CN102922530B - 500kV分裂导线巡检作业机器人平台 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种500kV分裂导线巡检作业机器人平台，包括6个结构相同的驱动臂、联板框架及电池控制箱，所述的每个驱动臂都包括结构相同的驱动轮机构、升降关节、旋转关节、导向轮机构及导槽；每个驱动臂通过驱动轮机构悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节固定在联板框架上；所述每个驱动臂上都安装有导向轮机构，导向轮结构能沿固定在联板框架上的导槽滑动。本发明的有益效果是：该机器人运行时横跨在两根分裂导线上，即使重心发生偏移也能保证机器人的运行姿态，安全平稳，有利于在机器人上集成检测工具，并且可以扩展作业机械臂及专用工具进行清障、线路修补等工作。

Description

500kV分裂导线巡检作业机器人平台

技术领域

本发明涉及一种架空输电线路巡检作业机器人平台，尤其是500kV分裂导线巡检作业机器人平台。 

背景技术

超高压输电线路是高压电网的重要组成部分，为保证其在运行过程中的安全性和稳定性，需要定期的开展巡检工作；由于输电线路分布点多，远离城镇，地形复杂，并且导线暴漏在野外，长期风吹雨淋，且受到持续的机械张力，电气闪烙，材料老化的影响，容易引起磨损，断股，腐蚀等损伤，若不及时修复更换，易引起严重的事故，造成大面积停电及经济财产损失。所以，必须对输电线路进行定期的巡视检查，随时掌握和了解输电线路的安全运行情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生； 

长期以来，我国对输电线路的巡检主要依靠人工，或望远镜，或红外热成像仪，边走边看，一些特殊的巡检还需要电力工人攀上高压线路进行检查，费时费力，危险性极大，有些原始森林、山崖线路人工根本无法巡检。利用机器人带电巡检和维护超高压输电网络，不但可以减轻工人千里巡线和带电作业的劳动强度，而且可提高检测精度和检测效率，取代人直接工作在高危险的场合，同时大大减少人力资源，对提高电网自动化作业水平、保障电网安全运行具有重要意义。

中国专利ZL200410061316.8公开了一种沿架空高压输电线路行驶的机器人，包括一对沿输电线运动的小臂机械手机构，二个小臂机械手的下端分别联接在一个能改变二个小臂相对距离的大臂的传动机构上，各小臂分别具有4个自由度，小臂上方为末端执行机构，该末端执行机构具有一个挂在输电线上的主动轮及其第一驱动机构、一个从动轮和一个可抓握输电线的夹紧机构。综合分析，此专利主要有如下缺点：该专利机器人只能沿着单股导线行走，只具备检测功能，由于机器人只能沿单股导线运行，再扩展线上作业功能（清除熟料布异物、拆卸防震锤、修补导线等）时，机器人本体重心容易发生偏移，导致机器姿态不稳，无法保证安全作业。 

中国专利ZL200410020490.8公开了一种超高压输电线巡检机器人机构，它由移动车体、后手臂、前手臂组成,其中:移动车体由本体和行走轮组成,行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上,并与线相抓持,本体通过转动副分别与前、后手臂相连,手臂末端为手爪;所述前手臂、后手臂结构相同,其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成,上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构,通过水平转动副与下臂相连接,下臂为大行程伸缩机构。综合分析，此专利主要有如下缺点：能在单股分裂导线上运行，跨越防震锤和绝缘子串等障碍物，但越障效率较低，其狭长的移动平台不利于集成多种检测和作业工具。 

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种500kV分裂导线巡检作业机器人平台。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案： 

500kV分裂导线巡检作业机器人平台，包括六个结构相同的驱动臂、联板框架及电池控制箱，所述的每个驱动臂都包括结构相同的驱动轮机构、升降关节、旋转关节、导向轮机构及导槽；每个驱动臂通过驱动轮机构悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节固定在联板框架上；所述每个驱动臂上都安装有导向轮机构，导向轮结构能沿固定在联板框架上的导槽滑动；所述的电池控制箱给驱动臂供电；所述的六个驱动臂成前中后排列且左右对称分布在联板框架上，分为前臂、中臂、后臂，其前臂和中臂有效距离、中臂和后臂的有效距离都在30—40cm之间。

所述驱动轮机构包括驱动电机、驱动轮、驱动轴、传动装置和固定板；所述驱动轴一端与驱动轮连接，另一端连接驱动电机，所述的驱动电机通过传动装置与驱动轴连接，所述的传动装置是齿轮传动或同步带传动或涡轮蜗杆传动；所述的传动装置设于一个壳体内，壳体与固定板铰接在一起。 

