CN106312996A - 架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置及方法，包括滑轮机构、起吊绳和起吊手爪机构，所述滑轮机构设置在架空导线上，所述起吊绳安装在滑轮机构上，一端与牵引装置连接，另一端连接起吊环；起吊手爪机构一端具有用以安装巡检机器人的连接端，另一端为手爪，所述手爪被配置为开合度可控，活动固定于起吊环上，通过控制手爪的开合和起吊环的升降，使得巡检机器人上下线。本发明实现了架空输电线路自主越障巡检机器人自动上下线功能，具有结构简单、易于实现、自动化程度高等优点。

Description

架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置及方法

技术领域

本发明涉及一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置及方法。

背景技术

我国采用架空线路形式已经成为电力传输的主要形式，它的安全稳定运行直接影响到供电系统的可靠性。架空输电线路分布广、长度长，线路环境复杂，且处在远离城镇、地形复杂、环境恶劣的自然环境中，传统的人工巡线不仅工作量大而且条件艰苦，巡检周期长，效率低。随着机器人技术的发展，利用机器人进行架空线路巡检和维护，不但可以减轻工人千里巡线劳动强度，而且可提高检测精度和检测效率，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。

架空输电线路巡检机器人作业前需要线路工人登塔安装滑轮机构，地面线路工人通过绳索将机器人提升至架空线路高度，再由线上工人将机器人安装在架空导(地)线上；同样，巡检机器人作业完成后，线上线下工人合作完成机器人的拆除工作。这种机器人安装方式存在工作复杂、劳动强度大、工作效率低、高空坠落等问题，致使线路检修人员对架空输电线路机器人推广应用的积极性不高，严重制约了架空输电线路机器人的实用化进程，不利于线路机器人的应用推广。

中国专利201510911777.8公开了一种带电作业机器人自提升上线装置，包括承载框架(1)、夹紧轮组、电机(6)和控制箱(8)，承载框架为长方形框架，两边框两端设有竖板(2)，竖板内侧上部固定有定滑轮轴、下部固定有活动支架轴(12)，定滑轮轴上有定滑轮(5)，活动支架轴上可摆动地支承着一活动支架(4)的一端，活动支架的另一端固定有驱动轮轴，驱动轮轴上有自带电机的驱动轮(3)；两根事先通过射绳器将中部抛射悬挂在输电电缆上的绝缘绳(10)，绝缘绳绳头先从驱动轮的外侧绕到与定滑轮相对的驱动轮内侧、再向上绕到定滑轮的内侧、最后从定滑轮的外侧向下延伸固定在底面上。综合分析，此专利主要有如下缺点：该专利机器人自提升上线装置，绝缘绳与架空导线直接接触摩擦，容易损伤架空线。

中国专利201510374850.2公开了一种巡线机器人上下线装置及设有其的巡线机器人上下线系统，包括：吊篮，用于支承巡线机器人，设有吊篮导轨；升降装置，与吊篮连接；导向装置，包括引导导轨，引导导轨开设有与吊篮导轨匹配的对接口。上述巡线机器人上下线装置，升降装置带动吊篮沿线路杆塔上升至引导导轨所在位置，吊篮导轨与引导导轨对接，巡线机器人即可自吊篮导轨移动至引导导轨，进而通过引导导轨移动至架空输电线路地线，完成自动上线。或者，巡线机器人通过引导导轨从架空输电线路地线移动至吊篮导轨，完成自动下线。综合分析，此专利主要有如下缺点：本专利提及的上下线装置及上下线系统需要借助杆塔，结构复杂程度高，设备需要提前预装，不适用于即装即拆的巡检机器人架空线路环境作业。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置及方法，本发明能实现够输电线路自主越障巡线机器人自动上下线功能，具有结构简单、易于实现、自动化程度高等优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，包括滑轮机构、起吊绳和起吊手爪机构，所述滑轮机构设置在架空导线上，所述起吊绳安装在滑轮机构上，一端与牵引装置连接，另一端连接起吊环；

所述起吊手爪机构一端具有用以安装巡检机器人的连接端，另一端为手爪，所述手爪被配置为开合度可控，活动固定于起吊环上，通过控制手爪的开合和起吊环的升降，使得巡检机器人上下线。

所述滑轮机构，包括若干个结构相同的滑轮模块，所述滑轮模块包括固定滑轮的滑轮支架、设置在滑轮支架上的、能够包裹导线的开合机构，所述滑轮模块之间通过连接杆连接。

所述开合机构内侧设置有绝缘防滑垫。

所述开合机构为合页。

所述起吊绳的直径与滑轮的滑轮槽大小相配合。

所述滑轮的安装方向与架空输电线方向垂直。

所述起吊手爪机构，具体包括手爪支架，所述手爪支架上固定有两个对称设置的手爪，所述手爪通过手爪轴固定在手爪支架上，所述手爪轴的一端分别设置有一齿轮，两个齿轮相互啮合，手爪轴的另一端安装有蜗轮，与安装在手爪支架上的蜗杆组成蜗轮蜗杆机构，手爪支架上安装电机，与蜗杆轴连接。

