CN105762708A - 巡线机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巡线机器人，属于特种机器人领域，旨在提供一种速度平稳、能够灵活地跨越高压线路上的障碍、体积小、重量轻和耗电省的巡线机器人。它由三个机器人单体构成，所述的机器人单体包括机械轮式行走机构和越障机构，所述的机械轮式行走机构和越障机构通过上连接板进行连接，所述的控制装置固定在机架下板上，所述的避障机构固联在机架上。本发明增加机械轮式机构使巡线机器人在高压线上平稳运行，同时具有一定的爬坡能力，增加丝杆避障机构可以使巡线机器人能够较灵活地跨越高压线路上的障碍。

Description

巡线机器人

技术领域

本发明涉及巡线机器人技术领域，更具体的说，涉及一种具有自动避障功能的巡线机器人。

背景技术

电力系统最重要的任务是提供高质量和高可靠性的电力。而电力传输必须依靠高压输电线路，它的安全稳定运行直接影响电力系统的可靠性。因此，高压输电线路可以说是现代社会的生命线。

由于输电线路分布点多、面广，绝大部分远离城镇，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴露在野外，会受到持续的交变机械载荷、电器闪络、材料老化和自然灾害等因素的影响而产生断股断股、磨损、腐蚀、机械电器故障、杆塔及其地基和交叉跨越安全距离等变化，若不及时发现和修复更换，原来微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，导致造成大面积停电和人身安全隐患，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响。

因此，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行的情以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，对发现机械电器故障和安全隐患进行早期检测和修复，将事故隐患消除在萌芽状态，对确保线路的安全正常运行具有十分重要的意义。

巡线机器人是沿架空高压输电线路进行巡检作业的全自动化的巡线装置，能够带电作业（带电作业是指在高压电气设备上不停电进行检修、测试的一种作业方法，内容可分为带电测试、带电检查和带电维修等几方面），沿输电导线全程运行（包括沿输电导线的直线段和耐张线段实现滚动爬行，跨越及避让悬垂线夹、悬垂绝缘子、防震锤、耐张线夹、杆塔等结构型障碍，利用携带的传感仪器对杆塔、导线及避雷线、绝缘子、线路金具、线路通道等实施接近检测。由于巡线机器人巡线近距离巡检因而精度高，不存在巡检盲区，又可以提高工作效率，节省大量的人力资源，巡线费用也相对于直升飞机巡线而言要低的多，而且避免检修停电，保证了正常供电。

因此，采用巡线机器人自动巡线检测已成为保障高压输电线安全运行的一种必要的手段，研制一种成本低、重量轻、控制简单、运行可靠的巡线机器人必然会带来可观的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种稳定性高，结构简单，具有自动避障功能的巡线机器人。

本发明的巡线机器人，包括机器人单体、机架和控制装置，所述的机器人单体包括机械轮式行走机构和越障机构，所述的机械轮式行走机构和越障机构通过上连接板进行连接，所述的控制装置固定在机架下板上，所述的避障机构固联在机架上。

进一步，所述的机械轮式行走机构包括行走电机、滚轮、滚轮固定架、滚动轴承和短轴，所述的滚动轴承有两个，分别固定在滚轮固定架的两侧，所述的滚轮固定架与上连接板连接，所述的行走电机与上连接板固联，所述的短轴与行走电机的主轴通过联轴器连接，短轴装配于两侧滚动轴承中，所述的滚轮通过键装配于短轴上，端盖通过螺丝固定在滚轮固定架上。

进一步，所述的滚动轴承采用30000型圆锥滚子轴承，轴承支承结构采用采用两端固定支承型式，滚动轴承通过焊接的方式固定在滚轮固定架的两侧。

进一步，所述的越障机构包括越障电机、丝杆、丝杆螺母副、左挡板、右挡板和螺母连接杆，所述的越障电机支座固定在机架上板上，越障电机固定在越障电机支座上，所述的丝杆装配于越障电机的主轴上，丝杆穿过机架上板，丝杆螺母副固定在螺母连接杆上，丝杆与丝杆螺母副螺纹连接，上连接板与螺母连接杆通过铰接连接，左挡板与螺母连接杆固联，右挡板固联在机架的上板。

