CN111716320A - 一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，包括设置于地面上的地面锚固装置、连接地面锚固装置和塔顶的柔性行走轨道，所述柔性行走轨道至少包括两条平行设置的柔性轨道，在两条柔性轨道之间设置有机器人承载篮，所述承载篮与所述柔性轨道滑动连接，所述承载篮上设置有连接牵引装置的连接机构，所述牵引装置通过所述连接机构连接所述承载篮并牵引所述承载篮沿所述柔性轨道行走，所述柔性行走轨道与所述锚固装置和所述塔顶可拆卸连接。该装置采用双根柔性行走轨道，可以有效适应自然环境下风力产生的摆动影响。双根轨道布置于承载篮两侧，使机器人上下线行走时更加稳定，不会产生左右摇摆，且结构简单。

Description

一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置

技术领域

本发明涉及一种机器人行走装置，尤其涉及一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置。

背景技术

近年来，随着电网智能化运检技术的推广，智能型架空输电线路巡线机器人应用日趋广泛。由于输电杆塔较高，输电线电压等级较大，人工辅助机器人上下线方法存在劳动强度大、工作效率低、具有触电、高空坠落等安全隐患的缺点。而机器人常态化作业，频繁上下杆塔，采取停电配合作业的方式，对电网稳定运行影响大，该方式不可取。设计一套自动上下线的装置，不需要工作人员攀爬铁塔，通过架设恰当的上下线通道，实现机器人自动上下线，十分必要。

现有的输电线路巡检机器人上下线装置采用金属材质刚性单轨道，与杆塔结构连接需要增加大量连接件，对杆塔影响较大，施工检修均较为繁琐，造价较高。刚性轨道安装后，受风力影响，杆塔摇摆时，轨道各段相互抵触，容易变形，机器人行走会有卡阻，甚至有脱轨坠落的风险。另外，机器人在单轨道行走时，会产生一定幅度的晃动，稳定性差，行走不够顺畅。

发明内容

本发明为了解决现有输电线路巡检机器人上下线装置刚性轨道结构复杂且易变形的问题，提供了一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，该装置采用双根柔性行走轨道，可以有效适应自然环境下风力产生的摆动影响。双根轨道布置于承载篮两侧，使机器人上下线行走时更加稳定，不会产生左右摇摆。轨道采用上下锚固，与杆塔连接点少，安装、检修均较为便捷，拆除移动较为方便，实际应用更加灵活。轨道与杆塔只有塔顶一处连接，连接方式简单，对杆塔的影响小，适应范围广。

本发明所采取的技术方案为：一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，包括设置于地面上的地面锚固装置、连接地面锚固装置和塔顶的柔性行走轨道，所述柔性行走轨道至少包括两条平行设置的柔性轨道，在两条柔性轨道之间设置有机器人承载篮，所述承载篮与所述柔性轨道滑动连接，所述承载篮上设置有连接牵引装置的连接机构，所述牵引装置通过所述连接机构连接所述承载篮并牵引所述承载篮沿所述柔性轨道行走，所述柔性行走轨道与所述锚固装置和所述塔顶可拆卸连接。

进一步的，所述柔性轨道为钢丝绳，所述钢丝绳上端通过第一连接件与塔顶连接，所述钢丝绳的下端通过第二连接件连接绳索收紧器后连接地面锚固装置，所述第一连接件与第二连接件均包括相配合的扣环和挂钩。

进一步的，所述柔性行走轨道包括两条平行设置的柔性轨道。

进一步的，所述地面锚固装置至少包括两组，分别对应连接两条柔性轨道，每组地面锚固装置均包括地钻和连接器，所述地钻下端通过旋转钻入地面，上端高出地面与柔性轨道的绳索收紧器连接，两组地面锚固装置的地钻之间通过所述连接器连接。

进一步的，所述的机器人承载篮包括支撑架，所述支撑架通过导向轴承与所述柔性轨道连接，所述支撑架上固定设置有用于承载机器人底部的支撑板和用于连接机器人行走轮的挂杆，所述挂杆与所述支撑板上下设置，所述挂杆包括水平设置的中间水平段和末端水平段，所述中间水平段与所述末端水平段之间通过圆弧段圆滑过渡，所述中间水平段与支撑板之间的竖直距离小于末端支撑端与支撑板之间的竖直距离。

