CN103618257B - 超高压输电线路清障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压输电线路清障机器人，包括壳体，壳体内设有内腔，内腔内竖向安装四根竖向缓冲杆，每个竖向缓冲杆的上端穿出壳体外各安装一个行走轮电机，每个行走轮电机上安装一个行走轮，行走轮是槽轮，壳体的一侧安装机械臂，内腔内水平设有隔板，内腔内装有第一导杆，第一导杆上活动安装第一滑套，第一滑套上安装第一螺母，内腔内安装第一电机，第一电机的输出轴上安装第一丝杠，第一丝杠与第一螺母螺纹连接。它可快速稳定地跨越架空线路上的间隔棒和防振锤，能轻松穿过直线杆塔，便于推广应用，完全有能力替代人工清除输电线路上废物，确保线路安全。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和操作方便的优点。

Description

超高压输电线路清障机器人

技术领域

本发明涉及一种超高压输电线路清障机器人。

背景技术

现有的输电线路清障机器人至少需装有四根缓冲杆，每根缓冲杆各装有一个行走轮，这种设计是为了方便机器人在输电线路上行走时跨越间隔棒和防振锤等障碍物，使机器人可对整条线路进行清障处理。但是，四个独立的行走轮给机器人的悬挂工作带来了极大的困难，严重阻碍了机器人的推广应用，至使清障机器人至今仍处于试验状态，而无法进行实际应用，因此，目前的清障工作仍全部由人工高空作业完成。机器人悬挂困难的主要原因是，在实际工作中，输电线路距离地面过高，机器人需要通过大型起吊设备吊装于高空的输电线路上。而在整个吊装过程中，一方面，工作人员无法清楚地观察到每个行走轮与输电线路间的具体位置关系，想要将四个行走轮悬挂于同一根输电线路上，工作人员只能凭经验和感觉反复多次尝试悬挂，而且，每次悬挂后，还需绕机器人一周对其作全方位的观察，以尽可能确保四个行走轮均悬挂到位，每次悬挂都需要耗时一小时左右，然而，即使如此，也经常出现有一个或两个行走轮未按要求挂于输电线路上却没被发现的情况，造成运行中的机器人坠毁的事故；另一方面，现有的常用起吊装设备的操控精度较低、力臂较长，无法实现远距离精准操控，就算工作人员能够观察到某个行走轮与线路间未悬挂到位，起吊设备也无法微调以对该行走轮的位置进行调整，而是只能是重新起吊机器人，将四个行走轮一并重新悬挂。因此，现有的清障机器人的使用成本和危险性较高，工作效率过低。

发明内容

本发明的目的，是提供一种超高压输电线路清障机器人，它不是直接对四个独立的行走轮与输电线路之间实施精确定位悬挂，而是利用引导机构将输电线路快速准确地引导至四个行走轮下，以确保四个行走轮与同一根线路精确悬挂，整个悬挂过程不需要精确观察行走轮与线路间的关系，也不需要起吊设备进行微调，因此，能大幅降低用运行成本和危险性，提高工作效率，使机器人能够真正应用到实际工作中替代人工清障，从而，可解决现有技术的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：超高压输电线路清障机器人，包括壳体，壳体内设有内腔，内腔内竖向安装四根竖向缓冲杆，每个竖向缓冲杆的上端各安装一个行走轮电机，行走轮电机位于壳体外，每个行走轮电机上安装一个行走轮，行走轮是槽轮，壳体的一侧安装机械臂，内腔内水平设有隔板，内腔内装有第一导杆，第一导杆上活动安装第一滑套，第一滑套上安装第一螺母，内腔内安装第一电机，第一电机的输出轴上安装第一丝杠，第一丝杠与第一螺母螺纹连接，第一螺母通过连接机构与轮架连接，轮架上安装胀紧轮；壳体的顶部竖向安装竖支架，竖支架上横向设有横支架，横支架的自由端安装外引导板，外引导板的宽度应大于机器人整体高度的三分之一，小于机器人整体高度的二分之一，外引导板的上端与横支架的自由端铰接，外引导板和竖支架分别位于行走轮的两侧，外引导板的内侧安装内引导板，内引导板的下端与外引导板的下端铰接；横支架上安装第一电动推杆，第一电动推杆与横支架铰接，第一电动推杆的活塞杆与内引导板上端铰接；内引导板上沿内引导板的长度方向依次竖向开设四个内引导板槽，内引导板槽与行走轮一一对应配合。

