CN107546642B - 架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人、系统及方法，机器人具有驱动臂机构，所述驱动臂机构包括驱动轮、从动轮、旋转关节和支撑架，所述驱动轮和从动轮布设于支撑架上，支撑架底部设置于旋转关节上，随旋转关节转动，从动轮沿支撑架进行竖直运动，旋转关节上设置有限位机构，通过其对旋转关节的卡合或释放，使支撑架带动驱动轮和从动轮适应轨道的曲率变换，实现其始终沿地线移动运行。本发明的辅助通道提高了机器人变向的效率，可有效解决机器人跨越耐张塔等障碍物的难题。

Description

架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人、系统及方法

技术领域

本发明涉及一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人、系统及方法。

背景技术

高压输电线路的安全运行直接影响国民的生产、生活，必须对输电线路进行定期的巡视检查，随时掌握和了解输电线路的安全运行情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生。由于我国幅员辽阔，输电线路分布广，远离城镇，地形复杂，机器人已经广泛应用于高压输电线路领域，特别是输电线路的带电巡线作业，但是，在我国目前的架空输电线路上，由于地线在设计之初并没有考虑线路机器人的应用，地线上的防震锤、悬垂线夹、耐张塔等成为了机器人快速巡线的障碍，特别是耐张塔，目前国内外的线路机器人大部分只能在两个耐张塔之间运行，无法跨越耐张塔，严重限制了机器人在整体线路上运行。

再者，目前应用在线路上的巡线机器人需要地面人员的远程操作，特别是在跨越障碍物的时候，降低了机器人线路巡检的运行效率，操作人员的素质不一，增加了许多不确定因素。

因此，一种能够在不做任何越障动作的前提下快速通过耐张塔的机器人成为必然。

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地线自主变向行驶巡检机器人、系统及方法，本发明在与之搭配的地线耐张塔通道上可进行地线全程自动巡检，无需人员干预即可完成耐张塔的跨越。

本发明的第一目的是提供一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人，该机器人通过锁紧装置和驱动臂的配合，保证其只在设定的范围内自由转动，跨越耐张塔，提高了机器人的跨越地线直线杆塔的效率。

本发明的第二目的是提供一种巡检系统，该系统基于上述机器人，且在地线耐张塔搭建通道，使其和机器人相适配，保证巡检任务沿地线快速执行，提高巡检的通过效率。

本发明的第三目的是提供一种基于上述巡检系统的巡检方法，本方法通过控制机器人在输电线路上不同路径环境下的转换，能够保证机器人有效的进行越障，实现全程自动巡检。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人，具有驱动臂机构，所述驱动臂机构包括驱动轮、从动轮、旋转关节和支撑架，所述驱动轮和从动轮布设于支撑架上，支撑架底部设置于旋转关节上，随旋转关节转动；

所述从动轮沿支撑架进行竖直运动；

所述旋转关节上设置有限位机构，通过其对旋转关节的卡合或释放，使支撑架带动驱动轮和从动轮适应轨道的曲率变换，实现其始终沿地线移动运行。

进一步的，所述驱动臂机构包括多个，且所有驱动臂机构并排均匀固定在机器人本体上。这样的设计能够保证机器人在行走时，同一时间至少有一个驱动臂处于锁紧的状态，保证机器人安全吊设于地线上。同时，也有助于保证机器人整体重量的平稳性，保证在跨越障碍物时的平衡性。

进一步的，所述从动轮包括直流电机、直线平台、传动齿轮和V型轮，所述直线平台的下端设置有两个相互啮合的传动齿轮，所述直线平台上活动设置有V型轮，所述直流电机带动一个齿轮旋转，另一个齿轮连接V型轮，使得V型轮可沿直线平台实现上下往复运动。

进一步的，所述旋转关节包括法兰、轴承、限位机构、卡扣和底座，所述底座上设置轴承，所述轴承上部设置法兰，法兰上设置有限位机构，所述轴承的外沿设置有多个卡扣，所述限位机构可在卡扣间进行旋转，以实现旋转关节在一定范围内自由转动。

