CN109533367A - 一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机 - Google Patents
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Abstract
一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机，滑行装置包括悬臂旋转机构，悬臂旋转机构包括呈S形的旋转台，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构固定在悬臂旋转机构两端，呈中心对称分布，旋转台由旋转电机驱动，可带动两个驱动机构顺时针或逆时针旋转，驱动机构包括驱动轮，驱动轮由电机驱动，无人机加装在滑行装置的下方，能够保证重心在驱动轮下方，从结构上实现滑行装置运动的稳定，当遇到障碍物时，无人机可以先定点悬停起飞，并上升一定的距离，此时悬臂旋转机构将悬臂顺时针旋转90度，使滑行装置的驱动轮和输电线垂直，无人机沿竖直方向下降，绕过障碍物飞行然后再降落在高压输电线上进行滑行巡检，具有结构精简、稳定的特点。
Description
技术领域
本发明属于巡检机器人技术领域，特别涉及一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机。
背景技术
传统的利用多旋翼无人机的方式巡检高压输电线是在高压输电线上方或下方对输电线进行远距离拍摄，因而无法获得高质量的图像，而且多旋翼无人机续航能力较弱，无法进行长距离的巡检任务，给巡检工作带来不便。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机，能够在高压输电线线上滑行，保证巡检工作高质量完成，具有结构精简、灵活的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高压输电线线上滑行装置，包括悬臂旋转机构，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构固定在悬臂旋转机构两端，呈中心对称分布；
所述悬臂旋转机构包括呈S形的旋转台16，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构呈中心对称安装在旋转台16的两端，旋转台16的中心部位安装法兰联轴器17，旋转轴22的上端可以伸入到法兰联轴器17的通孔中与其固结，旋转轴22的下端与旋转电机21的输出轴固定连接，旋转轴22的两端分别安装上推力球轴承28和下推力球轴承29，上推力球轴承28和下推力球轴承29分别固定在轴承座上盖板20和轴承座下盖板19中；
所述悬臂连接机构包括工字连接件12，工字连接件12下部与外悬臂下部连接件13、内悬臂下部连接件14通过螺栓固定连接，外悬臂下部连接件13和内悬臂下部连接件14底部与旋转台16固定连接，工字连接件12上部与外悬臂上部连接件2、内悬臂上部连接件3通过螺栓固定连接；
所述驱动机构包括顶板1，外悬臂上部连接件2、内悬臂上部连接件3、外部挡板6、内部挡板8均固定在顶板1下方，外悬臂上部连接件2和内悬臂上部连接件3上均设置有椭圆孔，外悬臂上部连接件2和内悬臂上部连接件3之间安装有可以在椭圆孔中上下移动的电机11，电机11的端面和电机固定座4通过法兰连接，电机固定座4的侧面板与轴承座固定件10固定连接，轴承座固定件10套在内部轴承座25的外柱面，轴承座固定件10的外柱面上设置有三个顶丝，将轴承固定件10和内部轴承座25在轴承座固定件10的内端面和内部轴承座25的外端面平齐的位置时固定连接；
外部挡板6和内部挡板8中间安装有驱动轮5，所述驱动轮5为凹面滚轮，在驱动轮5两端的轴上分别安装内深沟球轴承26和外深沟球轴承27，内深沟球轴承26安装在内部轴承座25内，外部轴承座15和内部轴承座25的柱面分别伸入到外部挡板6和内部挡板8上所开的椭圆孔中，外部轴承座15和内部轴承座25的内端面设置有挡圈，以便于限制外部轴承座15和内部轴承座25的轴向位置，内部轴承座25的外端面开有大孔，驱动轮5的轴从孔内伸出与电机11的输出轴固定连接，外部轴承座15通过其柱面上的螺纹孔与垂直设置的固定悬挂滑杆7固定连接，悬挂滑杆7顶部从顶板1上的滑孔伸出，悬挂滑杆7上套有一个对驱动轮5起弹性支承作用的弹簧9，外部轴承座15的外端面为封闭结构。
