CN107482524B - 具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，包括线路杆塔，还包括行走导轨、机器人承载装置、动力牵引装置、上下线引导装置，所述行走导轨固定在线路杆塔上，所述机器人承载装置设置于所述行走导轨上，所述上下线引导装置设置于所述行走导轨的顶端，所述动力牵引装置设置于所述线路杆塔的顶部，所述动力牵引装置的输出端与所述机器人承载装置相连接，所述线路杆塔的顶端固定设置有地线支架。本发明解决了输电线路巡检机器人自动上下地线和在此过程中防坠落保护的问题，其结构简单轻便，安装方便，不对现有杆塔和高压输电线路造成影响，适用各种类型杆塔和地线结构。

Description

具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统

技术领域

本发明涉及一种具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，属于输电线路检修技术领域。

背景技术

近年来，我国电网发展迅速，电网规模日益扩大和运检人员结构性缺员之间的矛盾日益突出。在此背景下能够实现自动化巡线作业的输电线路巡检机器人应运而生。由于输电线路巡检机器人重量较大，人力搬运上下线极为不便，同时为避免人工操作上下线时带电作业和高空作业的安全隐患。所以迫切需要研制一种具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，取代人工作业，同时对机器人上下线作业过程的安全性提供保障。

现有的输电线路巡检机器人上下线装置缺乏对机器人意外坠落时的保护。同时，现有上下线装置结构设计不合理，容易引发意外事故或损坏。

发明内容

现有技术的缺点：现有的输电线路巡检机器人上下线装置为牵引绳牵引机器人沿简单的固定轨道行走，或采用牵引绳直接起吊的方式，缺乏对机器人意外坠落时的保护，一旦牵引力意外丧失，机器人便会高空坠落造成损坏。位于地面的起吊装置需要数十米起吊绳引致塔顶，在受到风偏影响的情况下，容易引发邻近的带电线路放电跳闸事故，安全性较差。过桥线夹结构复杂，采用顶紧螺栓固定的线夹容易受线路振动影响松动，稳定性差。

本发明的目的在于解决输电线路巡检机器人自动上下地线和在此过程中防坠落保护的问题，其结构简单轻便，安装方便，不对现有杆塔和高压输电线路造成影响，适用各种类型杆塔和地线结构。本发明采用具有防坠落自锁结构的承载起吊系统，结构简单可靠，在机器人意外坠落时快速自锁保护，防止发生机器人高空跌落损坏。动力牵引系统采用布置在塔顶的太阳能电池板系统供电，地面遥控控制，无引下牵引绳，不会出现风偏风险。过桥并沟线夹设计采用电力金具中常见的对称剖切结构，适用含R型防松销的对穿螺栓固定，牢固可靠。

本发明采用如下技术方案：具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，包括线路杆塔，其特征在于，还包括行走导轨、机器人承载装置、动力牵引装置、上下线引导装置，所述行走导轨固定在线路杆塔上，所述机器人承载装置设置于所述行走导轨上，所述上下线引导装置设置于所述行走导轨的顶端，所述动力牵引装置设置于所述线路杆塔的顶部，所述动力牵引装置的输出端与所述机器人承载装置相连接，所述线路杆塔的顶端固定设置有地线支架。

作为一种较佳的实施例，行走导轨采用T型钢构件，行走导轨通过角钢卡具或者抱箍与线路杆塔紧固连接。

作为一种较佳的实施例，机器人承载装置包括防坠自锁器、支撑轮组、吊篮，防坠自锁器安装在行走导轨上，防坠自锁器与吊篮通过吊篮吊绳连接；吊篮通过防坠自锁器、支撑轮组固定在行走导轨上，吊篮上分别设置有防止机器人倾覆掉落的机器人挡杆、用于悬挂机器人行走轮的机器人挂杆。

作为一种较佳的实施例，防坠自锁器包括壳体、个与行走导轨卡接的卡接滚轮、一个与行走导轨面接触的支撑滚轮、制动转杆，卡接滚轮、支撑滚轮和制动转杆通过销轴与壳体相连接。

作为一种较佳的实施例，制动转杆在销轴处弯曲，制动转杆的两端分别设置有长杆端、短杆端，长杆端上设置有挂环并伸出壳体，用于连接吊篮和牵引钢丝绳；制动转杆的短杆端设置有用来增加摩擦力的齿型表面，正常工况时短杆端与行走导轨的导轨面平行，坠落时制动转杆以销轴为中心转动，短杆端与行走导轨的导轨表面挤压接触形成摩擦制动。

