CN111251287B - 高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置及方法，装置包括设置在机器人本体上的电磁锁和捕捉机构，捕捉机构平行设置两组，电磁锁设置两个；电磁锁包括电磁铁和带弹簧的锁舌，捕捉机构包括摆动关节、摆动关节驱动电机、手指一、手指二、丝杠、丝杠驱动电机、锁孔和导轨框架，丝杠驱动电机转动时丝杠带动手指一、手指二朝向相反方向移动，实现手指的开、合；摆动关节驱动电机驱动摆动关节转动，带动导轨框架摆动；摆动关节未摆动状态下，两组捕捉机构的手指的开口均朝向内布置；在导轨框架上设有锁孔，锁孔与相应的电磁锁的锁舌配合。本发明无需人工辅助，就能实现机器人的自动上下线，安全性高，操作简便，结构简单且易于实现。

Description

高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置及方法

技术领域

本发明属于高压输电线检修技术领域，尤其是涉及一种用于高压输电线检修机器人上、下线的吊绳捕捉装置及方法。

背景技术

我国的主要的输电方式是高压输电线路和超高压输电线路，输电线路网络分布点多、覆盖面积大、所处地形复杂加上自然环境恶劣，这增加了输电线路的常规检查的难度。高压导线和线路金具长期直接暴露在空气中，容易面临着自然因素(比如风、雨、雪和冰等)和人为因素(如化学污染)的破坏。导线受到持续的机械张力、材料老化影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，同时导线上的金具如间隔棒、防振锤、悬垂线夹等也可能出现损伤和丢失，如果不及时发现、修复和更换，可能会造成电力系统故障以及大面积停电，从而引起巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，必须定期对高压输电线路进行检查维护，以便及时发现线路缺陷和隐患，进行维修，保障输电线路的安全可靠。

高压线巡检机器人可以在导线上行走和越障，在机器人系统里布置上检测装置，例如视觉传感器、超声波传感器和红外热像仪等装置，当机器人沿着导线上进行行走时，这些设备可以对导线缺陷进行检测。利用巡检机器人代替传统的巡检方法，不仅可以提高线路检测的效率和质量，并且可以在巡线过程中对输电线路上的金具进行维修更换，对提高电力检测维护自动化有着重大的意义。

电力巡线机器人的研究起始于20世纪80年代，比较早的是由日本、加拿大、美国等国家开展研究工作，相继推出了多款高压线巡检机器人。对巡检机器人的机械结构和运动控制系统进行了深入地研究，现实了机器人从只能在有限的导线之间来回巡检到可以跨越高压线上障碍的突破。

到目前为止，国内外高压输电线检修机器人的吊装(上、下线)一是采用人工背负机器人上、下线；二是用起重机吊装、人工辅助上、下线，无论哪种方式都需要人工辅助爬到高压输电线位置处对机器人进行上、下线，这无疑增大了工作的难度与危险性，因此有必要设计一种高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置，无需人工背负或起重机吊装，就能实现机器人的上、下线。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置及方法，无需人工辅助，就能实现机器人的自动上下线，安全性高，操作简便，结构简单且易于实现。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置，包括设置在机器人本体上的电磁锁和捕捉机构，所述捕捉机构平行设置两组，相应的，所述的电磁锁设置两个；

所述的电磁锁包括电磁铁和带弹簧的锁舌，电磁铁不通电时，锁舌向外伸出，电磁铁通电时，锁舌向里收缩；

所述的捕捉机构包括摆动关节、摆动关节驱动电机、手指一、手指二、丝杠、丝杠驱动电机、锁孔和导轨框架，所述丝杠包括相同长度的螺旋方向相反的两段螺纹段，所述的手指一和手指二分别套设在丝杠的两段螺纹段上，所述的丝杠装在导轨框架上，所述的手指一和手指二与导轨框架滑动连接，所述的丝杠驱动电机固定在导轨框架的右端，所述的丝杠驱动电机转动时，丝杠带动手指一、手指二朝向相反方向移动，实现手指的开、合；

所述的摆动关节转动设置在机器人本体上，所述的摆动关节与导轨框架的左端固定连接，所述的摆动关节驱动电机驱动摆动关节转动，带动导轨框架摆动；

摆动关节未摆动状态下，两组捕捉机构的手指的开口均朝向内布置；

在导轨框架上设有锁孔，所述的锁孔与相应的电磁锁的锁配合。

进一步的，所述手指一和手指二结构相同，手指一和手指二扣合时围成容纳吊绳的空间。

进一步的，所述电磁锁设置在导轨框架的上方，相应的，在导轨框架的上表面设置锁孔。

进一步的，两组捕捉机构平行设置在检修机器人的前后两侧。

进一步的，两个所述摆动关节均靠近机器人本体的左端部设置。

进一步的，两个所述电磁锁均靠近机器人本体的右端部设置。

一种基于上述装置的机器人的上下线方法，包括以下步骤：

上线：由无人机将起吊绳挂在高压输电线上，将起吊绳一端与牵引装置连接，控制机器人的捕捉机构抓住起吊绳的另一端，起吊绳的另一端需要打上绳结避免机器人滑落，捕捉机构抓在起吊绳的绳结上，启动牵引装置将机器人吊至待检修高压输电线处，控制机器人的驱动臂搭载在高压输电线上，控制机器人的捕捉机构松开起吊绳，收回起吊绳；

