CN109245326A - 一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，包括：充电组件(10)、巡检机器人通道(20)和连接组件(30)，充电组件(10)能够给巡检机器人(40)充电，充电组件(10)含有从上向下依次设置的安装座(11)、无线充电线圈(13)和隔离板(14)；巡检机器人通道(20)用于巡检机器人(40)行走；连接组件(30)，能够将充电组件(10)和巡检机器人通道(20)与输电塔(50)连接固定。该架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站为实现巡检机器人智能化充电，长时间巡检及长期驻留塔上的提供了支持。

Description

一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站

技术领域

本发明涉及输电辅助设备领域，具体的是一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站。

背景技术

由于架空线路长期暴露于自然环境中，线路及杆塔受到周围环境及自然变化的影响极易出现设备缺陷和威胁线路安全的问题。因此有效掌握输电线路运行情况成为保证电力输送的重要一环，现阶段为掌握线路运行情况我国主要采取人工巡线的方式掌握线路运行情况。但是近年来随着我国特高压输电线路的迅猛发展，高压、特高压线路覆盖面积越来越广，线网布置越来越密集、复杂，人工巡线效率低下、巡检周期长、人员劳动强度大、人身安全等问题日益突出。为解决这些问题架空线路巡检机器人应运而生。

架空线路巡检机器人大多由自身携带的电池作为动力，受制于现阶段电池性能的影响，巡检机器人无法做到长时间持续工作。如果让巡检机器人能够长期驻留在线路上，实现自主巡检，必须解决能源问题。

目前对巡检机器人充能的技术主要分为两类：机器人自身携带充电设备；机器人由外置装置对自身电池充电。巡检机器人属于高空特种作业机器人，对可靠性及重量有一定的要求，机器人自身携带充电设备时，势必会增加相应设备如：稳压器，充放电控制器等装置的重量，但优点在于机器人可以随时充电，不受位置限制。机器人由外置装置对自身电池充电时，充电位置固定，相应控制元件等可置于机器人外，相对来说更加可靠。但应为充电装置固定在特定的点，必须布置足够数量的点，才能满足机器人对完整线路的巡检需求。

发明内容

为了解决巡检机器人的充电问题。本发明提供了一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，该架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站为实现巡检机器人智能化充电，长时间巡检及长期驻留塔上的提供了支持。

本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，包括：

充电组件，能够给巡检机器人充电，充电组件含有从上向下依次设置的安装座、无线充电线圈和隔离板；

巡检机器人通道，用于巡检机器人行走，巡检机器人通道位于充电组件的下方；

连接组件，能够将充电组件和巡检机器人通道与输电塔连接固定。

安装座与无线充电线圈之间设有弹簧，无线充电线圈和隔离板固定连接，无线充电线圈和隔离板能够向远离或靠近安装座的方向移动。

安装座含有固定块和遮挡板，固定块的下表面设有用于与弹簧连接的安装区，遮挡板呈环形结构，遮挡板的内侧边缘与该安装区的边缘对应连接。

在竖直方向上，遮挡板的内侧边缘的高度高于遮挡板的外侧边缘的高度，遮挡板能够覆盖无线充电线圈和隔离板。

无线充电线圈和隔离板均为平板状结构，无线充电线圈在水平面上的投影面积小于隔离板在水平面上的投影面积，无线充电线圈位于隔离板的中部。

隔离板为平板状结构，巡检机器人通道位于隔离板的下方，沿巡检机器人的行走方向，隔离板的下表面含有依次连接的下降面、平面和上升面。

巡检机器人通道呈长条形结构，巡检机器人通道的长度方向与巡检机器人的行走方向相同。

沿巡检机器人的行走方向，连接组件含有依次排列的第一连接条、第二连接条、第三连接条和第四连接条，第一连接条和第四连接条与巡检机器人通道连接，第二连接条和第三连接条与充电组件连接。

第一连接条含有依次连接横杆和立杆，第一连接条、第二连接条、第三连接条和第四连接条的结构相同，巡检机器人通道的两端分别与第一连接条的立杆的下端和第四连接条的立杆的下端连接。