优选的，所述限位机构为限位块。

进一步的，通过调节卡扣之间的距离，从而调节旋转关节的旋转的角度。

一种与上述巡检机器人相匹配的辅助通道，包括轨道和支架，所述轨道固定于支架上，且轨道有两条，上下平行分布，中间有多个间隔架支撑。

进一步的，所述支架设置在障碍物的外侧，轨道两端外置于障碍物边缘，连通障碍物两侧的地线，实现机器人沿轨道运动，即可在障碍物处实现变向并跨越。

进一步的，所述支架位于轨道的中心位置。以均匀承载力。

进一步的，所述轨道在两条地线之间平滑设置，其曲率与旋转关节的旋转的角度相适配。

障碍物包括但不限于耐张塔。

一种巡检系统，包括上述机器人和设置于各个障碍物处的辅助通道。

基于上述巡检系统的工作方法，巡检机器人沿地线运行，需要变向时，使旋转关节处于放松状态，能够在一定范围内自由转动，驱动轮沿着具有一定弧度的导轨逐渐脱离地线，从动轮上升并卡住底部的轨道，使驱动轮和从动轮将上下两条轨道卡在中间位置，形成一个封闭空间，保证机器人的安全性，同时，底部的旋转关节可被动旋转，与上端的驱动轮和从动轮实现联动，自适应轨道的曲率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明结构简单，驱动轮、从动轮和旋转关节实现联动状态，提高了机器人的适应能力，通过障碍物的方法简单有效，机器人无需做任何越障动作，提高了安全性；

(1)本发明的辅助通道提高了机器人变向的效率，可有效解决机器人跨越耐张塔等障碍物的难题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是驱动臂机构结构图；

图2是从动轮机构结构图；

图3是旋转关节结构图；

图4是驱动臂在轨道上运行的示意图。

其中：1、驱动轮，2、从动轮，3、旋转关节4、支撑架，5、V型轮，6、直线平台，7、传动齿轮，8、直流电机，9、法兰，10、轴承，11、限位块，12、卡扣，13底座，14、轨道，15、间隔架，16、地线，17、支架。

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。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在地线在设计之初并没有考虑线路机器人的应用，地线上的防震锤、悬垂线夹、耐张塔等成为了机器人快速巡线的障碍，影响了机器人在线通过效率，并且安全系数较低的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人系统，包括巡检机器人驱动臂机构和辅助通道，其中：

巡检机器人驱动臂机构包括驱动轮、从动轮、旋转关节和支撑架；所述驱动轮、从动轮和旋转关节位于同一轴线上，可绕旋转关节转动；所述支撑架将驱动轮、从动轮和旋转关节组成一个整体；所述驱动轮位于支撑架顶端，旋转关节位于支撑架底部；所述从动轮位于驱动轮的正下方，从动轮可上下往复运动；

从动轮包括直流电机、直线平台、传动齿轮和V型轮，V型轮可沿直线平台实现上下往复运动；

旋转关节具有限位功能，只在一定范围内进行自由旋转，其旋转角度范围与轨道的曲率相辅相成；旋转关节包括法兰、轴承、限位机构、卡扣和底座，所述底座上设置轴承，所述轴承上部设置法兰，法兰上设置有限位机构，所述轴承的外沿设置有多个卡扣，所述限位机构可在卡扣间进行旋转，以实现旋转关节在一定范围内自由转动；

巡检机器人驱动臂机构有两个或多个；

辅助通道包括轨道和支架；所述轨道有两条，上下平行分布，中间有多个间隔架支撑；所述辅助通道设置在障碍物的外侧，实现机器人变向并跨越；

巡检机器人需要变向时，旋转关节处于放松状态，能够在一定范围内自由转动；驱动轮沿着具有一定弧度的导轨逐渐脱离地线，此时，从动轮上升并卡住底部的轨道，这样，驱动轮和从动轮将上下两条轨道卡在中间位置，形成一个封闭空间，保证机器人的安全性，同时，底部的旋转关节可被动旋转，与上端的驱动轮和从动轮实现联动，自适应轨道的曲率。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种机器人，包括驱动轮1、从动轮2、旋转关节3和支撑架4；驱动轮1骑在地线上，沿地线行走；驱动轮1和旋转关节3分别位于支撑架4的上、下两端，从动轮2位于驱动轮1的正下方并固定在支撑架4上；驱动轮1、从动轮2和支撑架4可绕旋转关节3转动。

如图2所示，从动轮2包括直流电机8、直线平台6、传动齿轮7和V型轮5，直线平台6的下端设置有两个相互啮合的传动齿轮7，直线平台6上活动设置有V型轮5，直流电机8带动一个齿轮旋转7，另一个齿轮连接V型轮5，使得V型轮5可沿直线平台6实现上下往复运动。

