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        一種爬行式避雷針檢測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)理念

        2016-12-23 18:03:59李華龍
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年23期
        關(guān)鍵詞:機(jī)器人

        李華龍

        摘 要:為對(duì)圓鋼式避雷針表面狀態(tài)進(jìn)行有效檢測(cè),預(yù)防表面缺陷可能造成的斷裂、倒塌事故,設(shè)計(jì)一種爬行式圓鋼避雷針狀態(tài)檢測(cè)機(jī)器人,對(duì)其設(shè)計(jì)要求、功能實(shí)現(xiàn)和基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。

        關(guān)鍵詞:圓鋼避雷針;狀態(tài)檢測(cè);爬行;機(jī)器人

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.249

        1 前言

        避雷針,又名防雷針,是用來(lái)保護(hù)建筑物、高大樹(shù)木等避免雷擊的裝置。在被保護(hù)物頂端安裝一根接閃器,用符合規(guī)格導(dǎo)線與埋在地下的泄流地網(wǎng)連接起來(lái)。避雷針規(guī)格必須符合GB標(biāo)準(zhǔn),每一個(gè)防雷類別需要的避雷針高度規(guī)格都不一樣。當(dāng)雷云放電接近地面時(shí)它使地面電場(chǎng)發(fā)生畸變。在避雷針的頂端,形成局部電場(chǎng)集中的空間,以影響雷電先導(dǎo)放電的發(fā)展方向,引導(dǎo)雷電向避雷針?lè)烹姡偻ㄟ^(guò)接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。然而,避雷針在制造過(guò)程中可能會(huì)由于工藝問(wèn)題使材料內(nèi)部或表面存在沙眼、裂紋等缺陷,且在使用過(guò)程中由于經(jīng)常會(huì)受到極端溫度、強(qiáng)風(fēng)載荷、雨水侵襲及電化學(xué)腐蝕等因素的影響,致使材料缺陷加重[1-2]。尤其是對(duì)于變電站內(nèi)廣泛使用的圓鋼避雷針,其每段間的焊接處或法蘭連接處,更容易受到以上因素的影響而出現(xiàn)裂紋或發(fā)生銹蝕,若無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)排查,則可能引發(fā)避雷針斷裂、倒塌等嚴(yán)重事故,對(duì)變電站內(nèi)人身、設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。近年來(lái),國(guó)內(nèi)變電站避雷針斷裂、倒塌的事故時(shí)有發(fā)生[3],因此有必要對(duì)避雷針的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行有效檢測(cè)。

        2 避雷針檢測(cè)機(jī)器人爬行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        爬行檢測(cè)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示,機(jī)器人的爬行過(guò)程應(yīng)平穩(wěn)可靠,且控制方式應(yīng)簡(jiǎn)單便捷,所以本文采用滾輪爬行的方式,依靠滾輪與避雷針之間的摩擦力,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的上下爬行。其中的重點(diǎn)在于提高滾輪與避雷針之間的摩擦力,使機(jī)器人在爬行時(shí)平穩(wěn)、靜止時(shí)牢靠,利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪通過(guò)齒形帶進(jìn)而帶動(dòng)滾輪滑動(dòng)的方式,可以很好地實(shí)現(xiàn)這一要求:當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí),通過(guò)帶動(dòng)齒輪、齒形帶驅(qū)動(dòng)滾輪的勻速運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的平穩(wěn)爬行;當(dāng)電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)較大的反向力矩,實(shí)現(xiàn)靜止?fàn)顟B(tài)下機(jī)器人與避雷針間的緊密依附,防止機(jī)器人下滑等情況出現(xiàn)[5]。

        為便于在各類避雷針上安裝,機(jī)器人圓形中央支架設(shè)計(jì)為兩個(gè)半圓形支架裝配的形式,而上下兩組爬行臂也設(shè)計(jì)為可拆卸式。需要裝設(shè)機(jī)器人時(shí),首先將兩個(gè)半圓形支架安裝完畢,再將上下兩組爬行臂固定在支架上,完成機(jī)器人爬行結(jié)構(gòu)的安裝[6-7]。

        3 避雷針檢測(cè)機(jī)器人的工作過(guò)程

        避雷針狀態(tài)檢測(cè)機(jī)器人在工作過(guò)程中,會(huì)有向上爬行、向下爬行、向上翻越法蘭、向下翻越法蘭、靜止共五種工作狀態(tài),且在這五種工作狀態(tài)的同時(shí),都可以通過(guò)上位機(jī)控制攝像頭的左右移動(dòng)及信息采集發(fā)送。不同工作狀態(tài)下,機(jī)器人各爬行部件的工作方式如表1所示。在使用機(jī)器人對(duì)避雷針進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)工作時(shí),需兩位工作人員共同配合完成,一人通過(guò)遙控裝置控制機(jī)器人的爬行,一人則通過(guò)上位機(jī)軟件控制攝像頭的信息采集[8-9]。

        參考文獻(xiàn):

        [1]龔家軍,劉國(guó)臻,王瓊.避雷針在防雷設(shè)計(jì)和施工中若干技術(shù)問(wèn)題淺談[J].低壓電器,2009(22):39-42.

        [2]馬崇,程明,陳韶瑜等.避雷針?biāo)附咏Y(jié)構(gòu)極限承載風(fēng)載荷研究[J].焊接技術(shù),2014,43(17):62-65.

        [3]徐賢,吳國(guó)忠,李巖等.變電站避雷針斷裂原因分析及對(duì)策[J]. 寧夏電力,2010增刊:94-99.

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        [7]程丹.關(guān)注學(xué)生自主嘗試,體驗(yàn)課堂學(xué)習(xí)探究樂(lè)趣——《機(jī)器人避障》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)信息技術(shù)教育,2014(11).

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