CN107706818A - 一种输电线巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线巡检机器人，它包括机体，还包括与控制器相连接的行走机构、检测系统、供电系统和除冰系统；机体通过前、中和后行走机构支撑而设置在输电线上；所述检测系统包括匹配电路、与匹配电路连接的形变感应装置、障碍传感器、存储器，用于检测输电线路上的覆冰厚度和障碍；所述供电系统用于对控制器、行走机构、检测系统和除冰系统进行供电；所述除冰系统包括除冰轮、融冰剂存储箱。该机器人能够越过输电线上的障碍，检测输电线覆冰并进行除冰，提高巡检效率，越障简单，得到更好的除冰清洁效果。

Description

一种输电线巡检机器人

技术领域

本发明涉及输电线巡检领域，尤其涉及一种输电线巡检机器人。

背景技术

为了保障电力线路的正常运行，需要对输电线路进行定期维护有利于了解线路的运行状况，也能及时发现线路及设备的缺陷和周边环境情况的变化，为线路维修维护提供资料。目前输电线巡检主要是采用人工检测的方式进行，但我国输电线路里程长、覆盖范围广，有些线路还跨越山区、大河、草地及原始森林等，这就使巡检工作劳动强度大且难以保证巡检到位，并且影响巡检质量。

另一方面，随着电力运输技术的发展和需求的增长，挂网运行的超高压输电线越来越多，如果还是采用人工检测的方式，不仅受到各类地形、气候的限制，而且巡检人员的安全也存在较大隐患。现有技术中还出现了无人机巡航的检测方式，无人机高空作业在精度和效率上得到提高，但是检测费用较高，且存在续航和稳定性不高等问题，同时不能有效用于超高压输电线清理。

而现有输电线上不仅设置有间隔棒，还会出现结冰、鸟粪粘结等情况，这些可能出现的情况导致在输电线巡检过程需要克服行走障碍以及输电线清理等,同时对于远距离的巡检过程中还需要克服电力、检测等问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，为了解决上述问题，本发明提供一种直接在超高压输电线上行走的机器人，对超高压输电线路进行巡检，同时能实现越障、检测、清理等功能，提高巡检效率和输电线使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种输电线巡检机器人，其特征在于，包括机体和与机体连接的控制器，还包括与控制器相连接的行走机构、检测系统、供电系统和除冰系统；

所述行走机构包括前行走机构、中行走机构和后行走机构，且机体通过前、中和后的支撑而设置在输电线上；

所述检测系统包括匹配电路、与匹配电路连接的形变感应装置、障碍传感器、存储器，用于检测输电线路上的覆冰厚度和障碍；

所述供电系统用于对控制器、行走机构、检测系统和除冰系统进行供电，包括电能接收端、蓄电容器、电能发射端和电能拾取装置；

所述除冰系统包括除冰轮、融冰剂存储箱，所述除冰轮通过轮轴设置在支撑臂下端，轮轴驱动端与驱动电机相连，所述驱动电机设置在支撑壁上带动除冰轮转动；所述除冰轮的轮周上开设有线槽，线槽底部开有若干融冰孔，所述融冰孔与除冰轮内部的中心孔连通，所述中心孔从轮轴非驱动端外部贯穿至轮轴驱动端内部，所述中心孔通过软管连接至融冰剂存储箱。

所述机体内设置有控制箱，所述控制箱位于机体底部，所述控制器位于控制箱内；

所述机体前后开口包裹在输电线上，使输电线从前至后贯穿机体。

每个行走机构包括支撑臂和行走轮，所述支撑臂上端与机体活动连接，下端设置有行走轮，所述行走轮设置在输电线上带动机体沿输电线移动；所述支撑臂下端沿输电线延伸方向前或向后摆动，使行走轮抬起而脱离输电线；所述支撑臂上端通过摆动轴转动连接在机体顶部，摆动轴与摆动电机相连，所述摆动电机设置在机体顶部带动支撑臂向前或向后摆动。

所述形变感应装置连接有活动片，所述活动片为用于与架空线路或架空线路上的覆冰接触以发生弹性形变的弹性机构，所述形变感应装置感应所述活动片的形变量，将所述形变量发送给匹配电路；

