CN107791259A - 一种爬杆机器人及输电线路故障诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种具有输电线路故障诊断功能的爬杆机器人，所述爬杆机器人由其顶端的视频监控系统和机器人本体两部分组成。机器人的本体可以在上下夹爪的配合下完成向上爬行和向下爬行的任务。爬杆机器人所携带的视频监控系统可以完成对于输电线路多种故障的诊断与识别，并可以反馈诊断信息。本发明应用于输电线路故障诊断领域，由爬杆机器人携带的视频监控系统完成相关的故障诊断工作，有效的提高了故障诊断的准确性，并降低了施工成本，提高了作业效率。

Description

一种爬杆机器人及输电线路故障诊断系统

技术领域

本发明主要涉及到输电线路监测与故障诊断领域，具体涉及一种具有输电线路故障诊断功能的爬杆机器人。

背景技术

随着国民经济的快速发展和城市电网改造工作的开展，输电线路的使用越来越多。理论上，输电线路受外界环境因素和人为因素影响较小，安全运行可靠性较高。但实际上，输电线路在制作、运输以及安装的过程中不可避免的会受到外界因素的损坏，并且其自身在运行一段时间后会有泥土、鸟屎等污垢的附着。这些问题最终都会使得输电线路运行的故障率的上升，导致停电事故频发。

目前国内输电线路巡检工作多由人工完成，巡检人员在线下通过望远镜或肉眼诊断输电线路是否存在故障。这种工作方式不仅劳动强度大，工作效率低，并且由于观测距离较远而无法精确的完成对输电线路进行监测，漏检误检的情况经常发生。因此为了降低人工成本，提高对输电线路故障诊断的准确性，由机器人代替人完成对输电线路故障的诊断工作显得越来越重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的问题，设计一种攀爬灵活、机械结构简单、运行时间长、监测范围广、可远程操控并且能够完成对输电线路故障诊断的爬杆机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种机器人，具有爬杆功能，包括电动推杆，以及分别连接在所述电动推杆两端的上夹爪和下夹爪，通过所述电动推杆和所述上夹爪、下夹爪的相互配合实现爬杆。

所述电动推杆具有伸缩功能，在执行爬杆或下杆动作时，所述上夹爪和下夹爪的其中一个夹爪与所述杆抱紧，另一个夹爪张开。

在执行爬杆动作时，当所述上夹爪与所述杆抱紧时，所述电动推杆收缩；当所述下夹爪与所述杆抱紧时，所述电动推杆伸出。

还包括两根平行设置的导向杆，所述上夹爪和下夹爪能够沿所述导向杆上下滑动。

所述上下夹爪的每一个，都包含一个电机和一个凸轮，所述电机带动所述凸轮旋转，所述凸轮位于不同的旋转角度时，相应的夹爪张开或者抱紧所述杆。

一种输电线路故障诊断系统，包括地面控制机和机器人，所述机器人爬到电线杆顶部实现观测，并将观测数据通过无线网络传输给所述地面控制机，所述地面控制机根据所述观测数据判断是否出现线路故障。

所述机器人还包括两根平行设置的导向杆，所述上夹爪和下夹爪能够沿所述导向杆上下滑动；所述导向杆顶端均设置有云台，所述云台上设置有观测设备，用于观测数据。

一种输电线路故障诊断方法，使用所述的机器人爬电线杆，包括如下步骤：

（1）开启所述机器人；

（2）机器人的上下夹爪抱紧所述电线杆，开始爬杆；

（3）机器人抵达作业区域后，开启机器人上的摄像头，采集数据；

（4）将所述数据传回地面，判断故障情况；

（5）机器人下杆并回收。

所述机器人基本结构主要由上下夹爪、可移动躯体、视频监控系统、三部分组成。这三部分系统的协调工作可以使得所述爬杆机器人既可以沿输电线路电线杆柱爬行，又可以在电线杆柱上完成对输电线路故障的诊断。

作为本发明方法的进一步改进，所述爬杆机器人在攀爬电线杆时，其本体的导向结构可以引导机器人沿既定的方向运动。这种结构设计有效的避免了爬杆机器人在攀爬过程由于摩擦力不均匀导致偏向的情况的发生。

本发明涉及的具有输电线路故障诊断功能的爬杆机器人，适用于城市输电线路，该爬杆机器人可以由工作人员的远程操控完成对电线杆的爬行。当爬杆机器人攀爬到电线杆顶端时，其自身携带的视频监控系统将开始对输电线路进行监测，诊断输电线路是否存在导线断股、局部发热、异物附着等情况。以期达到代替人员上线，提高输电线路故障效率。

附图说明

图1为本发明所提出的爬杆机器人的整体结构。

图2为本发明所提出的爬杆机器人的俯视结构。

图3为本发明所提出的爬杆机器人监测状态示意图。

图4为本发明所提出的爬杆机器人工作流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行说明，各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制。

