CN112124577B - 基于太阳能无人机的架线机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于太阳能无人机的架线机械手，其包括无人机单元、机械抓手驱动组件和机械抓手，机械抓手驱动组件通过第一机架和第二机架固定于机身下方，机械抓手包括第一半圆环、第二半圆环、第一滑道、第二滑道、第一立柱滑块和第二立柱滑块，第一半圆环的第一端与主动齿轮固定连接，第二半圆环的第一端与从动齿轮固定连接，且第一半圆环的第二端与第二半圆环的第二端通过连接螺栓固定连接，第一滑道和第二滑道分别设于第一半圆环和第二半圆环的外侧弧面，且第一立柱滑块和第二立柱滑块分别与第一滑道和第二滑道滑动连接。本发明用于高压电缆牵引作业，通过机械手结构的改变实现安全架线。

Description

基于太阳能无人机的架线机械手
技术领域
本发明属于通气转接头技术领域，具体涉及一种基于太阳能无人机的架线机械手。
背景技术
随着无人机在航拍、电力巡查、灾难救援、农业植保等多个领域广泛应用，利用无人机进行喷药已经走向实际应用阶段，无人机采用飞控导航和远程遥控操作技术，且通过GPS导航定位能够提前规划飞行路线，可以应用于复杂环境下的高压电线架设作业。
目前，在高压电线架设过程中，最常使用的方法还是依靠人力上下攀爬几十米甚至是上百米的高压铁塔来完成高压线路架设过程中的电线牵引，仅仅从一个高压铁塔到另一个高压铁塔，就需要4-5人配合才能完成电线的牵引工作，这样不仅浪费了较大的人力成本，同时牵引架设高压线的效率还低，架设高压线过程中工人安全系数低。
发明内容
针对以上情况，本发明提供了一种基于太阳能无人机的架线机械手，采用太阳能板为无人机提供电能，有利于无人机长时间连续地进行高压线牵引作业，提高了工作效率，同时第一立柱组件和第二立柱组件滑动安装在第一半圆环和第二半圆环上，可以滑动第一滑块和第二滑块用于固定电线电缆，不仅可以用于不同直径尺寸电力电缆的牵引，还可以用于抓取架线过程中需要的工具等其他物品，此外还可以节省人力，降低工人的劳动强度，有效减少工人攀爬高压铁塔的次数，从而降低工人施工过程中的风险。
本发明采用的技术方案是，一种基于太阳能无人机的架线机械手，其包括无人机单元、机械抓手驱动组件和机械抓手，所述无人机单元包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、机身、太阳能板、摄像头、第一支架和第二支架，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆环绕均布设于所述机身的侧面且与所述机身固定连接，且所述机身上部均布设有太阳能板，所述摄像头设于所述第一连杆和第四连杆的第一端，所述第一支架与所述第二连杆和第三连杆固定连接，所述第二支架与所述第五连杆和第六连杆固定连接；所述机械抓手驱动组件包括第一机架、第二机架、主动齿轮、从动齿轮、主动轴、从动轴和驱动电机，所述机械抓手驱动组件通过所述第一机架和第二机架固定于所述机身下方，且所述第一机架和第二机架之间通过支撑柱连接固定，所述主动齿轮和从动齿轮分别设于所述主动轴和从动轴的中间部，所述主动轴和从动轴的两端均通过轴承支撑于所述第一机架和第二机架上，且所述主动轴的第一端通过联轴器与所述驱动电机连接，所述主动齿轮和从动齿轮啮合传动；所述机械抓手包括第一半圆环、第二半圆环、第一滑道、第二滑道、第一立柱滑块和第二立柱滑块，所述第一半圆环的第一端与所述主动齿轮固定连接，且所述第一半圆环的第二端设有第一连接板，所述第一连接板上设有第一连接孔，所述第二半圆环的第一端与所述从动齿轮固定连接，且所述第二半圆环的第二端设有第二连接板，所述第二连接板上设有第二连接孔，且所述第一连接板和第二连接板通过连接螺栓固定连接，所述第一滑道均布设于所述第一半圆环的外侧弧面且靠近所述第一半圆环的第一端面，所述第一立柱滑块通过设于所述第一立柱滑块第一端的第一滑块滑动安装于所述第一滑道上，所述第二滑道均布设于所述第二半圆环的外侧弧面且靠近所述第二半圆环的第一端面，所述第二立柱滑块通过设于所述第二立柱滑块第一端的第二滑块滑动安装于所述第二滑道上。
进一步地，所述连接螺栓的第一端依次穿过所述第一连接孔和第二连接孔与连接螺母固定连接。
优选地，所述第一半圆环的外侧弧面上均布设有第一通孔，且所述第一通孔位于所述第一滑道上方。
进一步地，所述第一立柱滑块包括第一固定螺钉、第一滑块、第一立柱和第一弧形固定板，所述第一固定螺钉设于所述第一滑块第一端面的中间部，且所述第一滑块与所述第一立柱的第一端连接，所述第一立柱的第二端穿过所述第一通孔与所述第一弧形固定板连接，且所述第一弧形固定板的中间部设有第一防滑垫。
