CN110977996B - 一种改进型输电线路多功能维护机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进型输电线路多功能维护机器人，包括行走机构、开合机构、机器人送胶机构、功能机构以及供电与控制机构，行走机构通过两块左右对称的U型轮支架固定于供电与控制机构的上方，开合机构固定于供电与控制机构的上方，供电与控制机构给机器人提供控制和电源，功能机构固定在开合机构上，机器人送胶机构固定于U型轮支架上方。优点，本改进型输电线路多功能维护机器人，用于日常电缆的巡检和特殊自然灾害条件下线缆的涂胶检修工作来代替现有人力，从而降低危险，提高输电线缆的工作寿命和送配电安全。

Description

一种改进型输电线路多功能维护机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是一种改进型输电线路多功能维护机器人。

背景技术

输电线路是电力系统中的重要环节，安全性非常重要，是保证整个电力系统正常运行的根本。很多输电线路处于环境复杂，人口密集的地区，给线路的输电安全和维护带来很多困难,特别是长期暴露在野外的输电线路很容易出现故障，例如线缆履冰、线缆外力破坏、绝缘层氧化脱落等，这些故障会导致线路损坏引起漏电，对人身安全和经济造成巨大的损失。所以，必须定期对输电线路进行巡检和维护，了解输电线路的情况，及时发现并消除存在的安全隐患，预防事故发生。

目前，输电线路的巡检方法主要是人工巡检和直升机巡检。1)传统的人工巡检，依靠工人在线缆上行走，通过肉眼对线缆及线缆的辅助设备进行检查。这种巡检方法工作量大，巡检周期长，效率低。2)直升机巡检，通过工作人员使用机载摄像设备观察线缆外观，由于直升机飞行速度较快，观察视野不好控制，容易错过故障点，而且这种巡检方式成本高，不能大面积使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对背景技术中提及的现有人工巡检和直升机巡检工作量大，巡检周期长，效率低的技术问题。

随着机器人技术的持续发展和技术成熟，使得越来越多的机器人应用到生活中。本发明的目的主要针对目前高压线缆工作时可能出现的一些状况和故障，设计一种输电线路多功能维护机器人，用于日常电缆的巡检和特殊自然灾害条件下线缆的涂胶检修工作来代替现有人力，从而降低危险，提高输电线缆的工作寿命和送配电安全。

本发明所采取的技术方案是：一种改进型输电线路多功能维护机器人，包括行走机构、开合机构、机器人送胶机构、功能机构以及供电与控制机构，

行走机构通过两块左右对称的U型轮支架固定于供电与控制机构的上方，开合机构固定于供电与控制机构的上方，供电与控制机构给机器人提供控制和电源，功能机构固定在开合机构上，机器人送胶机构固定于U型轮支架上方；

行走机构包括两个U型轮支架、一个U型调节轮支架、两个U型轮驱动电机、两个U型轮、一个丝杠固定块、一根丝杠、一个U型调节轮固定杆和两个U型调节轮，两个U型轮支架竖直设置且底部固定在供电与控制机构上，两个U型轮支架上都沿竖直方向开设滑槽，两个U型轮驱动电机分别对应两个U型轮支架设置，U型轮驱动电机安装在U型轮支架的上端，两个U型轮分别固定在两个U型轮驱动电机的电机轴上；两个U型调节轮分别对应两个U型轮支架上的滑槽设置，两个U型调节轮的轮轴贯穿滑槽，U型调节轮固定杆与两个U型调节轮的轮轴固定；两个U型调节轮分别位于两个U型轮的正下方；U型调节轮支架竖直设置且底部开合机构上，丝杠竖直设置，丝杠下端螺纹连接U型调节轮固定杆，丝杠上端转动连接丝杠固定块，丝杠固定块设置在U型调节轮支架的上；

