CN107342554B - 一种用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，包括对接机构、线上移动机构和飞行机构；对接机构是高压线巡检机器人的核心结构之一，通过对接结构机器人既拥有多种模态的组合整体机构，又拥有机构分离的功能；能够实现飞行巡检、线上爬行和滑行巡检及其这三种模态间的自如切换或并行存在执行不同的巡检任务，具有很强的灵活性和实用性。

Description

一种用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人

【技术领域】

本发明涉及高压电线巡线检测机器人领域，特别涉及一种用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人。

【背景技术】

高输电线路的缺陷主要有断股、松股、生锈、缺损、缺失、移位、雷击、污秽、磨损、腐蚀等，尤其是输电线路上金具的氧化腐蚀、接头松动以及绝缘子老化、开裂和击穿等缺陷及故障严重威胁输电系统的安全运行，为此对高压输电线路实施有效及时的巡检具有重要的工程意义。

目前，对输电导线进行巡检的方法主要有三种：

(1)地面目测法。此方法需要巡检人员在地面采用肉眼或望远镜对辖区内的电力线进行观测。由于输电线路分布点多面广、地理条件复杂，巡检工人需要翻山越岭、涉水过河、徒步或驱车巡检。这种方法检测时距离线塔远，探测精度低，并且劳动强度大，工作效率低和探测精度低，可靠性差。

(2)人工巡检法。此方法属于带电作业范畴，需要巡检人员身着带电服进行高空攀爬完成线路巡检，危险性高强度大，对巡检人员自身安全存在一定威胁。

(3)航测法。航测法可分为直升机巡检和无人机巡检两种，其巡检速度快，但为保持飞机与线塔的安全距离无法进行近距离检查，恶劣天气条件下无法巡检。其中，直升机巡检需飞行员，程序繁琐，成本高；无人机巡检，可实现自主GPS导航，但载荷有限，续航时间短。

将巡检机器人应用于高压线特别是超高压输电线路的巡检作业，不仅可以减轻工人的劳动强度，降低巡检作业费用，并且可以提高巡检作业质量和效率，是一种可替代原有巡检方法的切实可行的方案，因此高压输电线路巡检机器人具有强烈的市场需求和广阔的发展前景。因此多功能、多模态高压线路巡检机器人关键技术的研究及其系统开发研制成为电网发展的迫切需要。

基于仿生学原理建立飞爬滑多模态巡检机器人模型，使巡检机器人能够更好地适应复杂多样的工作环境，充分解决新疆地区天气恶劣，地势险峻，高压输电线路长度长等问题导致的人工巡检困难的现状；通过对多模态高压巡线机器人的研制，解决恶劣环境下(强电磁场、低温、大风等)机器人运行的稳定性问题，将会把高压巡检机器人的巡检方式推向复杂环境下的多功能巡检。而对接机构的设计使得飞爬滑高压巡线机器人更加的灵活，使得飞爬滑高压巡线机器人可以在巡检的过程中，线上巡检机构和飞行机构能够分离，提高了巡检的效率，减少了功耗，实现真正意义上的智能巡检。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，设置有对接机构，在不影响多模态巡检机器人飞行巡检和线上移动巡检功能同时，机器人具有“分离体”和“融合体”两种机构状态，具有很强的灵活性和实用性，实现更高效率的高压输电线路巡检。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，包括对接机构、线上移动机构和飞行机构；

对接机构包括对接机构芯体，通过滚动轴承竖向安装在对接机构芯体上的蜗轮轴，蜗轮轴固定安装有蜗轮，丝杠螺母通过丝杠螺母副连接在蜗轮轴上，布置在蜗轮轴两侧的传力杆一端通过转动副与丝杠螺母相连、另一端通过转动副分别连接一定位杆，定位杆与对接机构芯体通过滑动副连接，驱动电机固定在对接机构芯体中、并与蜗杆轴连接，蜗杆轴与蜗轮轴上的蜗轮配合；

驱动电机转动通过蜗杆轴带动蜗轮旋转，蜗轮带动蜗轮轴旋转，丝杠螺母相对于蜗轮轴上下移动，丝杠螺母通过传力杆带动定位杆移动，线上移动机构下部设有与定位杆配合的线上移动机构定位锁紧曲面，定位杆与线上移动机构定位锁紧曲面配合，实现分离或结合。