所述外悬臂上部连接件2和内悬臂上部连接件3构成悬臂上部，所述外悬臂下部连接件13和内悬臂下部连接件14构成悬臂下部，悬臂上部和悬臂下部的安装方向互为90度，以保证悬臂在各向的连接强度，悬臂下部底端和旋转台16固定连接。
所述悬挂滑杆7的顶端设置有螺纹，将螺母固定在悬挂滑杆7上以调整悬挂机构的刚度。
所述旋转台16上分布有加强筋，以便于增加旋转台16的强度。
一种加装高压输电线线上滑行装置的无人机，包括所述驱动机构、悬臂连接机构、悬臂旋转机构及无人机连接端，所述无人机连接端包括旋转电机座18和轴承盖板固定座23，旋转电机座18上端通过法兰与旋转电机21的端面固定连接，轴承盖板固定座23上端与轴承座上盖板20、轴承座下盖板19固定连接，旋转电机座18和轴承盖板固定座23的底端均与无人机平台固定连接。
所述旋转电机座18和轴承盖板固定座23的底端均为T形结构，轴承盖板固定座23底端通过六个螺栓和无人机平台连接，旋转电机座18底端通过六个螺栓和无人机平台连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明高压输电线线上滑行装置采用两个中心对称布置的、可以旋转的悬臂，即驱动机构，两个悬臂采用中心对称的布置方式，而且在加装无人机后，无人机在滑行装置的下方，能够保证重心在驱动轮下方，因此从结构上实现滑行装置在高压输电线上运动的稳定；滑行装置的悬臂上有独立电机进行驱动，滑行装置能够独立悬挂运动，因此可以有效地减轻由于高压输电线振动对滑行运动稳定性的影响，从而保证高压线巡检工作高质量地完成。
多旋翼无人机上加装该滑行装置后，可以使无人机接近高压输电线拍摄近距离细节图像，而且通过滑行装置在输电线上前进采集数据，可以大大降低无人机的功耗，使高压输电线的巡检距离更远。当滑行机构的驱动轮和输电线垂直时，无人机可以正对着高压输电线向上飞行，当输电线处在两个悬臂正中间且在驱动轮的下方时，无人机定点悬停，悬臂旋转机构将悬臂逆时针旋转90度，使驱动轮和输电线平行且在输电线的正上方，这时无人机缓慢的沿竖直方向下降，使驱动轮降落在输电线上，此时无人机可以停机，采用滑行的方式在输电线上前进；当遇到障碍物时，无人机可以先定点悬停起飞，并上升一定的距离，此时悬臂旋转机构将悬臂顺时针旋转90度，使滑行装置的驱动轮和输电线垂直，无人机缓慢沿竖直方向下降，当无人机飞离输电线1m范围外时，可以绕过障碍物飞行然后再降落在高压输电线上进行滑行巡检，该滑行装置可以使无人机在输电线上降落和起飞的过程简单化并降低损耗，提高续航时间。
附图说明
图1为滑行装置总体结构图。
图2为滑行装置在高压输电线上滑行主视图。
图3为滑行装置在高压输电线上滑行俯视图。
图4为滑行装置的驱动轮与高压输电线垂直俯视图。
图5为行装置的驱动机构分解结构示意图。
图6为滑行装置的旋转机构分解结构示意图。
附图标记如下：
1顶板；2外悬臂上部连接件；3内悬臂上部连接件；4电机固定座；5驱动轮；6外部挡板；7悬挂滑杆；8内部挡板；9弹簧；10轴承座固定件；11电机；12工字连接件；13外悬臂下部连接件；14内悬臂下部连接件；15外部轴承座；16旋转台；17法兰联轴器；18旋转电机座；19下盖板；20上盖板；21旋转电机；22旋转轴；23盖板固定座；24高压输电线；25内部轴承座；26内深沟球轴承；27外深沟球轴承；28上推力球轴承；29下推力球轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，一种高压输电线线上滑行装置，包括悬臂旋转机构，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构固定在悬臂旋转机构两端，呈中心对称分布。
悬臂旋转机构分解结构示意图如图6所示，包括法兰联轴器17、旋转电机座18、轴承座下盖板19、轴承座上盖板20、旋转电机21、旋转轴22、轴承盖板固定座23、上推力球轴承28、下推力球轴承29。旋转台16呈S形，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构呈中心对称安装在旋转台16的两端，旋转台16的中心部位安装法兰联轴器17，旋转轴22的上端可以伸入到法兰联轴器17的通孔中，通过顶丝和法兰联轴器固定连接。旋转轴22的下端轴面有深孔，柱面上有螺纹孔，以便于和旋转电机21的输出轴通过顶丝固定连接，旋转电机21的端面和旋转电机座18通过法兰固定连接；旋转轴22的两端分别安装上推力球轴承28和下推力球轴承29，上推力球轴承28和下推力球轴承29分别固定在轴承座上盖板20和轴承座下盖板19中，轴承座上盖板20和轴承座下盖板19的端面上有伸出板，伸出板上分别有一排孔，以便于轴承座上盖板20和轴承座下盖板19和轴承盖板固定座23通过螺栓固定连接。该悬臂旋转机构由于采用两个推力球轴承，因此驱动机构的重量基本上全部被轴承盖板固定座23承受，而旋转电机的输出轴基本不承受轴向力，这样就可以大大提高旋转电机21的寿命。