所述存储器存储有所述活动片的形变量与覆冰厚度对应关系的数据；所述匹配电路用于接收所述形变感应装置发送的所述活动片的形变量，根据所述形变量在所述存储器中匹配出所述形变量对应的覆冰厚度，并将覆冰厚度传输至控制器；

所述形变感应装置和其连接的活动片为一对，分别设置在所述架空线路截面的纵向两面，沿架空线路走廊方向设置；或者所述形变感应装置和其连接的活动片为两对，分别设置在所述架空线路截面的横、纵向四面，沿架空线路走廊方向设置。

所述障碍检测传感器设置在机体顶部，它包括前端障碍检测传感器、中部障碍检测传感器、后端障碍检测传感器；所述前端障碍检测传感器设置在前行走机构前方，所述中部障碍检测传感器设置在前行走机构与中行走机构之间；所述后端障碍检测传感器设置在中行走机构和后行走机构之间。

所述供电系统安装在机体上；所述电能接收端包括共振线圈、接收线圈、高频整流电路和充电电路，所述高频整流电路包括整流电路和低通滤波电路，所述电能接收端用于接收无线电能，为蓄电容器充电；所述蓄电容器用于储存电量；所述电能发射端包括功率变换器、阻抗匹配电路、发射线圈和共振线圈，用于将电能转换为传输能量，进行无线传输；所述电能拾取装置，用于从输电线上获取电能；所述电能拾取装置包括电流互感器，所述电流互感器包括磁芯，磁芯上分别缠绕有线圈，线圈连接整流滤波电路，整流滤波电路连接冲击保护电路，所述冲击保护电路包括气体放电管、双向的瞬态抑制二极管和压敏电阻。

所述融冰剂存储箱设置在机体底部；当机体在输电线上移动时，融冰剂存储箱内的融冰剂进入除冰轮内的中心孔，从融冰孔流出，洒向输电线；所述支撑臂下端能够沿输电线延伸方向前或向后摆动，使除冰轮抬起而脱离输电线。

所述软管连接在融冰剂存储箱的出液口上，所述出液口上设置有阀门和加压泵；所述阀门和加压泵连接受控于控制器，所述电源为阀门和加压泵供电，所述融冰孔设置在线槽底部，等间隔的围绕中心孔一周布置。

基于前述任一输电线巡检机器人的越障方法，其具体方法步骤如下：

控制器控制驱动电机转动，带动机体在输电线上向前移动，当前端障碍检测传感器检测到前方有障碍时，控制器控制前摆动电机转动，带动前支撑臂向前或向后摆动角度，使前除冰轮抬起，机体继续向前移动，使前除冰轮越过障碍；当中部障碍检测传感器检测到障碍后，控制器控制前摆动电机转动，带动前支撑臂向后或向前摆动角度，使前除冰轮复位，同时控制器控制中摆动电机转动，带动中支撑臂向前或向后摆动角度，使中除冰轮抬起，机体继续向前移动，使中除冰轮越过障碍；当后端障碍检测传感器检测到障碍后，控制器控制中摆动电机转动，带动中支撑臂向前或向后摆动角度，使中除冰轮复位，同时控制器控制后摆动电机转动，带动后支撑臂向前或向后摆动角度a，使后除冰轮抬起，机体继续向前移动，使后除冰轮越过障碍；直到前端障碍检测传感器检测到前方有障碍时，控制器控制后除冰轮复位，然后重复上述过程。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)本发明的巡检机器人能结合对障碍的检测和相应控制实现越障，越障简单，越障过程中，不用停机，提高了越障效率,并且在越障过程中，机器人动作简单，不会在输电线上产生较大的震动，避免掉落和晃动脱落。

（2）本发明的巡检机器人可对高压架设线进行检测覆冰厚度并进行自适应除冰控制，在低温冰冻环境下完成对高压架设线的清理，有利于延长架设线寿命。

（3）本发明的巡检机器人可拾取母线的电能并提供给巡检机器人，从而为巡检机器人续航，在拾能中，通过电流互感充电，不需要其他的能源，有效的利用输电线产生的交变磁场，并能及时为巡检机器人提供稳定和大量电能。

