝置的外側(cè)，底盤左邊為柴油箱，右邊為液壓油箱，液壓支腿鉸接在履帶底盤上。
[0013]所述升降機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)平臺(tái)及調(diào)平機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)回轉(zhuǎn)支承與車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，回轉(zhuǎn)平臺(tái)上鉸接有多節(jié)多極伸縮臂，回轉(zhuǎn)平臺(tái)及多節(jié)多極伸縮臂的大臂與變幅油缸鉸接連接，多節(jié)多極伸縮臂的大臂及連接臂與伸縮油缸鉸接連接，調(diào)平機(jī)構(gòu)包括調(diào)平油缸
I和調(diào)平油缸II，調(diào)平油缸I安裝在回轉(zhuǎn)平臺(tái)和大臂間，與回轉(zhuǎn)平臺(tái)、大臂鉸接連接，調(diào)平油缸II安裝在工作臺(tái)與小臂之間，與工作臺(tái)、小臂鉸接連接。
[0014]所述多節(jié)多極伸縮臂為三節(jié)兩極伸縮臂，包括大臂、連接臂及小臂，大臂鉸接到回轉(zhuǎn)平臺(tái)上，連接臂前、后端均設(shè)置有滑塊，滑塊與連接臂螺栓連接，連接臂通過(guò)滑塊與大臂、小臂滑動(dòng)連接，連接臂的頭部安裝有鏈輪，通過(guò)鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)連接臂與小臂的同步伸縮。
[0015]所述多節(jié)多極伸縮臂的大臂、小臂上通過(guò)螺栓連接有變幅鏈條，大臂前端繞過(guò)鏈輪與伸縮鏈條的前端鉸接，伸縮鏈條的末端與小臂末端鉸接。
[0016]所述水槍沖洗機(jī)構(gòu)包括俯仰油缸及擺動(dòng)油缸，俯仰油缸通過(guò)螺栓連接在擺動(dòng)油缸上，擺動(dòng)油缸通過(guò)螺栓連接在工作臺(tái)上，俯仰油缸上鉸接有水槍架，水槍架上連接有水槍。
[0017]所述水槍架上通過(guò)螺栓安裝有跟蹤攝像機(jī)，用于實(shí)時(shí)觀察絕緣子水沖洗作業(yè)情況，跟蹤攝像機(jī)正下方裝有激光測(cè)距儀，用于實(shí)時(shí)測(cè)量水槍與水沖洗作業(yè)絕緣子的距離。
[0018]所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)上還連接有液壓控制系統(tǒng)的比例控制閥組；此處的比例控制閥組為上裝控制閥組B。
[0019]所述液壓系統(tǒng)包括下部控制閥組A、上裝控制閥組B及中央回轉(zhuǎn)接頭，共有七個(gè)比例換向閥和四個(gè)手動(dòng)換向閥。
[0020]所述下部控制閥組A通過(guò)分配閥與液壓泵連接，由四個(gè)手動(dòng)換向閥控制水沖洗機(jī)器人四個(gè)支腿油缸來(lái)完成伸縮運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)比例換向閥控制左右兩個(gè)馬達(dá)，進(jìn)行機(jī)器人行走運(yùn)動(dòng)；
[0021]所述上裝控制閥組B依次經(jīng)中央回轉(zhuǎn)接頭、上裝控制切換按鈕、分配閥、與液壓泵連接，由一個(gè)比例換向閥控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)，完成上裝回轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)比例換向閥控制大臂俯仰和小臂伸縮運(yùn)動(dòng)，另兩個(gè)比例換向閥通過(guò)水平擺動(dòng)油缸和垂直擺動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)水槍的水平運(yùn)動(dòng)和俯仰運(yùn)動(dòng)。
[0022]所述中央回轉(zhuǎn)接頭是連接回轉(zhuǎn)平臺(tái)與底盤油路的液壓元件，用于使回轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)任意角度后，液壓油路還能正常配油。
[0023]所述電氣控制系統(tǒng)包括車載子系統(tǒng)和遙控子系統(tǒng)，車載子系統(tǒng)包括工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)485總線采集各類傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)從遠(yuǎn)程遙控器接收到的指令下發(fā)給無(wú)線接收機(jī)，無(wú)線接收機(jī)接收到遠(yuǎn)程遙控器的數(shù)據(jù)后在工控機(jī)中進(jìn)行處理然后再下發(fā)給無(wú)線收發(fā)機(jī)，通過(guò)對(duì)電壓值的調(diào)節(jié)控制比例閥的開合及流量大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)底盤左右輪運(yùn)動(dòng)、小臂伸縮、大臂俯仰及回轉(zhuǎn)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的控制。
