CN107565490A - 一种适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构，包括地线耐张塔无障碍巡检改进结构和悬垂线夹无障碍巡检改进结构，将耐张塔一侧的单根地线连接杆塔的两侧通过一段平滑具有柔性特质的双导轨结构进行过渡连接，并对这段平滑连接的双导轨结构进行有效支撑，改造设计悬垂线夹与塔头的连接部件，避开连接部件与机器人行走机构的干涉，使机器人不经过越障便可通过耐张塔以及悬垂线夹。本发明通过对耐张塔地线的改造设计以及悬垂线夹连接部分的改进设计，解决了架空输电线路机器人操控复杂、连续工作时间短、自动化程度低等问题，极大提高机器人实用化程度，有利于线路巡检机器人的应用推广，减轻工人千里巡线的劳动强度，提高输电线路运行的自动化和智能化水平。

Description

一种适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构

技术领域

本发明涉及一种适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构。

背景技术

随着机器人技术的发展，越来越多的机器人代替人类从事环境恶劣、工序复杂的工作，机器人在架空输电线路方面应用技术的研究也逐步开展起来，这些机器人作业时均需要线路工人登塔手动将机器人安装到架空输电线路上，再由地面操作人员通过遥控方式实现作业，这种方式存在机器人安装工作复杂、准备工作量大的问题，特别是在高寒区、无人区等复杂地形环境中安装部署难度更大，而且机器人操作复杂、自动化程度低，需要对地面操作人员进行专门培训，这些问题的存在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。

在我国目前的架空输电线路上，机器人的应用必须要考虑跨越防震锤、悬垂线夹以及过杆塔等障碍物，导致机器人的结构复杂，操作应用起来困难，且通过效率低，使机器人在线路上的应用普及增加了困难。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构，本发明通过对现有地线结构进行辅助性改造，在不改变原有地线功能的前提下，增强机器人巡检的通过性。

本发明的第一目的是对地线耐张塔进行辅助性改造，将耐张塔一侧的单根地线连接杆塔的两侧通过一段平滑具有柔性特质的双导轨结构进行过渡连接，并对这段平滑连接的双导轨结构进行有效支撑，使机器人不经过越障即可直接通过。

本发明的第二目的是基于上述改造后，对悬垂线夹进行进一步的改造，使机器人在巡检过程中，不仅能够顺利通过耐张塔，同时能够不用越障便可通过悬垂线夹，以实现全程无障碍的自由通行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，耐张塔杆塔的两侧通过平滑且柔性的双导轨并行结构的轨道过渡连接，所述轨道与耐张塔杆塔之间设置有若干支撑件，以支撑所述轨道。

一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，包括拐角连接件、柔性导轨、刚性导轨以及支撑件，所述刚性导轨的两端分别通过柔性导轨与所述拐角连接件连接地线，所述支撑件包括若干个，分段支撑整个地线耐张塔无障碍巡检改进结构，并与杆塔连接。

进一步的，所述刚性导轨位于整个地线耐张塔无障碍巡检改进结构的对称中心。

进一步的，所述柔性导轨为两段，分别位于刚性导轨两侧并对称布置。

进一步的，所述拐角连接件有两个，分别位于单根地线连接杆塔的两侧并对称布置。

进一步的，所述拐角连接件为一具有平滑过渡段的连接件，一侧连接地线，一侧延伸为两段，沿上下表面分别爬坡，爬坡至与柔性导轨连接高度时进行一定角度的拐弯后与柔性导轨连接。这样的设置使得拐角连接件上下面即与机器人行走机构接触面为圆滑过渡曲面，能够保证机器人无障碍通过。

进一步的，所述拐角连接件的平滑过渡段的曲径与地线与轨道的夹角相适配。

进一步的，柔性导轨由若干段等长的单段柔性导轨铰接而成，每个单段柔性导轨由上下两个导轨平行布置，相邻铰接的单段柔性导轨可相对旋转一定角度。将单段柔性导轨设置为可以相对旋转一定角度的方式，则整段柔性导轨就具有柔性特质，线路改造时可根据需求进行柔性导轨转角角度的调整，柔性导轨的上下面即与机器人行走机构接触面为圆滑过渡曲面。

