CN103753559B - 一种悬垂绝缘子攀爬机构 - Google Patents

Abstract

一种悬垂绝缘子攀爬机构，属于绝缘子检测及清污机器人攀爬技术领域。本发明结构简单，其框架部分设计为两个半环的对开式结构，很容易实现装置快速安装到绝缘子串的目的；本发明的导向杆通过弹簧式伸缩杆固定，即使绝缘子串存在较大的形位误差，通过导向杆的纠正，仍然可以保证装置在向上攀爬过程中不发生偏离，进一步提高了装置的实用性和适用性；本发明通过万向轮与绝缘子表面滚动接触承重，且万向轮外还设置有柔软的橡胶保护层，最大程度的避免对绝缘子表面防污涂层的损伤，保证了绝缘子的完整性；本发明通过缆绳传递动力，不但简化了装置的整体结构，且承重部分只由一部电机驱动，极大简化了控制难度，进一步提高了装置的稳定性和安全性。

Description

一种悬垂绝缘子攀爬机构

技术领域

本发明属于绝缘子检测及清污机器人攀爬技术领域，特别是涉及一种用于绝缘子检测及清污机器人的悬垂绝缘子攀爬机构。

背景技术

绝缘子作为高压输电线路的重要组成部分，绝缘子的绝缘性直接影响高压输电线路的安全运行。高压输电线路中的绝缘子往往处于强电场和强机械应力中，由于绝缘子直接暴露在大气中，在经历强温差变化和风吹雨打后，出现故障的几率非常大，则定期对绝缘子进行检测和清污，是消除安全隐患保障电力安全的重要工作。

现阶段最多采用的是人工方式进行绝缘子检测和清污，但是这种方式人员的劳动强度非常大，工作效率低，安全性差。为了降低人员劳动强度，提高工作效率，提高作业安全性，相关技术人员设计出了许多绝缘子检测和清污机器人，来代替人工进行绝缘子检测和清污工作。

目前的悬垂绝缘子检测及清污机器人，其内的攀爬机构并不十分完善，且攀爬机构对绝缘子串的形位误差要求太高，很难应用到实际作业中，实用性和适用性极差；机器人在攀爬过程中，攀爬机构会磨损或刮伤绝缘子表面的防污涂层，反而破坏绝缘子防污涂层的完整性；攀爬机构整体设计复杂笨重，攀爬机构内的驱动电机过多，且攀爬机构内的多个夹持承重部分均由电机单独驱动，使攀爬机构的动作控制非常复杂，降低了控制稳定性，且安全性差；现有的这些机器人内的攀爬机构，在安装到绝缘子串时非常困难，浪费了宝贵的作业时间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、对绝缘子串的形位误差要求低、实用性强、对绝缘子表面磨损小及安装到绝缘子串容易的悬垂绝缘子攀爬机构。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种悬垂绝缘子攀爬机构，包括框架部分、承重部分及驱动部分，所述框架部分包括上环形支撑板、下环形支撑板、竖向导轨及竖向花键轴，所述承重部分包括曲柄、连杆、水平滑块及水平导轨，承重部分为两套，分别为上承重部分和下承重部分；所述驱动部分包括第一驱动电机、第二驱动电机及缆绳；

所述竖向导轨和竖向花键轴均安装在上环形支撑板与下环形支撑板之间，框架部分由对称的两个半环组成，且两个半环通过竖向的转轴铰接在一起，形成对开式结构；所述竖向花键轴为两个，分别为第一花键轴和第二花键轴，第一花键轴和第二花键轴分别位于两个半环内；