充电组件与第二连接条的立杆的上端和第三连接条的立杆的上端连接固定。

本发明的有益效果是：通过蓄电池对机器人提供充电电源，电流稳定结构可靠，降低了巡检机器人的复杂程度，提高了机器人可靠性。太阳能板长期为蓄电池供电，满足机器人长期运行的动力消耗。整体结构简单，易安装，适用于大面积线路智能化巡检的改造。充电机构采用无线充电线圈，无外露触点，回避了野外环境下磨损，短路的可能，更加安全。实时气象监测为巡检后台提供大数据支持，同时为机器人提供工况环境信息，使得机器人更加智能。

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发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站的示意图。

图2是充电组件的示意图。

图3是本发明所述架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站的使用状态示意图。

10、充电组件；20、巡检机器人通道；30、连接组件；40、巡检机器人；50、输电塔；

11、安装座；12、弹簧；13、无线充电线圈；14、隔离板；

31、第一连接条；32、第二连接条；33、第三连接条；34、第四连接条；

51、塔头；52、气象监测组件；

111、固定块；112、遮挡板；

141、下降面；142、平面；143、上升面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，包括：

充电组件10，能够给巡检机器人40充电，充电组件10含有从上向下依次设置的安装座11、无线充电线圈13和隔离板14；

巡检机器人通道20，用于巡检机器人40行走，巡检机器人通道20位于充电组件10的下方；

连接组件30，能够将充电组件10和巡检机器人通道20与输电塔50连接固定，如图1至图3所示。

在本实施例中，安装座11与无线充电线圈13之间设有四根弹簧12，无线充电线圈13和隔离板14固定连接，无线充电线圈13和隔离板14能够向远离或靠近安装座11的方向移动。即当弹簧12被压缩时，无线充电线圈13和隔离板14将靠近安装座11的方向移动；当弹簧12回复时，无线充电线圈13和隔离板14将远离安装座11的方向移动。

在本实施例中，安装座11含有固定块111和遮挡板112，固定块111的下表面设有用于与弹簧12连接的安装区，遮挡板112呈环形的锥台结构，遮挡板112的内侧边缘与该安装区的边缘对应连接。弹簧12的上端与固定块111的所述安装区连接固定，弹簧12的上端与无线充电线圈13连接固定。在竖直方向上，遮挡板112的内侧边缘的高度高于遮挡板112的外侧边缘的高度，遮挡板112能够覆盖无线充电线圈13和隔离板14，从而保护无线充电线圈13和隔离板14。其中，隔离板14的材质为聚甲醛，隔离板14的长、宽、高分别为230mm、160mm、20mm。

在本实施例中，无线充电线圈13和隔离板14均为平板状结构，无线充电线圈13和隔离板14上下层叠设置，无线充电线圈13在水平面上的投影面积小于隔离板14在水平面上的投影面积，无线充电线圈13位于隔离板14的中部。巡检机器人通道20位于隔离板14的下方，沿巡检机器人40的行走方向，隔离板14的下表面含有依次连接的下降面141、平面142和上升面143。

在本实施例中，巡检机器人通道20呈平躺的长条形结构，巡检机器人通道20的长度方向与巡检机器人40的行走方向相同。沿巡检机器人40的行走方向，连接组件30含有依次排列的第一连接条31、第二连接条32、第三连接条33和第四连接条34，巡检机器人通道20通过第一连接条31和第四连接条34与输电塔50的塔头51连接，充电组件10通过第二连接条32和第三连接条33与输电塔50的塔头51连接，如图1所示。

在本实施例中，第一连接条31含有依次连接横杆和立杆，第一连接条31、第二连接条32、第三连接条33和第四连接条34的结构相同，巡检机器人通道20的两端分别与第一连接条31的立杆的下端和第四连接条34的立杆的下端连接。充电组件10的固定块111与第二连接条32的立杆的上端和第三连接条33的立杆的上端连接固定。

