CN112152150B

CN112152150B - 一种高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人

Info

Publication number: CN112152150B
Application number: CN202011065531.0A
Authority: CN
Inventors: 柏龙; 周晓霞; 陈晓红; 张俊芳; 孙园喜; 彭艳; 罗均; 蒲华燕; 谢少荣
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: CN112152150A

Abstract

本发明公开了一种高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人，包括至少两个通过柔性体相互连接的辅助控制平台、设置于所述辅助控制平台两侧的行进驱动机构、用于带动所述行进驱动机构展开和收拢的弹性驱动装置和设置于辅助控制平台的视觉反馈系统；本机器人可在无障碍输电线段稳定行走巡检；在对所遇到的金具障碍物进行故障检测后，可稳定高效快速地越过障碍物进入到下一个工作空间；可在具有垂度的输电线路上平稳行走巡检越障。

Description

一种高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人

技术领域

本发明属于电力电网技术领域，涉及一种巡检机器人，特别涉及一种高压多分裂架空输电线路巡检机器人越障机构。

背景技术

近年来，随着电力行业的发展，高压多分裂输电线在全国范围内广泛铺设，大幅提升跨区域输电的能力，远距离输电下，输电线路因自身重力原因及其柔性特点而具备一定的垂度。同时架空高压输电导线长年暴露在外界环境中，其巡检维护存在着高危险，难操作的等问题，伴随机器人行业高速发展，用机器人来代替人类完成高危的工作也是社会发展的必然趋势。

现有技术中的高压多分裂输电线巡检机器人大致可以分为两类：一类具有自主越障功能，可跨越高压输电线上的部分障碍物，但由于工作环境复杂、机器人结构尺寸大、重量重、作业速度慢、越障效率低，因而实用性较差；另一类则不具有自主越障功能，只能在两个杆塔间的直线段运行，进行简单的高空检测作业，其作业范围及形式受到了限制。

因此，为解决上述问题，本发明旨在设计一种可自适应高压输电线路垂度的巡检机器人，尤其对其越障机构进行创新设计，实现巡检机器人快速、直接、高效、稳定的巡检越障，增大作业范围，以提高高压多分裂输电线的巡检维修工作范围及效率。

发明内容

本发明的目的是研制一种高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人，可在无障碍输电线段稳定行走巡检；在对所遇到的金具障碍物进行故障检测后，可稳定高效快速地越过障碍物进入到下一个工作空间；可在具有垂度的输电线路上平稳行走巡检越障。

本发明的高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人，包括至少两个通过柔性体相互连接的辅助控制平台、设置于所述辅助控制平台两侧的行进驱动机构、用于带动所述行进驱动机构展开和收拢的弹性驱动装置和设置于辅助控制平台的视觉反馈系统；

所述行进驱动机构包括铰接于辅助控制平台侧部的辅助摇臂、设置于所述辅助摇臂外端的行进滚轮、沿圆周方向均匀分布于行进滚轮的防坠落伞形体和用于驱动所述行进滚轮转动的驱动电机；

所述辅助控制平台内设有用于使其两侧的辅助摇臂始终保持对称姿态的辅助控制机构；

所述弹性驱动装置包括连接于辅助控制平台两侧的辅助摇臂之间的电推杆和弹簧；

所述视觉反馈系统用于在机器人遇到障碍物时将障碍物画面返回至操纵端。

所述行进驱动机构的辅助摇臂上端固定设有安装板；所述安装板安装有驱动电机和减速齿轮副；所述驱动电机通过该减速齿轮副驱动行进滚轮转动，行进滚轮的外圆形成有V型环槽。

进一步，所述辅助控制平台两侧分别一体形成有一对连接耳板；连接耳板之间安装有用于铰接辅助摇臂的铰轴；所述辅助控制机构包括两组同步带传动机构；所述同步带传动机构包括固定于所述辅助摇臂的大同步带轮、同轴固定于配合齿轮的小同步带轮以及连接于大同步带轮与小同步带轮之间的同步带；固定于小同步带轮的两个所述配合齿轮相互啮合。

进一步，所述弹性驱动装置包括两个分别用于与辅助控制平台两侧的两辅助摇臂连接的连接头、位于两连接头之间的电推杆、弹簧筒和弹簧；所述电推杆的杆部外端固定于其中一个连接头，电推杆的缸体固定于弹簧筒，弹簧筒内设有与另一个连接头连接的弹簧。