作为一种较佳的实施例，动力牵引装置包括太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、遥控微型电动卷扬机、牵引钢丝绳、转向滑轮，太阳能电池板、蓄电池、遥控微型电动卷扬机固定在线路杆塔的顶部，转向滑轮固定在行走导轨的顶端，遥控微型电动卷扬机通过牵引钢丝绳经过转向滑轮与机器人承载装置相连接，太阳能电池板的输出端与太阳能控制器的输入端电连接，太阳能控制器的输出端与蓄电池的输入端电连接，蓄电池的输出端与遥控微型电动卷扬机的输入端电连接。

作为一种较佳的实施例，上下线引导装置包括连接卡槽、支撑角钢、引导杆、专用并沟线夹，机器人挂杆通过连接卡槽与引导杆相连接，支撑角钢的一端与地线支架相连接，支撑角钢的另一端与引导杆的下部相连接，专业并沟线夹的一边与地线卡接，专业并沟线夹的另一边与引导杆卡接，起到连接地线和引导杆，引导机器人平稳进入和脱离地线的作用。

作为一种较佳的实施例，连接卡槽的形状为月牙形，连接卡槽的内部设置有第一圆弧槽、第二圆弧槽，第二圆弧槽的半径小于第一圆弧槽的半径，第一圆弧槽与第二圆弧槽相交形成双R型圆弧槽，第二圆弧槽的半径与引导杆的外径相等；第二圆弧槽自半圆柱的中点的一端与引导杆固定连接，第一圆弧槽用来引导机器人挂杆就位，第二圆弧槽用来使机器人挂杆与引导杆准确对接。

作为一种较佳的实施例，专业并沟线夹采用直角三角体结构，专业并沟线夹在平行长直角边方向设置有贯穿的第一圆形开孔，用来安装地线，专业并沟线夹在平行斜边方向设置有不贯穿的第二圆形开孔，第二圆形开孔用于安装引导杆的一端；专业并沟线夹自中间剖为两个对称的装配体，装配时采用螺栓贯穿紧固。

作为一种较佳的实施例，引导杆的下部固定设置有支撑杆、连接用的扁铁，引导杆的扁铁通过螺栓与支撑角钢的一端相连接，支撑杆与扁铁固定连接。

本发明所达到的有益效果：第一，本发明通过遥控微型电动卷扬机牵引承载机器人的吊篮，使机器人升至塔顶，机器人经上下线引导装置行走进入地线，进入工作状态或使线上已完成巡检工作的机器人降至地面，该过程只需地面遥控操作，无需人工作业，避免了高空作业和带电作业的风险，减轻人工工作量，提高工作效率；第二，本发明还具有防坠落用的防坠自锁器，使机器人在上下线作业的过程中得到有效保护，避免意外坠落损坏，造成经济损失和安全风险；第三，本发明的行走导轨采用T型钢构件，方便与线路杆塔的连接以及提供机器人升降通道；第四，本发明的吊篮采用防坠自锁器与支撑轮组分体设计，具有防坠落的功能；第五，本发明的连接卡槽采用月牙形，起到引导机器人挂杆就位以及使机器人挂杆和引导杆准确对接的作用，实际应用性好；第六，本发明的专用并沟线夹来实现地线与引导杆连接，克服了现有的螺栓连接导致的无法解决线路震动大螺栓容易掉落的缺陷。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的动力牵引装置示意图。