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：所述壳体的后侧上安装第二导杆，第二导杆上活动安装配重块，配重块上设有第二螺母，壳体上安装第二电机，第二电机上安装第二丝杠，第二丝杠与第二螺母螺纹连接。所述连接机构由转向电机和偏心杆连接构成，转向电机与第一螺母连接，转向电机的输出轴上安装偏心杆，偏心杆的一端安装轮架。所述壳体的两侧各水平安装一个横向缓冲杆，每个横向缓冲杆的一端各竖向安装一个行走辊。所述内腔内水平安装转轴，转轴上安装辅助引导板，辅助引导板的上端开设四个辅助引导板槽，四个辅助引导板槽与四个行走轮一一对应配合；转轴上安装拔杆，内腔内安装第二电动推杆，第二电动推杆的一端与壳体铰接，第二电动推杆的活塞杆与拔杆铰接。所述外引导板的外侧安装重块。所述横支架上安装摄像头。

本发明的积极效果在于：它装有引导机构，引导机构具备大面积的并且可以展开的外引导板，方便工作人员在地面上远距离观察到外引导板与线路间的位置关系，只要将外引导板挂于线路上，便可将线路快速准确地引导至四个独立的行走轮下方，确保四个独立的行走轮均与同一根线路悬挂配合，防止机器人意外坠落。整个悬挂过程无须精确控制，只需将外引导板搭于待悬挂的线路上便已完成了悬挂工作，引导机构会自动调整线路进入四个行走轮的轮槽内。它还装有辅助引导板，辅助引导板可与引导机构配合，进一步确保输电线路能同时与四个独立的行走轮配合，防止线路超越行走轮移动至行走轮与行走轮电机之间。由于吊装过程中一旦引导机构的外引导板与输电线路接触便会在此处形成一个旋转的支点，若机器人重心较低，便会在重力作用下绕该支点摆动，直接影响整个吊装的质量和效率，因此，为解决上述问题，在该机器人的壳体上装有重心调整机构，它可在吊装时将机器人的重心上移，可防止机器人摆动，确保机器人能快速精确悬挂。它可快速稳定地跨越架空线路上的间隔棒和防振锤，能轻松穿过直线杆塔，在架空线路上几乎不存在对其造成阻碍的物件，可真正实现在整个架空线路上自由移动，便于推广应用，完全有能力替代人工清除输电线路上废物，确保线路安全。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和操作方便的优点。

附图说明

图1是本发明所述超高压输电线路清障机器人的结构示意图，图中引导机构处于开启状态；图2是图1所示机器人悬挂完成后的结构示意图；图3是图2的A向结构示意图；图4是图2的B向结构示意图，图中省略了引导机构、轮架和机械臂。

附图标记：1壳体　2内腔　3竖向缓冲杆　4行走轮　5转向电机　6偏心杆　7轮架　8胀紧轮　9第一电机　10第一丝杠　11第一螺母　12第一导杆　13第一滑套　14隔板　15拔杆　16第二电动推杆　17辅助引导板　18竖支架　19横支架　20外引导板　21重块　22内引导板　23第一电动推杆　24摄像头　25横向缓冲杆　26行走辊　27第二导杆　28配重块　29第二螺母　30第二电机　31第二丝杠　32内引导板槽　33辅助引导板槽　34行走轮电机　35转轴。

具体实施方式

本发明所述的超高压输电线路清障机器人包括壳体1。壳体1内设有内腔2。内腔2内竖向安装四根竖向缓冲杆3，每个竖向缓冲杆3的上端各安装一个行走轮电机34，行走轮电机34位于壳体1外，每个行走轮电机34上安装一个行走轮4，行走轮4是槽轮。壳体1的一侧安装机械臂，机械臂可以是现有的能够夹取物品的机械手。内腔2内水平设有隔板14。内腔2内装有第一导杆12，第一导杆12上活动安装第一滑套13，第一滑套13能沿第一导杆12竖向滑动。第一滑套13上安装第一螺母11。内腔2内安装第一电机9，第一电机9的输出轴上安装第一丝杠10，第一丝杠10与第一螺母11螺纹连接。第一螺母11通过连接机构与轮架7连接。轮架7上安装胀紧轮8，胀紧轮8是槽轮。壳体1的顶部竖向安装竖支架18，竖支架18上横向设有横支架19，横支架19的自由端安装外引导板20。为确保外引导板20在高空中有足够的辩识度，便于工作人员将外引导板20搭挂于输电线路上，同时，也为了防止外引导板20过长而造成搭挂时同时搭挂两根输电线路，外引导板20的宽度应大于机器人整体高度的三分之一，小于机器人整体高度的二分之一。外引导板20的上端与横支架19的自由端铰接，外引导板20和竖支架18分别位于行走轮4的两侧，即竖支架18、横支架19和外引导板20罩于行走轮4的外周。外引导板20的内侧安装内引导板22，内引导板22的下端与外引导板20的下端铰接。横支架19上安装第一电动推杆23，第一电动推杆23与横支架19铰接。第一电动推杆23的活塞杆与内引导板22上端铰接。内引导板22上沿内引导板22的长度方向依次竖向开设四个内引导板槽32。内引导板槽32与行走轮4一一对应配合。