如图3所示，旋转关节3具有限位功能，只在一定范围内进行自由旋转，其旋转角度范围与轨道的曲率相辅相成；旋转关节3包括法兰9、轴承10、限位块11、卡扣12和底座13，底座13上设置轴承10，轴承10上部设置法兰9，法兰9上设置有限位块11，轴承10的外沿设置有多个卡扣12，限位块11可在卡扣间12进行旋转，以实现旋转关节3在一定范围内自由转动。

如图4所示，辅助通道，包括轨道14和支架17，轨道14固定于支架上，且轨道14有两条，上下平行分布，中间有多个间隔架15支撑。

支架17设置在障碍物的外侧，轨道14两端外置于障碍物边缘，连通障碍物两侧的地线，实现机器人沿轨道运动，即可在障碍物处实现变向并跨越。

支架17位于轨道14的中心位置。以均匀承载力。

轨道14在两条地线之间平滑设置，其曲率与旋转关节的旋转的角度相适配。

障碍物包括但不限于耐张塔。

机器人驱动轮1骑在地线上进行巡检，巡检机器人需要变向时，旋转关节3处于放松状态，旋转关节3上的限位块11可在两侧卡扣12之间自由转动；驱动轮1沿着具有一定弧度的轨道14逐渐脱离地线16，此时，从动轮2上升并卡住底部的轨道14，这样，驱动轮1和从动轮2将上下两条轨道14卡在中间位置，使驱动臂底部的旋转关节3被动转动，驱动轮1可以沿着轨道14的曲率行走，具有很强的自适应性。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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 (8)

1.一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人，其特征是：具有驱动臂机构，所述驱动臂机构包括驱动轮、从动轮、旋转关节和支撑架，所述驱动轮和从动轮布设于支撑架上，支撑架底部设置于旋转关节上，随旋转关节转动；

所述从动轮沿支撑架进行竖直运动；

所述旋转关节上设置有限位机构，通过其对旋转关节的卡合或释放，使支撑架带动驱动轮和从动轮适应轨道的曲率变换，实现其始终沿地线移动运行；

所述旋转关节包括法兰、轴承、限位机构、卡扣和底座，所述底座上设置轴承，所述轴承上部设置法兰，法兰上设置有限位机构，所述轴承的外沿设置有多个卡扣，所述限位机构可在卡扣间进行旋转，以实现旋转关节在一定范围内自由转动。

2.如权利要求1所述的一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人，其特征是：所述驱动臂机构包括多个，且所有驱动臂机构并排均匀固定在机器人本体上。

3.如权利要求1所述的一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人，其特征是：所述从动轮包括直流电机、直线平台、传动齿轮和V型轮，所述直线平台的下端设置有两个相互啮合的传动齿轮，所述直线平台上活动设置有V型轮，所述直流电机带动一个齿轮旋转，另一个齿轮连接V型轮，使得V型轮可沿直线平台实现上下往复运动。

4.如权利要求1所述的一种架空输电线路地线自主变向行驶巡检机器人，其特征是：通过调节卡扣之间的距离，从而调节旋转关节的旋转的角度。

5.一种巡检系统，包括如权利要求1-4中任一所述的机器人和设置于各个障碍物处的辅助通道，所述的辅助通道包括轨道和支架，所述轨道固定于支架上，且轨道有两条，上下平行分布，中间有多个间隔架支撑。

6.如权利要求5所述的巡检系统，其特征是：所述支架设置在障碍物的外侧，轨道两端外置于障碍物边缘，连通障碍物两侧的地线，实现机器人沿轨道运动，即可在障碍物处实现变向并跨越。

7.如权利要求5所述的巡检系统，其特征是：所述轨道在两条地线之间平滑设置，其曲率与旋转关节的旋转的角度相适配。

8.基于如权利要求5-7任一所述的巡检系统的工作方法，其特征是：巡检机器人沿地线运行，需要变向时，使旋转关节处于放松状态，能够在一定范围内自由转动，驱动轮沿着具有一定弧度的导轨逐渐脱离地线，从动轮上升并卡住底部的轨道，使驱动轮和从动轮将上下两条轨道卡在中间位置，形成一个封闭空间，保证机器人的安全性，同时，底部的旋转关节可被动旋转，与上端的驱动轮和从动轮实现联动，自适应轨道的曲率。

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