下线：机器人完成任务后，再次将两根起吊绳挂在高压输电线上，且两根起吊绳设置在机器人的两侧，控制机器人行驶至其中一根起吊绳处，控制与之临近的捕捉机构摆动，并使手指闭合抓紧其中一根吊绳后，捕捉机构摆动回位锁紧；控制机器人行驶至其中另一根起吊绳处，控制与之临近的捕捉机构摆动，并使手指闭合抓紧其中另一根吊绳后，捕捉机构摆动回位锁紧；控制机器人的驱动臂脱离高压输电线，放松起吊绳，下放机器人至地面后控制起捕捉机构打开手指，使与吊绳脱离。

相对于现有技术，本发明所述的高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置及方法具有以下优势：

本发明所述的高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置，无需工人爬上铁塔和导线，也无需大型起重设备，就能实现机器人的自动上下线，安全性高，操作简便，结构简单且易于实现，劳动强度低，作业效率高。

附图说明

构成本发明的一部分的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。在附图中：

图1为本发明实施例所述的高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的主视图；

图2为电磁锁的结构示意图；

图3为捕捉机构的主视图；

图4为捕捉机构的俯视图；

图5为吊绳捕捉装置展开状态示意图；

图6为吊绳捕捉装置锁死状态示意图；

图7为机器人上线时吊绳捕捉装置夹紧两根起吊绳的状态示意图；

图8为机器人上线后吊绳捕捉装置放松两根起吊绳的状态示意图；

图9为机器人下线时吊绳捕捉装置夹紧两根起吊绳的状态示意图。

附图标记说明：

1-电磁锁，2-捕捉机构，3-机器人本体，4-高压输电线，5-电磁铁，6-锁舌，7-摆动关节，8-摆动关节驱动电机，9-手指一，10-手指二，11-丝杠，12-丝杠驱动电机，13-锁孔，14-导轨。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。

如图1-图6所示，高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置，包括设置在机器人本体3上的电磁锁1和捕捉机构2，所述捕捉机构2平行设置两组，相应的，所述的电磁锁1设置两个；

所述的电磁锁1包括电磁铁5和带弹簧的锁舌6，电磁铁5不通电时，锁舌6向外伸出，电磁铁5通电时，锁舌6向里收缩；

所述的捕捉机构2包括摆动关节7、摆动关节驱动电机8、手指一9、手指二10、丝杠11、丝杠驱动电机12、锁孔13和导轨框架14，所述丝杠11包括相同长度的螺旋方向相反的两段螺纹段，所述的手指一9和手指二10分别套设在丝杠11的两段螺纹段上，所述的丝杠11装在导轨框架14上，所述的手指一9和手指二10与导轨框架14滑动连接，所述的丝杠驱动电机12固定在导轨框架14的右端，所述的丝杠驱动电机12转动时，丝杠11带动手指一9、手指二10朝向相反方向移动，实现手指的开、合；

所述的摆动关节7转动设置在机器人本体3上，所述的摆动关节7与导轨框架14的左端固定连接，所述的摆动关节驱动电机8驱动摆动关节7转动，带动导轨框架14摆动；

摆动关节7未摆动状态下，两组捕捉机构2的手指的开口均朝向内布置；

在导轨框架14上设有锁孔13，所述的锁孔13与相应的电磁锁2的锁舌6配合。

手指一9和手指二10结构相同，手指一9和手指二10扣合时围成容纳吊绳的空间。

电磁锁1设置在导轨框架14的上方，相应的，在导轨框架14的上表面设置锁孔13。

两组捕捉机构2平行设置在机器人本体3的前后两侧。两个所述摆动关节7均靠近机器人本体3的左端部设置。两个所述电磁锁1靠近机器人本体3的右端部设置。

如图7-图9所示，利用本发明的吊绳捕捉装置实现机器人上下线的方法：具体包括以下步骤：

上线：在地面，通过两组捕捉机构夹紧两根起吊绳后，将捕捉机构回位锁死，用无人机带着两根起吊绳从高压输电线的一边飞到另一边，无人机落地后，起吊绳的一端与牵引装置连接，启动牵引装置将机器人吊至待检修高压输电线4处，控制机器人的驱动臂搭到高压输电线上，需要在起吊绳的末端要打上绳结避免机器人滑落，捕捉机构抓在起吊绳的绳结上；控制丝杠驱动电机12带动丝杠11运转，两个手指由抓紧吊绳状态到松开吊绳，人工将吊绳移除，机器人上线工作；

下线：机器人完成检修任务后，用无人机带着两根起吊绳从高压输电线的一边飞到另一边，两根起吊绳分别在机器人的两侧，此时，丝杠驱动电机12带动丝杠11旋转，使每组捕捉机构的手指一9和手指10打开至最大限度，电磁铁5通电，电磁锁1解锁相应的导轨框架14，