本发明的有益效果：

1.本发明采用双同步带机构配合齿轮啮合副，实现辅助摇臂梯形变形的对称运动，结构紧凑，重量较轻，零件可加工性强，适用性广；

2.本发明通过弹性驱动装置实现水平驱动，可实现梯形摇臂主/被动变形，完成多场合下的不同运动；

3.本发明具有同步带、弹性伸缩装置等柔性装置，受到碰撞冲击时可减缓机身的振动，具有良好的保护效果；

4.本发明的防坠落伞形体可保证巡检机器人越障时的稳定性，增大接触范围，防止机器人坠落；

5.本发明的两个刚性辅助控制平台之间具有柔性体，实现刚柔耦合，保证巡检越障机器人在垂度输电导线下的稳定工作；

6.本发明提高了巡检越障机器人自主作业范围，减低操作人员劳动强度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的总体示意图；

图2为本发明的巡检越障机器人示意图；

图3为本发明的行进驱动机构示意图；

图4为本发明的辅助控制平台示意图；

图5为本发明的辅助控制机构示意图；

图6为本发明的弹性驱动装置示意图；

图7为本发明的高压线金具模型示意图；

附图标记：1-行进驱动机构1、11-防坠落伞形体11、12-行进滚轮、13-减速齿轮副、14-驱动电机、15-辅助摇臂、2-辅助控制平台、21-平台集成箱体、22-连接板、23-同步带、24-大同步带轮、25-小同步带轮、26-配合齿轮副、3-弹性驱动装置、31-连接头Ⅰ、32-电推杆、33-弹簧筒、34-弹簧、35-连接头Ⅱ、4-柔性体、5-视觉反馈系统、6-高压线金具模型、61-高压输电导线、62-间隔棒、63-防震锤、64-悬垂线夹；

具体实施方式

如图1、2所示，本实施例的高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人，包括两个通过柔性体4相互连接的辅助控制平台2、设置于所述辅助控制平台2两侧的行进驱动机构1、用于带动所述行进驱动机构1展开和收拢的弹性驱动装置3和设置于辅助控制平台2的视觉反馈系统5；本实施例的检越障机器人适用于多分裂输电线路，至少二分裂及以上，图1展现的是四分裂架空输电线及其金具模型障碍物，高压线金具模型6主要由间隔棒62、防震锤63及悬垂线夹64等构成；

如图3所示，所述行进驱动机构包括铰接于辅助控制平台2侧部的辅助摇臂15，固定于辅助摇臂15外端的安装板，设置于安装板的行进滚轮12、驱动电机14和减速齿轮副13；所述行进滚轮12沿圆周方向均匀分布有三个防坠落伞形体11；所述驱动电机14通过减速齿轮副13驱动行进滚轮12转动，实现机器人在输电线上稳定行进；减速齿轮副13包括固定于驱动电机14转轴的小齿轮和固定于行进滚轮12轮轴的大齿轮；行进滚轮12的外圆形成有V型环槽；本实施例的整个巡检越障机器人包含四个行进驱动机构，在机器人越过间隔棒、悬垂线夹等金具障碍物时，防坠落伞形体11直接障碍物接触，增大接触面积，利用其三片伞叶间的夹角依附于障碍物，保证行进滚轮12脱离输电线路时机器人依旧处于输电线路上，防止机器人跌落。

如图4所示，所述辅助控制平台2内设有用于使其两侧的辅助摇臂15始终保持对称姿态的辅助控制机构；所述辅助控制平台2包括平台集成箱体21，箱体两侧分别一体形成有一对连接耳板；连接耳板之间安装有用于铰接辅助摇臂的铰轴；如图5所示，所述辅助控制机构包括位于箱体内部的两组同步带传动机构和一组配合齿轮副26；所述同步带传动机构包括固定于所述辅助摇臂15的大同步带轮24、同轴固定于配合齿轮的小同步带轮25以及连接于大同步带轮24与小同步带轮之间的同步带23；固定于小同步带轮25的两个所述配合齿轮相互啮合；辅助控制机构能够使辅助控制平台2两侧的辅助摇臂15同步方向摆动，保证辅助摇臂15梯形开合的对称性和稳定性；同时，同步带在机器人受到碰撞冲击时可减缓机身的振动，具有良好的保护效果。本巡检巡检机器人包括两个辅助控制平台2，两平台集成箱体21之间通过柔性体4相连，整个作业过程中，两个辅助控制平台2在垂度导线下由于柔性体4的存在形成一定角度，使四个行进驱动机构始终紧扣于输电线路，最终实现在多个作业空间高效、稳定地巡检越障。