所述手爪支架具有可安装在机器人的联板上的连接端。

所述电机能够正反转动，通过蜗轮蜗杆机构、齿轮组传动，控制起吊手爪的打开和闭合。

一种基于上述装置的机器人上下线方法，具体包括：

上线：将滑轮组及起吊绳安装在输电线路自主越障巡线机器人上下线地点的导线上，将起吊绳一端与牵引装置连接，另一端控制机器人起吊手爪机构抓住起吊环，启动牵引装置将机器人吊至安装点下面，控制机器人的驱动比搭载在导线上；

下线：机器人完成巡检作业任务后，行驶至滑轮组安装点，缓缓下放起吊环，控制起吊手爪机构闭合起吊手爪，使之与起吊环连接，控制机器人的驱动臂脱离导线，放松起吊绳，下放机器人至地面控制起吊手爪机构打开起吊手爪，使与起吊环脱离。

本发明的有益效果为：

(1)本发明自动上下线装置结构简单、操作方便，具有独立性，易于与不同的巡线作业机器人连接；

(2)本发明可以实现输电线路自主越障巡线机器人自动上下线，具有结构简单、易于实现、自动化程度高等优点。

附图说明

图1是输电线路自主越障巡线机器人上线示意图；

图2是滑轮组示意图；

图3是滑轮组与起吊绳组合示意图；

图4是起吊手爪机构示意图。

其中，1 架空线路，2 滑轮组，3 输电线路自主越障巡线机器人，4 起吊绳，5 起吊手爪机构，6 合页，7 橡胶垫，8 滑轮支架，9 滑轮，10 连接杆，11 起吊环，12 齿轮组，13手爪支架，14 电机，15 蜗杆，16 蜗轮，17 手爪轴，18 起吊手爪。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，包括滑轮组、起吊绳和起吊手爪机构。所述滑轮组通过螺栓安装在架空导(地)线上，具有防滑功能；所述起吊绳为绝缘绳，安装在滑轮组上，一端与地面卷扬机连接，另一端连接起吊环；所述起吊手爪机构安装在机器人上，实现与起吊环自动连接和脱离功能。

为更好的说明本发明的工作原理，附图及具体实施方式说明是以专利号为ZL201210512203.X的输电线路自主越障巡线机器人为例。

但是，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动时即可将巡检机器人更换为其它型号或种类的巡检机器人，都应在本发明的保护范围内。

图1所示为输电线路自主越障巡线机器人上线示意图，包括架空线路1、自动上下线装置和输电线路自主越障巡线机器人3，其中自动上下线装置包括滑轮组2、起吊绳4和起吊手爪机构5。地面卷扬机与起吊绳4的一端连接，起吊绳4另一端连接起吊环11，起吊手爪机构5安装在输电线路自主越障巡线机器人3的联板上，控制起吊手爪机构5抓住起吊环11。通过卷扬机工作，将输电线路自主越障巡线机器人3从地面吊至安装点，控制输电线路自主越障巡线机器人3驱动臂动作将机器人安装在架空线路1的导线上。

图2所示为滑轮组2示意图，包括滑轮9、滑轮支架8、合页6、橡胶垫7和连接杆10等。滑轮9通过滑轮轴、轴承安装在滑轮支架8上；合页6的下端与滑轮支架8上端连接，通过螺栓安装在架空导(地)线上；橡胶垫7胶接在合页6内侧，通过橡胶垫7的弹性锁紧导(地)线，具有防滑功能，同时避免损伤导(地)线；连接杆10连接两侧滑轮装置形成滑轮组2。

所述滑轮组2具有防滑功能，可以满足机器人在具有一定坡度架空输电线路上的自动上下线。

所述滑轮组2设有两个支点，更容易保证机器人上下线时的平衡，降低了机器人上下线的难度。

图3所示为滑轮组2与起吊绳4组合示意图，起吊绳4为绝缘绳，安装在滑轮组2上，一端与地面卷扬机连接，另一端连接起吊环11。起吊绳4的线径根据滑轮槽的直径选择，防止起吊过程中脱线，采用绝缘吊绳可以满足带电作业要求。

图4所示为起吊手爪机构5示意图，所述起吊手爪机构5安装在机器人上，主要包括起吊手爪18、电机14、蜗轮蜗杆机构、齿轮组12、手爪轴17和手爪支架13等，其中蜗轮蜗杆机构由蜗轮16和蜗杆15组成。起吊手爪18固定在手爪轴17上，两端通过轴承安装在手爪支架13上；手爪轴17的一端安装有相互啮合的齿轮组12，其中一个手爪轴17的另一端安装有蜗轮16，与安装在手爪支架13上的蜗杆15组成蜗轮蜗杆机构；电机14安装在手爪支架13上，与蜗杆轴连接；手爪支架13安装在机器人的联板上。