附图说明

图1是本发明提供的巡检机器人结构图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种输电线巡检机器人，包括机体和与机体连接的控制器，还包括分别与控制器相连接的行走机构、检测系统、供电系统和除冰系统；

所述机体内设置有控制箱，所述控制箱位于机体底部，所述控制器位于控制箱内；

进一步的，所述机体前后开口包裹在输电线上，使输电线从前至后贯穿机体。

由于上述结构，机体将输电线包裹，避免机器人在外力作用下从输电线上掉落。同时，机体将输电线包裹，便于再机体上安装传感器，便于传感器从各角度检测输电线。

进一步的，所述机体顶部、顶部和/或两侧可打开。由于上述结构，便于将机体套设在输电线上。

所述行走机构包括前行走机构、中行走机构和后行走机构，且机体通过前、中和后行走机构的支撑而设置在输电线上；

进一步的，所述前行走机构、中行走机构和后行走机构位于同一直线上，沿输电线延伸方向等间隔设置。

进一步的，其中每个行走机构均包括支撑臂和行走轮，所述支撑臂上端与机体活动连接，下端设置有行走轮，所述行走轮设置在输电线上带动机体沿输电线移动；所述支撑臂下端能够沿输电线延伸方向前或向后摆动，使行走轮抬起而脱离输电线；所述支撑臂上端均通过摆动轴转动连接在机体1顶部，摆动轴与摆动电机相连，所述摆动电机设置在机体顶部带动支撑臂向前或向后摆动；

所述检测系统包括匹配电路、与匹配电路连接的形变感应装置、障碍传感器、存储器，用于检测输电线路上的覆冰厚度和障碍；

进一步的，所述形变感应装置连接有活动片，所述活动片为弹性机构，用于与架空线路或架空线路上的覆冰接触以发生弹性形变，所述形变感应装置用于感应所述活动片的形变量，将所述形变量发送给匹配电路；

进一步的，所述存储器存储有所述活动片的形变量与覆冰厚度对应关系的数据；所述匹配电路用于接收所述形变感应装置发送的所述活动片的形变量，根据所述形变量在所述存储器中匹配出所述形变量对应的覆冰厚度，并将覆冰厚度传输至控制器；当覆冰厚度大于预定的阈值时，所述控制器控制除冰系统进行除冰工作。

进一步的，所述形变感应装置和其连接的活动片为一对，分别设置在所述架空线路截面的纵向两面，沿架空线路走廊方向设置；或者所述形变感应装置和其连接的活动片为两对，分别设置在所述架空线路截面的横、纵向四面，沿架空线路走廊方向设置。

进一步的，所述形变感应装置为扭矩传感器。

进一步的，障碍检测传感器设置在机体顶部，它包括前端障碍检测传感器、中部障碍检测传感器、后端障碍检测传感器；所述前端障碍检测传感器设置在前行走机构前方，所述中部障碍检测传感器设置在前行走机构与中行走机构之间；所述后端障碍检测传感器设置在中行走机构和后行走机构之间。

所述供电系统用于对控制器、行走机构、检测系统和除冰系统进行供电，包括电能接收端、蓄电容器、电能发射端和电能拾取装置；所述供电系统安装在机体上；所述电能接收端包括共振线圈、接收线圈、高频整流电路和充电电路，所述高频整流电路包括整流电路和低通滤波电路，所述电能接收端用于接收无线电能，为蓄电容器充电；所述蓄电容器用于储存电量；所述电能发射端包括功率变换器、阻抗匹配电路、发射线圈和共振线圈，用于将电能转换为传输能量，进行无线传输；所述电能拾取装置，用于从输电线上获取电能；所述电能拾取装置包括电流互感器，所述电流互感器包括磁芯，磁芯上分别缠绕有线圈，线圈连接整流滤波电路，整流滤波电路连接冲击保护电路，所述冲击保护电路包括气体放电管、双向的瞬态抑制二极管和压敏电阻。

