一種可精確沖洗的變電站帶電水沖洗機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可精確沖洗的變電站帶電水沖洗機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站絕緣子長時間暴露在外界環(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?，F(xiàn)階段的絕緣子沖洗作業(yè)存在以下幾方面的缺點:
[0003]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，對絕緣子進(jìn)行帶電水沖洗時需要高規(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；
[0004]2、操作人員在沖洗時，無法保證始終位于安全區(qū)域內(nèi)，勞動強(qiáng)度高且效率低；
[0005]3、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)有時不能把設(shè)備外絕緣表面的污穢物完全沖走；
[0006]4、現(xiàn)有水沖洗機(jī)器人在沖洗時，行走機(jī)構(gòu)、機(jī)械臂和水槍均會產(chǎn)生震動和搖擺，降低沖洗精確度，無法將絕緣子外表面的污物清洗干凈。
[0007]因此，研發(fā)一種能夠達(dá)到減少震動、能夠達(dá)到精確沖洗目的的機(jī)器人代替人工操作是非常必要的，是符合時代發(fā)展要求的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種可精確沖洗的變電站帶電水沖洗機(jī)器人，該系統(tǒng)可代替操作人員，在不停電的情況下對變電站設(shè)備進(jìn)行機(jī)器人帶電水沖洗作業(yè)，其可有效減輕人工清洗工作的繁重體力勞動，保證操作人員的人身安全，同時減少機(jī)器人行走、噴射沖洗時產(chǎn)生的震動，精確清洗絕緣子上的污物，防止設(shè)備污閃事故、保證電網(wǎng)的安全運行。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]一種可精確沖洗的變電站帶電水沖洗機(jī)器人，包括車體移動機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)和水槍沖洗機(jī)構(gòu)，其中，車體移動機(jī)構(gòu)上設(shè)有第一減震器；所述車體移動機(jī)構(gòu)與升降機(jī)構(gòu)連接，升降機(jī)構(gòu)上安裝有機(jī)械臂，所述機(jī)械臂上設(shè)有第二減震器，機(jī)械臂與水槍沖洗機(jī)構(gòu)的工作臺相連，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，通過無線方式完成對機(jī)器人的車體移動機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)及水槍沖洗機(jī)構(gòu)的控制；
[0011]所述升降機(jī)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)平臺及調(diào)平機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)平臺通過回轉(zhuǎn)支承與車體移動機(jī)構(gòu)連接，回轉(zhuǎn)平臺上連接有機(jī)械臂，回轉(zhuǎn)平臺及機(jī)械臂與油缸系統(tǒng)連接。
[0012]所述車體移動機(jī)構(gòu)，包括履帶底盤、左行走馬達(dá)、右行走馬達(dá)、驅(qū)動輪、從動輪、承重輪、履帶、張緊緩沖裝置以及兩側(cè)的四個液壓支腿，左行走馬達(dá)和右行走馬達(dá)通過螺栓連接在履帶底盤支架上，驅(qū)動輪通過驅(qū)動軸與行走馬達(dá)聯(lián)接，從動輪、承重輪與張緊緩沖裝置分別通過旋轉(zhuǎn)軸與履帶底盤支架聯(lián)接，履帶套在驅(qū)動輪、從動輪、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]所述車體移動機(jī)構(gòu)包括輪式底盤、左行走馬達(dá)、右行走馬達(dá)、驅(qū)動輪、從動輪以及兩側(cè)的四個液壓支腿，左行走馬達(dá)和右行走馬達(dá)通過螺栓連接在輪式底盤支架上，驅(qū)動輪通過驅(qū)動軸與行走馬達(dá)聯(lián)接，從動輪通過旋轉(zhuǎn)軸與輪式底盤支架聯(lián)接，輪式底盤左邊為柴油箱，右邊為液壓油箱，液壓支腿鉸接在輪式底盤上。
[0014]所述機(jī)械臂為三節(jié)兩級伸縮臂。
[0015]所述三節(jié)兩級伸縮臂包括大臂、連接臂及小臂，大臂鉸接到回轉(zhuǎn)平臺上，連接臂前、后端均設(shè)置有滑塊，滑塊與連接臂螺栓連接，連接臂通過滑塊與大臂、小臂滑動連接，連接臂的頭部安裝有鏈輪，通過鏈傳動實現(xiàn)連接臂與小臂的同步伸縮。
[0016]所述三節(jié)兩級伸縮臂的大臂、小臂上通過螺栓連接有變幅鏈條，大臂前端繞過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。
[0017]所述油缸系統(tǒng)包括變幅油缸和伸縮油缸，其中，回轉(zhuǎn)平臺及大臂與變幅油缸鉸接連接，大臂及連接臂與伸縮油缸連接，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)平臺和大臂間，與回轉(zhuǎn)平臺、大臂連接，調(diào)平油缸II安裝在工作臺與小臂之間，與工作臺、小臂連接。
[0018]所述水槍沖洗機(jī)構(gòu)包括俯仰油缸及擺動油缸，俯仰油缸通過螺栓連接在擺動油缸上，擺動油缸通過螺栓連接在工作臺上，俯仰油缸上鉸接有水槍架，水槍架上連接有水槍。
[0019]所述水槍架上通過螺栓安裝有跟蹤攝像機(jī)，用于實時觀察絕緣子水沖洗作業(yè)情況，跟蹤攝像機(jī)正下方裝有激光測距儀，用于實時測量水槍與水沖洗作業(yè)絕緣子的距離。
