CN109896012A - 双层多旋翼输电线路巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层多旋翼输电线路巡检装置，包括主机体外壳，主机体外壳内嵌装有控制器，主机体外壳上设置有GPS模块，主机体外壳的底端面上固定设置有无人机机臂、两套预紧机构以及两套行走机构；所述巡检装置还包括电池以及高空航拍摄像机，主机体外壳的底端面上还设置有电动开合互感器；所述无人机机臂、预紧机构、行走机构、电动开合互感器和高空航拍摄像机的受控端分别与控制器的输出端连接，控制器与GPS模块连接。本发明结合无人机和巡线机器人优点制作而成，用来替代传统巡线方式，减少了人工操作，提高了巡检效率，具有很强的实际意义和实用性。

Description

双层多旋翼输电线路巡检装置

技术领域

本发明涉及高压架空输电线路巡线技术领域，特别是一种输电线路巡检装置。

背景技术

智能电网作为当前电网的发展趋势，对电力系统各环节提出了更加严格的要求。高压架空输电线路的传统巡检方式多采用人工巡检方式进行，人工巡检是指巡线人员沿线逐塔巡视或检测，必要时还要登塔巡检。该工作方式效率低、劳动强度大，且存在设备漏检和巡检死角等问题。

近年来，一些单位研究了采用无人机航测法巡检高压线路。由于无人机巡检时离线路距离较远，发现线路问题时只能用搭载设备进行拍摄，无法实时靠近线路处理线路故障。而且无人机存在续航时间较短，滞留空域面积较小，无法实时充电等问题。还有一些单位研究了采用巡线机器人巡检高压线路；但现有的巡线机器人多存在体积重量较大、难以安装、运行较为缓慢、越过线路障碍方法复杂等问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种输电线路巡检装置，不仅能够同时解决现有无人机巡检方式的缺陷，同时也能够解决现有巡检机器人存在的越线困难等问题，进一步减少了人工操作，提高了巡检效率。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

双层多旋翼输电线路巡检装置，包括主机体外壳，主机体外壳内嵌装有控制器，主机体外壳的顶端面上设置有与地面站遥控设备相互通信的GPS模块，主机体外壳的底端面上通过支架固定设置有左右对称的无人机机臂；

无人机机臂与主机体外壳之间还设置有顶端固定连接在无人机底端面上、用于夹持导线的两套预紧机构，两套预紧机构前后、左右分别对称并前后错位设置，位于前后两套预紧机构之间的主机体外壳底端面上还设置有与预紧机构上下配合以压紧导线并驱动装置整体在导线上行走的行走机构；

所述巡检装置还包括电池以及用于拍摄输电线路状态的高空航拍摄像机，主机体外壳的底端面上还设置有当装置在导线上行走时进行取电并为电池进行充电的电动开合互感器；

所述无人机机臂、预紧机构、行走机构、GPS模块、电动开合互感器和高空航拍摄像机的电源端分别与电池输出端连接，无人机机臂、预紧机构、行走机构、电动开合互感器和高空航拍摄像机的受控端分别与控制器的输出端连接，控制器与GPS模块连接。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，安装无人机机臂的支架底端固定设置有左右对称、成八字状的一对起落架，起落架的底端固定设置一电池仓，所述电池固定设置在电池仓中，电池的充电端经导线与电动开合互感器的输出端连接。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述起落架包括斜杆和固定在斜杆底端并水平设置的平衡杆，所述电池仓固定在斜杆与平衡杆连接处的外侧。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述斜杆与支架底端的连接处固定设置有朝向外侧、避免在导线上起落过程中损伤无人机机臂的弧形滑板。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述行走机构包括通过基座固定设置在主机体外壳下方的行走电机，行走电机的输出轴通过联轴器固定连接一位于导线上方的主动滑轮；所述行走电机的电源端通过电源线连接电池的输出端。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述行走机构设置为两套，两套行走机构左右对称设置。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述预紧机构包括固定设置在主机体外壳上的电机座，电机座的前端面或者后端面上固定设置有电机盒，其中电机座上开设有动作腔；所述电机盒内固定设置有自锁蜗杆电机，自锁蜗杆电机的电机涡轮轴伸入到电机座的动作腔内，位于动作腔内的电机涡轮轴上固定连接有第一连接梢，第一连接梢的底端铰接第二连接梢的一端，第二连接梢的另一端内侧固定设置一从动滑轮；电机盒远离电机座的另一侧固定设置一过渡板，过渡板上通过卡梢连接一拉杆，拉杆的底端与第二连接梢设置从动滑轮的一端以及第一连接梢的中部与第二连接梢的中部之间分别连接一弹簧。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，相对于主机体外壳的电机座另一端面上固定设置有安装高空航拍摄像机倾斜立柱，倾斜立柱的顶端与高空航拍摄像机相铰接。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述电动开合互感器包括通过基座固定设置在主机体外壳底端面上的舵机，伸出基座的舵机轴端固定连接一主动齿轮，基座的外侧壁上通过轴承设置一与主动齿轮相啮合且处于同一水平高度的被动齿轮，主动齿轮和被动齿轮上分别固定设置一弧形的开合夹，开合夹的固定设置有互感器夹，所述开合夹的中下部通过销轴铰接在基座上；两个开合夹和两个互感器夹在飞行处于打开状态，在导线上行走时闭合，两个互感器形成闭合圆环，从导线感应取电。