开合机构包括驱动电机、双向螺纹丝杆、两个U型夹板、支撑平板和两条滑轨，支撑平板水平设置且背面固定在供电与控制机构上，U型调节轮支架的末端固定在支撑平板上；两条滑轨平行且间隔固定在支撑平板上，两个U型夹板平行设置在两条滑轨的滑块上，两个U型夹板与两条滑轨呈“井”字型设置；双向螺纹丝杆的两部分分别螺纹连接两个U型夹板，双向螺纹丝杆的一端连接驱动电机的电机轴，驱动电机安装在支撑平板上；

机器人送胶机构包括胶箱固定架、涂胶箱、蠕动泵和涂胶头，胶箱固定架安装在两个U型轮支架的顶部，涂胶箱安装在胶箱固定架上，蠕动泵安装在涂胶箱上且连通涂胶箱内腔，在蠕动泵的泵头上通过安装的胶管连接头连接胶管一端，涂胶头由两个半涂胶头对合构成，两个半涂胶头之间形成包裹输电线缆的胶槽；两个半涂胶头上都通过安装的胶管连接头连接胶管另一端；涂胶头安装在开合机构的两个U型夹板上；

功能机构包括两套清洁装置和两套风干装置，两套清洁装置分别对称安装在开合机构的两个U型夹板的一端部，两套风干装置分别对称安装在开合机构的两个U型夹板的另一端部；

清洁装置包括视觉相机、清洁驱动电机和清洁毛刷，清洁驱动电机安装在U型夹板内侧面上，清洁毛刷连接清洁驱动电机的电机轴，清洁毛刷用于在行走过程中对输电线缆进行清洁；视觉相机安装在U型夹板内侧面上，且位于清洁驱动电机的上方，视觉相机的测量端指向输电线缆用来检测输电线缆的绝缘层是否破损；

风干装置包括风干电机和风扇叶轮，风干电机安装在U型夹板内侧面上，风扇叶轮安装在风干电机的电机轴上，风扇叶轮正对输电线缆用来风干输电线缆破损位置处修补的绝缘胶；

供电与控制机构包括控制电路箱和工作蓄电池电源，控制电路箱悬于支撑平板的背面，控制电路箱与两个U型轮支架的末端固定，工作蓄电池电源安装在控制电路箱的下方给控制电路箱供电，两个U型轮驱动电机分布与控制电路箱电连接，驱动电机与控制电路箱电连接，蠕动泵与控制电路箱电连接，视觉相机与控制电路箱电连接，清洁驱动电机与控制电路箱电连接，风干电机与控制电路箱电连接。

对本发明技术方案的优选，在丝杠上端的端部固定安装凸块。

对本发明技术方案的优选，U型夹板通过L型固定板安装在滑块上。

对本发明技术方案的优选，开合机构还包括两个限位开关，两个限位开关都安装在支撑平板上，两个限位开关都与控制电路箱电连接；一个限位开关位于两个U型夹板之间用于限制两个U型夹板的闭合位置，另一个限位开关位于支撑平板的一端端部用于限制两个U型夹板的打开位置。

本发明的有益效果是：

本改进型输电线路多功能维护机器人，用于日常电缆的巡检和特殊自然灾害条件下线缆的涂胶检修工作来代替现有人力，从而降低危险，提高输电线缆的工作寿命和送配电安全。

附图说明

图1是改进型输电线路多功能维护机器人的总图。

图2是行走机构的装配位置的结构示意图。

图3是开合机构装配位置的结构示意图。

图4是机器人送胶机构装配位置的结构示意图。

图5是功能机构与开合机构的装配位置的结构示意图。

图6是供电与控制机构的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图1-图6和具体实施方式做进一步的描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

随着机器人技术的持续发展和技术成熟，使得越来越多的机器人应用到生活中。本发明主要针对目前高压线缆工作时可能出现的一些状况和故障，设计一种输电线路多功能维护机器人，用于日常电缆的巡检和特殊自然灾害条件下线缆的涂胶检修工作来代替现有人力，从而降低危险，提高输电线缆的工作寿命和送配电安全。

