CN108711775B - 一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置及充电方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置及充电方法，包括设置在杆塔上的带状轨道、设置在巡检机器人上的压紧轮、可充电电源、控制系统，所述带状轨道中设置有供巡检机器人充电的充电电极，所述巡检机器人还包括行走轮，所述巡检机器人通过行走轮在所述带状轨道上行走，所述压紧轮由导电材料制成；当控制系统监测到巡检机器人的行走轮或压紧轮行走至带状轨道中的充电电极时，巡检机器人依靠将所述压紧轮抵压在所述充电电极上，从而对可充电电源进行充电。该装置及方法具有充电连接快速准确、充电时稳定性好、造价低廉等优点。

Description

一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置及充电方法

技术领域

本发明涉及一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置及充电方法，适用于架空输电线路巡检机器人在线充电。

背景技术

架空输电线路是在电力工业中分布最为广泛的基础设施之一，并且架空输电线路还是电力系统的动脉，其直接关系到国民经济的发展和人民群众的正常生活，但是架空输电线路常常跨越千里，一般都处于偏远的环境中，不仅要承受固有机械载荷和电力负荷的内部压力，还要经受自然环境的各种外部侵害。因此其安全运行越来越受到各级部门的重视。

为了保证输电线路安全稳定运行，需要对输电线路进行仔细的巡查以防止意外情况发生。以往对于架空输电线路、绝缘子、金具及其杆塔的巡检都是通过线路运行人员沿架空输电线路，翻山越岭对线路设备、通道状况进行观察。并且要根据实际情况蹬塔检查。而运行人员劳动强度大，工作效率低，而且作业受天气影响。

虽然目前已经开始采用设有行走轮的无人巡检设备对输电线路进行巡视与维修，从而替代人工巡检。巡检设备配备蓄电池，采用电机驱动在架空输电线路的避雷线上运行。然而，若配备的蓄电池容量较小，则不能够完成预定要求的巡检任务，造成巡检设备停留在高压杆塔档段中间，不可避免的给输电线路的安全正常运行造成阻碍，若配备超大容量蓄电池，将导致巡检设备更加庞大和笨重，使巡检设备运行的稳定性降低。因此，能源供给问题是巡检设备能否持续有效的完成巡检任务亟需考虑的问题。

传统能源供给有人工更换电池和利用高压输电导线周围的交变磁场感应取电的方法。而人工更换电池的方法，需电力工人背负重量很大的电池爬到高压杆塔上更换，给巡线工人增加了额外的劳动负担。而感应取电的方法，只适用于沿导线行走的巡线机器人，并且该方法获取的能量的效果也不是很客观。此外现有技术还尝试建立太阳能充电基站巡线机器人进行充电，该方法是将太阳能存储在储能蓄电池内，当巡检设备在巡检的过程，若能量不足，则到太阳能充电基站处进行充电，补充能量；但巡检设备在太阳能充电基站处充电的过程中，巡检设备上的充电插头和高压杆塔上的充电座的对接存在一定的困难。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置及充电方法，既解决了巡检机器人在高空连续运行时的能源供给问题，又解决了巡检机器人与充电电极的连接困难的技术问题，大大提高了巡检机器人在线充电效率，充电连接快速准确、充电时稳定性好、造价低廉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，包括设置在杆塔上的带状轨道、设置在巡检机器人上的压紧轮、可充电电源、控制系统，所述带状轨道中设置有供巡检机器人充电的充电电极，所述巡检机器人还包括行走轮，所述巡检机器人通过行走轮在所述带状轨道上行走，所述压紧轮由导电材料制成，所述压紧轮、所述行走轮、所述可充电电源均电连接至所述控制系统；当控制系统监测到巡检机器人的行走轮或压紧轮行走至带状轨道中的充电电极时，巡检机器人依靠将所述压紧轮抵压在所述充电电极上，从而对上述可充电电源进行充电。

本发明的充电装置巧妙的利用了辅助架空输电线路巡检机器人跨越杆塔或横担的带状轨道，在带状轨道上设置有作为充电设备的充电电极，该充电电极作为带状轨道的一部分，巡检机器人通过在带状轨道上正常行走就能够实现巡检机器人与充电电极的连接，简化了充电装置的结构；同时由于带状轨道具有较好的刚性，通过压紧轮进一步的抵压，一方面可以实现巡检机器人与充电电极的固定连接，另一方面可以提高巡检机器人在充电时的稳定性，如削弱高空大风环境造成的摆动来来的影响。

