[发明专利]一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统及方法

权利要求书

1.一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统，其特征是：包括升降冲洗机构、移动机构和控制系统，所述升降冲洗机构包括绝缘支撑、设置于绝缘支撑上端的水枪、以及带动水枪进行竖直和水平方向上运动的垂直摆动油缸与水平摆动油缸；

所述移动机构具有行走机构，承载升降冲洗机构移动；

所述控制系统包括控制器和传感器组，所述控制系统融合传感器组采集的工作参数，对升降冲洗机构和移动机构进行相应控制，使得机器人在保证绝缘防护的基础上自主完成一冲两回或一冲多回的冲洗作业；

所述控制器通过倾斜角传感器实时检测机器人的倾斜角度，依此角度信息，通过计算修正机器人系统的冲洗时水枪的控制参数，实现实际环境下的水冲洗作业；或，

对绝缘子进行标定，检测机器人本体的倾斜角度，分析标定结果和倾斜角度判断绝缘子的位置和状态，制定合理的水冲洗策略，水冲洗机器人按照上述策略进行冲洗作业，同时检测水枪的二垂直自由度机构的旋转和俯仰角度，以此作为水枪冲洗位置的反馈依据，检测升降冲洗机构的状态，与此同时，检测风速的情况，控制器判断风速对水柱造成的影响，并在水枪的控制上对水枪状态进行补偿，在整个冲洗过程中检测电流的泄漏情况，控制器以此进行电源管理；

对绝缘子进行标定和检测机器人本体倾斜角度的方法，包括以下步骤：

(1)假设待冲洗设备区域为理想环境，建立理想情况模型，确定水枪的冲洗角度范围与传感器组的激光传感器在水平方向及垂直方向的伺服控制量；

(2)读取实际操作环境中机器人的倾斜角度，以及机器人倾斜后喷枪位置的改变参数，修订机器人倾斜后水枪的俯仰区间。

2.如权利要求1所述的一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统，其特征是：所述行走机构为履带式行走机构，采用弹性履带套装车轮的底盘结构，行走驱动轮由直流无刷电机驱动；

或，所述行走机构的底盘结构采用电机驱动，驱动电机位于底盘的后端，底盘前端位置布置锂电池提供驱动电源，液压动力单元设置于底盘中部，纯水进水口位于底盘后部，底盘上部预留空间，以设置升降冲洗机构及控制元件。

3.如权利要求1所述的一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统，其特征是：所述行走机构的底盘结构设置有克里斯蒂与玛蒂尔达四轮组平衡悬挂系统；

克里斯蒂悬挂是一种独立式圆柱螺旋弹簧悬挂系统，由前后互相连接的圆柱形螺旋弹簧构成，位于前方的为可调式水平螺旋弹簧，后方的则是倾斜布置的螺旋弹簧，将路轮的垂直运动转化成弹簧的伸缩，由此产生的弹性形变提供给车体的支撑力；

玛蒂尔达四轮组属于平衡式悬挂，平衡式悬挂是一种非独立式悬挂，多个负重轮使用同一组支撑架以及弹性部件，然后每侧安装一组的悬挂组件。

4.如权利要求2所述的一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统，其特征是：所述电机驱动为双电机驱动方式，采用两个电机分别驱动两个驱动轮，两个电机的功率平衡是通过控制器进行功率匹配；或，所述电机驱动为单电机驱动方式，采用一个电机经过减速器同轴输出驱动两个前轮，配置有差速器，后置的液压驱动转向单元负责方向的调节。

5.如权利要求1所述的一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统，其特征是：所述升降冲洗机构的垂直摆动油缸与水平摆动油缸，均采用螺旋摆动油缸，摆动角度分别为360°和180°；

或，所述水枪的喷嘴结构具有一伸缩段，越靠近喷嘴出口，喷嘴直径越小，且收缩段外轮廓与水平面的夹角范围为10°-20°，喷嘴的出口端为圆柱状。

6.如权利要求1所述的一种自主变电站设备带电水冲洗机器人系统，其特征是：所述传感器组包括激光传感器、倾斜角度传感器、水电阻率传感器、风速传感器、超声波传感器、旋转角度传感器、俯仰角度传感器和直线位移传感器，所述直线位移传感器和倾斜角度传感器位于绝缘支撑底部，激光传感器位于绝缘支撑上，旋转角度传感器、俯仰角度传感器位于水枪上，风速传感器位于绝缘支撑上方，压力传感器位于水箱的出口压力处，水电阻率传感器位于水箱的出口处，超声波传感器设置于行走机构前端。