[0024]所述多個(gè)傳感器包括拉線傳感器、角度傳感器、傾角傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、拉線傳感器安裝在大臂與小臂之間，大臂和工作臺(tái)均裝有一個(gè)角度傳感器和一個(gè)傾角傳感器，溫度傳感器和壓力傳感器安裝在液壓油箱上。
[0025]電壓傳感器與電流傳感器拉線傳感器用于測(cè)量小臂的伸縮長(zhǎng)度，角度傳感器和傾角傳感器采集大臂和工作臺(tái)水平和垂直方向的角度數(shù)據(jù)并傳遞給工控機(jī)，工作臺(tái)上的角度傳感器與傾角傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)ZIGBEE無(wú)線傳送，以實(shí)現(xiàn)頂端平臺(tái)的完全絕緣，溫度傳感器和壓力傳感器采集液壓油箱中的油溫以及液壓油箱中液壓油的壓力數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)為模擬量，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)485傳遞給工控機(jī)，電壓傳感器與電流傳感器，采集電路中的電壓值及電流值，檢測(cè)電路中的電壓及電流是否穩(wěn)定。
[0026]變電站帶電水沖洗機(jī)器人的控制方法，具體為:該機(jī)器人在作業(yè)時(shí)，通過(guò)遠(yuǎn)程遙控裝置的控制手柄控制機(jī)械本體的車體移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到指定區(qū)域，將前液壓支腿I，前液壓支腿II，后液壓支腿I，后液壓支腿II支撐著地，提高機(jī)器人作業(yè)穩(wěn)定性；
[0027]回轉(zhuǎn)平臺(tái)及其附屬部件可360°轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整兩級(jí)伸縮臂的方位，通過(guò)變幅油缸與調(diào)整大臂的俯仰角，連接臂通過(guò)伸縮油缸實(shí)現(xiàn)伸出與收縮，小臂在伸縮鏈條的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)與連接臂同步伸出與收縮，在變幅油缸、伸縮油缸和伸縮鏈條的共同作用下，調(diào)整大臂、連接臂以及小臂的位姿；
[0028]調(diào)平油缸I和調(diào)平油缸II協(xié)調(diào)調(diào)整工作臺(tái)的位姿，保持工作臺(tái)水平，俯仰油缸上下俯仰以及擺動(dòng)油缸的左右擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)水槍架的位姿微調(diào)，通過(guò)跟蹤攝像機(jī)采集的圖像，確定水槍的位姿，水槍噴射高純度水進(jìn)行沖洗作業(yè)。
[0029]車載子系統(tǒng)按控制劃分包括車載上位機(jī)控制系統(tǒng)和車載驅(qū)動(dòng)器，車載上位機(jī)控制系統(tǒng)具有接收遙控子系統(tǒng)的命令，并對(duì)命令進(jìn)行解析和實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)算法的等功能。車載驅(qū)動(dòng)器接收車載上位機(jī)控制系統(tǒng)的指令實(shí)現(xiàn)對(duì)車體的閥組進(jìn)行控制的功能。遙控子系統(tǒng)具有車體的移動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停、油門的大小、升降機(jī)構(gòu)單關(guān)節(jié)控制和組合控制功能。車載子系統(tǒng)和手持終端子系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線方式通信。
[0030]車載子系統(tǒng)按功能主要分為車體移動(dòng)控制模塊、上裝升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)及電源動(dòng)力監(jiān)控模塊和安全監(jiān)控模塊等四個(gè)模塊。車體移動(dòng)控制模塊具備前進(jìn)、后退、調(diào)速、左右轉(zhuǎn)向、支腿伸縮、輔助照明、安全監(jiān)控等功能；上裝升降機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制模塊具備單關(guān)節(jié)控制、單關(guān)節(jié)位置反饋、自動(dòng)調(diào)平及安全監(jiān)控等功能；發(fā)動(dòng)機(jī)及電源動(dòng)力監(jiān)控模塊具備發(fā)動(dòng)機(jī)啟停、調(diào)速等控制和發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)及電源電壓的監(jiān)視等功能；安全監(jiān)控模塊具備升降機(jī)構(gòu)各關(guān)節(jié)限位、支腿狀態(tài)、油溫油位、電池電壓等狀態(tài)的閾值設(shè)定及安全報(bào)警。
[0031 ] 本發(fā)明的有益效果:
[0032]1、根據(jù)變電站水沖洗作業(yè)的需要，設(shè)計(jì)一