优选地，所述第二半圆环的外侧弧面上均布设有第二通孔，且所述第二通孔位于所述第二滑道上方。
进一步地，所述第二立柱滑块包括第二固定螺钉、第二滑块、第二立柱和第二弧形固定板，所述第二固定螺钉设于所述第二滑块第一端面的中间部，且所述第二滑块与所述第二立柱的第一端连接，所述第二立柱的第二端穿过所述第二通孔与所述第二弧形固定板连接，且所述第二弧形固定板的中间部设有第二防滑垫。
优选地，所述第一机架和第二机架上均设有蓄电池。
优选地，所述第一固定螺钉的第一端面与所述第一滑道的第一端面重合。
优选地，所述第二固定螺钉的第一端面与所述第二滑道的第一端面重合。
优选地，所述主动轴的中心轴线分别平行于所述第一连杆的中心轴线和所述第四连杆的中心轴线。
本发明的特点和有益效果是：
1、本发明提供的一种基于太阳能无人机的架线机械手，采用太阳能板为无人机提供电能，有利于无人机长时间连续地进行高压线牵引作业，提高了工作效率。
2、本发明提供的一种基于太阳能无人机的架线机械手，第一立柱组件和第二立柱组件滑动安装在第一半圆环和第二半圆环上，可以滑动第一滑块和第二滑块用于固定电线电缆，不仅可以用于不同直径尺寸电力电缆的牵引，还可以用于抓取架线过程中需要的工具等其他物品。
3、本发明提供的一种基于太阳能无人机的架线机械手，可以节省人力，降低工人的劳动强度，有效减少工人攀爬高压铁塔的次数，从而降低工人施工过程中的风险。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的无人机单元结构示意图；
图3是本发明的机械抓手驱动组件和机械抓手安装示意图；
图4是本发明的机械抓手驱动组件和机械抓手俯视图；
图5是本发明的主动齿轮和第一半圆环连接示意图；
图6是本发明的从动齿轮和第二半圆环连接示意图；
图7是本发明的第一立柱滑块结构示意图；以及
图8是本发明的第二立柱滑块结构示意图。
主要附图标记：
无人机单元1；第一连杆11；第二连杆12；第三连杆13；第四连杆14；第五连杆15；第六连杆16；机身17；蓄电池172；太阳能板18；摄像头19；第一支架20；第二支架201；机械抓手驱动组件2；第一机架21；第二机架22；主动齿轮23；从动齿轮24；主动轴25；从动轴26；驱动电机27；支撑柱28；机械抓手3；第一半圆环31；第一连接板311；第一连接孔3111；第一通孔312；第二半圆环32；第二连接板321；第二连接孔3211；第二通孔322；第一滑道33；第二滑道34；第一立柱滑块35；第一固定螺钉351；第一滑块352；第一立柱353；第一弧形固定板354；第一防滑垫355；第二立柱滑块36；第二固定螺钉361；第二滑块362；第二立柱363；第二弧形固定板364；第二防滑垫365；连接螺栓37；连接螺母38；
具体实施方式
为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
本发明提供一种基于太阳能无人机的架线机械手，如图1和图2所示，其包括无人机单元1、机械抓手驱动组件2和机械抓手3，无人机单元1包括第一连杆11、第二连杆12、第三连杆13、第四连杆14、第五连杆15、第六连杆16、机身17、太阳能板18、摄像头19、第一支架20和第二支架201，第一连杆11、第二连杆12、第三连杆13、第四连杆14、第五连杆15和第六连杆16环绕均布设于机身17的侧面且与机身17固定连接，且机身17上部均布设有太阳能板18，摄像头19设于第一连杆11和第四连杆14的第一端，第一支架20与第二连杆12和第三连杆13固定连接，第二支架201与第五连杆15和第六连杆16固定连接；
第一机架21和第二机架22上均设有蓄电池172。
主动轴25的中心轴线分别平行于第一连杆11的中心轴线和第四连杆14的中心轴线。
如图3和图4所示，机械抓手驱动组件2包括第一机架21、第二机架22、主动齿轮23、从动齿轮24、主动轴25、从动轴26和驱动电机27，机械抓手驱动组件2通过第一机架21和第二机架22固定于机身17下方，且第一机架21和第二机架22之间通过支撑柱28连接固定，主动齿轮23和从动齿轮24分别设于主动轴25和从动轴26的中间部，主动轴25和从动轴26的两端均通过轴承支撑于第一机架21和第二机架22上，且主动轴25的第一端通过联轴器与驱动电机27连接，主动齿轮23和从动齿轮24啮合传动；
