CN111347401A - 一种蛇形爬线机器人及巡线方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蛇形爬线机器人及巡线方法，包括蛇头部和蛇身部，所述蛇头部包括摄像头与攀爬触手，所述蛇身部包括节单元模块、节单元驱动微电机、节单元行走轮，所述节单元行走轮套设在节单元驱动微电机上，且各节单元模块通过关节弹性铰链相连，所述攀爬触手设在钩爪旋转微电机上。同时还提供一种基于蛇形爬线机器人的巡线方法，可以通过蛇形爬线机器人沿输电线路爬行，进而可以是后台操作人员通过机器人对输电线路故障情况进行检查。本发明提供的蛇形爬线机器人及巡线方法能够替代人工进行修复作业，可有效降低人身高空坠落或触电、线路跳闸等风险，从而产生巨大的社会效益和经济效益。

Description

一种蛇形爬线机器人及巡线方法
技术领域
本发明属于高压输电技术领域，尤其涉及一种蛇形爬线机器人及巡线方法。
背景技术
由于输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，必须及时修复或更换。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况，线路周围环境和线路某某区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。
传统的人工巡检方法不仅工作量大而且条件艰苦，特别是某某区和跨越大江大河的输电线路的巡检，存在很大的困难，甚至有一些巡检项目靠常规方法难以完成。
虽然无人机巡线也越来越多的得到使用，但无人机巡线也存在凸出的缺点，主要表现在受高压电磁场干扰大，巡检往往需要靠近高压导、地线，此时会出现遥控操作失灵、图线画面不清晰。另外无人机续航能力差、受天气环境影响较大、操控难度大。因此，需要一种能在高压输电线路导、地线上自主爬行的机器人载体，根据巡检任务需求可塔载不同监测探头的机器人装置，在特定重要线段进行全天候的不间断的自动巡检。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蛇形爬线机器人及巡线方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种蛇形爬线机器人，包括蛇头部和蛇身部，所述蛇头部包括摄像头与攀爬触手，所述蛇身部包括节单元模块、节单元驱动微电机、节单元行走轮，所述节单元行走轮套设在节单元驱动微电机上，且各节单元模块通过关节弹性铰链相连，所述攀爬触手设在钩爪旋转微电机上。
作为本发明一种优选的技术方案，所述节单元模块设置有6-10个。
作为本发明一种优选的技术方案，所述蛇身部呈螺旋式设置。
作为本发明一种优选的技术方案，所述节单元行走轮通过节单元驱动微电机驱动使节单元行走轮沿输电线路行走。
作为本发明一种优选的技术方案，所述摄像头为二维度旋转摄相头。
本发明还提供一种蛇形爬线机器人的巡线方法，包括蛇形爬线机器人、通信系统、后台控制系统三部分组成，具体步骤如下：(1)蛇形爬线机器人预先缠绕在绝缘杆上，现场通过遥控操作使其自动爬行至被巡检输电线路导、地线上；(2)蛇形爬线机器人通过4G通信模块将数据传输至后台控制系统；(3)后台控制系统发出开机控制命令，蛇形爬线机器人处理器在接收到运行命令后，驱动机器人沿输电线爬行；行走过程中，检测装置不断检测前方障碍物的情况，同时摄像头对线路进行拍摄，拍到的图像通过4G公网实时传输到后台控制系统；(4)后台工作人员对线路情况进行判断，决定是否对线路实施维护。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述后台控制系统包括PC及后台管控软件。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述通信系统包括通信系统主控器、4G通信模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1.本发明从机构运动学角度能实现滚动、蠕动、跨越和避让输电线路上的各种障碍物，并且首末端执行器能够进行空间位置姿态的灵活调整。
2.本发明从机器人系统的角度机构有一定的负载能力，便于安装各种监测仪器及传感器设备，并与导线形成等电势体运行。
3.本发明从实用的角度可实现机构小巧、紧凑、轻质，便于携带及上下线操作；在故障情况下，防止机器人摔落及方便回收。
4.本发明从运动控制的角度能实现机构的自由度尽量少，能实现解祸控制，并且具有符合要求的控制精度。