[0020]所述回轉(zhuǎn)平臺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。
[0021]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，共有七個比例換向閥和四個手動換向閥。
[0022]所述下部控制閥組A通過分配閥與液壓泵連接，由四個手動換向閥控制水沖洗機(jī)器人四個支腿油缸來完成伸縮運動，兩個比例換向閥控制左右兩個馬達(dá)，進(jìn)行機(jī)器人行走運動；
[0023]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，由一個比例換向閥控制回轉(zhuǎn)馬達(dá)，完成上裝回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)運動，兩個比例換向閥控制大臂俯仰和小臂伸縮運動，另兩個比例換向閥通過水平擺動油缸和垂直擺動油缸實現(xiàn)水槍的水平運動和俯仰運動。
[0024]所述中央回轉(zhuǎn)接頭是連接回轉(zhuǎn)平臺與底盤油路的液壓元件，用于使回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)任意角度后，液壓油路還能正常配油。
[0025]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485總線采集各類傳感器上傳的數(shù)據(jù)，并對從遠(yuǎn)程遙控器接收到的指令下發(fā)給無線接收機(jī)，無線接收機(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)給無線收發(fā)機(jī)，通過對電壓值的調(diào)節(jié)控制比例閥的開合及流量大小，實現(xiàn)對移動底盤左右輪運動、小臂伸縮、大臂俯仰及回轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)的控制。
[0026]所述各類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、電壓傳感器與電流傳感器，拉線傳感器安裝在大臂與小臂之間，用于測量小臂的伸縮長度，大臂和工作臺均裝有一個角度傳感器和一個傾角傳感器，采集大臂和工作臺水平和垂直方向的角度數(shù)據(jù)并傳遞給工控機(jī)，其中工作臺上的角度傳感器與傾角傳感器數(shù)據(jù)通過ZIGBEE無線傳送，以實現(xiàn)頂端平臺的完全絕緣，溫度傳感器和壓力傳感器安裝在液壓油箱上，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Α/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號經(jīng)過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，檢測電路中的電壓及電流是否穩(wěn)定，采集到的模擬信號經(jīng)過Α/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號經(jīng)過485總線傳遞給工控機(jī)。
[0027]車載子系統(tǒng)包括車載上位機(jī)控制系統(tǒng)和車載驅(qū)動器，車載上位機(jī)控制系統(tǒng)具有接收遙控子系統(tǒng)的命令，并對命令進(jìn)行解析和實現(xiàn)運動算法的等功能。車載驅(qū)動器接收車載上位機(jī)控制系統(tǒng)的指令實現(xiàn)對車體的閥組進(jìn)行控制的功能。遙控子系統(tǒng)具有車體的移動、發(fā)動機(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)通過無線方式通信。
[0028]車載子系統(tǒng)按功能主要分為車體移動控制模塊、上裝升降機(jī)構(gòu)運動控制模塊、發(fā)動機(jī)及電源動力監(jiān)控模塊和安全監(jiān)控模塊等四個模塊。車體移動控制模塊具備前進(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)運動控制模塊具備單關(guān)節(jié)控制、單關(guān)節(jié)位置反饋、自動調(diào)平及安全監(jiān)控等功能；發(fā)動機(jī)及電源動力監(jiān)控模塊具備發(fā)動機(jī)啟停、調(diào)速等控制和發(fā)動機(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)定及安全報警。
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030]1、根據(jù)變電站水沖洗作業(yè)的需要，設(shè)計一種新型一種可精確沖洗的變電站帶電水沖洗機(jī)器人裝置，主體由機(jī)械本體和遠(yuǎn)程遙控裝置組成，機(jī)械本體與遙控裝置之間全部通過無線信號進(jìn)行信號傳遞，使沖洗作業(yè)人員遠(yuǎn)離高壓電場，保障了作業(yè)人員的安全。
[0031]2、操作人員手持遙控裝置，通過遠(yuǎn)程遙控裝置上的控制手柄，可以遠(yuǎn)距離控制機(jī)器人機(jī)械本體的車體移動機(jī)構(gòu)、三節(jié)兩級伸縮臂升降機(jī)構(gòu)及水槍沖洗機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)跟蹤攝像機(jī)采集圖像調(diào)整機(jī)器人的作業(yè)姿態(tài)，利用高壓噴水機(jī)構(gòu)噴射高純水進(jìn)行沖洗作業(yè)。
[0032]3、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，降低的勞動強(qiáng)度，提高沖洗效率和自動化水平，對我國變電站水沖洗作業(yè)方式產(chǎn)生積極的變革作用；
[0033]4、設(shè)置第一減震器和第二減振器，減