CN107719503B - 一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人及安全绳自动悬挂系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力维修机器人领域，特别涉及一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人及其寻迹挂钩，其技术方案要点是：一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，包括行走机构和挂绳机构，挂绳机构设置在行走机构的顶端；所述行走机构用于攀爬电线杆，所述挂绳机构用于安装安全绳；所述行走机构整体呈螺旋状，包括若干行走组件，所述行走机构的外围设置有用于保持行走机构形状的弹性金属片；所述挂绳机构上设置有红外发射器。一种安全绳自动悬挂系统，包括攀爬机器人和寻迹挂钩，寻迹挂钩包括挂钩本体、旋转机构和控制器。其特点是能够在工人攀爬前先将安全绳送到电线杆顶端，完成安全绳的悬挂，从而能够在工人攀爬过程中提供全程的安全防护，减少安全隐患。

Description

一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人及安全绳自动悬挂系统

技术领域

本发明涉及电力维修机器人领域，特别涉及一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人及其寻迹挂钩。

背景技术

目前电工常用的方式多为腰带配合脚扣的爬竿方法。这种方式虽然简单，但是需要工人有一定的身体素质，并且存在一定的安全隐患。可见，这种传统的方式费时费力，且并不安全。

针对上述问题，我国现有如下专利：

专利公开号：CN106080826A，公开了一种电力杆辅助攀爬机器人，包括外筒、两个端盖、开关按钮、电控箱、齿轮、直流电机、8个滚轮、两个轴承、内筒，其特征在于：所述的8个滚轮按照相同方向固定安装在内筒内部的安装座上；所述的两个轴承的内圈分别固定安装在内筒外侧两端的阶梯形结构处；所述的外筒轴线与内筒轴线平行摆放，两端分别安装在两个轴承的外圈上；所述的两个端盖分别固定安装在外筒上下两端，同时顶住轴承外圈；本发明具有以下优点：本发明通过直流电机驱动，采用螺旋式结构、依靠摩擦力的作用螺旋向上运动，从而达到将工人运送到电线杆顶部，具有省时省力、高效安全的优点。

然而，该攀爬机器人无法实现对工人的安全防护，安全隐患大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特点是能够在工人攀爬前先将安全绳送到电线杆顶端，完成安全绳的悬挂，从而能够在工人攀爬过程中提供全程的安全防护，减少安全隐患。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，包括行走机构和挂绳机构；所述行走机构用于攀爬电线杆，行走机构包括整体呈螺旋状的弹性金属片，在弹性金属片上设置有若干套沿其螺旋方向等间距设置的行走组件，所述行走组件包括壳体，所述壳体安装于弹性金属片朝向电线杆的一侧，壳体的内部中空并于靠近电线杆的侧面设置有开口，所述开口处设置有行走轮，所述行走机构中的至少一个行走轮连接有驱动行走轮旋转的驱动装置；所述挂绳机构设置在行走机构的顶端，挂绳机构用于安装安全绳，挂绳机构包括气动机械爪和驱动气缸，驱动气缸连接在弹性金属片顶端处的行走组件的壳体上，驱动气缸的活塞杆端连接气动机械爪，驱动气缸能够驱动气动机械爪夹紧和放松安全绳。

通过上述技术方案，在工人攀爬电线杆前，先将攀爬机器人缠绕到电线杆底部，攀爬机器人沿电线杆爬到电线杆的顶部；随后利用挂绳机构将安全绳的绳扣悬挂到电线杆顶端，完成安全绳的悬挂操作；从而能够在工人攀爬过程中提供全程的安全防护，减少安全隐患；挂绳机构上设置红外发射器，能够方便确定攀爬机器人的位置；设置弹性金属片，一方面能够方便将攀爬机器人缠绕上电线杆，另一方面，能够保持攀爬机器人的形状，使其在攀爬过程中保持螺旋状态，行走组件沿螺旋方向前进，即可实现攀爬。