所述升降关节包括底板、丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、直流电机、连接板、限位开关及轴承座；所述丝杠一端与直流电机相连，另一端固定于底板上；所述的直流电机固定在轴承座上，轴承座与底板相连；所述的丝杠上设置有丝杠螺母；所述直线导轨固定在底板上，直线导轨上设置有可自由滑动的滑块，连接板将丝杠螺母和滑块固定在一起。 

所述旋转关节与升降关节的连接板相连，所述的旋转关节包括旋转轴承座、旋转轴及U型连接件；所述旋转轴一端固定有U型连接件，旋转轴通过轴承与旋转轴承座铰接。 

所述驱动轮机构的固定板与旋转关节上的U型连接件相连。 

所述导向轮机构设于驱动轮机构的下方，且固定于固定板上，其包括导向轮轴承座、导向轮及轴承；所述导向轮通过轴承与导向轮轴承座铰接。 

所述每个导向轮上都设有导槽，导槽固定在联板框架上。 

所述电池控制箱固定在联板框架内，其通过导线为升降关节、旋转关节及驱动轮机构等设备供电，并控制整个机器人系统各关节的动作。 

本发明主要由左右对称分布的6个驱动臂构成，每个驱动臂都可以为机器人提供驱动力，并且每个驱动臂都包括结构相同的驱动轮机构、升降关节、旋转关节、导向轮机构及导槽；驱动轮机构都通过旋转关节与升降关节相连；驱动轮机构下方都固定有导向轮机构，驱动轮机构在升降关节的带动下沿导槽上下自由移动。 

本发明的工作原理： 

本发明可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，每个驱动臂都能为机器人提供驱动力，在机器人遇到防震锤时无需做越障动作即可压过；在接近间隔棒、悬垂绝缘子串时，首先前端的两个驱动臂开始接到指令进行越障动作，在升降关节的带动下驱动轮机构向上移动，驱动轮机构可沿固定在其下端的旋转关节左右转动，同时，由固定在驱动轮机构上的导向轮作用下沿着导槽的固定轨迹向上移动，当导向轮移动到导槽的弯角处时，主动轮已经抬起并完全脱离导线，此时导向轮开始带动主动轮向外侧偏移，从而使主动轮摆开导线及障碍物。

在自动控制下机器人中间和后端两个驱动臂带动机器人前进，待前端两个驱动臂越过障碍物后机器人停止前进，前端两个升降关节开始下降，带动主动轮做与之前相反的动作，使主动轮重新骑在导线上。 

然后，机器人中间及后端的驱动臂都以前端驱动臂相同的方式越过障碍物。 

本发明的有益效果是，本发明由于采用六个结构相同且左右对称的驱动臂，结构简单紧凑，可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，跨越输电导线上各种障碍物（防震锤、间隔棒、悬垂绝缘子串等）。该机器人运行时横跨在两根分裂导线上，即使重心发生偏移也能保证机器人的运行姿态，安全平稳，有利于在机器人上集成检测工具，并且可以扩展作业机械臂及专用工具进行清障、线路修补等工作。 

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图； 

图2为本发明驱动臂结构示意图；

图3为本发明驱动轮机构结构示意图；

图4本发明升降关节结构示意图；

图5本发明旋转关节结构示意图；

图6本发明导向轮机构结构示意图；

图中：1驱动臂，2联板框架，3电池控制箱，4驱动轮机构，5升降关节，6旋转关节，7导向轮机构，8导槽， 9驱动轴，10驱动轮，11传动装置，12驱动电机，13固定板，14底板，15丝杠，16直线导轨，17连接板，18丝杠螺母，19滑块, 20限位开关，21轴承座,22直流电机，23 U型连接件，24旋转轴,25轴承，26旋转轴承座，27导向轮轴承座，28导向轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

本发明在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，如图1、2所示，包括结构相同的驱动臂1、联板框架2及电池控制箱3，其中每个驱动臂1都包括结构相同的驱动轮机构4、升降关节5、旋转关节6、导向轮机构7及导槽8；驱动臂1通过驱动轮10悬挂在分裂导线上，驱动轮机构4下端通过旋转关节6与升降关节5连接，升降关节5固定在联板框架2上；驱动臂1上都安装有导向轮机构7，导向轮28可沿固定在联板框架2上的导槽8滑动。 

如图3所示，驱动轮机构4包括驱动轴9、驱动轮10、传动装置11、驱动电机12及固定板13；其中，驱动轴9两端分别设有驱动轮10及传动装置11，并铰接在固定板13上，传动装置11设置在固定板13上，驱动电机12设置在传动装置11外壳上；驱动轮机构4下端设有导向轮机构7。 