图3是本发明的机器人承载装置和导轨示意图。

图4是本发明的上下线引导装置示意图。

图5是本发明的连接卡槽示意图。

图6是本发明的专用并沟线夹示意图。

图7是本发明的防坠自锁器正常状态的剖面图。

图8是本发明的防坠自锁器闭锁状态的剖面图。

图中标记的含义：1-机器人挡杆，2-机器人挂杆，3-连接卡槽，4-引导杆，5-支撑角钢，6-地线，7-专用并沟线夹，8-吊篮吊绳，9-防坠自锁器，10-支撑轮组，11-太阳能电池板，12-太阳能控制器，13-蓄电池，14-遥控微型电动卷扬机，15-牵引钢丝绳，16-转向滑轮，17-地线支架，18-吊篮，19-行走导轨；31-第一圆弧槽，32-第二圆弧槽；41-支撑杆，42-扁铁；71-第一圆形开孔，72-第二圆形开孔；91-壳体，92-卡接滚轮，93-支撑滚轮，94-制动转杆，941-长杆端，942-短杆端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1是本发明的整体结构示意图。本发明提出一种具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，包括线路杆塔，其特征在于，还包括行走导轨19、机器人承载装置、动力牵引装置、上下线引导装置，行走导轨19固定在线路杆塔上，机器人承载装置设置于行走导轨19上，上下线引导装置设置于行走导轨19的顶端，动力牵引装置设置于线路杆塔的顶部，动力牵引装置的输出端与机器人承载装置相连接，线路杆塔的顶端固定设置有地线支架17。

图3是本发明的机器人承载装置和行走导轨示意图。作为一种较佳的实施例，行走导轨19采用T型钢构件，行走导轨19通过角钢卡具或者抱箍与线路杆塔紧固连接，提供机器人沿线路杆塔的塔身升降的通道。

图3是本发明的机器人承载装置和行走导轨示意图。作为一种较佳的实施例，机器人承载装置包括防坠自锁器9、支撑轮组10、吊篮18，防坠自锁器9安装在行走导轨19上，防坠自锁器9与吊篮18通过吊篮吊绳8连接；吊篮18通过防坠自锁器9、支撑轮组10固定在行走导轨19上，吊篮18上分别设置有防止机器人倾覆掉落的机器人挡杆1、用于悬挂机器人行走轮的机器人挂杆2；当机器人到达线路杆塔顶部时吊篮18顶部的机器人挂杆2与上下线引导装置无缝连接，机器人可沿着机器人挂杆2通过上下线引导装置行走到架空线路的地线6上。非工作状态时机器人承载装置停留在行走导轨19的顶端。

作为一种较佳的实施例，防坠自锁器9是一种用于坠落保护的合金部件，防坠自锁器9包括壳体91、4个与行走导轨19卡接的卡接滚轮92、一个与行走导轨19面接触的支撑滚轮93、一个弯折的制动转杆94，卡接滚轮92、支撑滚轮93和制动转杆94通过销轴与壳体91相连接。

作为一种较佳的实施例，制动转杆94在销轴处弯曲，制动转杆94的两端分别设置有长杆端941、短杆端942，长杆端941上设置有挂环并伸出壳体1，用于连接吊篮和牵引钢丝绳；制动转杆94的短杆端942设置有用来增加摩擦力的齿型表面，正常工况时短杆端942与行走导轨19的导轨面平行，坠落时制动转杆94以销轴为中心转动，短杆端942与行走导轨19的导轨表面挤压接触形成摩擦制动。

图2是本发明的动力牵引装置示意图。作为一种较佳的实施例，动力牵引装置包括太阳能电池板11、太阳能控制器12、蓄电池13、遥控微型电动卷扬机14、牵引钢丝绳15、转向滑轮16，太阳能电池板11、蓄电池13、遥控微型电动卷扬机14固定在线路杆塔的顶部，转向滑轮16固定在行走导轨19的顶端，遥控微型电动卷扬机14通过牵引钢丝绳15经过转向滑轮16与机器人承载装置的防坠自锁器9相连接，太阳能电池板11的输出端与太阳能控制器12的输入端电连接，太阳能控制器12的输出端与蓄电池13的输入端电连接，蓄电池13的输出端与遥控微型电动卷扬机14的输入端电连接。

图4是本发明的上下线引导装置示意图。作为一种较佳的实施例，上下线引导装置包括连接卡槽3、支撑角钢5、引导杆4、专用并沟线夹7，机器人挂杆2通过连接卡槽3与引导杆4相连接，支撑角钢5的一端与地线支架17相连接，支撑角钢5的另一端与引导杆4的下部相连接，专业并沟线夹7的一边与地线6卡接，专业并沟线夹7的另一边与引导杆4卡接，起到连接地线6和引导杆4，引导机器人平稳进入和脱离地线4的作用。

