技术领域
[0001] 本
发明涉及一种变电站带电水冲洗机器人液压控制系统。
背景技术
[0002] 随着我国经济建设的飞速发展，大气污染程度越来越高，特别是一些长期暴露在空气中的电
力设备，其表面极易形成污秽层，进而导致污闪事故的发生，造成电力网络的大面积停电。所以，能够及时有效的清除电力设备表面的污秽，是降低污闪事故发生
频率、保证
电网安全运行的重要手段。现阶段的绝缘子冲洗作业存在以下几方面的缺点：
[0003] 1、冲洗方式大多是由清洗技术人员手持冲洗设备进入现场进行作业，人工冲洗不仅依赖于天气情况，还需要清洗人员具备较高技术水平及熟练的操作流程，对绝缘子进行带电水冲洗时需要高规格的安全防护，以避免
短路电流造成的安全事故，引发人员伤亡，这类作业方式存在安全隐患；
[0004] 2、操作人员在冲洗时，无法保证始终位于安全区域内，劳动强度高且效率低；
[0005] 3、考虑到带电水冲洗作业受到冲洗
角度、水压等多方面的影响，人工作业有时不能把设备外绝缘表面的污秽物完全冲走；
[0006] 4、水枪易摆动，控制精确性差。
[0007] 因此，发明一种用于带电水冲洗机器人的可提供精确、稳定控制效果的控制系统代替人工清扫作业，对于减轻操作人员的作业强度，提高操作安全性，减少拉闸停电时间起到了积极作用。
发明内容
[0008] 本发明为了解决上述问题，提出了一种变电站带电水冲洗机器人液压控制系统，本系统安全、稳定、有效，通过手持终端控制水冲洗机器人完成冲洗绝缘设备的作业任务,一方面可减轻作业人员的劳动强度，另一方面也为作业人员的安全性提供了保证。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种变电站带电水冲洗机器人液压控制系统，包括无线通信模
块、驱动模块、液压系统和手持终端，手持终端通过
无线通信模块连接驱动模块，发送驱动
信号，驱动模块驱动液压系统的各油路中的控制
阀，控制水冲洗机器人的行走机构和升降机构完成动作；其中，所述手持终端包括处理器，所述处理器连接有模拟量采集模块和
数字量采集模块，处理器通过串口驱动模块连接无线通信模块；
[0011] 所述液压系统，包括油箱、
泵送组件、行走机构液压油路、升降机构液压油路，所述泵送组件将油箱中的液压油加压后输送给行走机构液压油路和升降机构液压油路，所述行走机构液压油路和升降机构液压油路的回油通过回油管道送回所述油箱中。
[0012] 所述行走机构液压油路，包括第一支腿油路、第二支腿油路、第三支腿油路、第四支腿油路，左轮行走油路和右轮行走油路；所述第一支腿油路、第二支腿油路、第三支腿油路、第四支腿油路均包括
控制阀和油缸，控制阀和对应的油缸连接；所述左轮行走油路和右轮行走油路均包括控制阀和
马达，控制阀和对应的马达连接。
[0013] 所述升降机构液压油路，包括大臂回转油路、大臂
俯仰油路、小臂伸缩油路、水枪水平调节油路和水枪垂直调节油路；所述大臂回转油路包括对应的控制阀和回转马达，所述大臂俯仰油路包括对应的控制阀和俯仰油缸，所述小臂伸缩油路包括对应的控制阀和伸缩油缸，所述水枪水平调节油路包括对应的控制阀和水平调节马达，所述水枪垂直调节油路包括对应的控制阀和垂直调节马达。
[0014] 所述液压系统采用柴油
发动机为动力，通过
联轴器与
液压泵连接，液压泵为双联
齿轮泵，其中一个泵通过
单向阀、溢流阀、带
旁通阀的
过滤器与行走机构液压回路中的单向阀连接，单向阀连接三位五通换向阀，三位五通换向阀与梭阀之间设有分流集流阀，单向阀与梭阀连接。
[0015] 所述第一支腿油路、第二支腿油路、第三支腿油路和第四支腿油路中，三位五通换向阀通过双向液压
锁与支腿油缸连接；在左轮行走油路和右轮行走油路中，三位五通换向阀通过平衡阀与左、右行走马达连接。