如图1所示，本实施例中改进型输电线路多功能维护机器人，包括行走机构100、开合机构200、机器人送胶机构300、功能机构400以及供电与控制机构500，行走机构100通过两块左右对称的U型轮支架101固定于供电与控制机构500的上方，开合机构200固定于供电与控制机构500的上方，供电与控制机构500给机器人提供控制和电源，功能机构400固定在开合机构200上，机器人送胶机构300固定于U型轮支架101上方。

如图2所示，行走机构100包括两个U型轮支架101、一个U型调节轮支架102、两个U型轮驱动电机103、两个U型轮104、一个丝杠固定块105、一根丝杠106、一个U型调节轮固定杆107和两个U型调节轮108，两个U型轮支架101竖直设置且底部固定在供电与控制机构500上，两个U型轮支架101上都沿竖直方向开设滑槽，两个U型轮驱动电机103分别对应两个U型轮支架101设置，U型轮驱动电机103安装在U型轮支架101的上端，两个U型轮104分别固定在两个U型轮驱动电机103的电机轴上；两个U型调节轮108分别对应两个U型轮支架101上的滑槽设置，两个U型调节轮108的轮轴贯穿滑槽，U型调节轮固定杆107与两个U型调节轮108的轮轴固定；两个U型调节轮108分别位于两个U型轮104的正下方；U型调节轮支架102竖直设置且底部开合机构200上，丝杠106竖直设置，丝杠106下端螺纹连接U型调节轮固定杆107，在丝杠106上端的端部固定安装凸块109。丝杠106上端转动连接丝杠固定块105，丝杠固定块105设置在U型调节轮支架102的上。

行走机构100，工作时，将机器人通过一对U型轮104悬挂于将要检测通电线缆上，输电线缆的夹紧可通过旋转固定于U型调节轮支架102一侧的丝杠105来调节两个U型调节轮108的上下位置来固定。

如图3所示，开合机构200包括驱动电机201、双向螺纹丝杆202、两个U型夹板203、支撑平板207和两条滑轨204，支撑平板207水平设置且背面固定在供电与控制机构500上，U型调节轮支架102的末端固定在支撑平板207上；两条滑轨204平行且间隔固定在支撑平板207上，两个U型夹板203平行设置在两条滑轨204的滑块205上，U型夹板203通过L型固定板208安装在滑块205上。两个U型夹板203与两条滑轨204呈“井”字型设置；双向螺纹丝杆202的两部分分别螺纹连接两个U型夹板203，双向螺纹丝杆202的一端连接驱动电机201的电机轴，驱动电机201安装在支撑平板207上。

开合机构200还包括两个限位开关209，两个限位开关209都安装在支撑平板207上，两个限位开关209都与控制电路箱501电连接；一个限位开关209位于两个U型夹板203之间用于限制两个U型夹板203的闭合位置，另一个限位开关209位于支撑平板207的一端端部用于限制两个U型夹板203的打开位置。

开合机构200开始工作，固定于支撑平板207上方的驱动电机201带动双向螺纹丝杆202转动，因驱动电机201与双向螺纹丝杆202位置固定，所以与双向螺纹丝杆202配套的带有内螺纹的两个U型夹板203沿双向螺纹丝杆202方向对向闭合。此时，与U型夹板203固定于一体滑块205沿滑轨204运动向内闭合。当U型夹板203运动到固定于支撑板207上的位于两个U型夹板203之间的限位开关209，驱动电机201停止转动。

如图4所示，机器人送胶机构300包括胶箱固定架301、涂胶箱302、蠕动泵304和涂胶头403，胶箱固定架301安装在两个U型轮支架101的顶部，涂胶箱302安装在胶箱固定架301上，蠕动泵304安装在涂胶箱302上且连通涂胶箱302内腔，在蠕动泵304的泵头上通过安装的胶管连接头303连接胶管305一端，涂胶头403由两个半涂胶头对合构成，两个半涂胶头之间形成包裹输电线缆的胶槽；两个半涂胶头上都通过安装的胶管连接头303连接胶管305另一端；涂胶头403安装在开合机构200的两个U型夹板203上。

