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绝缘子串更换组件以及绝缘子串更换方法

阅读：284发布：2020-07-13

专利汇可以提供绝缘子串更换组件以及绝缘子串更换方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本专利公开了一种绝缘子串更换组件和一种绝缘子串更换方法。绝缘子串更换组件包括：第一机械臂，W销装卸末端，第二机械臂以及绝缘子串推送末端。本专利的设备和方法可在带电情况下进行绝缘子串更换操作并将安全隐患降至最小。本专利的设备和方法结构简单，操作方便，适于推广。，下面是绝缘子串更换组件以及绝缘子串更换方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种绝缘子串更换组件，其特征在于，其包括：
第一机械臂，所述第一机械臂能够在各个自由度上移动；
W销装卸末端，所述W销装卸末端与所述第一机械臂连接，并且包括
第一基座；
以所述第一基座为滑轨轴向滑动的夹持部件，所述夹持部件包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部与所述第二夹持部向彼此滑动以便夹持高压输电线路的碗头挂板；
分别安装在所述第一夹持部和第二夹持部上的W销推入滑块和W销推出滑块，所述W销推入滑块能够在所述第一夹持部上做轴向运动，且所述W销推出滑块能够在所述第二夹持部上做轴向运动；
第二机械臂，所述第二机械臂能够在各个自由度上移动；以及
绝缘子串推送末端，所述绝缘子串推送末端与所述第二机械臂连接，并且包括第二基座；
安装在所述第二基座上的壳体，所述壳体呈T字型，其包括纵向延伸部和横向延伸部，在所述纵向延伸部中布置有丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构的螺母从所述壳体前部延伸出；
分别与所述壳体的横向延伸部的两端可枢转连接的第一抓持臂和第二抓持臂；以及可枢转地连接至所述第一抓持臂和所述第二抓持臂中部与所述丝杆螺母结构的螺母的两幅连杆；
其中，电机驱动所述丝杆旋转，带动螺母沿纵向移动，驱动连杆使得所述第一抓持臂和所述第二抓持臂合拢或分开。
2.根据权利要求1所述的绝缘子串更换组件，其特征在于，所述W销装卸末端还包括摄取并反馈所述夹持部件操作状况的第一摄像头以及用于摄取并反馈W销推入滑块和W销推出滑块操作状况的第二摄像头和第三摄像头。
3.根据权利要求1所述的绝缘子串更换组件，其特征在于，所述第一夹持部和第二夹持部在彼此靠近端各自设有V字型夹头。
4.根据权利要求1所述的绝缘子串更换组件，其特征在于，在所述第二基座上安装有支撑结构，所述支撑结构上设置有摄取并反馈所述第一抓持臂和第二抓持臂的操作状况的第四摄像头。
5.根据权利要求1所述的绝缘子串更换组件，其特征在于，所述第一抓持臂和所述第二抓持臂各自具有V字型轮廓。
6.一种绝缘子串更换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(s1)提供如权利要求1所述的绝缘子串更换组件；
(s2)利用所述第一夹持部与所述第二夹持部夹持碗头挂板；
(s3)利用所述第一抓持臂和所述第二抓持臂抓持钢帽；
(s4)所述W销推出滑块沿轴向推出W销并复位；
(s5)紧线并推出绝缘子串球头；
(s6)更换新绝缘子串，松线并将新绝缘子串球头推入；
(s7)紧线并且W销推入滑块沿轴向推入所述W销并复位。

说明书全文

绝缘子串更换组件以及绝缘子串更换方法

技术领域

[0001] 本申请涉及高压输电线路维护技术领域，具体而言，本申请涉及高压输电线路带电操作机器人的绝缘子串更换组件以及绝缘子串更换方法。

背景技术

[0002] 电能在发电厂产生后需通过高压输电线路传送至各处，所以高压输电线路遍布各个角落，包括城市，农村等等。高压输电线一般指电压在220V或以上的线路，对高压输电线路的维护和保养受到各种情况的限制，首先，由于线路带电，如直接人工操作存在安全隐患，其次，由于高压输电线路所处环境或地形地貌，可能存在工人难以或无法触及或接近的高压输电线路，故存在对于高压输电线路的自动维护或保养或维修装置的需求，高压输电线路机器人应运而生。