吊装和悬挂时，先将机器人的壳体1与起吊设备的吊臂连接，利用起吊设备将机器人吊于待悬挂的一根输电线路的斜上方，此时，胀紧轮8如图1所示，位于机器人最下方，使行走轮4处有足够的空间进行悬挂操作；再启动第一电动推杆23，第一电动推杆23通过内引导板22使外引导板20由竖向位置向外展开45度，同时通过起吊设备将机器人由上述输电线路的斜上方向输电线路倾斜移动靠近，使外引导板20和内引导板22的下端搭挂于该输电线路上；然后，一方面使机器人进一步斜向下移动靠近输电线路，另一方面启动第一电动推杆23反向动作，拉动外引导板20和内引导板22反向移动至如图1所示位置，由内引导板22将输电线路引导至四个独立的行走轮4下方，并进入每个行走轮4的轮槽内，完成悬挂工作，此时，四个行走轮4与四个内引导板槽32对应配合；最后，一方面启动第一电动推杆23使内引导板22与外引导板20闭合复位，防止机器人行走时，内引导板22与输电线路发生磨擦，以及防止内引导板22与输电线路上的间隔棒等发生碰撞，另一方面，启动第一电机9，第一电机9通过第一丝杠10和第一螺母11带动胀紧轮8上移，使胀紧轮8与四个行走轮4配合夹紧输电线路，防止输电线路由行走轮4内滑脱。整个起吊悬挂过程最多耗时20分钟，若工作人员操作熟练，可将起吊悬挂时间缩短至10分钟。机器人沿输电线路行走，并通过机械臂将输电线路上的塑料袋等废物清除。

如图，所述壳体1的后侧上安装第二导杆27，第二导杆27上活动安装配重块28，配重块28可沿第二导杆27滑动。配重块28上设有第二螺母29。壳体1上安装第二电机30，第二电机30上安装第二丝杠31，第二丝杠31与第二螺母29螺纹连接。在起吊悬挂时，为防止机器人在悬挂过程中摆动，造成机器人由输电线路上脱落，可启动第二电机30，第二电机30通过第二螺母29和第二丝杠31将配重块28提升至壳体1上部，使机器人的重心位于壳体1上移。悬挂完成后，为确保机器人在输电线路上行走稳定，启动第二电机30将配重块28下移至壳体1下部。

为在悬挂过程中，使行走轮4和外引导板20处有足够的空间，以便使悬挂的成功率更高，悬挂时间更短，如图1和2所示，所述连接机构由转向电机5和偏心杆6连接构成。转向电机5与第一螺母11连接，转向电机5的输出轴上安装偏心杆6，偏心杆6的一端安装轮架7。悬挂时，一方面第一螺母11带动胀紧轮8下移至第一螺母11的最下方，另一方面，转向电机5通过偏心杆6带动胀紧轮8旋转，使胀紧轮8进一步下移，从而，加大行走轮4处的空间。

为确保机器人在输电线路上行走更加稳定，如图1和图4所示，所述壳体1的两侧各水平安装一个横向缓冲杆25，每个横向缓冲杆25的一端各竖向安装一个行走辊26。行走辊26与悬挂输电线路下方的一根电线水平配合，确保机器人在输电线路上直立行走，以便于完成清障工作。

