本實(shí)用新型涉及一種變壓器內(nèi)部故障檢測機(jī)器人。

背景技術(shù)：

大量資料表明，導(dǎo)致電力變壓器故障的主要原因是其絕緣性能的劣化。電力變壓器發(fā)生鐵芯多點(diǎn)接地、繞組變形、局部放電等故障時，通常需要停電檢修。檢修前為了準(zhǔn)確判斷故障類型、故障位置，經(jīng)常需要放干變壓器中的絕緣油，再人工經(jīng)變壓器上設(shè)置的人孔進(jìn)入到變壓器內(nèi)部進(jìn)行勘察。

目前，對于大型電力變壓器內(nèi)絕緣的檢測手段還僅限于全面目測檢查、內(nèi)窺鏡檢查等直觀檢查和直流電阻、振蕩波等試驗(yàn)檢測。在目測檢查中，檢查各種殘存物，這種檢測方法需要電力工人通過人孔進(jìn)入變壓器，對工人的人身安全非常不利，而且工作量很大，容易由于人工進(jìn)入帶來污染。內(nèi)窺鏡法稱為視頻窺視技術(shù)，該方法很難對變壓器繞組進(jìn)行全面檢查，而且探頭及其配套光纜要進(jìn)入變壓器內(nèi)部，易帶入雜質(zhì)。振動法是通過貼在變壓器器身上油箱的振動傳感器，在線監(jiān)測繞組及鐵芯的狀況。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是測試系統(tǒng)與整個電力系統(tǒng)沒有電氣連接，可安全、可靠地實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測的目的。其缺點(diǎn)在于，電力變壓器在運(yùn)行過程中隨時可能發(fā)生短路故障，如果在突然短路的變壓器內(nèi)部繞組發(fā)生故障，將導(dǎo)致帶電繞組與油箱接觸，油箱可能帶有很高電壓，另外，暫態(tài)感應(yīng)也會在變壓器器身上產(chǎn)生高電位，對測試儀器和人身安全都有影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種變壓器內(nèi)部故障檢測機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場變壓器的狀態(tài)檢修、故障檢測及故障定位。

一種變壓器內(nèi)部故障檢測機(jī)器人，其特別之處在于：包括底座，在該底座的側(cè)邊緣安裝有六只機(jī)械足，每只機(jī)械足均由依次連接的上段、第一關(guān)節(jié)、中段、第二關(guān)節(jié)和下段組成，并且在下段底部安裝有吸盤。

其中在所述底座頂部安裝有側(cè)面驅(qū)動平臺，而在該底座底部安裝有地面驅(qū)動平臺。

其中在側(cè)面驅(qū)動平臺上安裝有攝像頭，而在底座頂部安裝有伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)輸出軸與側(cè)面驅(qū)動平臺傳動連接從而能驅(qū)動側(cè)面驅(qū)動平臺自轉(zhuǎn)。

其中第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)均采用旋轉(zhuǎn)角度為180°的伺服電機(jī)。

本實(shí)用新型提供了一種變壓器內(nèi)部故障檢測機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了對變壓器內(nèi)部繞組扭曲、鼓包或移位等外部可視化位置偏移距離測量，絕緣變黑或放電痕跡面積大小等的測量。本實(shí)用新型對變壓器故障的判斷起到重要的參考作用。同時，也使變壓器的內(nèi)部檢測逐漸實(shí)現(xiàn)無人化，既節(jié)省了大量人力，又減小了變壓器內(nèi)部發(fā)生故障的幾率。全面提升變壓器的狀態(tài)檢修、故障檢測及故障定位水平，近而有效地減少因變壓器內(nèi)部故障對設(shè)備及電網(wǎng)帶來的危害。

附圖說明

附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種變壓器內(nèi)部故障檢測機(jī)器人，包括底座1，在該底座1的側(cè)邊緣安裝有六只機(jī)械足2，每只機(jī)械足2均由依次連接的上段、第一關(guān)節(jié)、中段、第二關(guān)節(jié)和下段組成，并且在下段底部安裝有吸盤3，該第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)均采用旋轉(zhuǎn)角度為180°的伺服電機(jī)。在所述底座1頂部安裝有側(cè)面驅(qū)動平臺，而在該底座1底部安裝有地面驅(qū)動平臺。在側(cè)面驅(qū)動平臺上安裝有攝像頭，而在底座1頂部安裝有伺服電機(jī)，該伺服電機(jī)輸出軸與側(cè)面驅(qū)動平臺傳動連接從而能驅(qū)動側(cè)面驅(qū)動平臺自轉(zhuǎn)。

