CN112591087A - 一种检测电力线缆故障的无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测电力线缆故障的无人机，通过在机臂的端部设置滚轮，以使无人机可通过滚轮限位于高压线缆之间，以将无人机的重量通过高压线缆进行分担，从而降低无人机的桨叶转速，有效提高无人机的续航能力；无人机通过桨叶进行升降，再通过滚轮与高压线路滚动连接，有效提高了巡检效率；同时，通过在机体内设置收展装置，以对机体上的多个机臂进行收展，从而对机臂的收展面积进行调节，以适用于不同间距的高压线缆上的滚轮行走；且通过调节机臂的收展，以便于无人机在由高到低从高压线缆上下坡时，可以通过收展装置来控制机臂的展开宽度来增加滚轮与高压线缆的摩擦力来降低下坡时的速度，有效降低行走过程中无人机下坡俯冲的问题出现。
Description
技术领域
本发明涉及线缆检测技术领域，具体是一种检测电力线缆故障的无人机。
背景技术
海岛型电网由于受台风、雷击、咸蚀等因素影响严重，配网架空线路易老化损耗，且线路走廊环境恶劣，容易引发线路故障造成停电。目前配网线路巡检主要采用人工观察结合热成像等技术，在实际工作中存在几个问题。首先是隐患难以发现，目前主要采用的肉眼、望远镜观察及热成像技术检测范围小，且易受外部条件影响；其次是隐患难以识别，目前的技术仅能识别和划分小部分隐患类型，对局部放电等设备内部出现的隐患类型则无法分辨，检测效率低；最后对隐患类型及处理难以进行收集和分析，无法为隐患的再次发生提供系统有效的规避措施和建议；现有技术中，通过设置行走机构或者无人机来实现高压线缆的巡检，以通过行走机构在高压线缆或者无人机在高压线缆上空飞行的方式来实现大范围的巡检；但是采用行走机构需要吊装行走机构至高压线缆，安装效率低且需要高空作业；无人机飞行的巡检方式则易受续航能力的影响，其飞行的时间受限，不能满足高压线缆的长距离巡检，需要来回更换备用电池，巡检效率低。
发明内容
本发明提供了一种检测电力线缆故障的无人机，旨在解决上述架空线路在出现故障后巡检效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种检测电力线缆故障的无人机，包括机体、机臂以及带有桨叶的驱动电机，所述机臂铰接于所述机体上，所述驱动电机设于所述机臂的端部；所述机体内设有收展装置，所述收展装置连接于所述机臂端部；所述驱动电机下端可转动设有滚轮，所述滚轮通过传动组件与所述驱动电机的输出端传动连接；所述滚轮沿周向设有滚槽，所述滚槽内沿周向设有多个弹性限位件；所述机臂上设有拉线组件，所述弹性限位件通过环形限位件与所述拉线组件连接。
进一步地，所述收展装置包括双向螺杆、推块、推杆、齿轮组以及步进电机，所述双向螺杆可转动设于所述机体内，所述推块分别螺纹连接于所述双向螺杆的两端，所述推杆的一端铰接于所述推块上，所述推杆的另一端铰接于所述机臂的端部；所述步进电机设于所述机体内，所述双向螺杆通过齿轮组与所述步进电机传动连接。
进一步地，所述传动组件包括主动齿轮、从动齿轮、传动齿轮以及环形齿轮，所述主动齿轮连接于所述驱动电机的输出端，所述从动齿轮和所述传动齿轮通过转杆可转动连接于所述机臂上，所述环形齿轮固定连接于所述滚轮的端部上；所述从动齿轮与所述主动齿轮传动啮合，所述传动齿轮与所述环形齿轮传动啮合。
进一步地，所述拉线组件包括收线杆、V形件、拉线、拉杆以及环形半圆板，所述收线杆通过驱动马达可转动设于所述机体内，所述V形件铰接于所述机臂上，所述环形半圆板设于所述环形限位件之间，所述环形限位件通过所述拉杆与所述V形件的一端连接，所述V形件的另一端通过所述拉线与所述收线杆连接。
进一步地，还包括回位弹簧，所述回位弹簧套接于所述拉杆上，所述回位弹簧的一端连接于所述机臂上。
进一步地，所述环形限位件设有环形槽，所述环形半圆板位于所述环形槽内。
进一步地，所述滚槽的截面为U形结构。
进一步地，还包括单向轮，所述单向轮可转动设于所述机体底部。
进一步地，所述滚轮一面设有与所述滚槽连通的限位槽，所述弹性限位件通过滑动件设于所述限位槽内，所述滑动件内设有扭簧，所述扭簧的一端与所述弹性限位件连接；所述滑动件上设有限位杆，所述限位杆固定连接于所述环形限位件上；所述环形限位件通过限位弹簧连接于所述滚轮的端面上。