进一步，所述的控制装置固联在机架下板上，所述的控制装置包括PLC和24V直流电源，通过PLC对行走电机和越障电机进行控制，实现电机的正反转，所述的巡线机器人控制系统包括机械轮式行走机构控制系统和越障机构控制系统，所述的机械轮式行走机构控制系统包括行程开关、行程开关安装板、上限位开关和上限位开关安装板，所述的行程开关安装在行程开关安装板上，行程开关安装板安装在左挡板上，所述的上限位开关安装在上限位开关安装板上，所述的上限位开关安装板固联在左挡板上，所述的越障机构控制系统包括下限位开关和下限位开关安装板，下限位开关安装在下限位开关安装板上，所述的下限位开关安装板固定在机架的上板上。

进一步，所述的行程开关选用微动碰撞开关作为检测装置，所述的上限位开关是位置传感器，所述的下限位开关是位置传感器和压力传感器。

进一步，所述的机器人单体有3个，且巡线机器人单体距离为350毫米。

进一步，所述的机架包括机架上板和机架下板，机架上板和机架下板通过螺栓连接。

本发明的有益效果：

（1）体积小、重量轻，耗电省，但必须提供足够的空间安装携带的电源、控制器、探测仪器等；

（2）抗电磁干扰的能力强，能够在强电磁干扰环境中正常使用；

（3）能在高压线上以要求的速度平稳运行，具有一定的爬坡能力；

（4）能够较灵活地跨越高压线路上的障碍。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明机器人单体的结构示意图

图3是铰接连接处的示意图

图4是机架上板的示意图

图5是机械轮式行走机构的结构示意图

图中：机架下板1、螺栓2、越障电机3、越障电机支座4、机架上板5、丝杆6、丝杆螺母副7、螺母连接杆8、右挡板9、上限位开关安装板10、上限位开关11、左挡板12、上连接板13、螺丝14、端盖15、滚动轴承16、滚轮固定架17、短轴18、滚轮19、行走电机20、行程开关21、行程开关安装板22、下限位开关23和下限位开关安装板24。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

在图中，巡线机器人包括机架下板1、螺栓2、越障电机3、越障电机支座4、机架上板5、丝杆6、丝杆螺母副7、螺母连接杆8、右挡板9、上限位开关安装板10、上限位开关11、左挡板12、上连接板13、螺丝14、端盖15、滚动轴承16、滚轮固定架17、短轴18、滚轮19、行走电机20、行程开关21、行程开关安装板22、下限位开关23和下限位开关安装板24。

所述的机器人本体包括机械轮式行走机构和越障机构，所述的机械轮式行走机构和越障机构通过上连接板13进行连接，构成一个机器人单体，机器人本体有3个，且巡线机器人单体距离为350毫米。所述的控制装置固定在机架下板1上，所述的避障机构固联在机架上。机架包括机架上板5和机架下板1，机架上板5和机架下板1通过螺栓2连接在一起。

所述的机械轮式行走机构包括行走电机20、滚轮19、滚轮固定架17、滚动轴承16和短轴18，所述的滚动轴承16有两个，分别固定在滚轮固定架17的两侧，所述的滚轮固定架17与上连接板13连接，所述的行走电机20与上连接板13固联，所述的短轴18与行走电机20的主轴通过联轴器连接，短轴18装配于两侧滚动轴承16中，所述的滚轮19通过键装配于短轴18上，端盖15通过螺丝14固定在滚轮固定架17上。所述的滚动轴承16采用30000型圆锥滚子轴承，轴承支承结构采用采用两端固定支承型式，滚动轴承16通过焊接的方式固定在滚轮固定架17的两侧。

所述的越障机构包括越障电机3、丝杆6、丝杆螺母副7、左挡板12、右挡板9和螺母连接杆8，所述的越障电机支座4固定在机架上板5上，越障电机3固定在越障电机支座4上，所述的丝杆6装配于越障电机3的主轴上，丝杆6穿过机架上板5，丝杆螺母副7固定在螺母连接杆8上，丝杆6与丝杆螺母副7螺纹连接，上连接板13与螺母连接杆8通过铰接连接，左挡板12与螺母连接杆8固联，右挡板9固联在机架的上板。

所述的控制装置固联在机架下板1上，所述的控制装置包括PLC和24V直流电源，通过PLC对行走电机20和越障电机3进行控制，实现电机的正反转，所述的巡线机器人控制系统包括机械轮式行走机构控制系统和越障机构控制系统，所述的机械轮式行走机构控制系统包括行程开关21、行程开关安装板22、上限位开关11和上限位开关安装板10，所述的行程开关21安装在行程开关安装板22上，行程开关安装板22安装在左挡板12上，所述的上限位开关11安装在上限位开关安装板10上，所述的上限位开关安装板10固联在左挡板12上，所述的越障机构控制系统包括下限位开关23和下限位开关安装板24，下限位开关23安装在下限位开关安装板24上，所述的下限位开关安装板24固定在机架的上板上。所述的行程开关21选用微动碰撞开关作为检测装置，所述的上限位开关11是位置传感器，所述的下限位开关23是位置传感器和压力传感器。

