CN111614018A - 输电线路上下杆塔防坠机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路上下杆塔防坠机器人，它包括支撑架、锁轨架、防坠装置、伸缩杆和下降缓冲装置；支撑架包括上支撑架和下支撑架，两者之间软连接；锁轨架的上端通过伸缩杆与支撑架相连、下端通过弹簧与支撑架相连，伸缩杆工作带动锁轨架转动以与防坠轨道锁止；防坠装置包括防坠卡爪，防坠卡爪铰接于支撑架内与防坠轨道接触；下降缓冲装置包括能够沿支撑架厚度方向调节的摩擦垫，下降缓冲装置连接支撑架上，摩擦垫与防坠轨道的表面接触。攀升或下降过程中如果发生故障沿防坠轨道坠落，此时锁轨架和防坠卡爪受向下的加速度作用与防坠轨道锁死，得以实现能够安全的沿防坠轨道攀升或下降，并且作业人员无需额外施力，降低了劳动强度。

Description

输电线路上下杆塔防坠机器人

技术领域

本发明属于输电线路上下杆塔设备领域，特别是涉及一种输电线路上下杆塔防坠机器人。

背景技术

输电线路主要由导线、绝缘子、杆塔、避雷线和接地装置组成。杆塔主要起到支撑作用，输电线路杆塔按材料分为铁塔和砼塔，铁塔在输电线路上的使用占比高达80％以上，特别是500kV及以上线路目前占到100％。

在线路运维检修中，触电与高空坠落是危害人身安全的两大主要因素。随着电网建设的迅速发展，铁塔的呼高越来越高，特高压线路的平均呼高达到70米以上，上塔作业时爬塔需耗费大量的体力和时间，使作业人员体力越来越难以满足作业需求，如何解决爬塔时的防坠问题以及减轻爬塔强度成为了线路运输检修的关键问题。

而铁塔一般分为角钢塔和钢管塔两种，传统的登高方式，靠在角钢两侧设计脚钉或在钢管塔装设爬梯上手攀爬，易发生高空坠落，危及作业人员生命安全。机器人载人上塔，就必须找寻到不同铁塔的特征，提高机器人作业效率，角钢塔由主材、斜材、横材、连接螺栓、联板组成。不同的角钢塔其结构难以找到共同的特征来适用机器人的运动规划，创新难度极大。而一部分铁塔上，特别是高呼高的铁塔上装设有防坠轨道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种既能降低作业人员劳动强度又能防止高空坠落的输电线路上下杆塔防坠机器人。

本发明提供的这种输电线路上下杆塔防坠机器人，它包括支撑架、锁轨架、防坠装置、伸缩杆和下降缓冲装置；支撑架包括上支撑架和下支撑架，两者之间软连接；锁轨架的上端通过伸缩杆与支撑架相连、下端通过弹簧与支撑架相连，伸缩杆和弹簧协同作用带动锁轨架转动以与防坠轨道锁止；防坠装置包括防坠卡爪，防坠卡爪铰接于支撑架内与防坠轨道接触；下降缓冲装置包括能够沿支撑架厚度方向调节的摩擦垫，下降缓冲装置连接支撑架上，摩擦垫与防坠轨道的表面接触。

所述上支撑架包括C型座、电源仓、侧轮和压轮；C型座包括上翼缘、下翼缘和腹板，腹板的外侧设有通长的圆弧槽，腹板的一端外设连接座，另一端设有螺纹孔；两C型卡座相向布置通过电源仓连接，两侧板和两下翼缘之间围成匹配于防坠轨道的滑槽；侧轮设置于C型座的端部内，压轮安装于两C型座之间。

所述下支撑架包括C型卡座、铰接座、侧轮和压轮；C型卡座包括顶板、底板和立板，立板的外侧设有通长的圆弧槽，立板的一端设有螺纹孔；两C型卡座相向布置通过铰接座连接，两立板和两底板之间围成匹配于防坠轨道的滑槽；侧轮设置于C型卡座的端部内，压轮安装于两C型卡座之间。

所述上支撑架与所述下支撑架通过侧滑板相连；侧滑板的一端设有圆孔、另一端设有长圆孔，一端通过穿过圆孔的螺栓拧入螺纹孔内与下支撑架相连、另一端通过穿过长圆孔的螺栓拧入螺纹孔内与上支撑架相连，实现软连接。