优选的，所述行走轮上设置有驱动装置并通过所述驱动装置驱动旋转；所述驱动装置包括驱动电机，所述驱动电机通过带传动带动所述行走轮。

通过上述技术方案，行走轮通过驱动装置驱动；采用带传动，具有弹性，能够缓和攀爬过程中由于电线杆表面粗糙造成的冲击和振动符合，使得攀爬机器人平稳运转，减少噪声。

优选的，所述气动机械爪包括两根夹爪和传动部，所述两根夹爪的尾端与传动部连接，所述传动部与驱动气缸连接，所述驱动气缸能够驱动夹爪夹紧和放松。

通过上述技术方案，利用气动机械爪实现挂绳功能，从而完成自动挂绳的操作。

优选的，所述两根夹爪相对的侧面设置有凹槽，所述凹槽能够容纳安全绳的绳扣。

通过上述技术方案，在夹爪上设置凹槽，能够夹持安全绳的绳扣，避免其在攀爬过程中脱落。

优选的，任意所述夹爪远离气缸的端部向内弯曲，能够包覆安全绳的绳扣。

通过上述技术方案，令夹爪远离气缸的端部向内弯，包覆安全绳的绳扣，能够更好地夹持安全绳的绳扣，避免其在攀爬过程中脱落。

优选的，所述行走轮上设有花纹，所述花纹沿行走轮外周的中线分隔为第一花纹和第二花纹，所述第一花纹与第二花纹的夹角呈90度。

通过上述技术方案，在行走轮上设置花纹，能够加强行走轮的摩擦力，避免行走轮在电线杆上打滑，导致攀爬机器人掉落。

优选的，所述弹性金属片为记忆合金片。

通过上述技术方案，采用记忆合金片，其弹性相较其他弹性金属片更好，且形变容易恢复。

优选的，所述的攀爬机器人还包括红外发射器，所述红外发射器设置于所述攀爬机器人的行走机构的顶端。

通过上述技术方案，设置红外发射器，能够方便确定该攀爬机器人的位置。

本发明的另一目的在于提供一种安全绳自动悬挂系统，其特点是能够在工人攀爬前先将安全绳送到电线杆顶端，完成安全绳的悬挂，从而能够在工人攀爬过程中提供全程的安全防护，减少安全隐患。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：包括攀爬机器人，以及寻迹挂钩，所述攀爬机器人上设置有红外发射器，所述寻迹挂钩包括挂钩本体、旋转机构和控制器；所述挂钩本体用于提供安全绳悬挂点；所述挂钩本体固定设置于旋转机构上，旋转机构设置于电线杆的顶端；所述旋转机构包括转盘本体和减速电机，所述减速电机能够驱动所述转盘本体旋转；所述控制器与所述减速电机电连接；所述控制器上设置也有红外传感器；所述红外传感器能够接收红外发射器发出的红外信号。

通过上述技术方案，能够将挂钩本体送到攀爬机器人的挂绳机构的位置；具体方式如下：在攀爬机器人爬到电线杆顶部后，寻迹挂钩接收到来自攀爬机器人上的红外发射器发出的红外信号，寻迹挂钩的转盘本体旋转，直至控制器接收到最强的红外信号，挂钩本体最接近攀爬机器人的红外发射器时，转盘本体停止旋转。

本发明的有益效果在于：1)通过设计挂绳机构和行走机构，能够在工人攀爬前先将安全绳送到电线杆顶端，完成安全绳的悬挂，从而能够在工人攀爬过程中提供全程的安全防护，减少安全隐患；2）通过寻迹挂钩，能够将挂钩本体送到攀爬机器人的挂绳机构的位置，方便攀爬机器人的挂绳机构悬挂安全绳。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1的斜侧视图；