进一步的，所述带状轨道用于辅助巡检机器人从杆塔一侧的避雷线行走至另一侧的避雷线；所述带状轨道由3个以上的分段通过连接板连接组装而成，所述分段中的两个设置成充电电极的两个电极板。事先将扁金属材料预制成不同尺寸的分段，在安装现场，根据杆塔的实际情况，选取一定尺寸的分段并将其拼接在一起，能够形成适配不同使用环境的旁路带，适用于所有形式的杆塔。所述预制刚性件由扁金属制成。由于扁金属一个方向的截面系数比同等界面的圆形材料大很多，因此由扁金属制成的旁路带具有优异的抗弯性能。所述扁金属为扁铁或扁钢。扁铁或扁钢具有较多优点，其刚性好、加工性能好、成本低。设置成作为电极板的分段可以由导电性好的金属制成，如金属铜等本领域常用的制作电极的金属，可进一步提高充电效率。

进一步的，所述两个电极板之间设置有不作为电极的分段。上述设置，一方面可以增大两个电极板之间的安全距离，提高安全性，另一方面可以增大与两个电极板对应的行走轮、压紧轮之间的距离，提高巡检机器人行走的稳定性。

进一步的，所述电极板与分段之间的连接板由绝缘材料制成。由于带状轨道由金属制成，其为电导体，为了避免充电电极之间发生短路，将连接电极板与分段的连接板设置成由绝缘材料制成，进一步提高安全性。优选的，所述电极板与分段相邻的端部之间夹设有绝缘材料或保持安全距离。在电极板与分段夹设有绝缘材料或保持安全距离，可进一步提高充电安全性。进一步的，所述行走轮在所述巡检机器人行走方向上设置有至少两个；所述压紧轮设置为两个，并分别与其中两个所述行走轮对应设置，充电时，对应设置的行走轮、压紧轮将电极板夹持在中间。压紧轮与行走轮配合设置，进而将电极板夹持在中间，从而将巡检机器人牢固的固定在带状轨道上，防止巡检机器人在充电时发生位移，充分利用带状轨道的刚性，增强巡检机器人在充电时的稳定性。

进一步的，两个所述压紧轮之间的距离，大于等于所述两个电极板的相对近端之间的距离、小于等于所述两个电极板相对远端之间的距离。上述距离的设置，可避免行走轮同时行走在充电电极的同一块电极板上，避免压紧轮同时与充电电极的同一块电极板接触，准确便捷的实现了巡检机器人与充电电极板的定位、连接。

进一步的，两个所述压紧轮之间的距离大于任意一个电极板的长度。同样的，两个所述压紧轮之间的距离大于任意一个电极板的长度可避免压紧轮同时与充电电极的同一块电极板接触，进一步提高了充电的安全性。

进一步的，所述行走轮或所述压紧轮具有监测带状轨道和充电电极位置的监测部。监测部为视觉监测或电阻监测等本领域常用的可监测当前运行位置的部件，当行走轮或压紧轮行走至带状轨道或充电电极，上述监测部将监测信息反馈至控制系统，控制系统根据监测信息判断巡检机器人的位置信息，进而调整巡检机器人的行走状态。

进一步的，该巡检机器人还包括压紧轮架，其由绝缘材料制成；所述压紧轮架上装设有电刷架，电刷架内安装有电刷弹簧和电刷，电刷的一端在电刷弹簧的作用下被压在压紧轮上，另一端用电连接至所述控制系统。

一种利用上述充电装置对巡检机器人进行充电的充电方法，其特征在于：

1)、降速的步骤：巡检机器人沿避雷线进行巡检作业，当控制系统监测到巡检机器人行走至杆塔上的带状轨道时，降低巡检机器人的行走速度；

2)、停止的步骤：当巡检机器人在低速条件下走至带状轨道中的充电电极时，所述控制系统使巡检机器人停止行走；

3)、定位的步骤：控制系统控制所述行走轮，从而微调压紧轮与充电电极的位置，然后控制压紧轮抵压在所述充电电极上，使行走轮、压紧轮夹持充电电极，实现定位；

4)、充电的步骤：控制系统控制可充电电源进行充电；

5)、充电完成的步骤：控制系统检测到充电完成后，控制压紧轮减少抵压的力量，巡检机器人沿带状轨道继续进行巡检作业。

本发明的有益效果是：

本发明充分利用辅助架空输电线路巡检机器人跨越杆塔或横担的带状轨道，将充电站的充电电极设置成带状轨道的一部分，巡检机器人通过在带状轨道上正常行走就能够实现巡检机器人与充电电极的连接，简化了充电装置的结构，并且通过与带状轨道的融合可以适用于所用形式的杆塔；同时由于带状轨道具有较好的刚性，通过压紧轮进一步的抵压，不仅可以实现巡检机器人与充电电极的固定连接，还可以提高巡检机器人在充电时的稳定性，很好的解决了巡检机器人在高空充电时和充电站的连接问题。