所述防坠卡爪的底端通过铰接轴铰接于所述铰接座内、顶端外连气缸，气缸的另一端通过支座安装于上支撑架上。

所述下降缓冲装置还包括固定座和活动座；固定座安装于所述下支撑架的顶板上，活动座连接于固定座内、能够垂直于防坠轨道表面往返运动、底端与所述摩擦垫相连。

所述固定座包括升降槽和分设于升降槽两侧的导向套；活动座包括滑块和升降螺杆，一对升降螺杆分设于滑块两侧；滑块置于升降槽内、下端与摩擦垫相连，升降螺杆的上端穿过导向套后通过蝶形螺母限位。

所述滑块为山字型滑块，其两端下部设有内螺纹孔，一对升降螺杆分设于滑块两端位于内螺纹孔上；所述摩擦片的两端设有沉头孔；摩擦片通过置于沉头孔的螺纹拧入内螺纹孔与活动座相连。

所述锁轨架为U型架；包括端板和侧板，端板下设匹配于防坠轨道的底槽，底槽两侧通过弹簧与上支撑架相连，侧板顶部设有安装口，安装口内设连接轴以与伸缩杆相连，伸缩杆的另一端与上支撑架相连。

所述伸缩杆为电动推杆。

本发明在沿防坠轨道攀升时，通过防坠装置与防坠轨道锁死，将机器人固定于防坠轨道上，同时使摩擦垫与防坠轨道不接触，锁轨架与防坠轨道平行不受力；然后控制伸缩杆伸长，此时防坠卡爪转动与防坠轨道解锁，上支撑架上行的同时锁轨架下倾与防坠轨道抱死作为整个机器人的固定受力点；当伸缩杆伸出至极限时开始回收，此时在棘轮方向转动与防坠轨道抱死，锁轨架回转至与防坠轨道回归平行状态，在伸缩杆的回收作用下沿防坠轨道向上运动，直至伸缩杆回收到位，完成一个攀爬的运动周期。沿防坠轨道下降时，防坠卡爪与防坠轨道解锁，伸缩杆复位至锁轨架与防坠轨道平行解锁，控制摩擦垫与防坠轨道接触，通过摩擦力抵消自重重力，从而使机器人匀速下降即可。攀升或下降过程中如果发生故障沿防坠轨道坠落，此时锁轨架和防坠卡爪在向下的加速度的作用下与防坠轨道锁死，从而得以实现能够安全的沿防坠轨道攀升或下降，能为登塔人员全程提供后备保护，起到防止高空坠落的作用；并且无需作业人员额外施力，降低了劳动强度。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的立体示意图。

图2为本优选实施例中支撑架的立体放大示意图。

图3为图2的剖视示意图。

图4为本优选实施例中上支撑架的立体放大示意图。

图5为本优选实施例中下支撑架与下降缓冲装置的装配立体放大示意图。

图6为本优选实施例中下降缓冲装置的爆炸放大示意图。

图示序号：

1—支撑架，

11—上支撑架、111—C型座、112—电源仓、113—侧轮、114—压轮，

12—下支撑架、121—C型卡座、122—铰接座，

13—侧滑板；

2—下降缓冲装置，

21—摩擦垫，

22—固定座、221—固定板、222—导向套，

23—活动座、231—滑块、232—升降螺杆，

24—蝶形螺母；

3—锁轨架，31—端板，32—侧板；

4—伸缩杆；5—弹簧；

6—防坠装置，61—防坠卡爪，62—气缸，63—支座；

a—上翼缘；b—下翼缘；c—腹板；d—连接座；e—顶板；f—底板；h—立板。

具体实施方式

如图1所示，本实施例公开的这种输电线路上下杆塔防坠机器人，适用于沿杆塔的防坠轨道攀升或下降。本及机器人由支撑架1、下降缓冲装置2、锁轨架3、伸缩杆4、弹簧5和防坠装置6构成。

如图2、图3所示，支撑架1包括上支撑架11、下支撑架12和连接两支撑架的侧滑板13，侧滑板13的一端设有圆孔、另一端设有长圆孔，一端通过穿过圆孔的螺栓拧入螺纹孔内与下支撑架相连、另一端通过穿过长圆孔的螺栓拧入螺纹孔内与上支撑架相连，实现软连接，以防止出现由于机器人自身长度过程导致当遇见防坠轨道弯曲时造成机器人无法运动的问题。

如图4所示，支撑架11包括C型座111、电源仓112、侧轮113和压轮114；电源仓112内安装电源以为整个机器人提供动力。其中C型座包括上翼缘a、下翼缘b和腹板c，腹板的外侧设有通长的圆弧槽，腹板的一端外设连接座d，另一端设有螺纹孔；两C型卡座相向布置通过电源仓连接，两侧板和两下翼缘之间围成匹配于防坠轨道的滑槽；侧轮113设置于C型座的端部内，压轮114安装于两C型座之间。