所述上承重部分的曲柄一端铰接有竖向滑块，竖向滑块设置在竖向导轨上，曲柄的另一端与连杆的一端相铰接，连杆的另一端铰接在水平滑块上，水平滑块设置在水平导轨上；在所述竖向花键轴上套装有花键轴套及导向块，导向块中部设置有轴承，花键轴套通过固接于轴承内圈与导向块相连接；所述水平导轨固接在导向块上；所述下承重部分的曲柄一端铰接在下环形支撑板上，曲柄的另一端与连杆的一端相铰接，连杆的另一端铰接在水平滑块上，水平滑块设置在水平导轨上，水平导轨固接在下环形支撑板上，竖向花键轴与下环形支撑板之间通过轴承相连接，竖向花键轴上套装有花键轴套，花键轴套固接于轴承内圈上；在曲柄与连杆的铰接处下部安装有万向轮；在上承重部分的水平滑块与导向块之间及下承重部分的水平滑块与下环形支撑板之间均设置有压缩弹簧；

所述第一驱动电机安装在下环形支撑板上，在第一驱动电机的电机轴上连接有缆绳卷筒，在缆绳卷筒上分别缠绕有两路缆绳，第一路缆绳为逆时针缠绕，第二路缆绳为顺时针缠绕；第一路缆绳的一端固接在缆绳卷筒上，另一端依次穿过固装在上环形支撑板的导向环、竖向滑块上的滑轮、导向环及导向块上的滑轮与上环形支撑板相固接；第二路缆绳的一端固接在缆绳卷筒上，另一端依次穿过固装在下环形支撑板的导向环、竖向滑块上的滑轮、导向环及导向块上的滑轮与下环形支撑板相固接；

所述第二驱动电机安装在上环形支撑板上，在第二驱动电机的电机轴上安装有第一传动齿轮，在转轴顶端固装有第二传动齿轮，第一传动齿轮和第二传动齿轮相啮合；在所述第二传动齿轮上端的转轴上固装有第一带轮和第二带轮；在所述第一花键轴的顶端设置有第三带轮，在第二花键轴的顶端设置有第四带轮，第一带轮与第三带轮通过第一轮带相连接，第二带轮与第四带轮通过第二轮带相连接；

在所述上承重部分的花键轴套上顺时针缠绕有一条缆绳，为第三路缆绳，第三路缆绳的一端固接在花键轴套上，另一端绕过水平导轨上的滑轮与水平滑块相固接；在所述下承重部分的花键轴套上逆时针缠绕有一条缆绳，为第四路缆绳，第四路缆绳的一端固接在花键轴套上，另一端绕过水平导轨上的滑轮与水平滑块相固接。

所述上承重部分和下承重部分内由曲柄、连杆、竖向滑块及万向轮构成的承重单元均设置为两套，且两套承重单元相对于水平导轨左右对称设置。

在所述上环形支撑板与下环形支撑板之间设置有导向光轴，导向光轴平行于竖向花键轴，且导向光轴与导向块滑动配合。

在所述上环形支撑板与下环形支撑板之间设置有限位架，且固装在一个半环上；限位架位于转轴处，在限位架上设置有限位滑块，限位滑块与限位架滑动配合，在另一个半环上设置有限位板，限位板与限位架上的限位滑块相配合。

在所述上环形支撑板与下环形支撑板之间均匀分布有若干导向杆，导向杆与竖向导轨相平行，导向杆与上环形支撑板和下环形支撑板之间均通过弹簧式伸缩杆相连接，导向杆的长度大于三个绝缘子的跨度；在导向杆的表面设置有橡胶保护层。

在所述万向轮表面设置有橡胶保护层。

所述第一带轮、第二带轮、第三带轮及第四带轮的尺寸均相同。

在所述两个半环的闭合对接处设置有锁紧连接件。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，结构简单，框架部分设计为两个半环的对开式结构，很容易便实现了装置快速安装到绝缘子串的目的；本发明的导向杆通过弹簧式伸缩杆固定，即使绝缘子串存在较大的形位误差，通过导向杆的纠正，仍然可以保证装置在向上攀爬过程中不发生偏离，进一步提高了装置的实用性和适用性；本发明通过万向轮与绝缘子表面滚动接触承重，且万向轮外还设置有柔软的橡胶保护层，最大程度的避免对绝缘子表面防污涂层的损伤，保证了绝缘子的完整性；本发明通过缆绳传递动力，不但简化了装置的整体结构，且承重部分只由一部电机驱动，极大的简化了控制的难度，进一步提高了装置的稳定性和安全性。

