一种用于变压器含油情况的内部检测微型机器人

技术领域

本发明涉及一种变压器用检测机器人，尤其是涉及一种用于变压器含油情况的内部检测微型机器人。

背景技术

大型油浸式电力变压器是电网的核心装备，容量大、价值高、结构复杂，是变电运行中关注的重点。当变压器内部发生故障后，往往需要停电后对内部缺陷进行检测和定位，才能确认故障类型，进而确定检修方案。由于变压器油箱是是封闭的，无法直接观察到内部的情况，内部检查时往往需要排油，再由专业技术人员穿戴连体作业服，从人孔爬进设备箱体内，人工寻找设备内部的故障点。

传统的人工内检主要存在几个方面问题：

首先，大型电力变压器内检周期较长且工艺要求较高，需要开展检前排油、检后真空注油及热油循环，且内检工作对天气条件及设备存放条件具有较高要求。

其次，电力变压器内部结构复杂，空间紧凑，人工内检通道狭小，人员只能在器身和箱壁间移动，存在人体无法到达的内检“盲区”，且内部空间黑暗闭塞，对故障点的寻找和判别造成较大的干扰。

此外，内检通道油气污染严重，各类金属及绝缘结构部件交错，威胁操作人员人身安全及健康，且人工进入时，发生过外部杂质和污染源带入、工器具遗留等失误，对设备运行造成二次危害。

基于上述问题，用于油浸式电力变压器内部检测的自动化设备应运而生。然而，现有自动化设备还存在结构较大、使用不便等问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构紧凑、使用方便的用于变压器含油情况的内部检测微型机器人。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于变压器含油情况的内部检测微型机器人，包括外壳、控制模块、图像采集模块、导航模块、推进模块和电源，所述控制模块、图像采集模块、导航模块和电源安装在密封的外壳内，所述外壳上开设有用于容纳所述推进模块的凹槽，所述控制模块分别连接图像采集模块、导航模块和推进模块。

进一步地，所述图像采集模块包括摄像头和照明设备，所述外壳侧壁上开设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔覆盖有供摄像头进行外部拍摄的玻璃面板，所述照明设备通过密封套筒嵌设于所述第二通孔内。

进一步地，所述玻璃面板通过一压盖与所述外壳固定连接。

进一步地，所述摄像头通过第一固定架固定于外壳内。

进一步地，所述照明设备为高亮白光灯珠。

进一步地，所述控制模块包括电路板以及安装于所述电路板上的主控芯片和推进控制器，所述推进控制器与推进模块连接。

进一步地，所述控制模块还包括双通道无线通信芯片，可在2.4G和5G两个频段通信。

进一步地，所述推进控制器采用R1141-H40A芯片。

进一步地，所述推进模块包括沿不同方向布置的多个推进器，各所述推进器通过第二固定架固定于外壳的凹槽内。

进一步地，所述推进器可以满足机器人在变压器油中定点悬浮、上升、下潜、旋转的运动要求，且满足最大移动速度不小于0.1m/s。

进一步地，所述外壳由高强度塑料材料制成，包括筒体和封装所述筒体两端的盖板，所述凹槽由筒体中部下凹形成。

进一步地，一所述盖板上设置有提手。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明具有小型化、安全可靠的优点，将控制模块、图像采集模块、导航模块和电源安装在密封的外壳内，将推进模块安装于外壳上的凹槽内，整体结构紧凑，有效减小内部检测机器人的体积，实现微型机器人，能够方便适用不同型号的变压器内部工作，取代传统人工内检工作，并可以在变压器不放油情况下开展快速内检，提升变压器内部故障的诊断效率。

2、本发明通过玻璃面板的设计，保证除推进器外的其他部分处于密封状态，且不影响图像采集模块的视野，提高可靠性。

3、本发明照明设备通过密封套筒嵌设于外壳内，保证密封的同时不影响照明作用的使用，可靠性高。

4、本发明还设置有双通道无线通信芯片，实现数据的实时传输，且冗余的通信链路设计，保证了机器人通信的畅通，确保工作时不发生机器人失控问题。

5、本发明设置有导航模块，可在变压器内部无信号环境下为机器人提供高精度的定位数据，可记录检测路径，便于机器人安全可靠返回。

6、本发明的外壳采用高强度塑料材质，保证硬度的同时，为内部元器件提供密封环境，保护内部元器件在变压器油中工作不受影响，也保证机器人工作时不对外产生火花，不引起变压器油燃烧。