如图5所示，下支撑架12包括C型卡座121、铰接座122、侧轮和压轮；C型卡座包括顶板e、底板f和立板g，顶板为工字型板，其中部设有通槽作为防坠槽，防坠槽两侧分设一对耳板，其端板设有安装孔；底板为C型板，一对底板以其开口向外相对布置，两底板之间留有间距；立板的两端外凸，中部外侧设有通长的圆弧槽，立板的一端设有螺纹孔；两C型卡座相向布置通过铰接座连接，两立板和两底板之间围成匹配于防坠轨道的滑槽；侧轮设置于C型卡座的端部内，压轮安装于两C型卡座之间。支撑架装配完成后，先将下降缓冲装置2安装于顶板上。

如图6所示，下降缓冲装置2包括摩擦垫21、固定座22、活动座23和蝶形螺母24。摩擦垫21选用橡胶垫，其两端设有沉头孔。固定座22为整体件，包括固定板221和导向套222，固定板为矩型板，其中部设有匹配于摩擦垫的凸台，两端设有安装孔，凸台上设升降槽；导向套222为底端开口、顶端分别的圆筒套，其封闭端轴心位置处设有通孔，其侧壁沿轴向设有开口，两导向套以其轴向开口相对布置于升降槽的两端。活动座23包括滑块231和升降螺杆232，滑块为山字型滑块，其两端下部设有内螺纹孔，一对升降螺杆分设于滑块两端位于内螺纹孔上。整个下降缓冲装置2装配时，先将摩擦垫通过置于沉头孔内的螺栓拧入内螺纹孔内与活动座相连形成装配体，然后将装配体自下向上装入固定座内，此时摩擦垫置入凸台内，滑块的中部位于升降槽中，两端的升降螺杆位于导向套内，升降螺杆的顶部位于导向套外区域螺纹连接蝶形螺母，转动蝶形螺母即可控制升降螺杆带动摩擦垫升降，得以调节与防坠轨道的摩擦力大小。

下降缓冲装置安装2完成后将锁轨架3通过伸缩杆4和弹簧5与支撑架1进行装配，伸缩杆4选用电动推杆。

如图1所示，锁轨架3为U型架；包括端板31和侧板32。端板31下设匹配于防坠轨道的底槽，底槽两侧设有弹簧固定孔用以安装弹簧5，弹簧的另一端穿过下支撑架后与上支撑架相连。侧板32顶部设有安装口，安装口内设连接轴以与伸缩杆4相连，伸缩杆的另一端与上支撑架的连接座d相连。使用过程中，通过弹簧和伸缩杆的协同作用控制锁轨架倾倒与否，以实现与防坠轨道的锁止或分离。锁轨架安装完成后再安装防坠装置6。

如图1所示，防坠装置6包括防坠卡爪61、气缸62和支座63；防坠卡爪为圆弧爪，其底端设有用与与防坠轨道抱死的摩擦齿，中部设有通孔。装配时将防坠卡爪61插入两C型卡座121之间，通过铰接轴铰接于铰接座122内，使防坠卡爪能够绕铰接轴转动与防坠轨道抱死。防坠卡爪的另一端与气缸62相连，气缸的另一端通过支座63安装于电源仓112上。投入使用后通过上支撑架与下支撑架的相对运动带动气缸伸缩，从而使防坠卡爪绕铰接轴转动实现与防坠轨道的抱死或分离。

整个机器人装配完成后投入使用时，通过防坠装置抱死于防坠轨道上。

当需要沿防坠轨道攀升时，初始控制气缸处于自然态，使防坠装置与防坠轨道不抱死，并控制下降缓冲装置处于非工作状态。然后将支撑架套在防坠轨道上，此时弹簧处于原始状态，推杆收缩，推杆和弹簧平行，锁柜架与防坠轨道之间没有接触，控制气缸工作带动防坠卡爪转动，通过防坠装置将机器人锁死在防坠轨道上；再控制伸缩杆伸长，导致锁轨架上部向下倾斜与防坠轨道之间形成干涉，锁轨架锁死防坠轨道，随着电动推杆伸长，气缸伸长带动防坠卡爪转动与防坠轨道解锁，支撑架随着电动推杆的伸长沿防坠轨道向上运动。当电动推杆运动到极限位置后，进行收缩运动，此时，气缸回收，防坠卡爪转动锁死防坠轨道，锁轨架在电动推杆收缩和弹簧的收缩两种力作用下转动置于防坠轨道平行后沿防坠轨道向上运动，直到电动推杆收缩到位。机器人的一个攀升运动周期完成。