在本实施例中，充电组件10还含有充电模块，无线充电线圈13与该充电模块连接，充电模块平时通过取能组件吸收并保存电能，为气象监测组件52提供能源。取能组件安装在输电塔50的塔身安全位置，由太阳能板及电源箱组成，太阳能板面向南侧安装，保障每日太阳能最大转化效率，并将太阳能转化的电能存储进电源箱中。电源箱中安装有电池，稳压装置及过载保护等，将太阳能板转化的能量稳定存储，平稳输出。箱体本身防尘防水，为整个充电线路提供保护。电源箱平时为气象监测组件52供电，机器人需要充电时同时为无线充电组件供电。

巡检机器人通过驻留充电站时检查自身电力信息，若机器人剩余电量不足以满足后面的巡检任务，则通过无线充电组件为机器人充电。隔离板14上设有感应开关，该感应开关能够感应机器人是否到达充电位置。当该感应开关感应机器人到达充电位置时，接通无线充电线圈13的电源，无线充电线圈13通电后产生磁场，与机器人携带的接受线圈对应，为机器人充电。

隔离板14保障无线充电线圈13与巡检机器人40的接受线圈间保持一定间距，避免间距过小时，充电电流过大烧毁元器件。隔离板14上安装有弹簧12，弹簧12使得隔离板14可以在一定范围内上下浮动。隔离板14沿巡检机器人40运动方向两侧为楔形结构，当巡检机器人40通过充电时首先接触到这一楔形结构，配以隔离板14向上的浮动，使得隔离板14后的无线充电线圈13与巡检机器人40的接受线圈始终保持平行，保障充电效率。

巡检机器人通道20为充电组件10提供载体及保护，巡检机器人通道20提供机器人进入充电装置的轨道并引导机器人就位。同时，固定组件还起到一定保护充电时机器人的作用。

气象监测组件52安装在塔头51的横担上，包括气象监测组件及信息交互组件。气象监测组件由充电模块中的取能组件提供能源。实时监测塔体附近气象信息，包括湿度，温度，风速，风向等。

信息交互组件实时将气象监测组件得到的气候信息上传给机器人操控终端，并同时输送给附近的机器人。机器人根据得到的信息判断持续工作或返回驻留充电站躲避严酷环境。

下面介绍巡检机器人40在所述架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站的具体使用情况。

工作开始，工作人员在后台唤醒位于巡检线路A点驻留充电站中的巡检机器人40，机器人接受驻留充电站气象监测组件提供的气候信息，判断其在工作范围内，巡检机器人沿机器人通道组件驶出驻留终点站开始巡检工作。此时机器人电力充足。巡检机器人沿地线运行一定时间行驶至另一驻留充电站B，接受B站的气象监测组件提供的气象信息，判断仍处于工作范围内，同时机器人判断电力消耗小于阙值，无需充电。机器人沿巡检机器人通道20直接通过驻留充电站充电组件下方继续向前进行巡检工作。

巡检机器人40持续工作一定时间后，巡检机器人判断电力消耗高于阙值，需充电，通过自身位置判断后方充电站C，前方充电站D距离的大小，判别C点距离更小，机器人反向运转驶向驻留充电站C，靠近驻留充电站C时，机器人减速并转移到C的机器人通道上，缓缓驶入含有充电组件的固定组件，巡检机器人通道20的接受线圈外罩首先接触到隔离板14的外侧楔形结构，随着机器人前行将隔离板14缓缓抬起，最终使得隔离板14的底部与接受线圈外罩顶部平行贴合，感应开关感应到机器人一侧反馈位置，判断机器人已就位，接通充电线圈电路，充电线圈工作，机器人接受线圈感应到充电线圈的磁场开始充电，机器人检测到内部充电回路中有电流停止移动，并陆续关闭其他设备进入休眠充电状态，如图3所示。

经过一定时间后机器人电力充足，机器人继续沿线开始巡检工作。驻留充电站C此时由于同时给充电组件和气象监测组件同时供电，自身电源箱中的电池电力有一定消耗，驻留充电站C的太阳能板开始为电源箱中的电池充电。