图3为行走组件7的剖面示意图；

图4为挂绳机构2的结构示意图；

图5为用于显示驱动电机12和插槽18的结构示意图；

图6为实施例1的电气连接示意图；

图7为实施例2的结构示意图；

图8为实施例2的电气连接示意图。

附图标记：1、行走机构；2、挂绳机构；3、电线杆；4、安全绳；5、弹性金属片；6、壳体；7、行走组件；8、行走轮；9、第一花纹；10、第二花纹；12、驱动电机；14、传动带；17、铰链；18、插槽；19、气动机械爪；20、驱动气缸；21、夹爪；22、传动部；23、凹槽；24、绳扣；25、处理器；26、上位机；27、无线通讯模块；28、红外发射器；29、挂钩本体；30、旋转机构；31、控制器；32、转盘本体；33、滚轮；34、容置槽；35、减速电机；36、红外传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1：一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，如图1、2所示，包括行走机构1和挂绳机构2。行走机构1用于攀爬电线杆3，挂绳机构2用于安装安全绳4。行走机构1整体呈螺旋状，包括若干行走组件7，若干行走组件7的外围设置有用于保持行走机构1形状的弹性金属片5。为了保证更好的形状记忆保持效果，本实施例中的弹性金属片5采用记忆合金。

如图3、4所示，任意行走组件7包括壳体6，壳体6的内部中空并于靠近电线杆3的侧面设置有开口。壳体6内设置有行走轮8，行走轮8上设有花纹。花纹沿行走轮8外周的中线分隔为第一花纹9和第二花纹10，其中第一花纹9水平设置，第二花纹10竖直设置。

如图3、5所示，行走轮8通过驱动装置驱使转动。驱动装置包括驱动电机12和带传动组件。带传动组件包括主动带轮（未图示）、传动带14和从动带轮（未图示）。主动带轮（未图示）与驱动电机12固定连接，主动带轮（未图示）通过传动带14和从动带轮（未图示）传动连接。行走组件7内设有内置电源（未图示），内置电源（未图示）与驱动电机12电连接。

如图2、5所示，相邻的两行走组件7之间通过铰链17铰接。任意行走组件7远离电线杆3的一侧设置有插槽18，弹性金属片5嵌设在插槽18内。

如图1、4所示，挂绳机构2设置在行走机构1的顶端。挂绳机构2包括气动机械爪19和驱动气缸20。气动机械爪19包括两根夹爪21和传动部22，两根夹爪21的尾端与传动部22连接，使得驱动气缸20能够驱动夹爪21夹紧和放松。两根夹爪21相对的侧面设置有凹槽23，凹槽23用于容纳安全绳4的绳扣24。任意夹爪21远离气缸的端部向内弯曲，能够包覆安全绳4的绳扣24，避免其滑脱。驱动气缸20通过内置电源（未图示）供电。

如图6所示，还包括处理器25和上位机26，处理器25与驱动电机12和驱动气缸20连接，处理器25上还连接有无线通讯模块27。无线通讯模块27与上位机26通讯连接。上位机26由工人操作，能够通过无线通讯模块27向处理器25发出控制信号。处理器25接收到上位机26的控制信号后，控制驱动电机12或驱动气缸20的工作。

如图4所示，挂绳机构2上还设置有红外发射器28，红外发射器28安装在行走机构1的顶端。红外发射器28通过内置电源（未图示）供电。

本实施例的使用方式如下：在工人攀爬电线杆3前，先将攀爬机器人缠绕到电线杆3底部，令气动机械爪19夹紧安全绳4的绳扣24，随后令攀爬机器人沿电线杆3爬到电线杆3的顶部。当工人在地面上观察到攀爬机器人爬到电线杆3的顶部后，通过上位机26向处理器25发出驱动电机12控制信号，控制驱动电机12停止工作，使攀爬机器人停止攀爬。然后工人向处理器25发出驱动气缸20控制信号，控制驱动气缸20工作，驱动气动机械爪19，将安全绳4的绳扣24悬挂到电线杆3顶端的寻迹挂钩上，完成安全绳4的悬挂操作。随后，令驱动电机12反向旋转，使攀爬机器人从电线杆3上爬下，返回电线杆3底部。

实施例2：一种安全绳自动悬挂系统，与实施例1的不同之处在于，如图1、7所示，还包括寻迹挂钩，寻迹挂钩设置于电线杆顶端，包括挂钩本体29、旋转机构30和控制器31。挂钩本体29用于提供安全绳4悬挂点。挂钩本体29固定设置于旋转机构30上，旋转机构30设置于电线杆3的顶端。