进一步的，所述末端支撑端与支撑板之间的竖直距离大于待承载机器人的高度。

进一步的，所述支撑架为长方形框架，所述长方形支撑架的宽度与两条柔性轨道之间的距离相当，在所述长方形支撑架的两长边上均设置有挡板，所述挡板设置有两个，两挡板相对设置，挂杆通过两挡板设置在所述支撑架上，所述挂杆的中间水平段置于两挡板之间，末端水平段延伸至挡板外，所述挂杆与所述柔性轨道之间具有间距。

进一步的，所述挡板垂直柔性轨道和挂杆的中间水平段，所述挡板与所述支撑架之间为三角形结构连接。

进一步的，所述连接机构为设置在长方形支撑架宽边上的挂孔，所述挂孔设置在宽边中部位置。

进一步的，所述支撑板通过相对设置的两连接耳板连接所述支撑架，两连接耳板与支撑板垂直，两连接耳板分别对应连接长方形支撑架的两长边，两连接耳板上均设置有竖直方向的第一长螺栓孔，长方形支撑架的两长边上设置有竖直方向的第二长螺栓孔，连接耳板与长方形支撑架的长边贴合后通过螺栓穿过第一长螺栓孔和第二长螺栓孔固定连接。

本发明所产生的有益效果包括：第一，本发明用于机器人上下线的行走轨道与杆塔只在顶端连接，连接利用杆塔顶端既有构架的眼孔使用闭口扣件连接，安装、拆卸均较为便捷；第二，本发明与杆塔的连接无需增加额外复杂的构件，不影响杆塔自身结构；第三，本发明的行走轨道采用柔性材质，可以有效适应运行中因风力引起的杆塔摇摆带来的不利影响；第四，本发明采用双轨道，布置在承载篮两侧，机器人在承载篮中沿轨道上下行走时，不会出现因重心或牵引力偏斜造成的左右摇摆晃动；第五，本发明的承载篮挡板和支撑板均为可调节，可以适应不同尺寸的机器人，实际应用性好；第六，本发明的承载篮挂杆采用三段高低设计，既可以保证机器人在承载篮中受到稳定的支撑，又可以避免机器人脱离承载篮时机体底部与承载篮支撑板发生摩擦损伤。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的柔性行走轨道示意图；

图3是本发明的机器人承载篮示意图；

图4是本发明的地面锚固装置示意图；

图5 本发明中机器人挂于挂杆上的结构示意图；

图6 本发明中机器人脱离挂杆的结构示意图；

图中标记的含义：1.柔性行走轨道；11.钢丝绳；12.扣环；13.绳索收紧器；2. 机器人承载篮；21.支撑架；22.挂杆；23.挡板；24.支撑板；25.导向轴承；211.挂孔；212.长螺栓孔；221.中间水平段；222.末端水平段；223.圆弧段；231.花篮螺丝；241.金属板；242.连接耳板；243.螺栓孔；244.渗水孔；3.地面锚固装置；31.地锚；32.双钩连接器；33.道木，4、机器人，41、前臂，42、后臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。

图1是本发明的整体结构示意图。本发明提出一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，包括柔性行走轨道1、机器人承载篮2、地面锚固装置3三部分。柔性行走轨道1一端通过卡扣固定于杆塔顶端，一端通过地面锚固装置3锚固于地面。地面锚固装置3用于柔性行走轨道1在地面的锚固，并承载柔性行走轨道1预紧的张力。机器人承载篮2与柔性行走轨道1连接，并可在电动卷扬机的牵引下沿轨道上下滑动，用于承载机器人上下杆塔。地面锚固装置3锚于土壤地面，连接柔性行走轨道的下端。

图2是本发明的柔性行走轨道示意图。作为一种较佳的实施例，柔性行走轨道1由两根两端预制扣环12的钢丝绳11，钢丝绳通过绳索收紧器13连接地面锚固装置。柔性行走轨道1主体部分的两根钢丝绳11平行布置，上端扣环12固定在杆塔顶端构件的眼孔中，下端扣环12通过绳索收紧器13与地面锚固装置3连接，形成机器人上下线行走的通道。