控制摆动关节驱动电机8运转，驱动相应的摆动关节7顺时针或逆时针转动，从而带动两组捕捉机构转动180°，即图5所示状态；当无人机落到地面，起吊绳位置相对确定后，机器人移动至其中一根起吊绳附近，靠近此起吊绳附近的捕捉机构运作，即驱动关节电机8驱动关节7反方向转动使此吊绳进入两个手指之间，当起吊绳进入两个手指之间后，驱动丝杠电机12驱动丝杠带动手指9、手指10运动，从而实现手指的合拢，抓住绳子；抓住绳子后，电机8驱动关节7继续转动直到锁孔13到达锁舌6的位置，锁舌6进入锁孔13，整个吊绳捕捉装置锁死，即图6所示状态；

抓住其中一根起吊绳后，机器人移动至另一根起吊绳附近，靠近此起吊绳附近的捕捉机构运作，也就是另一组捕捉机构也如上方式运作，从而实现抓住另一根起吊绳及锁死；

两根起吊绳都抓住后，地面的人工拉住两根起吊绳的另一端，控制机器人的驱动臂脱离高压输电线4后，由人工拉住起吊绳把机器人降落到地面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的机器人的上下线方法，其特征在于：高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置包括设置在机器人本体(3)上的电磁锁(1)和捕捉机构(2)，所述捕捉机构(2)平行设置两组，相应的，所述的电磁锁(1)设置两个；

所述的电磁锁(1)包括电磁铁(5)和带弹簧的锁舌(6)，电磁铁(5)不通电时，锁舌(6)向外伸出，电磁铁(5)通电时，锁舌(6)向里收缩；

所述的捕捉机构(2)包括摆动关节(7)、摆动关节驱动电机(8)、手指一(9)、手指二(10)、丝杠(11)、丝杠驱动电机(12)、锁孔(13)和导轨框架(14)，所述丝杠(11)包括相同长度的螺旋方向相反的两段螺纹段，所述的手指一(9)和手指二(10)分别套设在丝杠(11)的两段螺纹段上，所述的丝杠(11)装在导轨框架(14)上，所述的手指一(9)和手指二(10)与导轨框架(14)滑动连接，所述的丝杠驱动电机(12)固定在导轨框架(14)的右端，所述的丝杠驱动电机(12)转动时，丝杠带动手指一(9)、手指二(10)朝向相反方向移动，实现手指的开、合；

所述的摆动关节(7)转动设置在机器人本体(3)上，所述的摆动关节(7)与导轨框架(14)的左端固定连接，所述的摆动关节驱动电机(8)驱动摆动关节(7)转动，带动导轨框架(14)摆动；

摆动关节(7)未摆动状态下，两组捕捉机构(2)的手指的开口均朝向内布置；

在导轨框架(14)上设有锁孔(13)，所述的锁孔(13)与相应的电磁锁(1 )的锁舌(6)配合；

所述机器人的上下线方法，包括以下步骤：

上线：由无人机将起吊绳挂在高压输电线上，将起吊绳一端与牵引装置连接，控制机器人的捕捉机构抓住起吊绳的另一端，起吊绳的另一端需要打上绳结避免机器人滑落，捕捉机构抓在起吊绳的绳结上，启动牵引装置将机器人吊至待检修高压输电线处，控制机器人的驱动臂搭载在高压输电线上，控制机器人的捕捉机构松开起吊绳，收回起吊绳；

下线：机器人完成任务后，再次用无人机将两根起吊绳挂在高压输电线上，且两根起吊绳设置在机器人的两侧，控制机器人行驶至其中一根起吊绳处，控制与之临近的捕捉机构摆动，并使手指闭合抓紧其中一根吊绳后，捕捉机构摆动回位锁紧；控制机器人行驶至其中另一根起吊绳处，控制与之临近的捕捉机构摆动，并使手指闭合抓紧其中另一根吊绳后，捕捉机构摆动回位锁紧；牵引装置拉紧吊绳，控制机器人的驱动臂脱离高压输电线，牵引装置向下放起吊绳，下放机器人至地面后控制起捕捉机构打开手指，使之与吊绳脱离。

2.根据权利要求1所述的基于高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的机器人的上下线方法，其特征在于：所述手指一(9)和手指二(10)结构相同，手指一(9)和手指二(10)扣合时围成容纳吊绳的空间。

3.根据权利要求1所述的基于高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的机器人的上下线方法，其特征在于：所述电磁锁(1)设置在导轨框架(14)的上方，相应的，在导轨框架(14)的上表面设置锁孔(13)。

4.根据权利要求1所述的基于高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的机器人的上下线方法，其特征在于：两组捕捉机构(2)平行设置在机器人本体(3)的前后两侧。

5.根据权利要求1所述的基于高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的机器人的上下线方法，其特征在于：两个所述摆动关节(7)均靠近机器人本体(3)的左端部设置。

6.根据权利要求1所述的基于高压输电线检修机器人吊绳捕捉装置的机器人的上下线方法，其特征在于：两个所述电磁锁(1)靠近机器人本体(3)的右端部设置。

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