[0003] 目前存在的高压输电线路机器人通常用于高压线路巡检，尽管其能够替代人工巡检，并具备作业质量稳定，效率高等等优点，但其无法进行基本的维护作业，例如如绝缘子串更换、耐张线夹螺栓紧固等工作，这些工作还需人工带电操作，存在较大的安全隐患。为降低工人操作危险，可以构想的是，在机器人上加装机械臂，并采用不同的机械臂末端来实现各种带电操作，例如中国发明201410226160.8中公开一种高压输电线路带电操作机器人，其中通过在机器人机械臂配备不同的末端装置来实现各种带电作业。其中公开了末端41包括上夹爪411和下夹爪413，操作时下夹爪413固定碗头挂板而上夹爪411推出或送入W销，以及机械手42用于抓持绝缘子钢帽。尽管其中机械手结构简单，但在操作时存在以下缺陷，1采用夹爪413夹持碗头挂板容易打滑，夹持不稳定；2由于下夹爪413夹持碗头挂板时角度不确定，很可能使得上夹爪的运行方向不能与W销推出方向平行，导致无法推出W销。在这种情况下需要松开下夹爪413，重新夹持碗头挂板。这样操作的效率较低。

发明内容

[0004] 本专利目的在于提高高压输电线路作业机器人末端的操作稳定性和准确性，所述高压输电线路作业机器人末端可安装在高压输电线路机器人机械臂上以便实现绝缘子串更换等带电作业。

[0005] 为实现以上目的，根据本专利的一方面，提供了一种绝缘子串更换组件，其包括：

[0006] 第一机械臂，所述第一机械臂能够在各个自由度上移动；

[0007] W销装卸末端，所述W销装卸末端与所述第一机械臂连接，并且包括

[0008] 第一基座；

[0009] 以所述第一基座为滑轨轴向滑动的夹持部件，所述夹持部件包括第一夹持部和第二夹持部，所述第一夹持部与所述第二夹持部向彼此滑动以便夹持高压输电线路的碗头挂板；

[0010] 分别安装在所述第一夹持部和第二夹持部上的W销推入滑块和W销推出滑块，所述W销推入滑块能够在所述第一夹持部上做轴向运动，且所述W销推出滑块能够在所述第二夹持部上做轴向运动；

[0011] 第二机械臂，所述第二机械臂能够在各个自由度上移动；以及

[0012] 绝缘子串推送末端，所述绝缘子串推送末端与所述第二机械臂连接，并且包括[0013] 第二基座；

[0014] 安装在所述第二基座上的壳体，所述壳体呈T字型，其包括纵向延伸部和横向延伸部，在所述纵向延伸部中布置有丝杆螺母结构，所述丝杆螺母结构的螺母从所述壳体前部延伸出；

[0015] 分别与所述壳体的横向延伸部的两端可枢转连接的第一抓持臂和第二抓持臂；以及

[0016] 可枢转地连接至所述第一抓持臂和所述第二抓持臂中部与所述丝杆螺母结构的螺母的两幅连杆；

[0017] 其中，电机驱动所述丝杆旋转，带动螺母沿纵向移动，驱动连杆使得所述第一抓持臂和所述第二抓持臂合拢或分开。

[0018] 可选地，上述绝缘子串更换组件中，所述W销装卸末端还包括摄取并反馈所述夹持部件操作状况的第一摄像头以及用于摄取并反馈W销推入滑块和W销推出滑块操作状况的第二摄像头和第三摄像头。