附图说明

图1为本发明的一种悬垂绝缘子攀爬机构结构示意图；

图2为本发明框架部分的一个半环及其内的承重部分、驱动部分结构示意图；

图3为本发明的上承重部分结构示意图；

图4为本发明的下承重部分结构示意图；

图5为本发明的转轴处及其相关部件结构示意图；

图6为本发明的驱动部分缆绳连接原理图；

图7为实施例中攀爬机构安装到绝缘子串上的初始状态图；

图8为实施例中攀爬机构的框架部分上升到下一作业位置状态图；

图9为实施例中攀爬机构的上承重部分退回、下承重部分伸出状态图；

图10为实施例中攀爬机构的上承重部分上升到下一作业位置状态图；

图11为实施例中攀爬机构的上承重部分伸出、下承重部分退回状态图；

图中，1—上环形支撑板，2—下环形支撑板，3—竖向导轨，4—第一花键轴，5—第二花键轴，6—竖向滑块，7—曲柄，8—连杆，9—水平滑块，10—水平导轨，11—导向块，12—花键轴套，13—万向轮，14—压缩弹簧，15—第一驱动电机，16—第二驱动电机，17—第一路缆绳，18—第二路缆绳，19—导向环，20—第一传动齿轮，21—第二传动齿轮，22—第一轮带，23—第二轮带，24—第三轮带，25—第四轮带，26—第三路缆绳，27—第四路缆绳，28—导向光轴，29—限位架，30—限位滑块，31—限位板，32—导向杆，33—弹簧式伸缩杆，34—第一轮带，35—第二轮带，36—缆绳卷筒，37—转轴，A—一号绝缘子，B—二号绝缘子，C—三号绝缘子，D—四号绝缘子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3、4、5所示，一种悬垂绝缘子攀爬机构，包括框架部分、承重部分及驱动部分，所述框架部分包括上环形支撑板1、下环形支撑板2、竖向导轨3及竖向花键轴，所述承重部分包括曲柄7、连杆8、水平滑块9及水平导轨10，承重部分为两套，分别为上承重部分和下承重部分；所述驱动部分包括第一驱动电机15、第二驱动电16机及缆绳；

所述竖向导轨3和竖向花键轴均安装在上环形支撑板1与下环形支撑板2之间，框架部分由对称的两个半环组成，且两个半环通过竖向的转轴37铰接在一起，形成对开式结构；所述竖向花键轴为两个，分别为第一花键轴4和第二花键轴5，第一花键轴4和第二花键轴5分别位于两个半环内；

所述上承重部分的曲柄7一端铰接有竖向滑块6，竖向滑块6设置在竖向导轨3上，曲柄7的另一端与连杆8的一端相铰接，连杆8的另一端铰接在水平滑块9上，水平滑块9设置在水平导轨10上；在所述竖向花键轴上套装有花键轴套12及导向块11，导向块11中部设置有轴承，花键轴套12通过固接于轴承内圈与导向块11相连接；所述水平导轨10固接在导向块11上；所述下承重部分的曲柄7一端铰接在下环形支撑板2上，曲柄7的另一端与连杆8的一端相铰接，连杆8的另一端铰接在水平滑块9上，水平滑块9设置在水平导轨10上，水平导轨10固接在下环形支撑板2上，竖向花键轴与下环形支撑板2之间通过轴承相连接，竖向花键轴上套装有花键轴套12，花键轴套12固接于轴承内圈上；在曲柄7与连杆8的铰接处下部安装有万向轮13；在上承重部分的水平滑块9与导向块11之间及下承重部分的水平滑块9与下环形支撑板2之间均设置有压缩弹簧14；