附图说明

图1是本发明的带状轨道的结构图。

图2是本发明的带状轨道的俯视图。

图3是本发明的巡检机器人充电时的结构图。

图4是本发明的电极板与分段的连接的结构图。

图5是本发明的压紧轮的结构图。

图6是本发明的电刷的结构图。

图7是本发明的压紧轮架的结构图。

其中：1、杆塔，2、避雷线，3、卡环，4、行走轮，5、带状轨道，5-1、电极板，5-2、连接板，6、压紧轮，6-1、电刷架，6-2、电刷，6-3、电刷弹簧，7、压紧轮架。

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。

作为一种典型实施例，如图1、2、3所示，本发明的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，包括设置在杆塔上的带状轨道5、设置在巡检机器人上的压紧轮6、可充电电源(图中未显出)、控制系统(图中未显出)；所述带状轨道5中设置有供巡检机器人充电的充电电极，当控制系统监测到巡检机器人的行走轮4或压紧轮6行走至带状轨道5中的充电电极时，巡检机器人依靠将所述压紧轮6抵压在所述充电电极上，从而对上述可充电电源进行充电。带状轨道5构成了供巡检机器人行走的平滑轨道，通过卡环3可拆卸的固定至杆塔或避雷线横担两侧的避雷线2上，使巡检机器人能够沿着带状轨道顺利的跨越杆塔或横担，替代了人工，实现辅助巡检机器人跨越杆塔或横担；带状轨道5由3个以上的分段通过连接板连接组装而成，所述分段中的两个设置成充电电极的两个电极板5-1；分段为预制刚性件，可以由扁金属、带状金属制成，其一个方向的截面系数比同等界面的圆形材料大很多，从而使旁路带的抗弯性能很好；优选的，预制刚性件可以由扁铁、扁钢制成，扁铁、扁钢具有刚性好、加工性能好、成本低等优点。

两个电极板5-1之间直接连接或所述两个电极板5-1之间设置有不作为电极的分段，所述两个电极板5-1之间的连接板5-3或所述电极板5-1与分段之间的连接板5-3由绝缘材料制成；优选的，所述两个电极板5-1相邻的端部之间或所述电极板5-1与分段相邻的端部之间夹设有绝缘材料或不直接相互接触。上述设置可使两个电极板5-1之间保持绝缘，进而提高充电的安全性。关于电极板5-1的材质，其可以由导电性好的金属制成，如金属铜等本领域常用的制作电极的金属，可进一步提高充电效率。

巡检机器人还包括行走轮4，所述行走轮4在所述巡检机器人行走方向上设置有至少两个，巡检机器人通过行走轮4在所述带状轨道5上行走；压紧轮6设置为两个，并分别与其中两个所述行走轮4对应设置，充电时，对应设置的行走轮4、压紧轮6将电极板5-1夹持在中间。压紧轮6采用铜或其他良导体材料制造，所述行走轮4或所述压紧轮6具有监测带状轨道和充电电极位置的监测部，所述压紧轮6、所述行走轮4、所述可充电电源、所述监测部均电连接至所述控制系统；监测部为视觉监测或电阻监测等本领域常用的可监测当前运行位置的部件，当行走轮或压紧轮行走至带状轨道或充电电极，上述监测部将监测信息反馈至控制系统，控制系统根据监测信息判断巡检机器人的位置信息，进而调整巡检机器人的行走状态。

两个压紧轮6之间的距离，大于等于所述两个电极板5-1的相对近端之间的距离、小于等于所述两个电极板5-1相对远端之间的距离；优选的，两个所述压紧轮6之间的距离大于任意一个电极板5-1的长度。上述距离的设置可避免行走轮同时行走在充电电极的同一块电极板5-1上，避免压紧轮同时与充电电极的同一块电极板5-1接触，准确便捷的实现了巡检机器人与电极板5-1的定位、连接。

该巡检机器人还包括压紧轮架7，其由绝缘材料制成；所述压紧轮架7上装设有电刷架6-1，电刷架6-1内安装有电刷弹簧6-3和电刷6-2，电刷6-2的一端在电刷弹簧6-3的作用下被压在压紧轮6上，另一端用电连接至所述控制系统。