图3是本发明的机器人承载篮示意图。作为一种较佳的实施例，机器人承载篮2包括支撑架21、挂杆22、挡板23、支撑板24、导向轴承25，支撑架21为长方形支撑架，机器人承载篮支撑架21为承载篮的主要承力部件，上部中间设有挂孔211，用于连接电动卷扬机的牵引钢丝绳，四角分别布置四支导向轴承25，柔性行走轨道1的钢丝绳11穿过其中，导向轴承25通过螺丝紧固连接在支撑架21上。支撑架21上方左右各设置一只挡板23，挡板一端固定连接支撑架21，另一端向远离支撑架的方向延伸，以连接支撑架21的一端为首端，以远离支撑架的一端为末端，挂杆22固定于挡板23末端，挂杆22用于挂载机器人行走轮，位于两只挡板23中间的挂杆段为中间水平段221，两支挂板23外侧的挂杆22末端为末端水平段222，与中间水平段221有一定高差，用于机器人与承载篮2脱离。末端水平段222与中间水平段221之间由圆弧段223平滑过渡。挡板23除了首端固定连接支撑架21外还通过斜拉支撑架，使挡板与支撑架之间形成三角形结构的稳定连接结构，可通过调节花篮螺丝231伸长来调节倾角。支撑板24设置于支撑架21下部，通过两边的连接耳板241上的螺栓孔243与支撑架21下部的长螺栓孔212连接，并可调节高度。支撑板24的金属板241水平伸出，用于承载机器人重量，上方设有渗水孔244防止积水。

挡板23末端为J形结构，在支撑架21上部左右两侧通过螺栓和花篮螺栓连接，挡板23长边为水平方向，短边为上挑的竖直方向，水平方向首端通过螺栓与支撑架连接，并在水平方向中间由花篮螺丝231与支撑架21斜拉连接，通过调整花篮螺丝231的长度，调节挡板23的倾斜方向，从而调整挡板23末端与支撑架21之间的水平距离，以适应不同宽度尺寸的机器人；挂杆固定于挡板23上挑的末端，用于挂载机器人的行走轮。

支撑架21为角钢拼接的长方形框架，用于承载机器人重量，支撑架21上方的宽边中央设置有连接机构，具体为挂孔，挂孔用于挂接电动卷扬机的牵引钢丝绳11，支撑架左右两边框体上部设有两个连接挡板的螺栓孔，下部设有一个连接支撑板24的长螺栓孔。

支撑板24的形状为长方形金属板，金属板中设有渗水孔，支撑板24左右两边设置有竖直方向的连接耳板242，连接耳板242上设有两个螺栓孔，通过螺栓与支撑架21的长螺栓孔连接，并可通过调节在长螺栓孔中的位置调节支撑板24的高度，以适应不同高度的机器人。

图4是本发明的地面锚固装置。作为一种较佳的实施例，地面锚固装置3包括四支地钻31、两支双钩连接器32、两根道木33。地钻31通过旋转钻入地面，上端扣环外露地面与柔性行走轨道1的绳索收紧器13连接，地钻31两两前后布置，两者之间通过双钩连接器32连接收紧，形成整体受力。上下线装置中的柔性轨道沿铁塔塔身倾斜，倾斜角度通常在5-8°，即以塔顶所在的轴为准，轴垂直地面，柔性轨道距离该轴的距离由下向上逐渐减小，两根道木33分别埋设在两根地钻与地面呈锐角夹角的一侧，即道木放在地钻受力方向前侧，起到加强地钻31抗拔力的作用。

本发明的工作原理：

上线下装置的柔性行走轨道沿杆塔身的倾斜角布置，通常倾角在6°左右。上端与杆塔顶构件用扣件连接，下端由地面锚固装置锚于地面。上下线装置在非工作状态时，放松柔性行走轨道中的绳索收紧器13，卸载轨道中的张力，避免对杆塔产生额外的荷载。