参见图2，悬臂连接机构作用是将驱动机构和旋转机构连接，悬臂连接机构包括工字连接件12、外悬臂下部连接件13、内悬臂下部连接件14、旋转台16；工字连接件12上下部各有两排孔，上部的孔便于工字连接件12和外悬臂上部连接件2以及内悬臂上部连接件3通过螺栓固定连接，下部的孔便于工字连接件12和外悬臂下部连接件13以及内悬臂下部连接件14通过螺栓固定连接；外悬臂下部连接件13和内悬臂下部连接件14的底端各有一排孔，以便于通过螺栓连接和旋转台16固定连接；旋转台16为S形，在旋转台的两端呈中心对称安装相同的驱动机构，旋转台16上分布有加强筋，以便于增加旋转台16的强度，旋转台16的中心部位有圆孔，圆孔圆周上均匀分布四个孔，以便于安装法兰联轴器17。
驱动机构分解结构示意图如图5所示，驱动机构包括顶板1、外悬臂上部连接件2、内悬臂上部连接件3、电机固定座4、驱动轮5、外部挡板6、悬挂滑杆7、内部挡板8、弹簧9、电机11、外部轴承座15、轴承座固定件10、内部轴承座25、内深沟球轴承26、外深沟球轴承27。顶板1上有四列孔，以便于通过螺栓将外悬臂上部连接件2和内悬臂上部连接件3以及外部挡板6和内部挡板8固定在顶板1下方；驱动轮5为凹面滚轮，被安装在外部挡板6和内部挡板8中间，在驱动轮5两端的轴上分别安装内深沟球轴承26和外深沟球轴承27，内深沟球轴承26安装在内部挡板8(内部轴承座25)内，内部挡板8(内部轴承座25)的外端面有大孔，便于驱动轮的轴伸出和电机轴连接，内部挡板8(内部轴承座25)的柱面上有一个螺纹孔，便于固定悬挂滑杆7，顶板1上开有滑孔，便于悬挂滑杆7伸出，所述悬挂滑杆7的顶端设置有螺纹，可以将螺母旋在悬挂滑杆7上便于调整悬挂机构的刚度。悬挂滑杆7上套有一个弹簧9，该弹簧9对驱动轮起弹性支承作用。外部挡板6(外部轴承座15)的外端面封闭，在其柱面上也有一个螺纹孔，便于固定相同的悬挂滑杆。电机11被安装在外悬臂上部连接件2和内悬臂上部连接件3之间，外悬臂上部连接件2和内悬臂上部连接件3上设置有椭圆孔，电机11可以在椭圆孔中上下移动，电机11的端面和电机固定座4通过法兰连接，电机固定座4的侧面板上有一列孔，以便于通过螺栓连接和轴承座固定件10固定；轴承座固定件10套在内部轴承座25上，轴承固定件10的外柱面上分布有三个螺纹孔，以便于通过顶丝将轴承固定件10和内部轴承座25固定；驱动轮5的输入轴面上有深孔，输出轴柱面上有螺纹孔，以便于电机11的输出轴伸入并通过顶丝固定。
一种加装高压输电线线上滑行装置的无人机，包括所述驱动机构、悬臂连接机构、悬臂旋转机构及无人机连接端，所述无人机连接端的作用是将整体滑行装置安装在无人机上，无人机连接端包括旋转电机座18和轴承盖板固定座23，旋转电机座18上端通过法兰与旋转电机21的端面固定连接，轴承盖板固定座23上端与轴承座上盖板20、轴承座下盖板19固定连接，旋转电机座18和轴承盖板固定座23的底端均与无人机平台固定连接。所述旋转电机座18和轴承盖板固定座23的底端均为T形结构，旋转电机座18和轴承盖板固定座23底端都有两排孔，轴承盖板固定座23底端通过六个螺栓和无人机平台连接，旋转电机座18底端通过六个螺栓和无人机平台连接，
本发明的工作原理是：
加装高压输电线线上滑行装置的无人机，能够使无人机高效地在高压输电线24上降落和起飞。无人机在线上降落只需三步：第一步，操作无人机保证高压输电线24在两个悬臂之间的中心位置，并且驱动轮5和高压输电线24垂直，如图4所示；第二步，使悬臂逆时针旋转90度，保证驱动轮5和高压输电线24平行并处在高压输电线24正上方，如图3所示；第三步是操作无人机垂直下降使驱动轮5落在高压输电线24上。
无人机在高压输电线24上起飞也只需三步：第一步，操作无人垂直起飞使驱动轮5离开高压输电线24，第二步，使悬臂顺时针旋转90度，第三步是操作无人垂直下降，保证无人机远离高压输电线24。
Claims (6)
