CN103786145A - 输电线路高空质量检查机器人 - Google Patents

Abstract

本发明为一种输电线路高空质量检查机器人，该机器人包括与导线平行设置的前、后轴向臂，两轴向臂的相邻端固定连接在中间回转关节上；前、后轴向臂分别通过快装机构固定连接一前悬臂和一后悬臂；前、后悬臂上部分别设有一前驱动轮和一后驱动轮，前、后驱动轮均由导线下侧与导线接触；两悬臂上部分别设有横向设置的锁紧导轨，锁紧导轨上滑设有能相对移动的两个锁紧爪，各锁紧爪向对方侧倾斜设置，锁紧爪沿着移动方向呈交错设置。该机器人仅通过锁紧爪相对移动的动作即可实现驱动轮与导线的接触或脱离；机器人除锁紧爪之外都在导线下方，可以快速、可靠地实现悬臂上线和脱线操作；并使其操控和结构更简化；还能实现机器人的快速装拆，便于运输。

Description

输电线路高空质量检查机器人

技术领域

本发明是关于一种输电线路的检测装置，尤其涉及一种输电线路高空质量检查机器人。

背景技术

超(特)高压输电线路架线工程完成后，必须按照规定对导地线表面质量、接续管压接质量、间隔棒安装质量、绝缘子串(棒)以及塔头质量进行检查、验收。目前的检查验收方法是全线高空人工“走线检查”，存在安全风险大、气象条件影响大、效率低、检查效果不稳定(主要是经验、责任心的影响)和缺陷取证不便等问题。由此，人们研制出输电线路高空质量检查机器人，以克服上述问题。

用于输电线路巡检的机器人大致经历了两个发展阶段。甲期的巡检机器人没有越障能力，只能在一个档距内运行，其巡检作业范围受到极大限制。之后，人们设计出具有越障功能的输电线路高空质量检查机器人，例如：申请号为201010614326.5的“一种输电线路巡检或除冰机器人”；该机器人包括前臂、后臂和腰关节，前臂和后臂对称设置在腰关节上，前臂和后臂上分别设置有输电线路连接装置，机器人可以携带各种检测传感器近距离、多视角的监测线路的运行状况，可以减轻工人巡线的劳动强度，提高巡检作业的质量和工作效率，可以跨越线路上的金具，如悬垂线夹、防震锤、间隔棒、屏蔽环等，沿线路自动行走，受自然环境的影响小、巡检范围大。但是该现有机器人中的驱动轮是置于导线正上方，采用两手爪抱住导线，将驱动轮压在导线上；在驱动轮脱线时，首先要打开手爪，然后通过侧摆的方式使驱动轮离开导线的正上方；上线的动作正好相反，通过侧摆使驱动轮处于导线的正上方，然后闭合手爪，抱住导线；由于驱动轮脱、上线需要手爪开闭和驱动轮侧摆两个动作，这就使驱动部件的控制比较繁琐、结构比较复杂；此外，手爪的两手指必须具有严格的对称关系，而且必须满足严格的运动规律，否则会严重影响机构特性，因此，在现有结构中对机构的零部件加工、调试有较高的要求，增加了加工难度；再者，现有机器人的前、后臂与腰关节之间为一整体结构，不便于拆装和运输。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种输电线路高空质量检查机器人，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输电线路高空质量检查机器人，可以在越障过程中实现简单、快捷的脱、上线动作，由此提高越障动作的可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种输电线路高空质量检查机器人，可以实现对机器人的快速拆解、装配，使机器人便于运输。

本发明的目的是这样实现的，一种输电线路高空质量检查机器人，所述机器人包括与导线平行设置的前轴向臂和后轴向臂，所述前、后轴向臂的相邻端固定连接于一中间回转关节上；所述前轴向臂上通过一前快装机构固定连接一竖直设置的前悬臂；所述后轴向臂上通过一后快装机构固定连接一竖直设置的后悬臂；所述前、后悬臂上部分别设有一前驱动轮和一后驱动轮，所述前、后驱动轮均由导线下侧与导线接触；所述前、后悬臂上部分别设有横向设置的前锁紧导轨和后锁紧导轨，所述前锁紧导轨上滑设有能相对移动的两个前锁紧爪，所述各前锁紧爪向对方侧倾斜设置，所述两前锁紧爪沿着移动方向呈交错设置；所述后锁紧导轨上滑设有能相对移动的两个后锁紧爪，所述各后锁紧爪向对方侧倾斜设置，所述两后锁紧爪沿着移动方向呈交错设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述前、后驱动轮分别由前、后驱动轮电机驱动旋转。