如图5、6，机器人上线作业时，首先收紧柔性行走轨道中的绳索收紧器13，使柔性行走轨道带有一定张力，能够稳定承载机器人。机器人置于承载篮2中，机器人行走轮悬挂在承载篮2的挂杆22的中间段直杆上，机器人行走轮处于承载篮的两支挡板之间并闭锁，机器人底部坐在承载篮的支撑板上。机器人底部受支撑板、行走轮受左右挡板的限制，稳固的安放在承载篮2内。通过电动卷扬机的牵引，承载篮2的导向轴承沿两根柔性行走轨道1滑动上行，直至塔顶与塔上的机器人4行走通道对接。机器人4前臂41打开闭锁装置，向前伸展，越过承载篮2的挡板，进入挂杆一端的直线段，因挂杆中间段和末端段高差的作用，机器人2翘起底部与承载篮的支撑板脱离。机器人前臂41闭锁，后臂42闭锁打开向前行走，至后臂越过挡板，完成上线作业。

机器人下线方式与上线动作相反。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：包括设置于地面上的地面锚固装置、连接地面锚固装置和塔顶的柔性行走轨道，所述柔性行走轨道至少包括两条平行设置的柔性轨道，在两条柔性轨道之间设置有机器人承载篮，所述承载篮与所述柔性轨道滑动连接，所述承载篮上设置有连接牵引装置的连接机构，所述牵引装置通过所述连接机构连接所述承载篮并牵引所述承载篮沿所述柔性轨道行走，所述柔性行走轨道与所述锚固装置和所述塔顶可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述柔性轨道为钢丝绳，所述钢丝绳上端通过第一连接件与塔顶连接，所述钢丝绳的下端通过第二连接件连接绳索收紧器后连接地面锚固装置，所述第一连接件与第二连接件均包括相配合的扣环和挂钩。

3.根据权利要求1所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述柔性行走轨道包括两条平行设置的柔性轨道。

4.根据权利要求1所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：

所述地面锚固装置至少包括两组，分别对应连接两条柔性轨道，每组地面锚固装置均包括地钻和连接器，所述地钻下端通过旋转钻入地面，上端高出地面与柔性轨道的绳索收紧器连接，两组地面锚固装置的地钻之间通过所述连接器连接。

5.根据权利要求1所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述的机器人承载篮包括支撑架，所述支撑架通过导向轴承与所述柔性轨道连接，所述支撑架上固定设置有用于承载机器人底部的支撑板和用于连接机器人行走轮的挂杆，所述挂杆与所述支撑板上下设置，所述挂杆包括水平设置的中间水平段和末端水平段，所述中间水平段与所述末端水平段之间通过圆弧段圆滑过渡，所述中间水平段与支撑板之间的竖直距离小于末端支撑端与支撑板之间的竖直距离。

6.根据权利要求5所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述末端支撑端与支撑板之间的竖直距离大于待承载机器人的高度。

7.根据权利要求5所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述支撑架为长方形框架，所述长方形支撑架支撑架的宽度与两条柔性轨道之间的距离相当，在所述长方形支撑架的两长边上均设置有挡板，所述挡板设置有两个，两挡板相对设置，挂杆通过两挡板设置在所述支撑架上，所述挂杆的中间水平段置于两挡板之间，末端水平段延伸至挡板外，所述挂杆与所述柔性轨道之间具有间距。

8.根据权利要求7所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述挡板垂直柔性轨道和挂杆的中间水平段，所述挡板与所述支撑架之间为三角形结构连接。

9.根据权利要求7所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述连接机构为设置在长方形支撑架宽边上的挂孔，所述挂孔设置在宽边中部位置。

10.根据权利要求7所述的柔性轨道的巡线机器人自动上下线装置，其特征在于：所述支撑板通过相对设置的两连接耳板连接所述支撑架，两连接耳板与支撑板垂直，两连接耳板分别对应连接长方形支撑架的两长边，两连接耳板上均设置有竖直方向的第一长螺栓孔，长方形支撑架的两长边上设置有竖直方向的第二长螺栓孔，连接耳板与长方形支撑架的长边贴合后通过螺栓穿过第一长螺栓孔和第二长螺栓孔固定连接。

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