[0019] 可选地，上述绝缘子串更换组件中，所述第一夹持部和第二夹持部在彼此靠近端各自设有V字型夹头。

[0020] 可选地，上述绝缘子串更换组件中，在所述第二基座上安装有支撑结构，所述支撑结构上设置有摄取并反馈所述第一抓持臂和第二抓持臂的操作状况的第四摄像头。

[0021] 可选地，上述绝缘子串更换组件中，所述第一抓持臂和所述第二抓持臂各自具有V字型轮廓。

[0022] 根据本专利的另一方面，提供了一种绝缘子串更换方法，所述方法包括以下步骤：

[0023] (s1)提供以上所述的绝缘子串更换组件；

[0024] (s2)利用所述第一夹持部与所述第二夹持部夹持碗头挂板；

[0025] (s3)利用所述第一抓持臂和所述第二抓持臂抓持钢帽；

[0026] (s4)所述W销推出滑块推出W销并复位；

[0027] (s5)紧线并推出绝缘子串球头；

[0028] (s6)更换新绝缘子串，松线并将新绝缘子串球头推入；

[0029] (s7)紧线并且W销推入滑块推入所述W销并复位。

[0030] 本专利的设备和方法的有益效果在于，利用第一夹持部件和第二夹持部件从两侧夹持碗头挂板可更稳定地夹持碗头挂板，此外夹头处的V字型设计使夹持更稳定，进一步地，由于W销推出滑块和W销推入滑块都与第一夹持部件及第二夹持部件的滑动方向都为轴向，使W销推出和推入方向可沿轴向进行，更准确地推出或推入W销。附图说明

[0031] 下文将结合附图描绘本专利的具体实施例，应当理解所示的附图详尽地描绘了产品的各个细节，这些细节仅旨在使本领域技术人员能更容易地实施而并非旨在限制本专利的范围，在这些附图中：

[0032] 图1示出了高压输电线路带电作业机器人的整体结构示意图，其中示出了机械臂末端；

[0033] 图2示出了根据本专利的高压输电线路带电操作机器人末端俯视图；

[0034] 图3示出了第一夹持部和第二夹持部的立体图；

[0035] 图4示出了根据本专利的绝缘子串推送末端的俯视图；以及

[0036] 图5(a)-(i)示出了根据本专利的更换绝缘子串的方法的示意图。具体实施方式：

[0037] 应当指出，在下文中将具体描绘根据专利的高压输电线路带电操作机器人末端的具体实施例，在实施例中所用的方位用语例如“横向”，“纵向”以及“x”,“y”“,z”轴方向等都为相对方向，本专利在各个段落或各副图中都将明确地给出定义，故本领域技术人员在解释这些用语时应以说明书为基础。

[0038] 应当指出，在下文中部分常用机械零件的具体结构并未详尽绘出或描述，然而本领域技术人员可根据本领域知识选择常用的结构或设备实现相同或相近的技术目的，故这些简略的描述不会影响本专利的实施。

[0039] 参考图1，其示出适于执行高压输电线路带电操作的机器人的结构简图。机器人具有机器人本体110，所示机器人本体110通过机械臂悬120,130挂于高压输电线路上，所述机械臂120,130优选地设于高压输电线路两侧，各个机械臂120,130在接近高压输电线路端设有滑轮系，该滑轮系包括行走轮121,131以用于机器人沿高压输电线路行走，以及等电位轮122,132以用于进行等电位作业。行走轮121,131为主动轮，在一个实施例中，其可采用独立驱动并选用maxon公司的带位置和电流反馈的双闭环驱动装置(电机-减速器-编码器和双闭环伺服驱动器)。此外各个滑轮系还包括夹爪123,133以保护高压输电线路。

[0040] 如图所示，在机器人本体110前端(优选地，前端两侧)，即图中靠左侧设有两条或更多机器人机械臂140,150，机械臂140,150优选地分布在高压输电线路两侧，各个机器人机械臂140,150可沿多个自由度移动，包括沿x，y，z轴平移，绕x，y，z轴旋转等，简而言之，各个机械臂适于将执行实际操作的机械臂末端160,170移动到便于执行任务的位置。在图示的实施例中，第一机械臂140依次设有第一机械臂旋转关节141，第一机械臂伸缩关节142以及第一机械臂纵向移动关节143，而第二机械臂150依次设有第二机械臂旋转关节151，第二机械臂旋转关节152，第二机械臂伸缩关节153以及第二机械臂纵向移动关节154。此外，在本实施中，机械臂末端用于执行绝缘子串更换任务，即在第一机械臂上设有根据本专利的W销推入和推出末端170，也称为W销装卸末端170，在第二机械臂上设有绝缘子串推送末端160，至于末端的具体结构将在下文中详述。