[0016] 所述大臂俯仰油路和小臂伸缩油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过双向液压锁与大臂俯仰、小臂伸缩油缸两个工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0017] 所述大臂回转油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀与行走马达的两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0018] 所述水枪水平调节油路和水枪垂直调节油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀、双向液压锁与水平调节、垂直调节马达两个工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0019] 所述手持终端，设有七个模拟摇杆，控制水冲洗机器人行走机构和升降机构各关节的动作，七个模拟摇杆向前推动，分别实现左轮前进、右轮前进、大臂左转、大臂仰、小臂伸、水枪水平向左调节、水枪垂直向上调节的动作；各个模拟摇杆向后推动，分别实现左轮后退、右轮后退、大臂右转、大臂俯、小臂缩、水枪水平向右调节、水枪垂直向下调节的动作。
[0020] 所述处理器设有复位
电路模块，所述手持终端设有与复位电路模块相对应的自恢复按键，所述自恢复按键包括复位键、发动机启停键和手持终端启停键；所述复位键是让行走机构和升降机构中的各关节恢复起始状态的按键，所述发动机启停键控制液压系统的发动机的开始与停止，所述手持终端启停键是控制手持终端开始与停止的按钮。
[0021] 所述手持终端设有指示灯，包括电源指示灯、无线通信指示灯、报警指示灯；所述电源指示灯显示手持终端的通电状况是否良好，所述无线通信指示灯显示无线通信的发射端与接收端是否正常通信，所述报警指示灯用于电源故障报警。
[0022] 本发明的工作原理为：通过操作手持终端，将操作指令经无线网络的发射端传输给无线网络接收端，接收端将所接收的信息传输给驱动模块控制
比例阀，进而对油缸、马达等液压执行元件进行比例控制。在控制过程中，具体实施过程为：驱动行走机构中的行走马达使移动车体到达作业地点，整个过程中四个支腿处于收起状态，升降机构处于原初始状态；移动车体到达作业地点之后，锁定行走马达使其固定在作业地点，驱动行走机构中的四个支腿油缸，使支腿伸展开，分散车体压力,防止在作业过程中车体爆胎或把地面压烂，升降机构处于原初始状态；驱动大臂回转马达，实现大臂及其附属部件相对车体360度连续回转运动；驱动大臂俯仰、小臂伸缩油缸，升降机构可在上下、前后方向运动，实现推举
喷枪到相应作业
位置的任务；驱动水枪的水平、垂直调节马达，实现夹持末端对水枪在水平、垂直方向的调整。整个控制系统协调作用，实现对变电站绝缘子和绝缘
套管等绝缘设备污秽进行带电水冲洗的作业任务。
[0023] 本发明的有益效果为：
[0024] (1)操作人员手持遥控装置，通过远程遥控装置上的控制
手柄，可以远距离控制机器人机械本体的车体移动机构、三节两级伸缩臂升降机构及水枪冲洗机构；
[0025] (2)该装置利用机器人代替人工完成变电站绝缘子冲洗作业，使操作人员位于安全区域内，保障了操作人员的安全，降低的劳动强度，提高冲洗效率和自动化水平，对我国变电站水冲洗作业方式产生积极的变革作用；
[0027] 图1为本发明的水冲洗机器人控制结构图；
[0028] 图2为本发明的水冲洗机器人液压控制系统图。
[0029] 其中，1手持终端、2无线通信网络、3驱动模块、4液压系统。具体实施方式：
[0030] 下面结合附图与
实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 如图1所示，本发明提供一种水冲洗机器人液压控制系统，包括手持终端1、无线通信网络2、驱动模块3和液压系统4。
[0032] 手持终端1面板上有七路模拟摇杆、自恢复按键和指示灯区，内部电路包括模拟量采集模块、数字量采集模块、复位电路模块。