7、本发明推进器设置有多个，可以满足机器人在变压器油中定点悬浮、上升、下潜、旋转的运动要求，使用方便。

8、相对于已有技术，本发明可从变压器顶部压力释放阀位置进入变压器，因此适用变压器范围更广，通过机器人进入变压器内部，可以在变压器不放油的情况下，实现快速、准确检测变压器内部缺陷点的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图1中A-A剖视图；

图4为图1中B-B剖视图；

图中，1、筒体，2、推进器，3、灯珠，4、摄像头，5、罗盘，6、玻璃面板， 7、压盖，8、密封套筒，9、第一固定架，10、盖板，11、主控芯片，12、无线通信芯片，13、电路板，14、凹槽，15、硫化轴套，16、第二固定架，17、推进控制器，18、电池端盖，19、提手，20、压块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

如图1-图4所示，本实施例提供一种用于变压器含油情况的内部检测微型机器人，包括外壳、控制模块、图像采集模块、导航模块、推进模块和电源，控制模块、图像采集模块、导航模块和电源安装在密封的外壳内，外壳上开设有用于容纳推进模块的凹槽14，控制模块分别连接图像采集模块、导航模块和推进模块，电池为上述模块提供工作电源。

参考图1和图2所示，图像采集模块包括摄像头4和照明设备，外壳侧壁上开设有第一通孔和第二通孔，第一通孔覆盖有供摄像头4进行外部拍摄的玻璃面板6，照明设备通过密封套筒8嵌设于第二通孔内。玻璃面板6通过一压盖7与外壳固定连接，实现外壳整体的密封。摄像头4通过第一固定架9固定于外壳内。

照明设备为灯珠3，优选为高亮白光灯珠，在机器人摄像头工作时打开，为摄像头采集图像数据提供光照。

控制模块包括电路板13以及安装于电路板13上的主控芯片11和推进控制器 17，推进控制器17与推进模块连接。在优选的实施方式中，推进控制器采用 R1141-H40A芯片。

控制模块还包括双通道无线通信芯片12，采用无线双模WIFI，通过无线网络与外部控制连接。在优选的实施方式中，双通道无线通信芯片12可在2.4G和5G 频率间自动切换，满足变压器内部无线通信可靠性要求。

推进模块包括沿不同方向布置的多个推进器2，各推进器2通过第二固定架16 固定于外壳的凹槽14内。在一个优选实施例中，推进模块包括5个独立微型推进器，2个垂直排列，其中1个向上，1个向下，其余3个水平排列，且互为120度角，并采用硫化轴套15，提高推进器使用寿命。

外壳由高强度塑料材料制成，包括筒体1和封装筒体1两端的盖板10，凹槽 14由筒体1中部下凹形成。外壳可以在保证硬度的同时，为内部元器件提供密封环境，保护内部元器件在变压器油中工作不受影响，也保证机器人工作时不对外产生火花，不引起变压器油燃烧。

参考图4所示，盖板10上设置有提手19，该提手19可以通过压块20固定于外壳上。

本实施例中，导航模块包括罗盘5，可在变压器内部无信号环境下为机器人提供高精度的定位数据。

本实施例中，电池为锂离子电池，外壳上设置有用于封装电池的电池端盖18。

工作时，电池为机器人供电；

照明设备打开，摄像头实时采集图像数据，并通过双通道无线通信芯片实时传输至外部控制端；

双通道无线通信芯片接收外部控制命令，并将命令传输给推进控制器；

推进控制器将指令计算后，得出各个推进器的动作指令；

各个推进器根据推进控制器发出的动作指令工作；

罗盘根据机器人运动实时记录定位信息，并将数据通过双通道无线通信芯片至远程控制端。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。