进一步，所述对接机构芯体上安装有中间开孔的配重块，对接机构各部件安装在配重块中间开孔位置。

进一步，对接机构芯体上用于对接时引导机构的准确对接及对接成功后承重的承重端盖，轴承与承重端盖连接。

进一步，线上移动机构底部设有凸起的线上移动机构斜面，承重端盖上设有与线上移动机构斜面配合的自动对中承重曲面。

进一步，对接机构芯体上还设置有与线上移动机构对接时起引导作用的自动对中曲面和自动对中斜面。

进一步，蜗轮通过键连接和弹性挡圈定位安装在蜗轮轴上。

进一步，驱动电机通过螺钉固定在对接机构芯体中、并与蜗杆轴通过键连接。

本发明的用于可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，包括对接机构、线上移动机构和飞行机构；对接机构是高压线巡检机器人的核心结构之一，通过对接结构机器人既拥有多种模态的组合整体机构，又拥有机构分离的功能；能够实现飞行巡检、线上爬行和滑行巡检及其这三种模态间的自如切换或并行存在执行不同的巡检任务，具有很强的灵活性和实用性。

高压巡线检测机器人能够从飞行状态到线上移动状态、从线上移动状态到飞行状态的任意自如切换，以及飞行状态和线上移动状态同时分别存在、各执行不同线路的巡检。线上移动机构和飞行机构通过对接机处于“融合体”时，机构处于完整连接状态，在对接机构的作用下线上移动机构和飞行机构连接在一起，机构能够融合在一起，进行整机的运动和巡检；二者分离而处于“分离体”时，对接机构不再将线上移动机构和飞行机构锁定在一起，使得飞行机构与线上移动机构分离，且分离后飞行机构与线上移动机构分别能够进行各自的运动，并能够同时对不同线路进行飞行巡检和线上移动巡检，进而实现更高效率的高压输电线路巡检。

【附图说明】

图1是高压输电线路多运动模态巡检机器人处于“组合体”时立体示意图；

图2是高压输电线路多运动模态巡检机器人处于“分离体”时飞行机构的立体示意图；

图3是用于高压输电线路多运动模态巡检机器人的对接机构的立体示意图；

图4是与图3顶端凹槽想配合的承重端盖的立体示意图；

图5是图3的剖视图的立体示意图；

图6是高压输电线路多运动模态巡检机器人处于“分离体”时线上移动机构的立体示意图；

图中：1对接机构，2线上移动机构，3飞行机构；1-1对接机构芯体，1-2中间开孔的配重块，1-3轴承，1-4传力杆，1-5定位杆，1-6自动对中曲面，1-7自动对中斜面，1-8驱动电机，1-9蜗杆轴，1-10蜗轮，1-11丝杠螺母，1-12蜗轮轴，1-13承重端盖，1-14自动对中承重曲面，2-1线上移动机构曲面一，2-2线上移动机构曲面二，2-3线上移动机构斜面，2-4线上移动机构定位锁紧曲面。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，高压输电线路多运动模态巡检机器人由对接机构1、线上移动机构2、飞行机构3三部分组成。

如图3所示，对接机构1包括对接机构芯体1-1，对接机构芯体1-1上加工的中间开孔的配重块1-2，通过滚动轴承安装在对接机构芯体1-1上的蜗轮轴1-12，蜗轮轴1-12上有通过键连接和弹性挡圈定位的蜗轮1-10、丝杠螺母1-11通过丝杠螺母副连接在蜗轮轴1-12上，传力杆1-4一端通过转动副与丝杠螺母1-11相连、另一端通过转动副与定位杆1-5相连，定位杆1-5与对接机构芯体1-1通过滑动副连接，驱动电机1-8通过螺钉固定在对接机构芯体1-1中、并与蜗杆轴1-9通过键连接，蜗杆轴1-9与蜗轮轴1-12上的蜗轮1-10配合，承重端盖1-13通过螺钉固定在对接机构芯体1-1上、轴承1-3与承重端盖1-13连接，承重端盖1-13上的自动对中承重曲面1-14用于对接时的引导机构的准确对接及对接成功后的承重，对接机构芯体1-1上的自动对中曲面1-6，自动对中斜面1-7用于对接时的引导。

如图4-6所示，上述样机的工作原理如下：

1.“融合体”和“分离体”之间的变形方式。

(1)“融合体”到“分离体”的变形

高压输电线路多运动模态巡检机器人进行“融合体”到“分离体”的变形时，多运动模态巡检机器人通过飞行模式运动到高压线的正下方，保持飞行状态，线上移动机构进行抓线，多运动模态巡检机器人抓住高压输电线稳定后，驱动电机1-8正转，通过键带动蜗杆轴1-9旋转，蜗杆轴1-9带动蜗轮1-10旋转，蜗轮1-10通过键带动蜗轮轴1-12旋转，在蜗轮轴1-12与丝杠螺母1-11形成的丝杆螺母副的作用下，丝杠螺母1-11相对于蜗轮轴1-12向下移动，丝杠螺母1-11通过传力杆1-4带动定位杆1-5向着对接机构芯体1-1轴线方向移动，随着定位杆1-5的移动，定位杆1-5与线上移动机构定位锁紧曲面2-4分开，失去定位锁紧的作用，线上移动机构2与飞行机构3之间能够产生相对运动，在飞行机构3的进行向下的飞行后，两个机构分开，两个机构就可以分别进行移动，分为两个能够同时自主进行移动和巡检机器人。