[0033] 七个模拟摇杆分别是左行走遥杆、右行走遥杆、大臂回转遥杆、大臂俯仰遥杆、小臂伸缩遥杆、水枪水平调节遥杆、水枪垂直调节遥杆，在前后推动各遥杆时，模拟量采集模块将采集模拟摇杆的信息，通过无线网络的发射端发射给安装在车体上的无线网络接收端，接收端接收遥杆信息后传输给驱动模块驱动相应的控制阀来控制行走机构和升降机构的运动，进而实现左轮前进、后退，右轮前进、后退，大臂左转、右转，大臂仰、大臂俯，小臂伸、小臂缩，水枪水平向左、向右，水枪垂直向上、向下的动作。
[0034] 自恢复按键包括复位按键、发动机启停按键和手持终端启停按键。
[0035] 复位按键是控制水冲洗机器人行走机构和升降机构各关节恢复起始状态的按键，按复位按键下后，复位电路模块采集相应信息经无线网络发射端发射给安装在车体上的无线网络接收端，接收端接收按键信息后传输给驱动模块控制行走机构和升降机构中的各关节恢复起始状态。
[0036] 发动机启停按键是控制水冲洗机器人液压系统发
电机启停的按键，按下发动机启停按键后，数字量采集模块采集数字量信息经无线网络发射端发射给安装在车体上的无线网络接收端，接收端接收按键信息后传输给驱动模块控制发动机的启停。
[0037] 手持终端启停按键是控制水冲洗
机器人手持终端启停的按键，手持终端启停按键动作时，数字量采集模块采集相应数字量信息控制手持终端的启停。
[0038] 指示灯区包括电源指示灯、无线通信指示灯、报警指示灯，分别显示手持终端的供电状态是否良好，无线通信网络Zigbee的发射端与接收端是否正常通信，升降机构各关节到限位状态或电源故障报警。
[0039] 如图2所示，液压系统，包括油箱、泵送组件、行走机构液压油路、升降机构液压油路，所述泵送组件将油箱中的液压油加压后输送给行走机构液压油路和升降机构液压油路，所述行走机构液压油路和升降机构液压油路的回油通过回油管道送回所述油箱中。
[0040] 行走机构液压油路，包括支腿油路1、支腿油路2、支腿油路3、支腿油路4，左轮行走油路和右轮行走油路；支腿油路1、支腿油路2、支腿油路3、支腿油路4均包括控制阀和油缸，控制阀和对应的油缸连接；所述左轮行走油路和右轮行走油路均包括控制阀和马达，控制阀和对应的马达连接。
[0041] 升降机构液压油路，包括大臂回转油路、大臂俯仰油路、小臂伸缩油路、水枪水平调节油路和水枪垂直调节油路；所述大臂回转油路包括对应的控制阀和回转马达，所述大臂俯仰油路包括对应的控制阀和俯仰油缸，所述小臂伸缩油路包括对应的控制阀和伸缩油缸，所述水枪水平调节油路包括对应的控制阀和水平调节马达，所述水枪垂直调节油路包括对应的控制阀和垂直调节马达。
[0042] 液压系统采用
柴油发动机为动力，通过联轴器与液压泵连接，液压泵为双联齿轮泵，其中一个泵通过单向阀、溢流阀、带旁通阀的过滤器与行走机构液压回路中的单向阀连接，单向阀连接三位五通换向阀，三位五通换向阀与梭阀之间设有分流集流阀，单向阀与梭阀连接。
[0043] 支腿油路1、支腿油路2、支腿油路3、支腿油路4中，三位五通换向阀通过双向液压锁与支腿油缸连接；在左轮行走油路和右轮行走油路中，三位五通换向阀通过平衡阀与左、右行走马达连接。
[0044] 大臂俯仰油路和小臂伸缩油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过双向液压锁与大臂俯仰、小臂伸缩油缸两个工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。