如图4所示，升降关节5包括底板14、丝杠15、直线导轨16、连接板17、丝杠螺母18、滑块19、限位开关20、轴承座21及直流电机22；其中，丝杠15两端通过轴承座21固定在底板14上，丝杠15一端通过轴承座21与直流电机22相连；在丝杠15一侧平行设置有直线导轨16，直线导轨16上有可上下自由滑动的滑块19，滑块19与设置在丝杠15上的丝杠螺母18通过连接板17连接固定，在连接板17上固定有旋转关节6；丝杠15底部固定有限位开关20，用于控制升降关节5下端的极限位置。 

如图5所示，旋转关节6包括U型连接件23，旋转轴24,轴承25，旋转轴承座26；其中，旋转轴24通过轴承25与旋转轴承座26铰接，U型连接件23固定在旋转轴24的一端。 

如图6所示，导向轮机构包括轴承25，导向轮轴承座27，导向轮28；其中，导向轮28通过轴承25与导向轮轴承座27铰接。 

本发明的工作原理： 

本发明可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，每个驱动臂1都能为机器人提供驱动力，在机器人遇到防震锤时无需做越障动作即可压过；

在接近间隔棒、悬垂绝缘子串时，首先前端的两个驱动臂1开始接到指令进行越障动作，在升降关节5的带动下驱动轮机构4向上移动，驱动轮机构4可沿固定在其下端的旋转关节6左右转动，同时，由固定在驱动轮机构4上的导向轮28作用下沿着导槽8的固定轨迹向上移动，当导向轮28移动到导槽8的弯角处时，驱动轮10已经抬起并完全脱离导线，此时导向轮28开始带动驱动轮10向外侧偏移，从而使驱动轮10摆开导线及障碍物；在自动控制下机器人中间和后端两个驱动臂1带动机器人前进，待前端两个驱动臂1越过障碍物后机器人停止前进，前端两个升降关节5开始下降，带动驱动轮10做与之前相反的动作，使驱动轮10重新骑在导线上。

然后，机器人中间及后端的驱动臂1都以前端驱动臂1相同的方式越过障碍物。 

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。 

Claims (8)

1.500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：包括六个结构相同的驱动臂、联板框架及电池控制箱，所述的每个驱动臂都包括结构相同的驱动轮机构、升降关节、旋转关节、导向轮机构及导槽；每个驱动臂通过驱动轮机构悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节固定在联板框架上；所述每个驱动臂上都安装有导向轮机构，导向轮机构能沿固定在联板框架上的导槽滑动；所述的电池控制箱给驱动臂供电；所述的六个驱动臂成前中后排列且左右对称分布在联板框架上，分为前臂、中臂、后臂，其前臂和中臂有效距离、中臂和后臂的有效距离都在30—40cm之间。

2.如权利要求1所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述驱动轮机构包括驱动电机、驱动轮、驱动轴、传动装置和固定板；所述驱动轴一端与驱动轮连接，另一端连接驱动电机，所述的驱动电机通过传动装置与驱动轴连接，所述的传动装置是齿轮传动或同步带传动或蜗轮蜗杆传动；所述的传动装置设于一个壳体内，壳体与固定板铰接在一起。

3.如权利要求1所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述升降关节包括底板、丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、直流电机、连接板、限位开关及轴承座；所述丝杠一端与直流电机相连，另一端固定于底板上；所述的直流电机固定在轴承座上，轴承座与底板相连；所述的丝杠上设置有丝杠螺母；所述直线导轨固定在底板上，直线导轨上设置有可自由滑动的滑块，连接板将丝杠螺母和滑块固定在一起。

4.如权利要求2所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述旋转关节与升降关节的连接板相连，所述的旋转关节包括旋转轴承座、旋转轴及U型连接件；所述旋转轴一端固定有U型连接件，旋转轴通过轴承与旋转轴承座铰接。

5.如权利要求4所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述驱动轮机构的固定板与旋转关节上的U型连接件相连。

6.如权利要求2所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述导向轮机构设于驱动轮机构的下方，且固定于固定板上，其包括导向轮轴承座、导向轮及轴承；所述导向轮通过轴承与导向轮轴承座铰接。

7.如权利要求6所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述每个导向轮上都设有导槽，导槽固定在联板框架上。

8.如权利要求1所述的500KV分裂导线巡检作业机器人平台，其特征在于：所述电池控制箱固定在联板框架内。