如图1和4所示，所述内腔2内水平安装转轴35。转轴35上安装辅助引导板17。如图4所示，辅助引导板17的上端开设四个辅助引导板槽33。四个辅助引导板槽33与四个行走轮4一一对应配合。转轴35上安装拔杆15，内腔2内安装第二电动推杆16，第二电动推杆16的一端与壳体1铰接，第二电动推杆16的活塞杆与拔杆15铰接。内引导板22引导输电线路向行走轮4的轮槽内靠近的同时，第二电动推杆16通过拔杆15推动辅助引导板17向外倾斜至如图1所示位置，此时，辅助引导板槽33与行走轮4一一对应配合，辅助引导板17和内引导板22共同引导输电线路进入行走轮4的轮槽内，从而，可确保在外引导板20搭挂成功的前提下，悬挂工作一次成功。

如图1所示，所述外引导板20的外侧安装重块21。重块21可使外引导板20在重力作用下始终有保持竖向位置的趋势，以便外引导板20能有效将搭挂的输电线路快速引导至行走轮4内。

为方便确认输电线路上废物的位置，以便快速清理，如图1所示，所述横支架19上安装摄像头24。摄像头24可相对横支架19水平360度及俯仰45度转动。

所述竖向缓冲杆3和横向缓冲杆25可以是现有摩托车前轮用的减震杆。

本发明所述的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (7)

1.超高压输电线路清障机器人，包括壳体（1），壳体（1）内设有内腔（2），内腔（2）内竖向安装四根竖向缓冲杆（3），每个竖向缓冲杆（3）的上端各安装一个行走轮电机（34），行走轮电机（34）位于壳体（1）外，每个行走轮电机（34）上安装一个行走轮（4），行走轮（4）是槽轮，壳体（1）的一侧安装机械臂，其特征在于：内腔（2）内水平设有隔板（14），内腔（2）内装有第一导杆（12），第一导杆（12）上活动安装第一滑套（13），第一滑套（13）上安装第一螺母（11），内腔（2）内安装第一电机（9），第一电机（9）的输出轴上安装第一丝杠（10），第一丝杠（10）与第一螺母（11）螺纹连接，第一螺母（11）通过连接机构与轮架（7）连接，轮架（7）上安装胀紧轮（8）；壳体（1）的顶部竖向安装竖支架（18），竖支架（18）上横向设有横支架（19），横支架（19）的自由端安装外引导板（20），外引导板（20）的宽度应大于机器人整体高度的三分之一，小于机器人整体高度的二分之一，外引导板（20）的上端与横支架（19）的自由端铰接，外引导板（20）和竖支架（18）分别位于行走轮（4）的两侧，外引导板（20）的内侧安装内引导板（22），内引导板（22）的下端与外引导板（20）的下端铰接；横支架（19）上安装第一电动推杆（23），第一电动推杆（23）与横支架（19）铰接，第一电动推杆（23）的活塞杆与内引导板（22）上端铰接；内引导板（22）上沿内引导板（22）的长度方向依次竖向开设四个内引导板槽（32），内引导板槽（32）与行走轮（4）一一对应配合。

2.根据权利要求1所述的超高压输电线路清障机器人，其特征在于：所述壳体（1）的后侧上安装第二导杆（27），第二导杆（27）上活动安装配重块（28），配重块（28）上设有第二螺母（29），壳体（1）上安装第二电机（30），第二电机（30）上安装第二丝杠（31），第二丝杠（31）与第二螺母（29）螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的超高压输电线路清障机器人，其特征在于：所述连接机构由转向电机（5）和偏心杆（6）连接构成，转向电机（5）与第一螺母（11）连接，转向电机（5）的输出轴上安装偏心杆（6），偏心杆（6）的一端安装轮架（7）。

4.根据权利要求1所述的超高压输电线路清障机器人，其特征在于：所述壳体（1）的两侧各水平安装一个横向缓冲杆（25），每个横向缓冲杆（25）的一端各竖向安装一个行走辊（26）。

5.根据权利要求1所述的超高压输电线路清障机器人，其特征在于：所述内腔（2）内水平安装转轴（35），转轴（35）上安装辅助引导板（17），辅助引导板（17）的上端开设四个辅助引导板槽（33），四个辅助引导板槽（33）与四个行走轮（4）一一对应配合；转轴（35）上安装拔杆（15），内腔（2）内安装第二电动推杆（16），第二电动推杆（16）的一端与壳体（1）铰接，第二电动推杆（16）的活塞杆与拔杆（15）铰接。

6.根据权利要求1所述的超高压输电线路清障机器人，其特征在于：所述外引导板（20）的外侧安装重块（21）。

7.根据权利要求1所述的超高压输电线路清障机器人，其特征在于：所述横支架（19）上安装摄像头（24）。