大臂回转油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀与行走马达的两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0045] 水枪水平调节油路和水枪垂直调节油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀、双向液压锁与水平调节、垂直调节马达两个工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0046] 手持终端，设有七个模拟摇杆，控制水冲洗机器人行走机构和升降机构各关节的动作，七个模拟摇杆向前推动，分别实现左轮前进、右轮前进、大臂左转、大臂仰、小臂伸、水枪水平向左调节、水枪垂直向上调节的动作；各个模拟摇杆向后推动，分别实现左轮后退、右轮后退、大臂右转、大臂俯、小臂缩、水枪水平向右调节、水枪垂直向下调节的动作。
[0047] 处理器设有复位电路模块，所述手持终端设有与复位电路模块相对应的自恢复按键，所述自恢复按键包括复位键、发动机启停键和手持终端启停键；所述复位键是让行走机构和升降机构中的各关节恢复起始状态的按键，所述发动机启停键控制液压系统的发动机的开始与停止，所述手持终端启停键是控制手持终端开始与停止的按钮。
[0048] 手持终端设有指示灯，包括电源指示灯、无线通信指示灯、报警指示灯；所述电源指示灯显示手持终端的通电状况是否良好，所述无线通信指示灯显示无线通信的发射端与接收端是否正常通信，所述报警指示灯用于电源故障报警。
[0049] 本发明提供一种带电水冲洗机器人液压系统，包括柴油发动机、液压油箱、液压泵、主油路控制阀组、控制水冲洗机器人前进、后退和停止的行走机构液压油路，还包括控制水冲洗机器人举升或下降的升降机构液压油路。所述液压泵将所述油箱中的液压油加压后经主油路控制阀组输送给所述行走机构液压油路和升降机构液压油路，所述行走机构液压油路和升降机构液压油路的回油通过回油管道送回所述液压油箱中。
[0050] 液压系统采用下部控制阀组A、上装控制阀组B组合控制和中央回转接头组合控制，共有七路比例换向阀和四路手动换向阀。轮式变电站带电水冲洗机器人采用柴油机为动力，通过联轴器与双联齿轮泵相连，考虑变电站带电作业特殊环境要求，液压系统均采用抗磨绝缘液压油。液压油从油箱，经吸油过滤器进入水冲洗机器人液压控制油路，再经回油
滤油器流回油箱。其中单向阀为控制油液回流，
安全阀其过载保护功能，压力表通过压力表
开关与油路相连，并实时显示油路液压油压力。中央回转接头是联接回转平台与底盘油路的液压元件，它保证回转平台旋转任意角度后，液压油路还能正常配油。
[0051] 下部控制阀组A通过分配阀与液压泵连接，主要由四组手动换向阀控制水冲洗机器人四个支腿油缸来完成伸缩运动，两个比例换向阀控制左右两个马达，进行机器人行走运动。
[0052] 上装控制阀组B经中央回转接头、上装控制切换按钮、分配阀、与液压泵连接，主要由一个比例换向阀控制回转马达，完成上装回转平台旋转运动，两组比例换向阀控制大臂俯仰和小臂伸缩运动，另两组比例换向阀通过水平摆动油缸和垂直摆动油缸实现水枪的水平运动和俯仰运动。
[0053] 本发明采用液压方式，可获得较大的力或力矩，并能减轻水冲洗机器人本身的重量，液压油可润滑液压部件延长其使用寿命，且对环境污染小、噪音低。
[0054] 在上述实施例中，带电水冲洗机器人采用柴油发动机为动力，通过联轴器与液压泵连接，液压泵为双联齿轮泵，其中一个泵通过单向阀、溢流阀、带旁通阀的过滤器与行走机构液压回路中的单向阀连接，行走机构液压回路中的单向阀连接三位五通换向阀，三位五通换向阀与梭阀之间设有分流集流阀，行走机构液压回路中的单向阀与梭阀连接。在支腿油路中，三位五通换向阀通过双向液压锁与支腿油缸连接；在行走油路中，三位五通换向阀通过平衡阀与左、右行走马达连接。
[0055] 在上述实施例中，双联齿轮泵的另一个泵通过溢流阀、带旁通阀的过滤器与升降机构液压回路中的单向阀连接，升降机构液压回路中的单向阀连接三位五通换向阀，三位五通换向阀与梭阀之间设有分流集流阀，升降机构液压回路中的单向阀与梭阀连接。在大臂回转油路中，三位五通换向阀通过平衡阀与回转马达连接；在大臂俯仰、小臂伸缩油路中，三位五通换向阀通过双向液压锁与大臂俯仰、小臂伸缩油缸连接；在水枪调节回路中，三位五通换向阀通过平衡阀、双向液压锁与水平调节马达、垂直调节马达连接。