本发明是一种具有输电线路故障诊断功能的爬杆机器人，首先由工作人员将爬杆机器人放置到所需攀爬的电线杆周围并启动机器人。此时爬杆机器人的上下夹爪电机将顺时针转动并带着上下凸轮一起旋转，与此同时上下夹爪将同时张开，为接下来的上杆做准备。当上下夹爪完全夹紧电线杆后，爬杆机器人开始攀爬电线杆并完成对输电线路的监测工作。

当爬杆机器人准备开始向上攀爬电线杆时，上电机（3）将带动上凸轮（5）顺时针转动一定角度，并使得上夹爪（10）张开并不再与电线杆接触，为爬杆机器人的上线做准备。当爬杆机器人的控制系统检测到上夹爪完全张开后电动推杆（7）开始伸出，爬杆机器人本体上半部在电动推杆（7）的作用下沿导向杆（4）向上滑动。当电动推杆（7）完全伸出后，上电机（3）将再次顺时针旋转一定角度，与此同时上夹爪（10）将闭合并抱紧电线杆（12）。当爬杆机器人控制系统检测到上夹爪（10）完全抱紧电线杆（12）后，下电机（8）将带动下凸轮（9）顺时针转动一定角度，并使得下夹爪（11）张开并不再与电线杆（12）接触。当下夹爪（11）松开后，电动推杆（7）将收缩，爬杆机器人本体的下半部分在电动推杆（7）的作用下沿导向杆（4）向上滑动。当电动推杆(7)完全收缩后，下电机（8）将再次顺时针旋转一定角度，与此同时下夹爪（11）将闭合并抱紧电线杆（12）。当控制系统检测到上下夹爪完全抱紧电线杆（12）时，所述爬杆机器人即完成一次攀爬运动。

所述爬杆机器人可以通过不断重复上述过程，最终可抵达电线杆（12）顶部。当地面操作人员观测到爬杆机器人已经抵达电线杆（12）顶部后，将通过远程操作界面下达停止攀爬指令。所述机器人抵达最佳观测位置后，将开启含有高清摄像机的云台（1）和含有红外摄像机的云台（2），高清摄像机和红外摄像机可以通过无线网络将采集到的输电线路图像信息传输至地面控制机。其中高清摄像机可以观测输电线路是否存在导线断股、污垢等问题；红外摄像机可以观测到输电线路是否存在局部温度偏高的异常状况。

若高清摄像机和红外摄像机观测到输电线路存在异常状况，所述机器人的控制系统将及时通知工作人员进行故障排查。在完成对输电线路的观测后，爬杆机器人本体可在凸轮机构（5）、（9）和电动推杆（7）的协同动作下逐渐下降到电线杆底部，并由工作人员回收。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种机器人，具有爬杆功能，其特征在于，包括电动推杆，以及分别连接在所述电动推杆两端的上夹爪和下夹爪，通过所述电动推杆和所述上夹爪、下夹爪的相互配合实现爬杆。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述电动推杆具有伸缩功能，在执行爬杆或下杆动作时，所述上夹爪和下夹爪的其中一个夹爪与所述杆抱紧，另一个夹爪张开。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，在执行爬杆动作时，当所述上夹爪与所述杆抱紧时，所述电动推杆收缩；当所述下夹爪与所述杆抱紧时，所述电动推杆伸出。

4.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括两根平行设置的导向杆，所述上夹爪和下夹爪能够沿所述导向杆上下滑动。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述上下夹爪的每一个，都包含一个电机和一个凸轮，所述电机带动所述凸轮旋转，所述凸轮位于不同的旋转角度时，相应的夹爪张开或者抱紧所述杆。

6.一种输电线路故障诊断系统，包括地面控制机和如权利要求1-5之一所述的机器人，其特征在于，所述机器人爬到电线杆顶部实现观测，并将观测数据通过无线网络传输给所述地面控制机，所述地面控制机根据所述观测数据判断是否出现线路故障。

7.根据权利要求6所述的输电线路故障诊断系统，其特征在于，所述机器人还包括两根平行设置的导向杆，所述上夹爪和下夹爪能够沿所述导向杆上下滑动；所述导向杆顶端均设置有云台，所述云台上设置有观测设备，用于观测数据。

8.一种输电线路故障诊断方法，使用如权利要求1-5之一所述的机器人爬电线杆，其特征在于，包括如下步骤：

（1）开启所述机器人；

（2）机器人的上下夹爪抱紧所述电线杆，开始爬杆；

（3）机器人抵达作业区域后，开启机器人上的摄像头，采集数据；

（4）将所述数据传回地面，判断故障情况；

（5）机器人下杆并回收。