进一步的，刚性导轨由若干段等长的双导轨连接而成，每段双导轨根据长度需求可增加若干个连接双导轨的中间支撑件以增强安全性。刚性导轨的上下面即与机器人行走机构接触面为圆滑过渡曲面。

进一步的，所述支撑件有若干个，将柔性导轨或/和刚性导轨与杆塔进行连接，且长度可调节，以适应与不同耐张塔的连接需求。

适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构，包括上述地线耐张塔无障碍巡检改进结构以及悬垂线夹无障碍巡检改进结构，所述悬垂线夹无障碍巡检改进结构包括悬垂线夹、线夹支撑和挂环，悬垂线夹与线夹支撑连接，线夹支撑与挂环连接，挂环与悬挂点连接，所述线夹支撑为具有一向外延伸的框型结构，上下为连接点，下连接点为凹槽形结构，连接悬垂线夹，上连接点连接挂环，上下连接点处于一条竖直直线上并穿过悬垂线夹的截面中心。框型结构内部可以容纳机器人的行走机构，实现无阻碍通行。

优选的，所述挂环有若干个，根据悬挂点与悬垂线夹的距离合理增减。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过对耐张塔进行辅助行走通道架设，改进现有地线结构，可使机器人不经过越障即可顺利通过耐张塔，可简化机器人的行走结构和遥控程序，使机器人便于操作；

(2)改进了悬垂线夹的连接方式，避开机器人行走机构的干涉，机器人不经过越障即可通过，大大加快了机器人的通过效率。

(3)本发明通过对耐张塔地线的改造设计以及悬垂线夹连接部分的改进设计，解决了架空输电线路机器人当前普遍存在的遥控操作复杂、连续工作时间短、自动化程度低等问题，极大提高机器人实用化程度，有利于线路巡检机器人的应用推广，减轻工人千里巡线的劳动强度，提高输电线路运行的自动化和智能化水平。

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为本发明地线耐张塔无障碍巡检改进结构示意图；

图2(a)-图2(c)为本发明地线耐张塔无障碍巡检改进结构部件示意图；

图3本发明悬垂线夹无障碍巡检改进结构示意图；

其中：1拐角连接件，2柔性导轨，3刚性导轨，4支撑连接，5杆塔，6地线，7单段柔性导轨，8铰接点，9单段刚性导轨，10连接点，11中间支撑，100悬垂线夹，200线夹支撑，300挂环，400上连接点，500下连接点。

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，现有技术中存在机器人的应用必须要考虑跨越防震锤、悬垂线夹以及过杆塔等障碍物，导致机器人的结构复杂，操作应用起来困难，且通过效率低，使机器人在线路上的应用普及增加了困难的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构，通过对现有地线结构进行辅助性改造，在不改变原有地线功能的前提下，增强机器人巡检的通过性。

本申请的一种典型的实施方式中，以地线耐张塔无障碍巡检改进结构的一个示例进行说明，所有耐张塔不同转角角度的地线改进结构均由此示例演变而出，在此不再进行赘述。

如图1和图2(a)所示，地线耐张塔无障碍巡检改进结构由左右对称布置的拐角连接件1、左右对称布置的柔性导轨2、中间的刚性导轨3以及用于支撑定位的若干支撑连接4组成，拐角连接件1一端由地线6引出，通过上下表面一定爬坡角度后与柔性导轨2上下导轨表面平齐，并将轨迹进行拐弯角度T后与柔性导轨2同轴线，拐弯半径R根据机器人行走机构设计需求进行调整。

如图2(b)所示，地线耐张塔无障碍巡检改进结构的柔性导轨2是由若干等长的单段柔性导轨7铰接而成，每个单段柔性导轨7由上下两根导轨组成，上下两根导轨在机器人运行过程中与行走机构上下行走轮接触，上下导轨的外表面是圆滑过渡曲面，相邻两个单段柔性导轨7围绕铰接点8有相对旋转角度t，保证柔性导轨2整体具有柔性特质，可以根据需求在一定范围内对路径可进行调节。

