[发明专利]一种双伞型绝缘子清洗装置及其轨迹规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双伞型绝缘子清洗装置及其轨迹规划方法，涉及电力设备领域。

背景技术

绝缘子是高压架空压输电线路中重要的组成设备，起到电气绝缘和机械支撑的重要作用。绝缘子表面积污程度的轻重直接影响输电线路的外绝缘性能，当严重的积污遇到湿雾、凝露、雨雪等天气情况下，可能在运行电压下就会发生污闪，因一定区域内积污环境相似，重合闸成功率低，容易造成大面积停电。

近年来，环境污染等问题较为突出，但工业生产、社会活动以及居民生活用电等对电网供电的可靠性要求越来越高。极端天气变化、工业大气污染以及自然环境积污使得绝缘子表面污秽物导致的污闪事故仍然不断发生。对输电线路绝缘子表面污秽度进行实时监测，对有效评估电网发生污闪事故的风险，保障电网安全稳定运行，具有重要意义。

授权公告号CN2013203330025000000201312110YCN0的实用新型专利《支柱绝缘子清洗机》为车载式机械清洗装置，升降装置升限有限，不适合高空作业。且部件多、结构复杂、自由度多，不利于精确控制和机械手各关节部件的实时轨迹规划。

授权公告号CN2012202224375000000201205230YCN0的实用新型专利《绝缘子清洗装置》包含直齿圆柱齿轮、扇形直齿齿轮、气动马达等部件，运转起来噪声大、且不适合污染较严重的环境。由于有扇形齿轮和气动马达，控制复杂且降低了机械装置的位移精度，不利于清洗彻底和机械装置的轨迹规划和监测。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双伞型绝缘子清洗装置及其轨迹规划方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双伞型绝缘子清洗装置，包括固定在基座或者平台上的直线移动机构，所述直线移动机构上安装有升降机构，所述直线移动机构带动升降机构直线移动，所述升降机构上安装有两自由度机械臂，所述升降机构带动两自由度机械臂升降，所述机械臂的端部设有清洗头，所述双伞型绝缘子清洗装置还包括用以固定双伞型绝缘子并能带动其沿中心轴转动的旋转机构。

所述直线移动机构包括第一支架、设置在第一支架上的第一丝杠以及用以牵引第一丝杠的丝杠螺母在第一丝杠本体上直线运动的第一电机。

所述两自由度机械臂包括清洗臂、第一连接臂以及第二连接臂，所述清洗臂的一端连接清洗头，另一端通过第一转动关节与第一连接臂的一端连接，所述第一连接臂的另一端通过第二转动关节与第二连接臂的一端连接，所述第二连接臂的另一端安装在升降机构上，所述两自由度机械臂还包括分别驱动第一转动关节和第二转动关节的微调电机。

所述升降机构包括第二支架、设置在第二支架上的第二丝杠以及用以牵引第二丝杠的丝杠螺母在第二丝杠本体上直线运动的第二电机。

所述旋转机构包括第四电机，所述第四电机的转轴与双伞型绝缘子的主轴固定。

一种双伞型绝缘子清洗装置的轨迹规划方法，包括以下步骤，

步骤一，沿双伞型绝缘子中心截面的轮廓线，用坐标纸从顶部贴到底部；

步骤二，在直角坐标纸上测绘出双伞型绝缘子中心截面的轮廓线；

步骤三，使用高分辨率的高拍仪将直角坐标纸上的轮廓线扫描成JPG图片文件；

步骤四，将JPG图片文件导入Matlab软件，将轮廓线转换为理论坐标值；

步骤五，根据平移变换和旋转变换推导出实际工作状态的清洗头以及各转动关节的轨迹坐标值；

步骤六，设置优化算法的边界条件；

步骤七，根据边界条件，通过优化算法过滤不符合实际工作状态的清洗头的轨迹坐标值。

所述高分辨率的高拍仪将直角坐标纸上的轮廓线按1:1扫描成JPG图片文件。

根据平移变换和旋转变换推导出实际工作状态的清洗头以及各转动关节的轨迹坐标值的过程为，

A1)定义笛卡尔坐标系，坐标系原点为双伞型绝缘子的顶点，定义两自由度机械臂在XOY平面内运动；定义清洗头为A点，第一转动关节为B点，第二转动关节为C点，安装在升降机构上第二连接臂端部为D点；

A2)根据平移变换可得，