作为一种较佳的实施例，支撑角钢5选取与线路杆塔的地线支架17上的角钢同种规格，引导杆4采用与机器人挂杆2同规格的铝合金杆。

图5是本发明的连接卡槽示意图。作为一种较佳的实施例，连接卡槽3采用月牙形的金属件，连接卡槽3的内部设置有第一圆弧槽31、第二圆弧槽32，第二圆弧槽32的半径小于第一圆弧槽31的半径，第一圆弧槽31与第二圆弧槽32相交形成双R型圆弧槽，第二圆弧槽32的半径与引导杆4的外径相等；第二圆弧槽32自半圆柱的中点的一端与引导杆4固定连接，第一圆弧槽31用来引导机器人挂杆2就位，第二圆弧槽32用来使机器人挂杆2与引导杆4准确对接。

图6是本发明的专用并沟线夹示意图。作为一种较佳的实施例，专业并沟线夹7采用直角三角体金属结构，专业并沟线夹7在平行长直角边方向设置有贯穿的第一圆形开孔71，用来安装地线6，专业并沟线夹7在平行斜边方向设置有不贯穿的第二圆形开孔72，第二圆形开孔72用于安装引导杆4的一端；专业并沟线夹7自中间剖为两个对称的装配体，装配时采用螺栓贯穿紧固。

作为一种较佳的实施例，引导杆4的下部固定设置有支撑杆41、连接用的扁铁42，引导杆4的扁铁42通过螺栓与支撑角钢5的一端相连接，支撑杆41与扁铁42固定连接。

本发明的工作原理：动力牵引装置的工作方式：上下线工作牵引力由遥控微型电动卷扬机14提供，由蓄电池13提供电源，非工作时间由太阳能电池板11、太阳能控制器12为蓄电池13充电，确保工作时电量充足。

正常工况：上线作业时，机器人置于吊篮18中，机器人行走轮悬挂在吊篮18上的机器人挂杆2上，且具有闭锁功能的行走轮位于吊篮18上的两根机器人挡杆1之间。启动遥控微型电动卷扬机14，牵引钢丝绳15牵引吊篮18沿行走导轨19上行。待吊篮18上的机器人挂杆2与连接卡槽3卡接后，吊篮18行走到位。关闭遥控微型电动卷扬机14启动机器人，机器人跨越机器人挡杆1，经连接卡槽3进入引导杆4，依次跨越支撑角钢5、专用并沟线夹7进入地线6，完成全部上线动作。

机器人下线方式与上线动作相反。

异常工况：

第一，坠落：当牵引钢丝绳15意外断开或遥控微型电动卷扬机14发生故障等情况，使吊篮18失去牵引力时，机器人随吊篮18呈自由落体坠落，此时防坠自锁器9受到吊篮吊绳8的拉力向下旋转，防坠自锁器9的制动面与行走导轨19的平面接触卡死，完成防坠制动，形成防坠落保护。防坠器正常工况和闭锁工况剖视图对比如图7和图8所示。

第二，倾覆：当吊篮18的支撑轮组10或防坠自锁器9意外脱离行走导轨19或受外力造成吊篮18倾覆时，机器人与吊篮18发生相对滑动，机器人具有闭锁功能的行走轮滑动至吊篮18上的机器人挡杆1，受到机器人挡杆1的阻挡机器人不能脱离吊篮18坠落，避免机器人倾覆坠落。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，包括线路杆塔，其特征在于，包括行走导轨(19)、机器人承载装置、动力牵引装置、上下线引导装置，所述行走导轨(19)固定在线路杆塔上，所述机器人承载装置设置于所述行走导轨(19)上，所述上下线引导装置设置于所述行走导轨(19)的顶端，所述动力牵引装置设置于所述线路杆塔的顶部，所述动力牵引装置的输出端与所述机器人承载装置相连接，所述线路杆塔的顶端固定设置有地线支架(17)；

所述机器人承载装置包括防坠自锁器(9)、支撑轮组(10)、吊篮(18)，所述防坠自锁器(9)安装在所述行走导轨(19)上，所述防坠自锁器(9)与所述吊篮(18)通过吊篮吊绳(8)连接；所述吊篮(18)通过所述防坠自锁器(9)、所述支撑轮组(10)固定在所述行走导轨(19)上，所述吊篮(18)上分别设置有防止机器人倾覆掉落的机器人挡杆(1)、用于悬挂机器人行走轮的机器人挂杆(2)；