5.本发明输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况，线路周围环境和线路某某区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。
6.本发明机器人代替人进行贴近巡检巡查，及时发现导线各种异常包括断股情况，及时修复，有着极其重要的现实意义。
7.蛇形爬线机器人，替代人工进行修复作业，可有效降低人身高空坠落或触电、线路跳闸等风险，从而产生巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明中蛇形爬线机器人示意图。
图中：1-节单元模块；2-输电线路；3-节单元驱动微电机；4-节单元行走轮；5-关节弹性绞链；6-攀爬触手；7-摄像头；8-钩爪旋转微电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1，本发明提供如下实施例：一种蛇形爬线机器人，包括蛇头部和蛇身部，所述蛇头部包括摄像头7与攀爬触手6，摄像头7优选二维度旋转摄相头，便于检查输电线路2上的故障，攀爬触手6设在钩爪旋转微电机8上；所述蛇身部呈螺旋式设置，具体包括节单元模块1、节单元驱动微电机3、节单元行走轮4，其中节单元行走轮4套设在节单元驱动微电机3上，并且节单元行走轮4通过节单元驱动微电机3驱动使节单元行走轮4沿输电线路2行走，以完成对输电线路2的检查，需要说明的是各节单元模块1通过关节弹性铰链5相连，为了使蛇形爬线机器人的使用效果更好，节单元模块1设置有6-10个。
此外，本发明基于蛇形爬线机器人提供了一种巡线方法，具体包括蛇形爬线机器人、通信系统、后台控制系统三部分组成，具体步骤如下：(1)蛇形爬线机器人预先缠绕在绝缘杆上，现场通过遥控操作使其自动爬行至被巡检输电线路导、地线上；(2)蛇形爬线机器人通过4G通信模块将数据传输至后台控制系统；(3)后台控制系统发出开机控制命令，蛇形爬线机器人处理器在接收到运行命令后，驱动机器人沿输电线爬行；行走过程中，检测装置不断检测前方障碍物的情况，同时摄像头对线路进行拍摄，拍到的图像通过4G公网实时传输到后台控制系统；(4)后台工作人员对线路情况进行判断，决定是否对线路实施维护。
需要说明的是，上述后台控制系统包括PC及后台管控软件；上述通信系统包括通信系统主控器、4G通信模块。便于后台工作人员远程操控爬线机器人的使用，进而有效判断是否对线路实施维护。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种蛇形爬线机器人，其特征在于：包括蛇头部和蛇身部，所述蛇头部包括摄像头(7)与攀爬触手(6)，所述蛇身部包括节单元模块(1)、节单元驱动微电机(3)、节单元行走轮(4)，所述节单元行走轮(4)套设在节单元驱动微电机(3)上，且各节单元模块(1)通过关节弹性铰链(5)相连，所述攀爬触手(6)设在钩爪旋转微电机(8)上。
2.根据权利要求1所述一种蛇形爬线机器人，其特征在于：所述节单元模块(1)设置有6-10个。
3.根据权利要求1所述一种蛇形爬线机器人，其特征在于：所述蛇身部呈螺旋式设置。
4.根据权利要求1所述一种蛇形爬线机器人，其特征在于：所述节单元行走轮(4)通过节单元驱动微电机(3)驱动使节单元行走轮(4)沿输电线路(2)行走。
5.根据权利要求1所述一种蛇形爬线机器人，其特征在于：所述摄像头(7)为二维度旋转摄相头。
6.一种采用权利要求1-5中任意一项蛇形爬线机器人的巡线方法，其特征在于：包括蛇形爬线机器人、通信系统、后台控制系统三部分组成，具体步骤如下：(1)蛇形爬线机器人预先缠绕在绝缘杆上，现场通过遥控操作使其自动爬行至被巡检输电线路导、地线上；(2)蛇形爬线机器人通过4G通信模块将数据传输至后台控制系统；(3)后台控制系统发出开机控制命令，蛇形爬线机器人处理器在接收到运行命令后，驱动机器人沿输电线爬行；行走过程中，检测装置不断检测前方障碍物的情况，同时摄像头对线路进行拍摄，拍到的图像通过4G公网实时传输到后台控制系统；(4)后台工作人员对线路情况进行判断，决定是否对线路实施维护。
7.根据权利要求6所述蛇形爬线机器人的巡线方法，其特征在于：所述后台控制系统包括PC及后台管控软件。
8.根据权利要求6所述蛇形爬线机器人的巡线方法，其特征在于：所述通信系统包括通信系统主控器、4G通信模块。
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