上述双层多旋翼输电线路巡检装置，所述无人机机臂共设置四组，四组无人机机臂位于同一平面上且成放射状均匀布置；所述无人机机臂包括固定设置在支架底端的水平支撑杆，支撑杆的末端固定设置有双头驱动电机，双头驱动电机的两根输出轴垂直于支撑杆设置，输出轴的轴端均匀连接有若干桨叶。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明结合无人机和巡线机器人优点制作而成，用来替代传统巡线方式，减少了人工操作，提高了巡检效率，具有很强的实际意义和实用性。本发明可在设定的巡检路线上进行巡检作业，既可以在空中巡检，也可以自主降落在导线上充电并行走巡检，还能够在遇到杆塔或间隔棒、防振锤、绝缘子等金具时，通过飞行越障，快速到达指定巡检位置，操作非常方便，提高了无人机巡航能力和巡检范围以及输电线路巡检的自动化程度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明所述的主视图；

图3为本发明所述的仰视图；

图4为本发明所述行走机构的结构示意图；

图5为本发明所述行走机构的仰视图；

图6为本发明所述预紧机构的结构示意图；

图7为本发明所述预紧机构的打开状态示意图；

图8为本发明所述预紧机构的合拢状态示意图；

图9为本发明所述电动开合互感器的结构视图；

图10为本发明所述电动开合互感器的侧视图。

其中：1.主机体外壳，2.行走机构，3.无人机机臂，4.电池仓，5.GPS模块，6.预紧机构，7.被检测高压导线，8.滑板，9.起落架，10.电动开合互感器，11.高空航拍摄像机，12.行走电机，13.联轴器，14.主动滑轮，15.从动滑轮，16.动作腔，17.电机盒，18.自锁蜗杆电机，19.卡梢，20.拉杆，21.电机座，22.电机蜗轮轴，23.第一连接梢，24.弹簧，25.第二连接梢，26.开合夹，27.主动齿轮，28.互感器夹，29.互感器开合轴，30.舵机轴，31.舵机。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种双层多旋翼输电线路巡检装置，其结构如图1所示，包括主机体外壳和用于拍摄输电线路状态的高空航拍摄像机11，主机体外壳内嵌装有控制器，主机体外壳的底端面上通过支架固定设置有左右对称的无人机机臂3；无人机机臂3与主机体外壳之间设置有两套预紧机构6和两套行走机构2，行走机构2与预紧机构上下配合用于夹持导线，并驱动装置整体在导线上行走。

主机体外壳的顶端面上设置有两个GPS模块5，用于实现控制器与地面站遥控设备之间的相互通信，将装置的位置信息以及导线的状态信息发送给地面站遥控设备，并接收遥控设备的指令控制装置飞行或沿导线行走。

巡检装置中设置有电池，主机体外壳的底端面上还设置有当装置在导线上行走时进行取电并为电池进行充电的电动开合互感器10。电池用于为无人机机臂3、预紧机构6、行走机构2、GPS模块5、电动开合互感器10和高空航拍摄像机11提供电源。

本实施例中，无人机机臂3共设置四组，四组无人机机臂3位于同一平面上且成放射状均匀布置，并位于装置的中部，如图1和图3所示。

无人机机臂包括固定设置在支架底端的水平支撑杆，支撑杆的末端固定设置有双头驱动电机，双头驱动电机的受控端与控制器的输出端连接；双头驱动电机的两根输出轴垂直于支撑杆设置，输出轴的轴端均匀连接有若干桨叶，每组桨叶的外沿通过一个圆环固定连接，用以保护桨叶。如图1所示，本实施例中的无人机机臂形成双层八旋翼结构，动力更强而体积更小，方便停落在单分裂、双分裂、四分裂或六分裂等高压输电导线上。

行走机构2的结构如图4和图5所示，包括通过基座固定设置在主机体外壳下方的行走电机12，行走电机水平设置，行走电机12的输出轴通过联轴器13固定连接一位于导线上方的主动滑轮14；行走电机的电源端通过电源线连接电池的输出端，行走电机的受控端连接控制器的输出端。本发明中，行走机构2设置为两套，两套行走机构左右对称，且前后错位设置，提高装置的稳定性。