1.一种高压输电线线上滑行装置，其特征在于，包括悬臂旋转机构，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构固定在悬臂旋转机构两端，呈中心对称分布；
所述悬臂旋转机构包括呈S形的旋转台(16)，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构呈中心对称安装在旋转台(16)的两端，旋转台(16)的中心部位安装法兰联轴器(17)，旋转轴(22)的上端可以伸入到法兰联轴器(17)的通孔中与其固结，旋转轴(22)的下端与旋转电机(21)的输出轴固定连接，旋转轴(22)的两端分别安装上推力球轴承(28)和下推力球轴承(29)，上推力球轴承(28)和下推力球轴承(29)分别固定在轴承座上盖板(20)和轴承座下盖板(19)中；
所述悬臂连接机构包括工字连接件(12)，工字连接件(12)下部与外悬臂下部连接件(13)、内悬臂下部连接件(14)通过螺栓固定连接，外悬臂下部连接件(13)和内悬臂下部连接件(14)底部与旋转台(16)固定连接，工字连接件(12)上部与外悬臂上部连接件(2)、内悬臂上部连接件(3)通过螺栓固定连接；
所述驱动机构包括顶板(1)，外悬臂上部连接件(2)、内悬臂上部连接件(3)、外部挡板(6)、内部挡板(8)均固定在顶板(1)下方，外悬臂上部连接件(2)和内悬臂上部连接件(3)上均设置有椭圆孔，外悬臂上部连接件(2)和内悬臂上部连接件(3)之间安装有可以在椭圆孔中上下移动的电机(11)，电机(11)的端面和电机固定座(4)通过法兰连接，电机固定座(4)的侧面板与轴承座固定件(10)固定连接，轴承座固定件(10)套在内部轴承座(25)的外柱面，轴承座固定件(10)的外柱面上设置有三个顶丝，将轴承固定件(10)和内部轴承座(25)在轴承座固定件(10)的内端面和内部轴承座(25)的外端面平齐的位置时固定连接；
外部挡板(6)和内部挡板(8)中间安装有驱动轮(5)，所述驱动轮(5)为凹面滚轮，在驱动轮(5)两端的轴上分别安装内深沟球轴承(26)和外深沟球轴承(27)，内深沟球轴承(26)安装在内部轴承座(25)内，外部轴承座(15)和内部轴承座(25)的柱面分别伸入到外部挡板(6)和内部挡板(8)上所开的椭圆孔中，外部轴承座(15)和内部轴承座(25)的内端面设置有挡圈，以便于限制外部轴承座(15)和内部轴承座(25)的轴向位置，内部轴承座(25)的外端面开有大孔，驱动轮(5)的轴从孔内伸出与电机(11)的输出轴固定连接，外部轴承座(15)通过其柱面上的螺纹孔与垂直设置的固定悬挂滑杆(7)固定连接，悬挂滑杆(7)顶部从顶板(1)上的滑孔伸出，悬挂滑杆(7)上套有一个对驱动轮(5)起弹性支承作用的弹簧(9)，外部轴承座(15)的外端面为封闭结构。
2.根据权利要求1所述的一种高压输电线线上滑行装置，其特征在于，所述外悬臂上部连接件(2)和内悬臂上部连接件(3)构成悬臂上部，所述外悬臂下部连接件(13)和内悬臂下部连接件(14)构成悬臂下部，悬臂上部和悬臂下部的安装方向互为90度，以保证悬臂在各向的连接强度，悬臂下部底端和旋转台(16)固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种高压输电线线上滑行装置，其特征在于，所述悬挂滑杆(7)的顶端设置有螺纹，将螺母固定在悬挂滑杆(7)上以调整悬挂机构的刚度。
4.根据权利要求1所述的一种高压输电线线上滑行装置，其特征在于，所述旋转台(16)上分布有用于增加强度的加强筋。
5.一种加装高压输电线线上滑行装置的无人机，其特征在于，包括所述驱动机构、悬臂连接机构、悬臂旋转机构及无人机连接端，所述无人机连接端包括旋转电机座(18)和轴承盖板固定座(23)，旋转电机座(18)上端通过法兰与旋转电机(21)的端面固定连接，轴承盖板固定座(23)上端与轴承座上盖板(20)、轴承座下盖板(19)固定连接，旋转电机座(18)和轴承盖板固定座(23)的底端均与无人机平台固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种高压输电线线上滑行装置，其特征在于，所述旋转电机座(18)和轴承盖板固定座(23)的底端均为T形结构，轴承盖板固定座(23)底端通过六个螺栓和无人机平台连接，旋转电机座(18)底端通过六个螺栓和无人机平台连接。
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