所述第一驱动电机15安装在下环形支撑板2上，在第一驱动电机15的电机轴上连接有缆绳卷筒36，在缆绳卷筒36上分别缠绕有两路缆绳，第一路缆绳17为逆时针缠绕，第二路缆绳18为顺时针缠绕；第一路缆绳17的一端固接在缆绳卷筒36上，另一端依次穿过固装在上环形支撑板2的导向环19、竖向滑块6上的滑轮、导向环19及导向块11上的滑轮与上环形支撑板1相固接；第二路缆绳18的一端固接在缆绳卷筒36上，另一端依次穿过固装在下环形支撑板2的导向环19、竖向滑块6上的滑轮、导向环19及导向块11上的滑轮与下环形支撑板2相固接，具体的驱动部分缆绳连接原理图，如图6所示；

所述第二驱动电机16安装在上环形支撑板1上，在第二驱动电机16的电机轴上安装有第一传动齿轮20，在转轴37顶端固装有第二传动齿轮21，第一传动齿轮20和第二传动齿轮21相啮合；在所述第二传动齿轮21上端的转轴37上固装有第一带轮22和第二带轮23；在所述第一花键轴4的顶端设置有第三带轮24，在第二花键轴5的顶端设置有第四带轮25，第一带轮22与第三带轮24通过第一轮带34相连接，第二带轮23与第四带轮25通过第二轮带35相连接；

在所述上承重部分的花键轴套12上顺时针缠绕有一条缆绳，为第三路缆绳26，第三路缆绳26的一端固接在花键轴套12上，另一端绕过水平导轨10上的滑轮与水平滑块9相固接；在所述下承重部分的花键轴套12上逆时针缠绕有一条缆绳，为第四路缆绳27，第四路缆绳27的一端固接在花键轴套12上，另一端绕过水平导轨10上的滑轮与水平滑块9相固接。

所述上承重部分和下承重部分内由曲柄7、连杆8、竖向滑块6及万向轮13构成的承重单元均设置为两套，且两套承重单元相对于水平导轨10左右对称设置。

在所述上环形支撑板1与下环形支撑板2之间设置有导向光轴28，导向光轴28平行于竖向花键轴，且导向光轴28与导向块11滑动配合，导向光轴的作用是提高导向块运动过程中的稳定性。

在所述上环形支撑板1与下环形支撑板2之间设置有限位架29，且固装在一个半环上；限位架29位于转轴37处，在限位架29上设置有限位滑块30，限位滑块30与限位架29滑动配合，在另一个半环上设置有限位板31，限位板31与限位架29上的限位滑块30相配合；当框架部分的两个半环处于打开状态时，将限位滑块移动到限位架下部，此时的限位滑块刚好能够将限位板卡住，此时的打开状态能够稳定的保持，方便攀爬机构安装到绝缘子串上。

在所述上环形支撑板1与下环形支撑板2之间均匀分布有若干导向杆32，导向杆32与竖向导轨3相平行，导向杆32与上环形支撑板1和下环形支撑板2之间均通过弹簧式伸缩杆33相连接，导向杆32的长度大于三个绝缘子的跨度；在导向杆32的表面设置有橡胶保护层，防止划伤绝缘子的防污涂层，导向杆能够在绝缘子串形位误差大的情况下，通过弹簧式伸缩杆适应绝缘子的安装位置，保证攀爬机构在攀爬过程中始终处在向上的姿态。

在所述万向轮13表面设置有橡胶保护层，防止划伤绝缘子的防污涂层。

所述第一带轮22、第二带轮23、第三带轮24及第四带轮25的尺寸均相同。

在所述两个半环的闭合对接处设置有锁紧连接件，当攀爬机构安装到绝缘子串时，框架部分处于闭合状态，通过锁紧连接件将两个半环固连在一起，防止攀爬机构攀爬时两个半环分开。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