在本发明的一较佳实施方式中，所述前锁紧爪和后锁紧爪分别由前、后锁紧丝杠驱动。

在本发明的一较佳实施方式中，所述前、后锁紧爪的倾斜角度与水平面呈30～60度。

在本发明的一较佳实施方式中，所述前、后快装机构分别包括设置在前、后悬臂底部的上连接盘、设置在前后轴向臂上的下连接盘和固定连接上下连接盘的快装卡箍；所述快装卡箍为圆环形状，是由两个半圆环结构组合固定连接构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述上连接盘上表面边缘和下连接盘下表面边缘均设有锥面，所述快装卡箍的内侧设有与所述锥面对应的环形锥槽。

在本发明的一较佳实施方式中，所述前、后轴向臂均由支撑梁和固定于支撑梁的轴向导轨构成；所述轴向导轨上设有滑块，所述下连接盘固定于滑块上，所述滑块一侧与跨设于对应轴向臂两端带轮的同步带连接，所述带轮由带轮电机驱动。

由上所述，在本发明中，由于采用驱动轮下置的结构方式，当两个锁紧爪相向移动时，可以将导线由上向下逐步压在驱动轮上实现锁紧。当需要解锁时，只要将两个锁紧爪向相反方向移动，即可逐步解脱对导线的压制作用，当锁紧爪完全脱开导线后，只要将相应的轴向臂沿着中间回转关节向下转动，即可使该轴向臂与导线完全脱开；由于省略了现有结构中的驱动轮侧摆动作，而只以锁紧爪的相对移动这一个动作即可进行上线和脱线功能，因此，可以实现驱动轮的快速、可靠的脱线和上线操作；同时也可使其操作控制和结构进一步简化。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明输电线路高空质量检查机器人的结构示意图。

图2：为本发明中前悬臂的结构示意图。

图3：为本发明中前、后轴向臂与中间回转关节的结构示意图。

图4：为本发明中前快装机构的结构示意图。

图5a～图5k：为本发明机器人越障流程示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1～图4所示，本发明提出一种输电线路高空质量检查机器人100，所述机器人100包括与导线9平行设置的前轴向臂1和后轴向臂2，所述前、后轴向臂1、2的相邻端固定连接于一中间回转关节3上，该中间回转关节3为现有技术，它是一个通过电机转动的转动关节，可以使机器人前、后轴向臂绕中间回转关节3转动，从而使前轴向臂或后轴向臂抬起和降下；所述前轴向臂1上通过一前快装机构4固定连接一竖直设置的前悬臂5；所述后轴向臂2上通过一后快装机构6固定连接一竖直设置的后悬臂7；所述前、后悬臂5、7上部分别设有一前驱动轮51和一后驱动轮71，所述前、后驱动轮51、71均由导线9下侧与导线接触；所述前、后悬臂5、7上部分别设有横向设置的前锁紧导轨52和后锁紧导轨72，所述前锁紧导轨52上滑设有能相对移动的两个前锁紧爪53，所述各前锁紧爪53向对方侧倾斜设置，所述两前锁紧爪53沿着移动方向呈交错设置；所述后锁紧导轨72上滑设有能相对移动的两个后锁紧爪73，所述各后锁紧爪73向对方侧倾斜设置，所述两后锁紧爪73沿着移动方向呈交错设置；所述前、后驱动轮51、71分别由前后驱动轮电机驱动旋转；所述前锁紧爪53和后锁紧爪73分别由前、后锁紧丝杠54、74驱动。该机器人可以根据需要安装各类传感器，传感器安装在前、后悬臂的下方；驱动轮与导线接触，通过驱动轮电机转动，带动驱动轮旋转，使机器人沿导线9行进。