(2)“分离体”到“融合体”的变形

高压输电线路多运动模态巡检机器人进行“分离体”到“融合体”的变形时，飞行机构3通过飞行模式运动到抓在高压线上的线上移动机构2的正下方，缓缓向上移动，在对接机构芯体1-1上的自动对中曲面1-6与线上移动机构曲面一2-1、线上移动机构曲面二2-2，自动对中斜面1-7与线上移动机构斜面2-3的作用下，线上移动机构2和飞行机构3完成对接的机构之间相对位置的要求。

在保持飞行状态下，驱动电机1-8反转，通过键带动蜗杆轴1-9旋转，蜗杆轴1-9带动蜗轮1-10旋转，蜗轮1-10通过键带动蜗轮轴1-12旋转，在蜗轮轴1-12与丝杠螺母1-11形成的丝杆螺母副的作用下，丝杠螺母1-11相对于蜗轮轴1-12向上移动，丝杠螺母1-11通过传力杆1-4带动定位杆1-5向着远离对接机构芯体1-1轴线方向移动，随着定位杆1-5的移动，定位杆1-5与线上移动机构定位锁紧曲面2-4配合，产生定位锁紧的作用，完成连接不能产生相对运动，形成“融合体”。

以上所述是本发明的优选实施方式，通过上述说明内容，本技术领域的相关工作人员可以在不偏离本发明技术原理的前提下，进行多样的改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：包括对接机构(1)、线上移动机构(2)和飞行机构(3)；

对接机构(1)包括对接机构芯体(1-1)，通过滚动轴承竖向安装在对接机构芯体(1-1)上的蜗轮轴(1-12)，蜗轮轴(1-12)上固定安装有蜗轮(1-10)，丝杠螺母(1-11)通过丝杠螺母副连接在蜗轮轴(1-12)上，布置在蜗轮轴(1-12)两侧的传力杆(1-4)一端通过转动副与丝杠螺母(1-11)相连、另一端通过转动副分别连接一定位杆(1-5)，定位杆(1-5)与对接机构芯体(1-1)通过滑动副连接，驱动电机(1-8)固定在对接机构芯体(1-1)中、并与蜗杆轴(1-9)连接，蜗杆轴(1-9)与蜗轮轴(1-12)上的蜗轮(1-10)配合；

驱动电机(1-8)转动通过蜗杆轴(1-9)带动蜗轮(1-10)旋转，蜗轮(1-10)带动蜗轮轴(1-12)旋转，丝杠螺母(1-11)相对于蜗轮轴(1-12)上下移动，丝杠螺母(1-11)通过传力杆(1-4)带动定位杆(1-5)移动，线上移动机构(2)下部设有与定位杆(1-5)配合的线上移动机构定位锁紧曲面(2-4)，定位杆(1-5)与线上移动机构定位锁紧曲面(2-4)配合，实现分离或结合。

2.如权利要求1所述的可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：所述对接机构芯体(1-1)上安装有中间开孔的配重块(1-2)，对接机构(1)各部件安装在配重块(1-2)中间开孔位置。

3.如权利要求1或2所述的可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：对接机构芯体(1-1)上设置有用于对接时引导机构的准确对接及对接成功后承重的承重端盖(1-13)，轴承(1-3)与承重端盖(1-13)连接。

4.如权利要求3所述的可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：线上移动机构(2)底部设有凸起的线上移动机构斜面(2-3)，承重端盖(1-13)上设有与线上移动机构斜面(2-3)配合的自动对中承重曲面(1-14)。

5.如权利要求3所述的可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：对接机构芯体(1-1)上还设置有与线上移动机构(2)对接时起引导作用的自动对中曲面(1-6)和自动对中斜面(1-7)。

6.如权利要求3所述的可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：蜗轮(1-10)通过键连接和弹性挡圈定位安装在蜗轮轴(1-12)上。

7.如权利要求3所述的可分离和融合变形的飞爬滑高压巡线机器人，其特征在于：驱动电机(1-8)通过螺钉固定在对接机构芯体(1-1)中、并与蜗杆轴(1-9)通过键连接。