预紧机构6设置有两套，两套预紧机构前后、左右分别对称设置，并前后错位设置在主机体外壳下方，两套行走机构位于前后两套预紧机构之间。

预紧机构6的结构如图6至图8所示，包括固定设置在主机体外壳上的电机座21，电机座的前端面或者后端面上固定设置有电机盒17，其中电机座上开设有动作腔16；电机盒17内固定设置有自锁蜗杆电机，自锁蜗杆电机的电机涡轮轴伸入到电机座的动作腔内，位于动作腔内的电机涡轮轴上固定连接有第一连接梢23，第一连接梢23的底端铰接第二连接梢25的一端，第二连接梢25的另一端内侧固定设置一从动滑轮15，从动滑轮位于导线的下方。自锁蜗杆电机的电源端通过电源线连接电池的输出端，自锁蜗杆电机的受控端连接控制器的输出端。

当自锁蜗杆电机动作时，第一连接梢23在电机涡轮轴的带动下在动作腔内以涡轮轴为中心在竖直面上旋转，从而带动第二连接梢25和从动滑轮15由飞行状态下位于导线斜下方（如图7）到行走状态时位于导线正下方（如图8）转换或者由行走状态时位于导线正下方（如图8）到飞行状态下位于导线斜下方（如图7）转换。

电机盒远离电机座的另一侧固定设置一过渡板，过渡板上通过卡梢19连接一拉杆20，拉杆的底端与第二连接梢25设置从动滑轮的一端以及第一连接梢13的中部与第二连接梢25的中部之间分别连接一弹簧24，如图6所示。弹簧的设置，用于预紧机构与行走机构配合夹紧导线时，对导线下部提供预紧力。

相对于主机体外壳的电机座另一端面上固定设置有倾斜立柱，倾斜立柱的顶端与高空航拍摄像机11相铰接，如图4所示。

电动开合互感器10位于两行走机构之间，其结构如图9和图10所示，包括通过基座固定设置在主机体外壳底端面上的舵机31，伸出基座的舵机轴30端固定连接一主动齿轮27，基座的外侧壁上通过轴承设置一与主动齿轮27相啮合且处于同一水平高度的被动齿轮，主动齿轮27和被动齿轮上分别固定设置一弧形的开合夹26，开合夹26上固定设置有互感器夹28，开合夹26的中下部通过销轴铰接在基座上。舵机31的电源端通过电源线连接电池的输出端，舵机的受控端连接控制器的输出端。

两个开合夹和两个互感器夹在飞行时处于打开状态，在导线上行走时闭合，两个互感器形成闭合圆环，便可从导线感应取电。

安装无人机机臂的支架底端固定设置有一对起落架9，一对起落架9左右对称，并成八字状设置，如图2所示，起落架的左右两端分别固定设置一电池仓4，上述电池固定设置在电池仓中，电池的充电端经导线与电动开合互感器10的输出端连接，电池的输出端分别与无人机机臂3、预紧机构6、行走机构2、GPS模块5和高空航拍摄像机11的电源端连接。

起落架9的结构如图1、图2和图3所示，包括两根斜杆和一根平衡杆，斜杆的顶端与支架的底端固定连接，平衡杆水平设置在两根斜杆的底端，所述电池仓固定在斜杆与平衡杆连接处的外侧。

斜杆与支架底端的连接处固定设置有朝向外侧的弧形滑板8，用于保护无人机机臂，避免在导线上起落过程中损伤无人机机臂。

本发明采用无人机机臂在中部、电池仓和电池在底部的结构，保证了装置整体的重心下沉，从而保证了装置落在导线上运行时的稳定性。

本发明在使用过程中，可通过地面站设定装置的巡检范围，预先设定无人机电量不足时停落导线的位置，通过双GPS模块定位导线，准备实施停落。

停落时，装置位于导线上方，由两起落架之间的滑板引导落入导线上，使导线位于行走机构的主动滑轮凹槽中，此时预紧机构和电动开合互感器是张开状态；当导线卡入主动滑轮时，电动互感器开始准备闭合，舵机动作，带动开合夹进而带动互感器夹闭合，将导线整体包住；预紧机构的自锁蜗杆电机动作，将第一连接梢摆至竖直位置（如图8所示），同时，自锁蜗杆电机转动，将拉杆提起，弹簧拉动第二连接梢将从动滑轮提起，从而给导线下部提供预紧力，使导线卡紧在主动滑轮和从动滑轮之间。

本发明的双主动滑轮和双从动滑轮上下配合，使得整个装置在导线上行进巡检时更加稳定，而且能在坡度大的导线上行进。在导线上巡检时，电动开合互感器从导线上获取电能给电池充电。