当需要沿防坠轨道下降时，气缸与防坠卡爪相连，控制防坠卡爪与防坠轨道处于解锁状态；控制电动推杆处于收缩状态，使锁轨架与防坠轨道之前相互平行无接触。此外，将蝶形螺母拧紧，使摩擦片与防坠轨道接触，增大与防坠轨道的摩擦力，使整个机器人在重力与摩擦力的作用下以匀速的方式下降。当到达与地面一定距离时，控制气缸伸长，防坠卡爪转动与防坠轨道抱死，即可人工将机器人从防坠轨道上取下。

整个攀升或下降过程中，如果如下意外，机器人沿防坠轨道向下坠落，在向下的加速度的作用下，一方面上支撑架与下支撑架相对拉长，拉伸气缸导致防坠卡爪转动至与防坠轨道锁死避免继续下坠，另一方面在受向下的力时上支撑架与下支撑架相对拉长导致弹簧伸长，拉动锁轨架底部向上运动从而导致锁轨架转动以与防坠轨道锁紧进一步防止出现意外坠落的现象。保证攀升或下降过程中如果发生故障沿防坠轨道坠落，通过锁轨架和防坠卡爪的作用与防坠轨道锁死，从而避免意外坠落，得以实现能够安全的沿防坠轨道攀升或下降，能为登塔人员全程提供后备保护，起到防止高空坠落的作用；并且无需作业人员额外施力，降低了劳动强度。

Claims (10)

1.一种输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：它包括支撑架、锁轨架、防坠装置、伸缩杆和下降缓冲装置；

支撑架包括上支撑架和下支撑架，两者之间软连接；

锁轨架的上端通过伸缩杆与支撑架相连、下端通过弹簧与支撑架相连，伸缩杆和弹簧协同作用带动锁轨架转动以与防坠轨道锁止；

防坠装置包括防坠卡爪，防坠卡爪铰接于支撑架内与防坠轨道接触；

下降缓冲装置包括能够沿支撑架厚度方向调节的摩擦垫，下降缓冲装置连接支撑架上，摩擦垫与防坠轨道的表面接触。

2.如权利要求1所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述上支撑架包括C型座、电源仓、侧轮和压轮；

C型座包括上翼缘、下翼缘和腹板，腹板的外侧设有通长的圆弧槽，腹板的一端外设连接座，另一端设有螺纹孔；

两C型卡座相向布置通过电源仓连接，两侧板和两下翼缘之间围成匹配于防坠轨道的滑槽；

侧轮设置于C型座的端部内，压轮安装于两C型座之间。

3.如权利要求1所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述下支撑架包括C型卡座、铰接座、侧轮和压轮；

C型卡座包括顶板、底板和立板，立板的外侧设有通长的圆弧槽，立板的一端设有螺纹孔；

两C型卡座相向布置通过铰接座连接，两立板和两底板之间围成匹配于防坠轨道的滑槽；

侧轮设置于C型卡座的端部内，压轮安装于两C型卡座之间。

4.如权利要求3所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述上支撑架与所述下支撑架通过侧滑板相连；侧滑板的一端设有圆孔、另一端设有长圆孔，一端通过穿过圆孔的螺栓拧入螺纹孔内与下支撑架相连、另一端通过穿过长圆孔的螺栓拧入螺纹孔内与上支撑架相连，实现软连接。

5.如权利要求3所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述防坠卡爪的底端通过铰接轴铰接于所述铰接座内、顶端外连气缸，气缸的另一端通过支座安装于上支撑架上。

6.如权利要求3所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述下降缓冲装置还包括固定座和活动座；固定座安装于所述下支撑架的顶板上，活动座连接于固定座内、能够垂直于防坠轨道表面往返运动、底端与所述摩擦垫相连。

7.如权利要求6所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述固定座包括升降槽和分设于升降槽两侧的导向套；活动座包括滑块和升降螺杆，一对升降螺杆分设于滑块两侧；滑块置于升降槽内、下端与摩擦垫相连，升降螺杆的上端穿过导向套后通过蝶形螺母限位。

8.如权利要求7所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述滑块为山字型滑块，其两端下部设有内螺纹孔，一对升降螺杆分设于滑块两端位于内螺纹孔上；所述摩擦片的两端设有沉头孔；摩擦片通过置于沉头孔的螺纹拧入内螺纹孔与活动座相连。

9.如权利要求1所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述锁轨架为U型架；包括端板和侧板，端板下设匹配于防坠轨道的底槽，底槽两侧通过弹簧与上支撑架相连，侧板顶部设有安装口，安装口内设连接轴以与伸缩杆相连，伸缩杆的另一端与上支撑架相连。

10.如权利要求1所述的输电线路上下杆塔防坠机器人，其特征在于：所述伸缩杆为电动推杆。

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