如图2(c)所示，地线耐张塔无障碍巡检改进结构的刚性导轨3由若干个等长的单段刚性导轨9连接而成，每个单段刚性导轨9由上下两根导轨组成，此处上下两根导轨在机器人运行过程中也与行走机构上下行走轮接触，上下导轨的外表面是圆滑过渡曲面，相邻两个单段刚性导轨9在连接点10处可进行轴向距离的调节，每个单段刚性导轨9根据长度需求可在上下两导轨之间增加中间支撑11，增强每段刚性导轨上下导轨的支撑力。

如图2所示，拐角连接件1、柔性导轨2以及刚性导轨3的上下面的中心距统一为L长度。

如图3所示，悬垂线夹无障碍巡检改进结构主要由悬垂线夹100、线夹支撑200、挂环300组成，线夹支撑200为C字型结构，下连接点500与悬垂线夹100连接，因此为一槽形结构，上连接点400与挂环连接，上下连接点在一条直线上，并穿过悬垂线夹100的截面中心，挂环300连接线夹支撑200与杆塔5，可以有若干个挂环300连接，根据线夹支撑200与杆塔5悬挂点的距离进行调整。

本发明适用于具有双驱动轮的巡检机器人，包括机器人本体，所述机器人本体包括多个并列分布的驱动臂以及锁紧装置，所述驱动臂下端设置有锁紧装置；

所述驱动臂包括机械臂、驱动轮、从动轮和旋转关节，所述驱动轮和从动轮布设于机械臂上，机械臂可绕旋转关节转动，且驱动轮、从动轮和旋转关节的中心位于同一轴线上；

锁紧装置与旋转关节位于一个平面上，控制旋转关节的卡合与释放，通过旋转关节的旋转，带动驱动轮和从动轮自适应轨道的曲率，进行巡检。

驱动臂至少包括两个，且驱动臂均设置在一个横梁上，沿横梁均匀布设。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，也有助于保证机械人整体重量的平稳性，保证在跨越障碍物时的平衡性。

驱动轮骑在地线上，从动轮安装固定在对应的驱动轮的正下方，且从动轮能够沿机械臂上下往复运动。

旋转关节上设置有限位机构，限位机构能够限制旋转关节的旋转角度。

旋转关节包括法兰、导向轮、轴承、限位块和卡扣，所述轴承上端设置法兰，所述法兰的外径的外侧设置有若干导向轮，所述卡扣为若干个，设置在法兰的外径的内侧，且与轴承活动连接，限位块可在卡扣间进行旋转。

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。

锁紧装置包括电机、齿轮、直线平台和导向夹，所述导向夹可在电机的带动下沿直线平台左右往复运动；导向夹前推时可将旋转关节的导向轮卡在中间，起到限制驱动臂旋转的作用，从而保证驱动轮沿直线行走；导向夹后撤时，可将导向轮释放，此时，旋转关节的限位块可在卡扣之间自由旋转。这样的设计能够保证驱动轮和从动轮可沿具有一定曲率的导轨行走，提高了移动机构的适应能力。

横梁下端设置有控制箱，所述控制箱内设置有控制器，控制器驱动驱动轮、旋转关节和锁紧装置等的运动，且控制箱内可设置巡检传感器或维修工具等，这些均是本领域技术人员容易想到的。

从动轮在机械臂上能够上下活动。

从动轮包括直流电机、直线平台、传动齿轮和活动轮，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活动轮，所述直流电机带动一个齿轮旋转，另一个齿轮连接活动轮，使得活动轮可沿直线平台实现上下往复运动。