涂胶箱302、蠕动泵304和涂胶头403均为本技术领域内的已知技术。本实施例的涂胶头403由两个半涂胶头对合构成，分别固定于两个U型夹板203的内侧，当两个U型夹板203相互靠近至最小距离时，涂胶头403夹持线缆，涂胶头403闭合形成圆柱形涂胶口，机器人送胶机构300中蠕动泵304启动，将涂胶箱302中具有一定粘稠度的绝缘胶通过胶管接头303和胶管305注入涂胶头403中。

本实施例中蠕动泵304的泵头为多通道输送流体，本实施例中泵头上对称安装有两个胶管连接头303，两个胶管连接头303分别通过两根胶管305注入绝缘胶到涂胶头403中。

如图5所示，功能机构400包括两套清洁装置和两套风干装置，两套清洁装置分别对称安装在开合机构200的两个U型夹板203的一端部，两套风干装置分别对称安装在开合机构200的两个U型夹板203的另一端部。

清洁装置包括视觉相机405、清洁驱动电机404和清洁毛刷406，清洁驱动电机404安装在U型夹板203内侧面上，清洁毛刷406连接清洁驱动电机404的电机轴，清洁毛刷406用于在行走过程中对输电线缆进行清洁；视觉相机405安装在U型夹板203内侧面上，且位于清洁驱动电机404的上方，视觉相机405的测量端指向输电线缆用来检测输电线缆的绝缘层是否破损。

为加快绝缘胶快速风干，防止液体绝缘胶体在重力作用下掉落，在两个U型夹板203的另一端部加装有风干装置，风干装置包括风干电机402和风扇叶轮401，风干电机402安装在U型夹板203内侧面上，风扇叶轮401安装在风干电机402的电机轴上，风扇叶轮401正对输电线缆用来风干输电线缆破损位置处修补的绝缘胶。

功能机构400，在工作时，驱动机器人沿检测线缆前进,左右对称视觉相机405开始视觉检测，同时两端固定于U型夹板203上的清洁驱动电机404带动清洁毛刷406转动，对检测线缆进行清洁。

视觉相机405对线缆检测技术为公知常识。

如图6所示，供电与控制机构500包括控制电路箱501和工作蓄电池电源502，控制电路箱501悬于支撑平板207的背面，控制电路箱501与两个U型轮支架101的末端固定，工作蓄电池电源502安装在控制电路箱501的下方给控制电路箱501供电，两个U型轮驱动电机103分布与控制电路箱501电连接，驱动电机201与控制电路箱501电连接，蠕动泵304与控制电路箱501电连接，视觉相机405与控制电路箱501电连接，清洁驱动电机404与控制电路箱501电连接，风干电机402与控制电路箱501电连接。

本实施例中的控制电路箱501和工作蓄电池电源502均为本技术领域内的已知技术，同时涉及到的控制系统也为本技术领域的已知技术。

本实施例改进型输电线路多功能维护机器人的工作流程如下：

工作时，将机器人通过一对U型轮104悬挂于将要检测通电线缆上，工作蓄电池电源502供电，两个U型轮驱动电机103上电转动，驱动机器人沿检测线缆前进；输电线缆的夹紧可通过旋转固定于U型调节轮支架102一侧的丝杠105来调节两个U型调节轮108的上下位置来固定。