旋转机构30包括转盘本体32，转盘本体32的顶部设置有滚轮33，转盘本体32的底面中央开设有容置槽34，容置槽34内设置有减速电机35，减速电机35的转轴竖直向上，并与转盘本体32连接，减速电机35的底面设置于电线杆3的顶端，并与电线杆3的顶面固定连接。减速电机35通过外部城市电网供电。

如图7、8所示，控制器31与减速电机35连接，控制器31上还连接有红外传感器36，红外传感器36能够接收到来自红外发射器28发射的红外信号，控制器31依据接收到的信号强度判断是否需要启动或停止减速电机35。

本实施例的使用方式如下：攀爬机器人爬到电线杆3顶部后，寻迹挂钩接收到来自攀爬机器人上的红外发射器28发出的红外信号，寻迹挂钩的转盘本体32旋转，直至控制器31接收到最强的红外信号，挂钩本体29最接近攀爬机器人的红外发射器28时，转盘本体32停止旋转。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：包括行走机构（1）和挂绳机构（2）；所述行走机构（1）用于攀爬电线杆（3），行走机构（1）包括整体呈螺旋状的弹性金属片（5），在弹性金属片（5）上设置有若干套沿其螺旋方向等间距设置的行走组件（7），所述行走组件（7）包括壳体（6），所述壳体（6）安装于弹性金属片（5）朝向电线杆（3）的一侧，壳体（6）的内部中空并于靠近电线杆（3）的侧面设置有开口，所述开口处设置有行走轮（8），所述行走机构（1）中的至少一个行走轮（8）连接有驱动行走轮（8）旋转的驱动装置；所述挂绳机构（2）设置在行走机构（1）的顶端，挂绳机构（2）用于安装安全绳（4），挂绳机构（2）包括气动机械爪（19）和驱动气缸（20），驱动气缸（20）连接在弹性金属片（5）顶端处的行走组件（7）的壳体（6）上，驱动气缸（20）的活塞杆端连接气动机械爪（19），驱动气缸（20）能够驱动气动机械爪（19）夹紧和放松安全绳（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：所述行走轮（8）上设置有驱动装置并通过所述驱动装置驱动旋转；所述驱动装置包括驱动电机（12），所述驱动电机（12）通过带传动带动所述行走轮（8）。

3.根据权利要求1所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：所述气动机械爪（19）包括两根夹爪（21）和传动部（22），所述两根夹爪（21）的尾端与传动部（22）连接，所述传动部（22）与驱动气缸（20）连接，所述驱动气缸（20）能够驱动夹爪（21）夹紧和放松。

4.根据权利要求3所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：所述两根夹爪（21）相对的侧面设置有凹槽（23），所述凹槽（23）能够容纳安全绳（4）的绳扣（24）。

5.根据权利要求4所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：任意所述夹爪（21）远离气缸的端部向内弯曲，能够包覆安全绳（4）的绳扣（24）。

6.根据权利要求2所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：所述行走轮（8）上设有花纹，所述花纹沿行走轮（8）外周的中线分隔为第一花纹（9）和第二花纹（10），所述第一花纹（9）与第二花纹（10）的夹角呈90度。

7.根据权利要求1所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：所述弹性金属片（5）为记忆合金片。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种用于悬挂安全绳的攀爬机器人，其特征在于：所述的攀爬机器人包括红外发射器（28），所述红外发射器（28）设置于所述行走机构（1）的顶端。

9.一种安全绳自动悬挂系统，其特征在于：包括权利要求1-8任一项所述的攀爬机器人，以及寻迹挂钩，所述攀爬机器人上设置有红外发射器（28），所述寻迹挂钩包括挂钩本体（29）、旋转机构（30）和控制器（31）；所述挂钩本体（29）用于提供安全绳（4）悬挂点；所述挂钩本体（29）固定设置于旋转机构（30）上，旋转机构（30）设置于电线杆（3）的顶端；所述旋转机构（30）包括转盘本体（32）和减速电机（35），所述减速电机（35）能够驱动所述转盘本体（32）旋转；所述控制器（31）与所述减速电机（35）电连接；所述控制器（31）上设置也有红外传感器（36）；所述红外传感器（36）能够接收红外发射器（28）发出的红外信号。