如图6所示，所述弹性驱动装置3包括两个分别用于与辅助控制平台2两侧的两辅助摇臂15连接的连接头Ⅰ31和连接头Ⅱ35，位于连接头Ⅰ31和连接头Ⅱ35之间的电推杆32、弹簧筒33和弹簧34；所述电推杆32的杆部外端固定于连接头Ⅰ31，电推杆32的缸体固定于弹簧筒33，弹簧筒33内设有与连接头Ⅱ连接的弹簧34。电推杆32可实现辅助摇臂15的主动开合，滚轮在初次到达输电线后紧扣于输电线路上；遇到金具障碍物后，辅助摇臂15在外力作用下被动张开，弹簧34被压缩的同时进行缓冲，减缓机身振动；越障结束后，在电推杆32驱动下，辅助摇臂15再次闭合，保证滚轮依旧紧扣于输电线路上。

所述视觉反馈系统5包括设置在平台集成箱体21上的双目摄像头等及相应集成电路形成视觉反馈系统5，用于在机器人遇到障碍物时将障碍物画面返回至操纵端；在巡检维修操作人员进行人工故障检测结束后，行进驱动机构的辅助摇臂15在外力作用下被动张开；越过障碍物后在弹性驱动装置3的作用下行进驱动机构的摇臂主动闭合，重新紧扣于输电线路，巡检越障机器人进入下一个作业空间。

本巡检越障机器人的工作流程如下：首先，利用人工或无人机将巡检越障机器人置于高压输电线路上，弹性驱动装置3启动，辅助控制平台2两侧的摇臂主动张开，靠近输电线路，并将输电线路夹于内部；电推杆32反向作用，辅助控制平台2两侧的辅助摇臂15主动闭合，行进滚轮12紧扣于输电线路；驱动电机14启动，巡检越障机器人在高压多分裂架空输电线路进行自主行走巡检越障作业。

巡检越障机器人在无障碍输电线段行走时，四个驱动电机14和两个电推杆32持续作用，保证行进滚轮12紧扣于输电线路上；平台集成箱体21上搭载的视觉反馈系统5可实现输电线路情况视图实时反馈，便于巡检维修操作人员实时进行输电线路故障判断；

巡检越障机器人在遇到金具障碍物时，视觉反馈系统5首先对各种金具进行视图实时反馈，便于操作人员判断金具的故障受损情况；之后机器人进行自主越障，首先，前端的两个行进滚轮12和防坠落伞形体11与障碍物接触翻越，前端的两个辅助摇臂15在弹性驱动装置3的电推杆32和弹簧34的作用下进行主/被动开合，实现前端越障，后端亦然；完成全部越障后，巡检机器人进入下一个工作区间段。

巡检越障机器人在无障碍垂度导线行走时，在保证上述工作的情况下，两个辅助控制平台2会由于柔性体4的存在形成一定角度，保证机器人紧扣于输电线上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人，其特征在于：包括至少两个通过柔性体相互连接的辅助控制平台、设置于所述辅助控制平台两侧的行进驱动机构、用于带动所述行进驱动机构展开和收拢的弹性驱动装置和设置于辅助控制平台的视觉反馈系统；

所述视觉反馈系统用于在机器人遇到障碍物时将障碍物画面返回至操纵端；

所述行进驱动机构的辅助摇臂上端固定设有安装板；所述安装板安装有驱动电机和减速齿轮副；所述驱动电机通过该减速齿轮副驱动行进滚轮转动，行进滚轮的外圆形成有V型环槽；

所述辅助控制平台两侧分别一体形成有一对连接耳板；连接耳板之间安装有用于铰接辅助摇臂的铰轴；所述辅助控制机构包括两组同步带传动机构；所述同步带传动机构包括固定于所述辅助摇臂的大同步带轮、同轴固定于配合齿轮的小同步带轮以及连接于大同步带轮与小同步带轮之间的同步带；固定于小同步带轮的两个所述配合齿轮相互啮合。

2.根据权利要求1所述的高压多分裂架空输电线路巡检越障机器人，其特征在于：所述弹性驱动装置包括两个分别用于与辅助控制平台两侧的两辅助摇臂连接的连接头、位于两连接头之间的电推杆、弹簧筒和弹簧；所述电推杆的杆部外端固定于其中一个连接头，电推杆的缸体固定于弹簧筒，弹簧筒内设有与另一个连接头连接的弹簧。