所述除冰系统包括除冰轮、融冰剂存储箱，所述除冰轮通过轮轴设置在支撑臂下端，轮轴驱动端与驱动电机相连，所述驱动电机设置在支撑壁上带动除冰轮转动；所述除冰轮的轮周上开设有线槽，线槽底部开有若干融冰孔，所述融冰孔与除冰轮内部的中心孔连通，所述中心孔从轮轴非驱动端外部贯穿至轮轴驱动端内部；所述中心孔通过软管连接至融冰剂存储箱；所述融冰剂存储箱设置在机体底部；当机体在输电线上移动时，融冰剂存储箱内的融冰剂进入除冰轮内的中心孔，从融冰孔流出，洒向输电线；所述支撑臂下端能够沿输电线延伸方向前或向后摆动，使除冰轮抬起而脱离输电线。

进一步的，所述软管连接在融冰剂存储箱的出液口上，所述出液口上设置有阀门和加压泵；所述阀门和加压泵连接受控于控制器，所述电源为阀门和加压泵供电。通过加压泵对融冰剂进行加压，跟利于融冰剂从融冰孔中喷洒。

进一步的，所述融冰孔设置在线槽底部，等间隔的围绕中心孔一周布置。

由于上述结构，融冰孔等间隔的围绕中心孔布置，能够保证除冰轮的转动平衡，且保证融冰剂的喷洒均匀。

所述机器人的越障方法如下：

控制器控制驱动电机转动，带动机体在输电线上向前移动，当前端障碍检测传感器检测到前方有障碍时，控制器控制前摆动电机转动，带动前支撑臂向前或向后摆动角度，使前除冰轮抬起，机体继续向前移动，使前除冰轮越过障碍；当中部障碍检测传感器检测到障碍后，控制器控制前摆动电机转动，带动前支撑臂向后或向前摆动角度，使前除冰轮复位，同时控制器控制中摆动电机转动，带动中支撑臂向前或向后摆动角度，使中除冰轮抬起，机体继续向前移动，使中除冰轮越过障碍；当后端障碍检测传感器检测到障碍后，控制器控制中摆动电机转动，带动中支撑臂向前或向后摆动角度，使中除冰轮复位，同时控制器控制后摆动电机转动，带动后支撑臂向前或向后摆动角度a，使后除冰轮抬起，机体继续向前移动，使后除冰轮越过障碍；直到前端障碍检测传感器检测到前方有障碍时，控制器控制后除冰轮复位，然后重复上述过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种输电线巡检机器人，其特征在于，包括机体和与机体连接的控制器，还包括与控制器相连接的行走机构、检测系统、供电系统和除冰系统；

所述行走机构包括前行走机构、中行走机构和后行走机构，且机体通过前、中和后的支撑而设置在输电线上；

所述检测系统包括匹配电路、与匹配电路连接的形变感应装置、障碍传感器、存储器，用于检测输电线路上的覆冰厚度和障碍；

所述供电系统用于对控制器、行走机构、检测系统和除冰系统进行供电，包括电能接收端、蓄电容器、电能发射端和电能拾取装置；

所述除冰系统包括除冰轮、融冰剂存储箱，所述除冰轮通过轮轴设置在支撑臂下端，轮轴驱动端与驱动电机相连，所述驱动电机设置在支撑壁上带动除冰轮转动；所述除冰轮的轮周上开设有线槽，线槽底部开有若干融冰孔，所述融冰孔与除冰轮内部的中心孔连通，所述中心孔从轮轴非驱动端外部贯穿至轮轴驱动端内部，所述中心孔通过软管连接至融冰剂存储箱。

2.如权利要求1所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述机体内设置有控制箱，所述控制箱位于机体底部，所述控制器位于控制箱内；

所述机体前后开口包裹在输电线上，使输电线从前至后贯穿机体。

3.如权利要求1所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，每个行走机构包括支撑臂和行走轮，所述支撑臂上端与机体活动连接，下端设置有行走轮，所述行走轮设置在输电线上带动机体沿输电线移动；所述支撑臂下端沿输电线延伸方向前或向后摆动，使行走轮抬起而脱离输电线；所述支撑臂上端通过摆动轴转动连接在机体顶部，摆动轴与摆动电机相连，所述摆动电机设置在机体顶部带动支撑臂向前或向后摆动。