由于后悬臂7与前悬臂5结构完全相同，在此仅以前悬臂5结构为例进行说明。如图2所示，两个前锁紧爪53是一对相向、交错布置的指形部件，分别安装在前锁紧导轨52的一对滑块上，并分别与前锁紧丝杠54的一对丝母相连接；前锁紧丝杠54是一个具有左右旋向的丝杠，在动作时，其上的一对丝母做相向或反向移动，并且移动速度相同；由此，使两个前锁紧爪53沿前锁紧导轨52做相向或反向运动，实现机构的锁紧或解锁操作；由于所述前驱动轮51是由导线9下侧与导线接触，当两个前锁紧爪53相向移动时，可以将导线9由上向下逐步压在前驱动轮51上，实现锁紧。当需要解锁时，只要将两个前锁紧爪53向相反方向移动(即：逐步打开两个前锁紧爪53)，即可逐步解脱对导线的压制作用，当锁紧爪53完全脱开(打开)导线后，只要将前轴向臂1沿着中间回转关节3向下转动，即可使前轴向臂1与导线9完全脱开(后轴向臂2的动作与此描述相同)；由于省略了现有结构中的驱动轮侧摆动作，而只以锁紧爪的相对移动(闭合或打开)这一个动作即可进行上线和脱线操作，因此，可以实现驱动轮51的快速、可靠的脱线和上线动作；同时也可使其操作控制和结构进一步简化。在本实施方式中，由于所述两前锁紧爪53是沿着移动方向呈交错状态设置的，因此，只需要通过装配调试既可以很容易的得到对称关系，大大降低了零部件的加工难度；在本实施方式中，所述前锁紧爪53和后锁紧爪的倾斜角度较佳地是与水平面呈30～60度。

在本实施方式中，如图3所示，前轴向臂1和后轴向臂2的结构相同，两者相对中间回转关节3呈镜像关系；所述前、后轴向臂1、2均由支撑梁11、21和固定于支撑梁的轴向导轨12、22构成；以前轴向臂1为例说明，所述轴向导轨12上设有滑块121；所述滑块121一侧与跨设于前轴向臂1两端带轮的同步带13连接，所述带轮由带轮电机驱动。

在本实施方式中，所述前、后快装机构4、6结构相同，以前快装机构4为例说明，如图4所示，前快装机构4包括设置在前悬臂5底部的上连接盘41、设置在前轴向臂1上的下连接盘42和固定连接上、下连接盘的快装卡箍43，所述快装卡箍43为圆环形状，是由两个半圆环结构组合固定连接构成；所述上连接盘41上表面边缘和下连接盘42下表面边缘均设有锥面，所述快装卡箍43的内侧设有与所述锥面对应的环形锥槽，由此可以实现机构的自动对心功能；由于所述快装机构的结构简单并具有自动对心功能，所以机器人在拆装时非常方便且不易装错，实现了机器人的快速拆解、装配，也方便运输。

进一步，如图3所示，所述下连接盘42固定于轴向导轨12的滑块121上，并与同步带13连接，在同步带13的作用下，下连接盘42在轴向导轨12上可做前后移动。由于各种障碍物的长度不同，各个障碍物之间的距离也不完全相同，这就需要调节机器人前悬臂和后悬臂之间的距离以适应不同情况。通过调节下连接盘在轴向导轨上的前后位置，可以进一步调节前后悬臂之间的距离。

由上所述，在本实施方式中，所述机器人采用驱动轮下置的结构方式，利用两个相对移动锁紧爪将导线由上向下压制在驱动轮上；在不越障时，驱动轮和锁紧爪抱住导线，越障时，锁紧爪打开，使相应轴向臂脱离导线。所述锁紧爪有两个作用：(1)将导线压制在驱动轮上并抱住导线，防止驱动轮脱离导线，导致机器人坠落；(2)通过抱紧导线，增大轮子和导线之间的正压力，从而增大轮子和导线之间的摩擦力，防止轮子打滑。由于本发明中只以锁紧爪的相对移动(闭合或打开)这一个动作即可进行上线和脱线操作，因此，可以实现驱动轮的快速、可靠的脱线和上线动作；省略了现有技术中的驱动轮侧摆的动作，即减少了侧摆电机及相关部件，使机器人整体结构得以简化，重量得以降低。