本发明的攀爬机构在安装到绝缘子串之前，两个半环处于打开状态，将上承重部分调整到伸出状态，下承重部分调整为缩回状态，且上承重部分位于框架部分最顶端位置，此时的上、下承重部分的间隔距离刚好等于三个绝缘子的跨度距离，将此状态下的攀爬机构安装到绝缘子串上，具体为通过两个半环的开口将攀爬机构送到绝缘子串上，然后将两个半环闭合，此时上承重部分的万向轮13落在三号绝缘子C上表面，下承重部分正好与一号绝缘子A相对应，具体如图7所示。

控制第一驱动电机15逆时针反向转动，带动缆绳卷筒36逆时针反向转动，此时的第一路缆绳17处于放线状态，第二路缆绳18处于收线状态，上承重部分相对于三号绝缘子C静止不动，在第二路缆绳18收线作用下，框架部分整体向上抬升，直到下承重部分正好与二号绝缘子B相对应，具体如图8所示。

控制第二驱动电机16顺时针正向转动，带动第一传动齿轮20顺时针正向转动，进而带动第二传动齿轮21逆时针反向转动，在转轴37的传动作用下，第一轮带22及第二轮带23同时逆时针反向转动，分别经第一轮带34及第二轮带35的传递，第三轮带24及第四轮带25均逆时针反向转动，进而带动第一花键轴4和第二花键轴5逆时针反向转动，带动其上的花键轴套12逆时针反向转动，此时的上承重部分内的第三路缆绳26在花键轴套12作用下进行收线，进而完成上承重部分的缩回动作，同时下承重部分内的第四路缆绳27在花键轴套12作用下进行放线，并在压缩弹簧14的作用下，推动水平滑块9沿水平导轨10移动，从而实现下承重部分的伸出动作，直到万向轮13落在二号绝缘子B上表面，具体如图9所示。

控制第一驱动电机15顺时针正向转动，带动缆绳卷筒36顺时针正向转动，此时的第一路缆绳17处于收线状态，第二路缆绳18处于放线状态，下承重部分相对于二号绝缘子B静止不动，在第一路缆绳17收线作用下，上承重部分整体向上抬升，直到上承重部分位于框架部分最顶端位置，且正好与四号绝缘子D相对应，具体如图10所示。

控制第二驱动电机16逆时针反向转动，带动第一传动齿轮20逆时针反向转动，进而带动第二传动齿轮21顺时针正向转动，在转轴37的传动作用下，第一轮带22及第二轮带23同时顺时针正向转动，分别经第一轮带34及第二轮带35的传递，第三轮带24及第四轮带25均顺时针正向转动，进而带动第一花键轴4和第二花键轴5顺时针正向转动，带动其上的花键轴套12顺时针正向转动，此时的上承重部分内的第三路缆绳26在花键轴套12作用下进行放线，并在压缩弹簧14的作用下，推动水平滑块9沿水平导轨10移动，从而实现上承重部分的伸出动作，直到万向轮13落在绝缘子D上表面，同时下承重部分内的第四路缆绳27在花键轴套12作用下进行收线，进而完成下承重部分的缩回动作，具体如图11所示，此时的攀爬机构刚好完成了一个绝缘子的攀爬，重复上述步骤，便可实现攀爬整个绝缘子串的目的。

Claims (8)

1.一种悬垂绝缘子攀爬机构，包括框架部分、承重部分及驱动部分，其特征在于：所述框架部分包括上环形支撑板、下环形支撑板、竖向导轨及竖向花键轴，所述承重部分包括曲柄、连杆、水平滑块及水平导轨，承重部分为两套，分别为上承重部分和下承重部分；所述驱动部分包括第一驱动电机、第二驱动电机及缆绳；

所述竖向导轨和竖向花键轴均安装在上环形支撑板与下环形支撑板之间，框架部分由对称的两个半环组成，且两个半环通过竖向的转轴铰接在一起，形成对开式结构；所述竖向花键轴为两个，分别为第一花键轴和第二花键轴，第一花键轴和第二花键轴分别位于两个半环内；