4.如权利要求1所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述形变感应装置连接有活动片，所述活动片为用于与架空线路或架空线路上的覆冰接触以发生弹性形变的弹性机构，所述形变感应装置感应所述活动片的形变量，将所述形变量发送给匹配电路；

所述存储器存储有所述活动片的形变量与覆冰厚度对应关系的数据；所述匹配电路用于接收所述形变感应装置发送的所述活动片的形变量，根据所述形变量在所述存储器中匹配出所述形变量对应的覆冰厚度，并将覆冰厚度传输至控制器。

5.如权利要求4所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述形变感应装置和其连接的活动片为一对，分别设置在所述架空线路截面的纵向两面，沿架空线路走廊方向设置；或者所述形变感应装置和其连接的活动片为两对，分别设置在所述架空线路截面的横、纵向四面，沿架空线路走廊方向设置。

6.如权利要求1所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述障碍检测传感器设置在机体顶部，它包括前端障碍检测传感器、中部障碍检测传感器、后端障碍检测传感器；所述前端障碍检测传感器设置在前行走机构前方，所述中部障碍检测传感器设置在前行走机构与中行走机构之间；所述后端障碍检测传感器设置在中行走机构和后行走机构之间。

7.如权利要求1所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述供电系统安装在机体上；所述电能接收端包括共振线圈、接收线圈、高频整流电路和充电电路，所述高频整流电路包括整流电路和低通滤波电路，所述电能接收端用于接收无线电能，为蓄电容器充电；所述蓄电容器用于储存电量；所述电能发射端包括功率变换器、阻抗匹配电路、发射线圈和共振线圈，用于将电能转换为传输能量，进行无线传输；所述电能拾取装置，用于从输电线上获取电能；所述电能拾取装置包括电流互感器，所述电流互感器包括磁芯，磁芯上分别缠绕有线圈，线圈连接整流滤波电路，整流滤波电路连接冲击保护电路，所述冲击保护电路包括气体放电管、双向的瞬态抑制二极管和压敏电阻。

8.如权利要求1所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述融冰剂存储箱设置在机体底部；当机体在输电线上移动时，融冰剂存储箱内的融冰剂进入除冰轮内的中心孔，从融冰孔流出，洒向输电线；所述支撑臂下端能够沿输电线延伸方向前或向后摆动，使除冰轮抬起而脱离输电线。

9.如权利要求8所述的一种输电线巡检机器人，其特征在于，所述软管连接在融冰剂存储箱的出液口上，所述出液口上设置有阀门和加压泵；所述阀门和加压泵连接受控于控制器，所述电源为阀门和加压泵供电，所述融冰孔设置在线槽底部，等间隔的围绕中心孔一周布置。

10.基于权利要求1-9任一输电线巡检机器人的越障方法，其特征在于，具体方法步骤如下：

控制器控制驱动电机转动，带动机体在输电线上向前移动，当前端障碍检测传感器检测到前方有障碍时，控制器控制前摆动电机转动，带动前支撑臂向前或向后摆动角度，使前除冰轮抬起，机体继续向前移动，使前除冰轮越过障碍；当中部障碍检测传感器检测到障碍后，控制器控制前摆动电机转动，带动前支撑臂向后或向前摆动角度，使前除冰轮复位，同时控制器控制中摆动电机转动，带动中支撑臂向前或向后摆动角度，使中除冰轮抬起，机体继续向前移动，使中除冰轮越过障碍；当后端障碍检测传感器检测到障碍后，控制器控制中摆动电机转动，带动中支撑臂向前或向后摆动角度，使中除冰轮复位，同时控制器控制后摆动电机转动，带动后支撑臂向前或向后摆动角度a，使后除冰轮抬起，机体继续向前移动，使后除冰轮越过障碍；直到前端障碍检测传感器检测到前方有障碍时，控制器控制后除冰轮复位，然后重复上述过程。