[0041] 现在参考图2，其示出了根据专利的执行绝缘子更换带电操作的末端机构(图1中标示为170)，下文称为W销推入及推出末端或W销装卸末端，其适于与绝缘子串推送末端160协作以便配合人工执行绝缘子串更换操作，以降低绝缘子更换带电操作的安全隐患。W销推入及推出末端包括第一基座210，第一基座210适于与机械臂140连接，如图所示，第一基座210呈长条形，例如图中所示的长方体或圆柱体等，第一基座210限定沿其纵向或长度方向的方向或下文称为轴向，夹持部件，具体而言第一夹持部240和第二夹持部250安装在所述第一基座210上，它们分别可沿第一基座210上的滑轨作轴向滑动。在一个实施例中，该轴向滑动由电机和丝杆螺母结构驱动(未示出)，即，电机和丝杆螺母结构可驱动第一夹持部240和第二夹持部250相对彼此运动或远离彼此运动，其分别对应夹持部件的夹持和松开动作。

[0042] 优选地，该丝杆螺母为正反丝杆螺母结构。在第一夹持部240和第二夹持部250的靠近端，即实现夹持部分设有V字型定位夹头242,252，其形状可根据碗头挂板的形状改变，V字型夹头242,252进一步增进了碗头挂板夹持的稳定性。

[0043] 优选地，在W销推入及推出末端上设有第一摄像头211，具体而言，第一摄像头211可设在第一基座210的中间部分，该第一摄像头211构造成摄取并反馈夹头242,252夹持碗头挂板的情况，即夹头242,252是否恰当且准确地夹持住碗头挂板。第一摄像头211可通过通讯线路连接至检测人员或电脑等系统。优选地第一摄像头211的高度和拍摄角度可微调以避免拍摄错位。

[0044] 第一夹持部240和第二夹持部250优选地可具有对称设计，它们包括连接至第一基座210滑轨的部分和主体部分。在主体部分中设有丝杆螺母结构(未示出)，各个丝杆螺母的螺母分别固定至W销推入和推出滑块220,230，推入滑块220和推出滑块230可沿同一轴线滑移，并且，推入滑块220和推出滑块230可通过电机驱动而沿基体210的纵向方向或轴向的滑动，滑块220,230可沿轴向推入或推出W销，并返回原位。由于夹持方向和推入W销或推出W销方向都沿轴向，故夹持后滑块220,230的移动方向与推入或推出W销的方向一致，不会造成推入方向与W销推入方向不平行的问题，提高夹持的稳定性以及推入以及推出W销动作的稳定性，从而提高带电作业的效率，稳定性，安全性等。

[0045] 优选地，第一夹持部240和第二夹持部250分别设有第二摄像头241和第三摄像头251。优选地，第二摄像头241，W销推入滑块220，W销推出滑块230，第三摄像头251共轴，并且四者的连线即四者共享的轴线沿轴向方向延伸。第二摄像头241和第三摄像头251用于摄取并反馈W销的推入动作和W销的推出动作的实际操作情况，如同第一摄像头211，第二摄像头
241和第三摄像头251可通过通讯线路连接至检测人员或电脑等系统。优选地，第二摄像头
241和第三摄像头251的高度和拍摄角度可微调以避免拍摄错位。