[0056] 在上述实施例中，主油路控制阀组包括单向阀、溢流阀、带旁通阀的过滤器。柴油发动机驱动液压泵将液压油箱中的油液泵出，泵出的压力油依次经单向阀、带旁通阀的过滤器输送到行走机构和升降机构的液压油路中；溢流阀设置在单向阀的出口管路和回油管道之间，用于调整泵出液压油的压力。
[0057] 在该技术方案中，设置的单向阀只能使油液单向流动，防止了高压油反向流入泵组；设置的带旁通阀的过滤器可将液压泵排出的油液进行精过滤，防止杂质颗粒堵塞
液压阀、污染举升
液压缸及
液压马达；设置的溢流阀可调节泵组输出压力值的大小。
[0058] 在该技术方案中，液控单向阀具有良好的
密封性和保压功能，可保证液压缸的压力稳定，同时也可防止液压缸停止动作时的自动下滑；溢流阀可调节液压缸的变化速度，调整通过溢流阀的流量可实现水冲洗机器人大范围的无级变速调节。
[0059] 在上述实施例中，行走机构液压子系统包括四路相同的支腿油路和左、右行走油路。
[0060] 在该技术方案中，支腿油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过双向液压锁与支腿油缸的两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0061] 在该技术方案中，行走油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀与行走马达的两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0062] 在上述实施例中，升降机构液压子系统包括大臂回转油路、大臂俯仰和小臂伸缩油路、水枪的水平调节和垂直调节油路。
[0063] 在该技术方案中，大臂回转油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀与行走马达的两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0064] 在该技术方案中，大臂俯仰和小臂伸缩油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过双向液压锁与大臂俯仰、小臂伸缩油缸两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0065] 在该技术方案中，水平调节和垂直调节油路包括单向阀、换向阀、分流集流阀与梭阀，换向阀的压力口通过单向阀与液压泵的出口连通，换向阀的两工作油口分别通过平衡阀、双向液压锁与水平调节、垂直调节马达两工作口连通、通过分流集流阀和梭阀与回油管路连通。
[0066] 在该技术方案中，第一换向阀为三位五通换向阀，保证了液压行走马达的三种工作状态—正转、反转和停止，可驱动行走机构前进、后退和停止，驱动大臂回转关节的左右回转，水枪在水平和垂直方向的平衡调节。由换向阀控制行走马达的运转方向，从而控制行走机构前进或者后退，该方式简单实用，液压行走马达与同等功率的电机相比，大大减轻了行走机构自身的重量，采用液压驱动噪音低且对环境污染小。
[0067] 在该技术方案中，第一换向阀为三位五通换向阀，保证了液压油缸的三种工作状态—举升、停止和下降，即可驱动升降机构的举升、停止和下降。由换向阀控制液压油缸运转方向，从而控制升降机构举起或者下降，该方式简单实用。
[0068] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的
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
变形仍在本发明的保护范围以内。