一种利用利要求上述充电装置对巡检机器人进行充电的充电方法，具体充电过程如下：

1)、降速的步骤：巡检机器人沿避雷线进行巡检作业，当控制系统监测到巡检机器人行走至杆塔上的带状轨道5时，通过控制行走轮4的驱动电机降低巡检机器人的行走速度；

2)、停止的步骤：巡检机器人在低速条件下继续行走，当控制系统监测到巡检机器人行走至带状轨道5中的充电电极时，所述控制系统使巡检机器人停止行走；

3)、定位的步骤：控制系统控制所述行走轮4，对巡检机器人的位置进行微调，使两个压紧轮6的位置分别与两个电极板5-1对应，然后控制压紧轮6抵压在电极板5-1，使行走轮4、压紧轮6夹持电极板5-1，实现定位；

4)、充电的步骤：控制系统控制对可充电电源进行充电；

5)、充电完成的步骤：控制系统检测到充电完成后，控制压紧轮6减少抵压的力量，然后使巡检机器人沿带状轨道5继续进行巡检作业。

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)

1.一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：包括设置在杆塔上的带状轨道(5)、设置在巡检机器人上的压紧轮(6)、可充电电源、控制系统，所述带状轨道(5)中设置有供巡检机器人充电的充电电极，所述巡检机器人还包括行走轮(4)，所述巡检机器人通过行走轮(4)在所述带状轨道(5)上行走，所述压紧轮(6)由导电材料制成，所述压紧轮(6)、所述行走轮(4)、所述可充电电源均电连接至所述控制系统；当控制系统监测到巡检机器人的行走轮(4)或压紧轮(6)行走至带状轨道(5)中的充电电极时，巡检机器人依靠将所述压紧轮(6)抵压在所述充电电极上，从而对上述可充电电源进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：所述带状轨道(5)用于辅助巡检机器人从杆塔一侧的避雷线行走至另一侧的避雷线；所述带状轨道(5)由3个以上的分段通过连接板(5-3)连接组装而成，所述分段中的两个设置成充电电极的两个电极板(5-1)。

3.根据权利要求2所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：所述两个电极板(5-1)之间直接连接或所述两个电极板(5-1)之间设置有不作为电极的分段。

4.根据权利要求3所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：所述两个电极板(5-1)之间的连接板(5-3)或所述电极板(5-1)与分段之间的连接板(5-3)由绝缘材料制成；进一步，所述两个电极板(5-1)相邻的端部之间或所述电极板(5-1)与分段相邻的端部之间夹设有绝缘材料或不直接相互接触。

5.根据权利要求3所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：所述行走轮(4)在所述巡检机器人行走方向上设置有至少两个；所述压紧轮(6)设置为两个，并分别与其中两个所述行走轮(4)对应设置，充电时，对应设置的行走轮(4)、压紧轮(6)将电极板(5-1)夹持在中间。

6.根据权利要求5所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：两个所述压紧轮(6)之间的距离，大于等于所述两个电极板(5-1)的相对近端之间的距离、小于等于所述两个电极板(5-1)相对远端之间的距离。

7.根据权利要求6所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：两个所述压紧轮(6)之间的距离大于任意一个电极板(5-1)的长度。

8.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：所述压紧轮(6)或所述压紧轮(6)具有监测带状轨道(5-1)和充电电极位置的监测部。

9.根据权利要求1所述的一种用于架空输电线路巡检机器人的充电装置，其特征在于：该巡检机器人还包括压紧轮架(7)，其由绝缘材料制成；所述压紧轮架(7)上装设有电刷架(6-1)，电刷架(6-1)内安装有电刷弹簧(6-3)和电刷(6-2)，电刷(6-2)的一端在电刷弹簧(6-3)的作用下被压在压紧轮(6)上，另一端用电连接至所述控制系统。

10.一种利用利要求1-9任一项所述的充电装置对巡检机器人进行充电的充电方法，其特征在于：

1)、降速的步骤：巡检机器人沿避雷线进行巡检作业，当控制系统监测到巡检机器人行走至杆塔上的带状轨道(5)时，降低巡检机器人的行走速度；

2)、停止的步骤：当巡检机器人在低速条件下走至带状轨道(5)中的充电电极时，所述控制系统使巡检机器人停止行走；

3)、定位的步骤：控制系统控制所述行走轮(4)，从而微调压紧轮(6)与充电电极的相对位置，然后控制压紧轮(6)抵压在所述充电电极上，使行走轮(4)、压紧轮(6)夹持充电电极，实现定位；

4)、充电的步骤：控制系统控制对可充电电源进行充电；

5)、充电完成的步骤：控制系统检测到充电完成后，控制压紧轮(6)减少抵压的力量，巡检机器人沿带状轨道(5)继续进行巡检作业。