机器人巡检过程中，突然遭遇强对流天气，附近的驻留充电站E监测到所在的杆塔附近湿度，风速急剧增加，不利于巡检机器人工作，机器人接收到充电驻留站E传来的气象信息，判断无法在此环境下工作，开始驶向充电驻留站E，靠近驻留充电站E时，机器人减速并转移到E的机器人通道上，缓缓驶入含有充电组件的固定组件，机器人接受线圈外罩首先接触到隔离板外侧楔形结构，随着机器人前行将隔离板缓缓抬起，最终使得隔离板底部与接受线圈外罩顶部平行贴合，感应开关感应到机器人一侧反馈位置，判断机器人已就位，接通充电线圈电路，充电线圈工作，机器人接受线圈感应到充电线圈的磁场开始充电，机器人检测到内部充电回路中有电流停止移动，并陆续关闭其他设备进入休眠充电状态。直至恶劣天气结束，机器人继续进行巡检工作。

巡检工作结束，机器人得到工作人员的返航指令，机器人自主返回上一个经过的驻留充电站休眠并充电。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，该架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站包括：

充电组件(10)，能够给巡检机器人(40)充电，充电组件(10)含有从上向下依次设置的安装座(11)、无线充电线圈(13)和隔离板(14)；

巡检机器人通道(20)，用于巡检机器人(40)行走，巡检机器人通道(20)位于充电组件(10)的下方；

连接组件(30)，能够将充电组件(10)和巡检机器人通道(20)与输电塔(50)连接固定。

2.根据权利要求1所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，安装座(11)与无线充电线圈(13)之间设有弹簧(12)，无线充电线圈(13)和隔离板(14)固定连接，无线充电线圈(13)和隔离板(14)能够向远离或靠近安装座(11)的方向移动。

3.根据权利要求2所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，安装座(11)含有固定块(111)和遮挡板(112)，固定块(111)的下表面设有用于与弹簧(12)连接的安装区，遮挡板(112)呈环形结构，遮挡板(112)的内侧边缘与该安装区的边缘对应连接。

4.根据权利要求3所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，在竖直方向上，遮挡板(112)的内侧边缘的高度高于遮挡板(112)的外侧边缘的高度，遮挡板(112)能够覆盖无线充电线圈(13)和隔离板(14)。

5.根据权利要求1所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，无线充电线圈(13)和隔离板(14)均为平板状结构，无线充电线圈(13)在水平面上的投影面积小于隔离板(14)在水平面上的投影面积，无线充电线圈(13)位于隔离板(14)的中部。

6.根据权利要求1所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，隔离板(14)为平板状结构，巡检机器人通道(20)位于隔离板(14)的下方，沿巡检机器人(40)的行走方向，隔离板(14)的下表面含有依次连接的下降面(141)、平面(142)和上升面(143)。

7.根据权利要求1所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，巡检机器人通道(20)呈长条形结构，巡检机器人通道(20)的长度方向与巡检机器人(40)的行走方向相同。

8.根据权利要求1所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，沿巡检机器人(40)的行走方向，连接组件(30)含有依次排列的第一连接条(31)、第二连接条(32)、第三连接条(33)和第四连接条(34)，第一连接条(31)和第四连接条(34)与巡检机器人通道(20)连接，第二连接条(32)和第三连接条(33)与充电组件(10)连接。

9.根据权利要求8所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，第一连接条(31)含有依次连接横杆和立杆，第一连接条(31)、第二连接条(32)、第三连接条(33)和第四连接条(34)的结构相同，巡检机器人通道(20)的两端分别与第一连接条(31)的立杆的下端和第四连接条(34)的立杆的下端连接。

10.根据权利要求9所述的架空线路巡检机器人杆塔驻留充电站，其特征在于，充电组件(10)与第二连接条(32)的立杆的上端和第三连接条(33)的立杆的上端连接固定。