如图5和图6所示，机械抓手3包括第一半圆环31、第二半圆环32、第一滑道33、第二滑道34、第一立柱滑块35和第二立柱滑块36，第一半圆环31的第一端与主动齿轮23固定连接，且第一半圆环31的第二端设有第一连接板311，第一连接板311上设有第一连接孔3111，第二半圆环32的第一端与从动齿轮24固定连接，且第二半圆环32的第二端设有第二连接板321，第二连接板321上设有第二连接孔3211，且第一连接板311和第二连接板321通过连接螺栓37固定连接，第一滑道33均布设于第一半圆环31的外侧弧面且靠近第一半圆环31的第一端面，第一立柱滑块35通过设于第一立柱滑块35第一端的第一滑块352滑动安装于第一滑道33上，第二滑道34均布设于第二半圆环32的外侧弧面且靠近第二半圆环32的第一端面，第二立柱滑块36通过设于第二立柱滑块36第一端的第二滑块362滑动安装于第二滑道34上。
连接螺栓37的第一端依次穿过第一连接孔3111和第二连接孔3211与连接螺母38固定连接。
第一半圆环31的外侧弧面上均布设有第一通孔312，且第一通孔312位于第一滑道33上方。
第二半圆环32的外侧弧面上均布设有第二通孔322，且第二通孔322位于第二滑道34上方。
如图7所示，第一立柱滑块35包括第一固定螺钉351、第一滑块352、第一立柱353和第一弧形固定板354，第一固定螺钉351设于第一滑块352第一端面的中间部，且第一滑块352与第一立柱353的第一端连接，第一立柱353的第二端穿过第一通孔312与第一弧形固定板354连接，且第一弧形固定板354的中间部设有第一防滑垫355,第一固定螺钉351的第一端面与第一滑道33的第一端面重合。
如图8所示，第二立柱滑块36包括第二固定螺钉361、第二滑块362、第二立柱363和第二弧形固定板364，第二固定螺钉361设于第二滑块362第一端面的中间部，且第二滑块362与第二立柱363的第一端连接，第二立柱363的第二端穿过第二通孔322与第二弧形固定板364连接，且第二弧形固定板364的中间部设有第二防滑垫365,第二固定螺钉361的第一端面与第二滑道34的第一端面重合。
本发明的具体操作步骤如下：
如图1所示，本发明的一种基于太阳能无人机的架线机械手，其包括无人机单元1、机械抓手驱动组件2和机械抓手3，机械抓手驱动组件2通过第一机架21和第二机架22固定于机身17下方，机械抓手3包括第一半圆环31、第二半圆环32、第一滑道33、第二滑道34、第一立柱滑块35和第二立柱滑块36，第一半圆环31的第一端与主动齿轮23固定连接，第二半圆环32的第一端与从动齿轮24固定连接，且第一半圆环31的第二端与第二半圆环32的第二端通过连接螺栓37固定连接。
在使用过程中，首先将电缆穿过第一半圆环31和第二半圆环32组成的圆环中，并转动第一固定螺钉351和第二固定螺钉361使得第一滑块352和第二滑块362可以沿第一滑道33和第二滑道34滑动，进而使得第一弧形固定板354和第二弧形固定板364夹紧电缆，并拧紧第一固定螺钉351和第二固定螺钉361使得第一滑块352和第二滑块362相对于第一滑道33和第二滑道34固定，其中位于第一弧形固定板354中间部的第一防滑垫355以及位于第二弧形固定板364中间部的第二防滑垫365可以起到增大摩擦的作用，防止电缆因夹紧力不够而滑落。此时启动无人机，无人机根据GPS定位导航牵引高压电缆沿预设轨迹飞机，并通过摄像头19实时检测周边环境，待到达牵引目的地后，操作人员握住电缆，并滑动其中一个第一立柱滑块35或第二立柱滑块36，即可将电缆取下，进而完成高压电缆的牵引架线。
其中，架线机械手也可以运送操作人员急需的操作工具，当操作工具的两端尺寸均大于第一半圆环31和第二半圆环32组成的圆环的直径时，或者当电缆一端的接头尺寸大于第一半圆环31和第二半圆环32组成的圆环的直径时，应该进行如下操作：首先解锁连接螺栓37，启动驱动电机27，驱动电机带动主动齿轮23转动，通过齿轮啮合传动，带动从动齿轮24绕相反方向转动，使得第一半圆环31和第二半圆环32张开，此时将操作工具或电缆尺寸较小的一端放入第一半圆环31和第二半圆环32中，再次启动驱动电机27使得第一半圆环31和第二半圆环32闭合，并采用连接螺栓37固定，此时滑动第一滑块352和第二滑块362使得第一弧形固定板354和第二弧形固定板364夹紧操作工具或电缆，并拧紧第一固定螺钉351和第二固定螺钉361，使得第一滑块352和第二滑块362相对于第一滑道33和第二滑道34固定。