当在导线上行进时，遇到杆塔或间隔棒、防振锤、绝缘子等金具时，高空航拍摄像机会将信息发送给控制器，控制器控制行走机构停止工作，自锁蜗杆电机动作，将第一连接梢摆至倾斜位置（如图7所示）；同时舵机反向动作，带动开合夹和互感器夹打开，从而使电动开合互感器打开；无人机机臂的双头驱动电机动作，装置由滑板引导离开导线后起飞。

Claims (10)

1.双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：包括主机体外壳（1），主机体外壳（1）内嵌装有控制器，主机体外壳的顶端面上设置有与地面站遥控设备相互通信的GPS模块（5），主机体外壳的底端面上通过支架固定设置有左右对称的无人机机臂（3）；

无人机机臂（3）与主机体外壳之间还设置有顶端固定连接在无人机底端面上、用于夹持导线的两套预紧机构（6），两套预紧机构前后、左右分别对称并前后错位设置，位于前后两套预紧机构之间的主机体外壳底端面上还设置有与预紧机构上下配合以压紧导线并驱动装置整体在导线上行走的行走机构（2）；

所述巡检装置还包括电池以及用于拍摄输电线路状态的高空航拍摄像机（11），主机体外壳的底端面上还设置有当装置在导线上行走时进行取电并为电池进行充电的电动开合互感器（10）；

所述无人机机臂（3）、预紧机构（6）、行走机构（2）、GPS模块（5）、电动开合互感器（10）和高空航拍摄像机（11）的电源端分别与电池输出端连接，无人机机臂（3）、预紧机构（6）、行走机构（2）、电动开合互感器（10）和高空航拍摄像机（11）的受控端分别与控制器的输出端连接，控制器与GPS模块连接。

2.根据权利要求1所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：安装无人机机臂的支架底端固定设置有左右对称、成八字状的一对起落架（9），起落架的底端固定设置一电池仓（4），所述电池固定设置在电池仓中，电池的充电端经导线与电动开合互感器（10）的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述起落架（9）包括斜杆和固定在斜杆底端并水平设置的平衡杆，所述电池仓固定在斜杆与平衡杆连接处的外侧。

4.根据权利要求3所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述斜杆与支架底端的连接处固定设置有朝向外侧、避免在导线上起落过程中损伤无人机机臂的弧形滑板（8）。

5.根据权利要求1所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述行走机构（2）包括通过基座固定设置在主机体外壳下方的行走电机（12），行走电机（12）的输出轴通过联轴器（13）固定连接一位于导线上方的主动滑轮；所述行走电机的电源端通过电源线连接电池的输出端。

6.根据权利要求5所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述行走机构（2）设置为两套，两套行走机构左右对称设置。

7.根据权利要求1所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述预紧机构（6）包括固定设置在主机体外壳上的电机座（21），电机座的前端面或者后端面上固定设置有电机盒（17），其中电机座上开设有动作腔（16）；所述电机盒（17）内固定设置有自锁蜗杆电机，自锁蜗杆电机的电机涡轮轴伸入到电机座的动作腔内，位于动作腔内的电机涡轮轴上固定连接有第一连接梢（23），第一连接梢（23）的底端铰接第二连接梢（25）的一端，第二连接梢（25）的另一端内侧固定设置一从动滑轮（15）；电机盒远离电机座的另一侧固定设置一过渡板，过渡板上通过卡梢（19）连接一拉杆（20），拉杆的底端与第二连接梢（25）设置从动滑轮的一端以及第一连接梢（23）的中部与第二连接梢（25）的中部之间分别连接一弹簧（24）。

8.根据权利要求7所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：相对于主机体外壳的电机座另一端面上固定设置有安装高空航拍摄像机（11）倾斜立柱，倾斜立柱的顶端与高空航拍摄像机（11）相铰接。

9.根据权利要求1所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述电动开合互感器（10）包括通过基座固定设置在主机体外壳底端面上的舵机（31），伸出基座的舵机轴（30）端固定连接一主动齿轮（27），基座的外侧壁上通过轴承设置一与主动齿轮（27）相啮合且处于同一水平高度的被动齿轮，主动齿轮（27）和被动齿轮上分别固定设置一弧形的开合夹（26），开合夹（26）的固定设置有互感器夹（28），所述开合夹（26）的中下部通过销轴铰接在基座上；两个开合夹和两个互感器夹在飞行处于打开状态，在导线上行走时闭合，两个互感器形成闭合圆环，从导线感应取电。

10.根据权利要求1所述的双层多旋翼输电线路巡检装置，其特征在于：所述无人机机臂（3）共设置四组，四组无人机机臂（3）位于同一平面上且成放射状均匀布置；所述无人机机臂包括固定设置在支架底端的水平支撑杆，支撑杆的末端固定设置有双头驱动电机，双头驱动电机的两根输出轴垂直于支撑杆设置，输出轴的轴端均匀连接有若干桨叶。