所述防坠自锁器(9)包括壳体(91)、4个与所述行走导轨(19)卡接的卡接滚轮(92)、一个与所述行走导轨(19)面接触的支撑滚轮(93)、制动转杆(94)，所述卡接滚轮(92)、所述支撑滚轮(93)和所述制动转杆(94)通过销轴与所述壳体(91)相连接；

所述制动转杆(94)在销轴处弯曲，所述制动转杆(94)的两端分别设置有长杆端(941)、短杆端(942)，所述长杆端(941)上设置有挂环并伸出所述壳体(1)，用于连接吊篮和牵引钢丝绳；所述制动转杆(94)的所述短杆端(942)设置有用来增加摩擦力的齿型表面，正常工况时所述短杆端(942)与所述行走导轨(19)的导轨面平行，坠落时所述制动转杆(94)以销轴为中心转动，所述短杆端(942)与所述行走导轨(19)的导轨表面挤压接触形成摩擦制动。

2.根据权利要求1所述的具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，其特征在于，所述行走导轨(19)采用T型钢构件，所述行走导轨(19)通过角钢卡具或者抱箍与所述线路杆塔紧固连接。

3.根据权利要求1所述的具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，其特征在于，所述动力牵引装置包括太阳能电池板(11)、太阳能控制器(12)、蓄电池(13)、遥控微型电动卷扬机(14)、牵引钢丝绳(15)、转向滑轮(16)，所述太阳能电池板(11)、所述蓄电池(13)、所述遥控微型电动卷扬机(14)固定在所述线路杆塔的顶部，所述转向滑轮(16)固定在所述行走导轨(19)的顶端，所述遥控微型电动卷扬机(14)通过所述牵引钢丝绳(15)经过所述转向滑轮(16)与所述机器人承载装置相连接，所述太阳能电池板(11)的输出端与所述太阳能控制器(12)的输入端电连接，所述太阳能控制器(12)的输出端与所述蓄电池(13)的输入端电连接，所述蓄电池(13)的输出端与所述遥控微型电动卷扬机(14)的输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，其特征在于，所述上下线引导装置包括连接卡槽(3)、支撑角钢(5)、引导杆(4)、专业并沟线夹(7)，所述机器人挂杆(2)通过所述连接卡槽(3)与所述引导杆(4)相连接，所述支撑角钢(5)的一端与所述地线支架(17)相连接，所述支撑角钢(5)的另一端与所述引导杆(4)的下部相连接，所述专业并沟线夹(7)的一边与地线(6)卡接，所述专业并沟线夹(7)的另一边与所述引导杆(4)卡接，起到连接地线(6)和引导杆(4)，引导机器人平稳进入和脱离地线(4)的作用。

5.根据权利要求4所述的具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，其特征在于，所述连接卡槽(3)的形状为月牙形，所述连接卡槽(3)的内部设置有第一圆弧槽(31)、第二圆弧槽(32)，所述第二圆弧槽(32)的半径小于所述第一圆弧槽(31)的半径，所述第一圆弧槽(31)与所述第二圆弧槽(32)相交形成双R型圆弧槽，所述第二圆弧槽(32)的半径与所述引导杆(4)的外径相等；所述第二圆弧槽(32)自半圆柱的中点的一端与所述引导杆(4)固定连接，所述第一圆弧槽(31)用来引导机器人挂杆(2)就位，所述第二圆弧槽(32)用来使机器人挂杆(2)与引导杆(4)准确对接。

6.根据权利要求4所述的具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，其特征在于，所述专业并沟线夹(7)采用直角三角体结构，所述专业并沟线夹(7)在平行长直角边方向设置有贯穿的第一圆形开孔(71)，用来安装地线(6)，所述专业并沟线夹(7)在平行斜边方向设置有不贯穿的第二圆形开孔(72)，所述第二圆形开孔(72)用于安装所述引导杆(4)的一端；所述专业并沟线夹(7)自中间剖为两个对称的装配体，装配时采用螺栓贯穿紧固。

7.根据权利要求4所述的具有防坠落功能的输电线路巡线机器人自动上下地线系统，其特征在于，所述引导杆(4)的下部固定设置有支撑杆(41)、连接用的扁铁(42)，所述引导杆(4)的扁铁(42)通过螺栓与所述支撑角钢(5)的一端相连接，所述支撑杆(41)与所述扁铁(42)固定连接。