当然，本领域技术人员能够在本发明的基础上进行其他改动，以实现从动轮在机械臂上能够上下活动，这些均为容易想到的方案。

本发明的工作原理：

地线耐张塔无障碍巡检改进结构在耐张塔地线与塔头之间架设了一条辅助性无障碍通道，整体为平滑过渡的双导轨结构，由两端对称的拐角连接件、对称的柔性导轨、中间刚性导轨以及若干支撑连接组成，拐角连接件为地线与耐张塔无障碍巡检改进结构的连接过渡件，一侧连接地线，一侧上下爬坡并逐渐与柔性导轨上下表面平齐，通过一段拐弯半径后与柔性导轨连接，拐弯半径需适应机器人行走机构的跨度，拐角连接件的上下表面为圆滑过渡曲面。柔性导轨为多件等长的单段柔性导轨铰接组成，每个单段柔性导轨由上下两个导轨平行布置，上下表面为圆滑过渡曲面，上下表面间距与拐角连接件末端间距相等，每个单段柔性导轨可相对旋转一定角度，角度大小根据线路需求可进行调整，满足整段耐张塔无障碍通道在架设过程中可适应不同转角角度的耐张塔；刚性导轨与柔性导轨上下表面的中心距相等，连接两侧柔性导轨，并通过中间支撑与杆塔进行连接，刚性导轨由多件等长的单段刚性导轨连接而成，每段刚性导轨由上下平行导轨组成，上下表面为圆滑过渡曲面。机器人沿地线行走，到达耐张塔时，行走机构先接触拐角连接件，通过爬坡及拐角半径后进入到柔性导轨段，此时机器人行走机构则卡在柔性导轨上下表面上，保证机构不脱出导轨，机器人继续行走，依次通过刚性导轨以及后面的柔性导轨、拐角连接件后下行到杆塔另一侧的地线上，即完成穿越耐张塔的行走步骤，在此过程中不需要机器人进行越障过程，便可顺利穿越耐张塔。

悬垂线夹无障碍巡检改进结构通过改变悬垂线夹连接结构，将原有连接件改为C字型的线夹支撑，并通过若干挂环与杆塔连接，线夹支撑的上下连接线处于悬垂线夹截面中心，上连接点与挂环连接，下连接点通过槽形结构与悬垂线夹连接，线夹支撑的C字型结构可有效避开机器人行走机构与悬垂线夹的连接件的干涉，在机器人行走至悬垂线夹时，不必经过越障动作，即可直接压过去，增强机器人的行走效率。

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 (10)

1.一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：耐张塔杆塔的两侧通过平滑且柔性的双导轨并行结构的轨道过渡连接，所述轨道与耐张塔杆塔之间设置有若干支撑件，以支撑所述轨道。

2.一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：包括拐角连接件、柔性导轨、刚性导轨以及支撑件，所述刚性导轨的两端分别通过柔性导轨与所述拐角连接件连接地线，所述支撑件包括若干个，分段支撑整个地线耐张塔无障碍巡检改进结构，并与杆塔连接。

3.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：所述刚性导轨位于整个地线耐张塔无障碍巡检改进结构的对称中心，所述柔性导轨为两段，分别位于刚性导轨两侧并对称布置。

4.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：所述拐角连接件有两个，分别位于单根地线连接杆塔的两侧并对称布置。

5.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：所述拐角连接件为一具有平滑过渡段的连接件，一侧连接地线，一侧延伸为两段，沿上下表面分别爬坡，爬坡至与柔性导轨连接高度时进行一定角度的拐弯后与柔性导轨连接。

6.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：所述拐角连接件的平滑过渡段的曲径与地线与轨道的夹角相适配。

7.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：柔性导轨由若干段等长的单段柔性导轨铰接而成，每个单段柔性导轨由上下两个导轨平行布置，相邻铰接的单段柔性导轨可相对旋转一定角度。

8.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：刚性导轨由若干段等长的双导轨连接而成，每段双导轨根据长度需求可增加若干个连接双导轨的中间支撑件以增强安全性。

9.如权利要求2所述的一种地线耐张塔无障碍巡检改进结构，其特征是：所述支撑件有若干个，将柔性导轨或/和刚性导轨与杆塔进行连接，且长度可调节，以适应与不同耐张塔的连接需求。

10.适用于全程无障碍巡检的架空输电线路地线结构，其特征是：包括如权利要求1-9中任一项所述的地线耐张塔无障碍巡检改进结构以及悬垂线夹无障碍巡检改进结构，所述悬垂线夹无障碍巡检改进结构包括悬垂线夹、线夹支撑和挂环，悬垂线夹与线夹支撑连接，线夹支撑与挂环连接，挂环与悬挂点连接，所述线夹支撑为具有一向外延伸的框型结构，上下为连接点，下连接点为凹槽形结构，连接悬垂线夹，上连接点连接挂环，上下连接点处于一条竖直直线上并穿过悬垂线夹的截面中心，以实现机器人全程无障碍巡检。