功能机构400内左右对称设置的两个视觉相机405开始视觉检测，同时两端固定于U型夹板203上的清洁驱动电机404带动清洁毛刷406转动，对检测线缆进行清洁。当，检测到线缆存在绝缘涂层破损时，开合机构200开始工作，固定于支撑平板207上方的驱动电机201带动双向螺纹丝杆202转动，因驱动电机201与双向螺纹丝杆202位置固定，所以与双向螺纹丝杆202配套的带有内螺纹的两个U型夹板203沿双向螺纹丝杆202方向对向闭合。此时，与U型夹板203固定于一体滑块205沿滑轨204运动向内闭合。当U型夹板203运动到固定于支撑板207上的位于两个U型夹板203之间的限位开关209，驱动电机201停止转动。

涂胶头403闭合形成圆柱形涂胶口，机器人送胶机构300中蠕动泵304启动，将涂胶箱302中具有一定粘稠度的绝缘胶通过胶管接头303和胶管305注入涂胶头403中。这样，在行走机构100行进过程中、就可以将绝缘胶均匀的注涂于输电线缆破损位置。

为加快绝缘胶快速风干，防止液体绝缘胶体在重力作用下掉落，在两个U型夹板203的另一端部加装有风干装置，风干装置包括风干电机402和风扇叶轮401，风干电机402安装在U型夹板203内侧面上，风扇叶轮401安装在风干电机402的电机轴上，风扇叶轮401正对输电线缆用来风干输电线缆破损位置处修补的绝缘胶。

重复上述步骤，直至完成整条输电线缆的检测。

当检测完成时，驱动电机201带动双向螺纹丝杆202反向转动，因驱动电机201与双向螺纹丝杆202位置固定，所以与双向螺纹丝杆202配套的带有内螺纹的两个U型夹板203沿双向螺纹丝杆202方向对向打开。此时，与U型夹板203固定于一体滑块205沿滑轨204运动向外打开；当U型夹板203运动到固定于支撑板207上且处于支撑平板207一端端部的限位开关209时，驱动电机201停止转动。即可将输电线路多功能维护机器人的两个U型夹板203分离，从而取下机器人。

凡本发明说明书中未作特别说明的均为现有技术或者通过现有的技术能够实现，应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种改进型输电线路多功能维护机器人，其特征在于：包括行走机构(100)、开合机构(200)、机器人送胶机构(300)、功能机构(400)以及供电与控制机构(500)，

行走机构(100)通过两块左右对称的U型轮支架(101)固定于供电与控制机构(500)的上方，开合机构(200)固定于供电与控制机构(500)的上方，供电与控制机构(500)给机器人提供控制和电源，功能机构(400)固定在开合机构(200)上，机器人送胶机构(300)固定于U型轮支架(101)上方；

行走机构(100)包括两个U型轮支架(101)、一个U型调节轮支架(102)、两个U型轮驱动电机(103)、两个U型轮(104)、一个丝杠固定块(105)、一根丝杠(106)、一个U型调节轮固定杆(107)和两个U型调节轮(108)，两个U型轮支架(101)竖直设置且底部固定在供电与控制机构(500)上，两个U型轮支架(101)上都沿竖直方向开设滑槽，两个U型轮驱动电机(103)分别对应两个U型轮支架(101)设置，U型轮驱动电机(103)安装在U型轮支架(101)的上端，两个U型轮(104)分别固定在两个U型轮驱动电机(103)的电机轴上；两个U型调节轮(108)分别对应两个U型轮支架(101)上的滑槽设置，两个U型调节轮(108)的轮轴贯穿滑槽，U型调节轮固定杆(107)与两个U型调节轮(108)的轮轴固定；两个U型调节轮(108)分别位于两个U型轮(104)的正下方；U型调节轮支架(102)竖直设置且底部安装在开合机构(200)上，丝杠(106)竖直设置，丝杠(106)下端螺纹连接U型调节轮固定杆(107)，丝杠(106)上端转动连接丝杠固定块(105)，丝杠固定块(105)设置在U型调节轮支架(102)上；