控制电机14正反转动，通过蜗轮蜗杆机构、齿轮组15传动，控制起吊手爪18的打开和闭合。

所述起吊手爪机构5通过远程控制，实现与起吊环11自动连接和脱离功能。

采用蜗轮蜗杆机构的自锁功能，起吊手爪18起吊过程中为锁死状态，防止机器人起吊过程中意外摔落。

本发明架空输电线路三臂巡检机器人自动上下线方法：

1、机器人自动上线方法

(1)线上作业人员上线将滑轮组2及起吊绳4安装在输电线路自主越障巡线机器人3上下线地点的导(地)线上。

(2)地面作业人员一端与卷扬机连接，另一端控制机器人起吊手爪机构5抓住起吊环11，启动卷扬机将机器人吊至安装点下面。

(3)操作人员控制机器人三个驱动臂呈摆开状态，缓缓提升机器人至机器人驱动臂高于所安装的导(地)线，操作人员控制机器人驱动臂摆回，缓缓下放机器人使三个驱动臂搭到导(地)线上。

(4)通过机器人搭载的云台摄像头确认机器人的安装情况，确认无误后，控制起吊手爪机构5打开起吊手爪18，与起吊环11脱离，完成机器人上线安装。

2、机器人自动下线方法

(1)机器人完成巡检作业任务后，行驶至滑轮组2安装点，缓缓下放起吊环11，控制起吊手爪机构5闭合起吊手爪18，使之与起吊环11连接，整个过程通过机器人搭载的云台摄像头观测完成。

(2)缓缓提升机器人至机器人驱动臂高于导(地)线，操作人员控制机器人驱动臂呈摆开状态，使脱离导(地)线，下放机器人至地面，操作人员控制机器人驱动臂摆回，控制起吊手爪机构5打开起吊手爪11，使与起吊环11脱离。

(3)线上作业人员拆除滑轮组2及起吊绳4，完成机器人下线。

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 (10)

1.一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：包括滑轮机构、起吊绳和起吊手爪机构，所述滑轮机构设置在架空导线上，所述起吊绳安装在滑轮机构上，一端与牵引装置连接，另一端连接起吊环；

所述起吊手爪机构一端具有用以安装巡检机器人的连接端，另一端为手爪，所述手爪被配置为开合度可控，活动固定于起吊环上，通过控制手爪的开合和起吊环的升降，使得巡检机器人上下线。

2.如权利要求1所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述滑轮机构，包括若干个结构相同的滑轮模块，所述滑轮模块包括固定滑轮的滑轮支架、设置在滑轮支架上的、能够包裹导线的开合机构，所述滑轮模块之间通过连接杆连接。

3.如权利要求1所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述开合机构内侧设置有绝缘防滑垫。

4.如权利要求2或3所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述开合机构为合页。

5.如权利要求1所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述起吊绳的直径与滑轮的滑轮槽大小相配合。

6.如权利要求2所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述滑轮的安装方向与架空输电线方向垂直。

7.如权利要求1所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述起吊手爪机构，具体包括手爪支架，所述手爪支架上固定有两个对称设置的手爪，所述手爪通过手爪轴固定在手爪支架上，所述手爪轴的一端分别设置有一齿轮，两个齿轮相互啮合，手爪轴的另一端安装有蜗轮，与安装在手爪支架上的蜗杆组成蜗轮蜗杆机构，手爪支架上安装电机，与蜗杆轴连接。

8.如权利要求7所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述手爪支架具有可安装在机器人的联板上的连接端。

9.如权利要求7所述的一种架空输电线路自主越障巡线机器人自动上下线装置，其特征是：所述电机能够正反转动，通过蜗轮蜗杆机构、齿轮组传动，控制起吊手爪的打开和闭合。

10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的装置的机器人上下线方法，其特征是：具体包括：

上线：将滑轮组及起吊绳安装在输电线路自主越障巡线机器人上下线地点的导线上，将起吊绳一端与牵引装置连接，另一端控制机器人起吊手爪机构抓住起吊环，启动牵引装置将机器人吊至安装点下面，控制机器人的驱动比搭载在导线上；

下线：机器人完成巡检作业任务后，行驶至滑轮组安装点，缓缓下放起吊环，控制起吊手爪机构闭合起吊手爪，使之与起吊环连接，控制机器人的驱动臂脱离导线，放松起吊绳，下放机器人至地面控制起吊手爪机构打开起吊手爪，使与起吊环脱离。