所述上承重部分的曲柄一端铰接有竖向滑块，竖向滑块设置在竖向导轨上，曲柄的另一端与连杆的一端相铰接，连杆的另一端铰接在水平滑块上，水平滑块设置在水平导轨上；在所述竖向花键轴上套装有花键轴套及导向块，导向块中部设置有轴承，花键轴套通过固接于轴承内圈与导向块相连接；所述水平导轨固接在导向块上；所述下承重部分的曲柄一端铰接在下环形支撑板上，曲柄的另一端与连杆的一端相铰接，连杆的另一端铰接在水平滑块上，水平滑块设置在水平导轨上，水平导轨固接在下环形支撑板上，竖向花键轴与下环形支撑板之间通过轴承相连接，竖向花键轴上套装有花键轴套，花键轴套固接于轴承内圈上；在曲柄与连杆的铰接处下部安装有万向轮；在上承重部分的水平滑块与导向块之间及下承重部分的水平滑块与下环形支撑板之间均设置有压缩弹簧；

所述第一驱动电机安装在下环形支撑板上，在第一驱动电机的电机轴上连接有缆绳卷筒，在缆绳卷筒上分别缠绕有两路缆绳，第一路缆绳为逆时针缠绕，第二路缆绳为顺时针缠绕；第一路缆绳的一端固接在缆绳卷筒上，另一端依次穿过固装在上环形支撑板的导向环、竖向滑块上的滑轮、导向环及导向块上的滑轮与上环形支撑板相固接；第二路缆绳的一端固接在缆绳卷筒上，另一端依次穿过固装在下环形支撑板的导向环、竖向滑块上的滑轮、导向环及导向块上的滑轮与下环形支撑板相固接；

所述第二驱动电机安装在上环形支撑板上，在第二驱动电机的电机轴上安装有第一传动齿轮，在转轴顶端固装有第二传动齿轮，第一传动齿轮和第二传动齿轮相啮合；在所述第二传动齿轮上端的转轴上固装有第一带轮和第二带轮；在所述第一花键轴的顶端设置有第三带轮，在第二花键轴的顶端设置有第四带轮，第一带轮与第三带轮通过第一轮带相连接，第二带轮与第四带轮通过第二轮带相连接；

在所述上承重部分的花键轴套上顺时针缠绕有一条缆绳，为第三路缆绳，第三路缆绳的一端固接在花键轴套上，另一端绕过水平导轨上的滑轮与水平滑块相固接；在所述下承重部分的花键轴套上逆时针缠绕有一条缆绳，为第四路缆绳，第四路缆绳的一端固接在花键轴套上，另一端绕过水平导轨上的滑轮与水平滑块相固接。

2.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：所述上承重部分和下承重部分内由曲柄、连杆、竖向滑块及万向轮构成的承重单元均设置为两套，且两套承重单元相对于水平导轨左右对称设置。

3.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：在所述上环形支撑板与下环形支撑板之间设置有导向光轴，导向光轴平行于竖向花键轴，且导向光轴与导向块滑动配合。

4.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：在所述上环形支撑板与下环形支撑板之间设置有限位架，且固装在一个半环上；限位架位于转轴处，在限位架上设置有限位滑块，限位滑块与限位架滑动配合，在另一个半环上设置有限位板，限位板与限位架上的限位滑块相配合。

5.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：在所述上环形支撑板与下环形支撑板之间均匀分布有若干导向杆，导向杆与竖向导轨相平行，导向杆与上环形支撑板和下环形支撑板之间均通过弹簧式伸缩杆相连接，导向杆的长度大于三个绝缘子的跨度；在导向杆的表面设置有橡胶保护层。

6.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：在所述万向轮表面设置有橡胶保护层。

7.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：所述第一带轮、第二带轮、第三带轮及第四带轮的尺寸均相同。

8.根据权利要求1所述的一种悬垂绝缘子攀爬机构，其特征在于：在所述两个半环的闭合对接处设置有锁紧连接件。