此时启动无人机，无人机根据GPS定位导航牵引高压电缆沿预设轨迹飞行，并通过摄像头19实时检测周边环境，待到达牵引目的地后，操作人员握住操作工具或电缆，并滑动其中一个第一立柱滑块35或第二立柱滑块36解锁操作工具或电缆，同时解锁连接螺栓37，启动驱动电机27，带动第一半圆环31和第二半圆环32张开进而取出操作工具或电缆。待取出操作工具或电缆后，启动驱动电机27，带动第一半圆环31和第二半圆环32闭合复位，进而完成高压电缆的牵引架线和操作工具的送达。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于太阳能无人机的架线机械手，其特征在于，其包括无人机单元、机械抓手驱动组件和机械抓手，
所述无人机单元包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、机身、太阳能板、摄像头、第一支架和第二支架，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆环绕均布设于所述机身的侧面且与所述机身固定连接，且所述机身上部均布设有太阳能板，所述摄像头设于所述第一连杆和第四连杆的第一端，所述第一支架与所述第二连杆和第三连杆固定连接，所述第二支架与所述第五连杆和第六连杆固定连接；
所述机械抓手驱动组件包括第一机架、第二机架、主动齿轮、从动齿轮、主动轴、从动轴和驱动电机，所述机械抓手驱动组件通过所述第一机架和第二机架固定于所述机身下方，且所述第一机架和第二机架之间通过支撑柱连接固定，所述主动齿轮和从动齿轮分别设于所述主动轴和从动轴的中间部，所述主动轴和从动轴的两端均通过轴承支撑于所述第一机架和第二机架上，且所述主动轴的第一端通过联轴器与所述驱动电机连接，所述主动齿轮和从动齿轮啮合传动；
所述机械抓手包括第一半圆环、第二半圆环、第一滑道、第二滑道、第一立柱滑块和第二立柱滑块，所述第一半圆环的第一端与所述主动齿轮固定连接，且所述第一半圆环的第二端设有第一连接板，所述第一连接板上设有第一连接孔，所述第二半圆环的第一端与所述从动齿轮固定连接，且所述第二半圆环的第二端设有第二连接板，所述第二连接板上设有第二连接孔，且所述第一连接板和第二连接板通过连接螺栓固定连接，所述第一滑道均布设于所述第一半圆环的外侧弧面且靠近所述第一半圆环的第一端面，所述第一立柱滑块通过设于所述第一立柱滑块第一端的第一滑块滑动安装于所述第一滑道上，所述第二滑道均布设于所述第二半圆环的外侧弧面且靠近所述第二半圆环的第一端面，所述第二立柱滑块通过设于所述第二立柱滑块第一端的第二滑块滑动安装于所述第二滑道上；
所述第一半圆环的外侧弧面上均布设有第一通孔，且所述第一通孔位于所述第一滑道上方；
所述第一立柱滑块包括第一固定螺钉、第一滑块、第一立柱和第一弧形固定板，所述第一固定螺钉设于所述第一滑块第一端面的中间部，且所述第一滑块与所述第一立柱的第一端连接，所述第一立柱的第二端穿过所述第一通孔与所述第一弧形固定板连接，且所述第一弧形固定板的中间部设有第一防滑垫；
所述第二半圆环的外侧弧面上均布设有第二通孔，且所述第二通孔位于所述第二滑道上方；
所述第二立柱滑块包括第二固定螺钉、第二滑块、第二立柱和第二弧形固定板，所述第二固定螺钉设于所述第二滑块第一端面的中间部，且所述第二滑块与所述第二立柱的第一端连接，所述第二立柱的第二端穿过所述第二通孔与所述第二弧形固定板连接，且所述第二弧形固定板的中间部设有第二防滑垫。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能无人机的架线机械手，其特征在于，所述连接螺栓的第一端依次穿过所述第一连接孔和第二连接孔与连接螺母固定连接。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能无人机的架线机械手，其特征在于，所述第一机架和第二机架上均设有蓄电池。
4.根据权利要求1所述的基于太阳能无人机的架线机械手，其特征在于，所述第一固定螺钉的第一端面与所述第一滑道的第一端面重合。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能无人机的架线机械手，其特征在于，所述第二固定螺钉的第一端面与所述第二滑道的第一端面重合。
6.根据权利要求1所述的基于太阳能无人机的架线机械手，其特征在于，所述主动轴的中心轴线分别平行于所述第一连杆的中心轴线和所述第四连杆的中心轴线。
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