如图5a～图5k所示，为利用本发明的机器人100进行越障操作的流程示意图，其越障过程如下：

(1)如图5a所示，机器人100检测到前方障碍；

(2)如图5b所示，前悬臂5上的锁紧爪解锁；

(3)如图5c所示，中间回转关节3转动，使前轴向臂1向下转动；

(4)如图5d所示，后悬臂7上的驱动轮转动，驱动机器人向前移动；

(5)如图5e所示，中间回转关节3转动，使前轴向臂1向上转动，直至前悬臂5上的驱动轮接触导线；

(6)如图5f所示，前悬臂5上的锁紧爪闭合锁死；

(7)如图5g所示，后悬臂7上的锁紧爪解锁；

(8)如图5h所示，中间回转关节3转动，使后轴向臂2向下转动；

(9)如图5i所示，前悬臂5上的驱动轮转动，驱动机器人向前移动；

(10)如图5j所示，中间回转关节3转动，使后轴向臂2向上转动，直至后悬臂7上的驱动轮接触并压住导线；

(11)如图5k所示，后悬臂7上的锁紧爪闭合锁死。

至此，机器人通过上述方式越过所检测到的障碍。

在本发明中，由于采用驱动轮下置的结构方式，当两个锁紧爪相向移动时，可以将导线由上向下逐步压在驱动轮上实现锁紧。当需要解锁时，只要将两个锁紧爪向相反方向移动，即可逐步解脱对导线的压制作用，当锁紧爪完全脱开导线后，只要将相应的轴向臂沿着中间回转关节向下转动，即可使该轴向臂与导线完全脱开；由于省略了现有结构中的驱动轮侧摆动作，而只以锁紧爪的相对移动这一个动作即可进行上线和脱线功能，因此，可以实现驱动轮的快速、可靠的脱线和上线操作；同时也可使其操作控制和结构进一步简化。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述机器人包括与导线平行设置的前轴向臂和后轴向臂，所述前、后轴向臂的相邻端固定连接于一中间回转关节上；所述前轴向臂上通过一前快装机构固定连接一竖直设置的前悬臂；所述后轴向臂上通过一后快装机构固定连接一竖直设置的后悬臂；所述前、后悬臂上部分别设有一前驱动轮和一后驱动轮，所述前、后驱动轮均由导线下侧与导线接触；所述前、后悬臂上部分别设有横向设置的前锁紧导轨和后锁紧导轨，所述前锁紧导轨上滑设有能相对移动的两个前锁紧爪，所述各前锁紧爪向对方侧倾斜设置，所述两前锁紧爪沿着移动方向呈交错设置；所述后锁紧导轨上滑设有能相对移动的两个后锁紧爪，所述各后锁紧爪向对方侧倾斜设置，所述两后锁紧爪沿着移动方向呈交错设置。

2.如权利要求1所述的输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述前、后驱动轮分别由前、后驱动轮电机驱动旋转。

3.如权利要求1所述的输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述前锁紧爪和后锁紧爪分别由前、后锁紧丝杠驱动。

4.如权利要求1所述的输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述前、后锁紧爪的倾斜角度与水平面呈30～60度。

5.如权利要求1所述的输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述前、后快装机构分别包括设置在前、后悬臂底部的上连接盘、设置在前后轴向臂上的下连接盘和固定连接上下连接盘的快装卡箍；所述快装卡箍为圆环形状，是由两个半圆环结构组合固定连接构成。

6.如权利要求5所述的输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述上连接盘上表面边缘和下连接盘下表面边缘均设有锥面，所述快装卡箍的内侧设有与所述锥面对应的环形锥槽。

7.如权利要求5所述的输电线路高空质量检查机器人，其特征在于：所述前、后轴向臂均由支撑梁和固定于支撑梁的轴向导轨构成；所述轴向导轨上设有滑块，所述下连接盘固定于滑块上，所述滑块一侧与跨设于对应轴向臂两端带轮的同步带连接，所述带轮由带轮电机驱动。

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