下面結(jié)合附圖來對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

1、機(jī)器人部分設(shè)計(jì)方案主要可分為以下幾個部分：

a、機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

基于六足爬行動物的運(yùn)動機(jī)理，設(shè)計(jì)一種新型的六足仿生結(jié)構(gòu)。該實(shí)用新型機(jī)器人的腿部機(jī)構(gòu)采用圓形的吸盤3，增大了與地面的接觸面積，從而使穩(wěn)定性更好，以防止出現(xiàn)工作時發(fā)生打滑的現(xiàn)象。對該結(jié)構(gòu)構(gòu)型方式和自由度進(jìn)行了分析，基于ADAMS運(yùn)動學(xué)仿真軟件進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真分析，根據(jù)不同的位姿求解出機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動角度，對六足爬行機(jī)器人可以有效爬行的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

b、機(jī)器人步態(tài)分析：

該實(shí)用新型在機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃的過程中建立以身體質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)的隨動坐標(biāo)系，得到機(jī)器人的質(zhì)心在任何時刻相對于身體質(zhì)心的位置情況。根據(jù)機(jī)器人質(zhì)心的變化規(guī)律，分析出步態(tài)規(guī)劃過程。

c、機(jī)器人各關(guān)節(jié)力矩分析：

本實(shí)用新型機(jī)器人各足的結(jié)構(gòu)基本相同，對稱分布于機(jī)器人兩側(cè)。

d、傳感器及數(shù)據(jù)通信技術(shù)開發(fā)：

本實(shí)用新型采用多自由度機(jī)械手臂(機(jī)械足2)作為無線監(jiān)控?cái)z像裝置的云臺及執(zhí)行裝置，其中選用360度旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為基座，180度伺服電機(jī)作為機(jī)械臂的關(guān)節(jié)，底座1安裝于地面驅(qū)動平臺和側(cè)面驅(qū)動平臺之間，機(jī)械臂收縮之后可布置在平臺空間之內(nèi)。通過底座1與手臂關(guān)節(jié)的協(xié)作工作，從而能夠使攝像裝置實(shí)現(xiàn)升降、角度調(diào)節(jié)等功能，盡攝像裝置可能地靠近并觀察到變壓器內(nèi)部的主要故障區(qū)域，對所在平面內(nèi)對所有方向的故障區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。

變壓器內(nèi)部檢測，涉及到圖像采集、照明光源；為了降低圖像采集的能耗，采用超聲波傳感器方式進(jìn)行障礙和變壓器內(nèi)壁接縫處的檢測。在數(shù)據(jù)通信方面，擬采用無線通信的方式以避免機(jī)器人在變壓器內(nèi)部運(yùn)動時線路纏繞帶來的各種不便。

2、基于機(jī)器人技術(shù)的變壓器內(nèi)部典型故障可視化分析：

a、典型故障的可視化探測：

本實(shí)用新型基于前面部分建立的可視化故障庫，通過智能化仿生機(jī)器人進(jìn)入電力變壓器內(nèi)部，利用高清攝像頭對變壓器進(jìn)行360度高清掃描攝像。使用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，單目，從多個角度在不同時刻，在一直線上也可在一平面上或甚至呈立方分布獲取圖像。采用圖像處理應(yīng)用程序，對攝像機(jī)采集到得圖像進(jìn)行實(shí)時處理.包括對圖像做單色提取、濾波、二值化、腐蝕一膨脹等圖像處理。

b、基于視覺全局定位及位置跟蹤的變壓器內(nèi)部故障點(diǎn)三維精確定位：

本實(shí)用新型通過視覺全局定位及位置跟蹤，使得虛擬現(xiàn)實(shí)軟件能實(shí)時呈現(xiàn)機(jī)器人在變壓器內(nèi)部的位置及狀態(tài)姿勢，并計(jì)算出該故障點(diǎn)的精確三維位置。采用的計(jì)算方法包括：圖像對中算法、目標(biāo)中心點(diǎn)深度信息提取、SIFT特征提取

c、基于單目視覺的變壓器內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)重建及障礙檢測：

本實(shí)用新型通過攝像機(jī)獲取變壓器線圈位置形狀等幾何圖像信息，重建變壓器內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)。同時，機(jī)器人在變壓器內(nèi)部自主導(dǎo)航運(yùn)動，需要對三維障礙物進(jìn)行檢測，以調(diào)整位姿并進(jìn)行避障。對變壓器內(nèi)部的三維結(jié)構(gòu)重建及障礙檢測包括：環(huán)境目標(biāo)三維重建、機(jī)器人相對位姿估計(jì)、機(jī)器人全局位姿估計(jì)。

d、變壓器內(nèi)部繞組變形檢測及形變測距：

本實(shí)用新型的三維重建的障礙物檢測算法的原理是根據(jù)單目攝像機(jī)的運(yùn)動造成的圖像視差，恢復(fù)其運(yùn)動信息，進(jìn)而從二維圖像恢復(fù)場景中特征點(diǎn)的深度信息和相對深度，將特征點(diǎn)的三維信息進(jìn)行聚類，分割出立體障礙物，達(dá)到障礙物檢測的目的。