工作方式：当巡线机器人没有遇到障碍物时，采用三轮同时驱动方式，使滚轮在行走电机驱动下沿高压线行走。

当巡线机器人遇到障碍物时，遇到障碍物的滚轮通过螺母丝杆越障机构，使其上升脱离高压线，再在自身重力的作用下使得滚轮朝一边倾斜。

就这样，三个滚轮依次摆开脱离高压线，在另两个滚轮的驱动下使脱离高压线的滚轮越过障碍物，后又通过越障机构下降而与高压线接触再次作为驱动轮，其它两个滚轮依次通过相同的动作完成越障。这样巡线机器人就可以顺利地越过障碍物。

Claims (8)

1.一种巡线机器人，包括机器人单体、机架和控制装置，其特征是，所述的机器人单体包括机械轮式行走机构和越障机构，所述的机械轮式行走机构和越障机构通过上连接板（13）进行连接，所述的控制装置固定在机架下板（1）上，所述的避障机构固联在机架上。

2.根据权利要求1所述的巡线机器人，其特征是，所述的机械轮式行走机构包括行走电机（20）、滚轮（19）、滚轮固定架（17）、滚动轴承（16）和短轴（18），所述的滚动轴承（16）有两个，分别固定在滚轮固定架（17）的两侧，所述的滚轮固定架（17）与上连接板（13）连接，所述的行走电机（20）与上连接板（13）固联，所述的短轴（18）与行走电机（20）的主轴通过联轴器连接，短轴（18）装配于两侧滚动轴承（16）中，所述的滚轮（19）通过键装配于短轴（18）上，端盖（15）通过螺丝（14）固定在滚轮固定架（17）上。

3.根据权利要求2所述的巡线机器人，其特征是，所述的滚动轴承（16）采用30000型圆锥滚子轴承，轴承支承结构采用采用两端固定支承型式，滚动轴承（16）通过焊接的方式固定在滚轮固定架（17）的两侧。

4.根据权利要求1所述的巡线机器人，其特征是，所述的越障机构包括越障电机（3）、丝杆（6）、丝杆螺母副（7）、左挡板（12）、右挡板（9）和螺母连接杆（8），所述的越障电机支座（4）固定在机架上板（5）上，越障电机（3）固定在越障电机支座（4）上，所述的丝杆（6）装配于越障电机（3）的主轴上，丝杆（6）穿过机架上板（5），丝杆螺母副（7）固定在螺母连接杆（8）上，丝杆（6）与丝杆螺母副（7）螺纹连接，上连接板（13）与螺母连接杆（8）通过铰接连接，左挡板（12）与螺母连接杆（8）固联，右挡板（9）固联在机架的上板。

5.根据权利要求1所述的巡线机器人，其特征是，所述的控制装置固联在机架下板（1）上，所述的控制装置包括PLC和24V直流电源，通过PLC对行走电机（20）和越障电机（3）进行控制，实现电机的正反转，所述的巡线机器人控制系统包括机械轮式行走机构控制系统和越障机构控制系统，所述的机械轮式行走机构控制系统包括行程开关（21）、行程开关安装板（22）、上限位开关（11）和上限位开关安装板（10），所述的行程开关（21）安装在行程开关安装板（22）上，行程开关安装板（22）安装在左挡板（12）上，所述的上限位开关（11）安装在上限位开关安装板（10）上，所述的上限位开关安装板（10）固联在左挡板（12）上，所述的越障机构控制系统包括下限位开关（23）和下限位开关安装板（24），下限位开关（23）安装在下限位开关安装板（24）上，所述的下限位开关安装板（24）固定在机架的上板上。

6.根据权利要求5所述的巡线机器人，其特征是，所述的行程开关（21）选用微动碰撞开关作为检测装置，所述的上限位开关（11）是位置传感器，所述的下限位开关（23）是位置传感器和压力传感器。

7.根据权利要求1所述的巡线机器人，其特征是，所述的机器人单体有3个，且巡线机器人单体距离为350毫米。

8.根据权利要求1所述的巡线机器人，其特征是，所述的机架包括机架上板（5）和机架下板（1），机架上板（5）和机架下板（1）通过螺栓（2）连接。