开合机构(200)包括驱动电机(201)、双向螺纹丝杆(202)、两个U型夹板(203)、支撑平板(207)和两条滑轨(204)，支撑平板(207)水平设置且背面固定在供电与控制机构(500)上，U型调节轮支架(102)的末端固定在支撑平板(207)上；两条滑轨(204)平行且间隔固定在支撑平板(207)上，两个U型夹板(203)平行设置在两条滑轨(204)的滑块(205)上，两个U型夹板(203)与两条滑轨(204)呈“井”字型设置；双向螺纹丝杆(202)的两部分分别螺纹连接两个U型夹板(203)，双向螺纹丝杆(202)的一端连接驱动电机(201)的电机轴，驱动电机(201)安装在支撑平板(207)上；

机器人送胶机构(300)包括胶箱固定架(301)、涂胶箱(302)、蠕动泵(304)和涂胶头(403)，胶箱固定架(301)安装在两个U型轮支架(101)的顶部，涂胶箱(302)安装在胶箱固定架(301)上，蠕动泵(304)安装在涂胶箱(302)上且连通涂胶箱(302)内腔，在蠕动泵(304)的泵头上通过安装的胶管连接头(303)连接胶管(305)一端，涂胶头(403)由两个半涂胶头对合构成，两个半涂胶头之间形成包裹输电线缆的胶槽；两个半涂胶头上都通过安装的胶管连接头(303)连接胶管(305)另一端；涂胶头(403)安装在开合机构(200)的两个U型夹板(203)上；

功能机构(400)包括两套清洁装置和两套风干装置，两套清洁装置分别对称安装在开合机构(200)的两个U型夹板(203)的一端部，两套风干装置分别对称安装在开合机构(200)的两个U型夹板(203)的另一端部；

清洁装置包括视觉相机(405)、清洁驱动电机(404)和清洁毛刷(406)，清洁驱动电机(404)安装在U型夹板(203)内侧面上，清洁毛刷(406)连接清洁驱动电机(404)的电机轴，清洁毛刷(406)用于在行走过程中对输电线缆进行清洁；视觉相机(405)安装在U型夹板(203)内侧面上，且位于清洁驱动电机(404)的上方，视觉相机(405)的测量端指向输电线缆用来检测输电线缆的绝缘层是否破损；

风干装置包括风干电机(402)和风扇叶轮(401)，风干电机(402)安装在U型夹板(203)内侧面上，风扇叶轮(401)安装在风干电机(402)的电机轴上，风扇叶轮(401)正对输电线缆用来风干输电线缆破损位置处修补的绝缘胶；

供电与控制机构(500)包括控制电路箱(501)和工作蓄电池电源(502)，控制电路箱(501)悬于支撑平板(207)的背面，控制电路箱(501)与两个U型轮支架(101)的末端固定，工作蓄电池电源(502)安装在控制电路箱(501)的下方给控制电路箱(501)供电，两个U型轮驱动电机(103)分别与控制电路箱(501)电连接，驱动电机(201)与控制电路箱(501)电连接，蠕动泵(304)与控制电路箱(501)电连接，视觉相机(405)与控制电路箱(501)电连接，清洁驱动电机(404)与控制电路箱(501)电连接，风干电机(402)与控制电路箱(501)电连接。

2.根据权利要求1所述的改进型输电线路多功能维护机器人，其特征在于，在丝杠(106)上端的端部固定安装凸块(109)。

3.根据权利要求1所述的改进型输电线路多功能维护机器人，其特征在于，U型夹板(203)通过L型固定板(208)安装在滑块(205)上。

4.根据权利要求1所述的改进型输电线路多功能维护机器人，其特征在于，开合机构(200)还包括两个限位开关(209)，两个限位开关(209)都安装在支撑平板(207)上，两个限位开关(209)都与控制电路箱(501)电连接；一个限位开关(209)位于两个U型夹板(203)之间用于限制两个U型夹板(203)的闭合位置，另一个限位开关(209)位于支撑平板(207)的一端端部用于限制两个U型夹板(203)的打开位置。

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