[0046] 参考图3，其示出了根据本专利的一个示例性实施例的第一夹持部和第二夹持部的主体部分(去除连接至滑轨的部分)的示意图。其中可看到丝杆螺母结构的详细视图。丝杆313,323分别安装在第一夹持部和第二夹持部的第一导轨310和第二导轨320中，对应的螺母312,322可随丝杆313,323的旋转而平移，推入滑块311和推出滑块321分别固定至螺母312,322上(或与其连接成一体)以便执行推出W销操作和推入W销操作。该结构简单，容易制造，成本低，操作稳定。

[0047] 现在参考图4，其示出了根据本申请的绝缘子串推送末端160，其包括第二基座410；安装在所述第二基座410上的壳体，所述壳体呈T字型，其包括纵向延伸部432和横向延伸部431，在所述纵向延伸部432中布置有丝杆螺母结构420，所述丝杆螺母结构420基本由壳体包裹并且其螺母部分421从所述壳体延伸出；分别与所述壳体的横向延伸部431的两端可枢转连接的第一抓持臂451和第二抓持臂452；如图所示第一抓持臂451和第二抓持臂452具有对称设计，其分别限定抓持结构的一半，换而言之，两者一起包围并抓持绝缘子钢帽。
第一抓持臂451和第二抓持臂452的一端可枢转地连接至所述壳体的横向延伸部431，优选地，枢转结构通过销实现。第一抓持臂451和第二抓持臂452可在同一平面内绕其与所述壳体的横向延伸部431的连接点或销枢转。上述枢转受到第二枢转点或销的限制，即在第一抓持臂451和第二抓持臂452的中部设有两幅连杆机构440，连杆机构440的一端分别与第一抓持臂451和第二抓持臂452连接，而连杆机构440的另一端连接至丝杆螺母机构420的螺母
421，在电机驱动丝杆旋转时，螺母421相应地前移或后移，带动连杆机构440，从而决定第一抓持臂451和第二抓持臂452的合拢和分开动作。根据本专利的绝缘子串推送末端结构简单，操作方便，可稳固地抓持绝缘子串钢帽，并将其推出或推入安装位置，并配合人工可方便地更换绝缘子串，在更换过程中无须人工进行带电操作，消除了安全隐患。在该末端与W销推入或推出末端结合操作时，可容易且安全地更换绝缘子串。

[0048] 备选地，在一个实施例中，所述第二基座410上安装有支撑结构411，所述支撑结构411上设置有摄取并反馈所述第一抓持臂451和第二抓持臂452的操作的第四摄像头412。该第四摄像头412通过通讯线路连接至操控人员或电脑，操控人员可根据实际视频反馈图像操作，使操作更准确。优选地，可微调第四摄像头412的位置和拍摄角度。优选地，支撑结构
411可升降或平移来调整第四摄像头412的拍摄角度，以免拍摄错位。

[0049] 现在参考图5(a)-(i)，其示出了根据专利的更换绝缘子串的方法。所述方法包括以下步骤：

[0050] (s1)提供以上所述的绝缘子串更换组件；

[0051] (s2)如图5(a)所示，利用所述第一夹持部与所述第二夹持部夹持碗头挂板；

[0052] (s3)如图5(b)所示，利用所述第一抓持臂和所述第二抓持臂抓持钢帽；

[0053] (s4)如图5(c)所示，所述W销推出滑块推出W销并复位；

[0054] (s5)紧线，如图5(d)并推出绝缘子串球头，如图5(e)；

[0055] (s6)更换新绝缘子串，松线，如图5(f)并将新绝缘子串球头推入，如图5(g)；

[0056] (s7)紧线，如图5(h)并且W销推入滑块推入所述W销并复位，如图5(i)。

[0057] 以上更换绝缘子串方法操作方便，人工无须进行带电操作，更换绝缘子串效率高，操作方便。优选地，可配合第一摄像头，第二摄像头，第三摄像头以及第四摄像头实现更加自动化和稳定的更换过程。

[0058] 以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本专利的原理，其中将各个部件具体化而使本专利的原理更容易理解。在不脱离本专利的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本专利进行各种修改。故应当理解的是，本专利的范围不应由以上具体实施例限制。

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