进一步地，所述弹性限位件的尖部为四面体结构，所述四面体结构的一面为弧形面。
相对现有技术，具有以下有益效果：
1.通过在机臂的端部设置滚轮，以使无人机可通过滚轮限位于高压线缆之间，以将无人机的重量通过高压线缆进行分担，从而降低无人机的桨叶转速，有效提高无人机的续航能力；无人机通过桨叶进行升降，再通过滚轮与高压线路滚动连接，有效提高了架空线路的巡检效率。
2.通过设置传动组件，以使驱动电机在驱动桨叶在转动的过程中，滚轮进行转动，从而带动无人机在高压线缆上行走，以实现近距离对高压线缆进行检测，有效提高检测效率。
3.通过在机体内设置收展装置，以对机体上的多个机臂进行收展，从而对机臂的收展面积进行调节，以适用于不同间距的高压线缆上的滚轮行走；且通过调节机臂的收展，以便于无人机在由高到低从高压线缆上下坡时，可以通过收展装置来控制机臂的展开宽度来增加滚轮与高压线缆的摩擦力来降低下坡时的速度，有效降低行走过程中无人机下坡俯冲的问题出现。
4.通过在滚轮的滚槽内设置弹性限位件，以使滚轮在高压线缆上转动行走的过程中，可通过弹性限位件来对滚轮进行限位，以降低高压线缆因风摆动造成滚轮脱离高压线缆的问题出现。
5.通过设置拉线组件，以便于对滚槽内的弹性限位件进行拉起，以使弹性限位件脱离高压线缆，从而使滚轮可通过收展装置脱离滚轮，以实现无人机脱离高压线缆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的示意图；
图2为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的轴视图；
图3为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的轴视图；
图4为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的平面示意图；
图5为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的A局部放大示意图；
图6为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的B局部放大示意图；
图7为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的C局部放大示意图；
图8为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的D局部放大示意图；
图9为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的收线杆示意图；
图10为本申请一种检测电力线缆故障的无人机的弹性限位件示意图。
附图标记：1-机体；2-机臂；3-驱动电机；4-滚轮；5-弹性限位件；6-环形限位件；7-单向轮；8-限位弹簧；21-双向螺杆；22-推块；23-推杆；24-齿轮组；25-步进电机；30-桨叶；31-主动齿轮；32-从动齿轮；33-传动齿轮；34- 环形齿轮；41-滚槽；42-限位槽；51-收线杆；52-V形件；53-拉线；54-拉杆； 55-环形半圆板；56-驱动马达；57-回位弹簧；61-环形槽；71-滑动件；72-扭簧；73-限位杆。
具体实施方式
为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下：
实施例1：
如图1至图10所示，本发明提供了一种检测电力线缆故障的无人机，包括机体1、机臂2以及带有桨叶30的驱动电机3，机臂2为四根，四根机臂2呈对称铰接于机体1上，驱动电机3设于机臂2的端部，驱动电机3可进行正反转；机体1内设有收展装置，收展装置连接于机臂2端部，以通过收展装置来控制四个机臂2一起进行收展运动，从而对机臂2的展开宽度进行调节；驱动电机3下端可转动设有滚轮4，滚轮4通过传动组件与驱动电机3的输出端传动连接，以使驱动电机3通过传动组件带动滚轮4进行转动来使无人机在高压线缆上进行行走；滚轮4沿周向设有滚槽41，滚槽41内沿周向设有多个弹性限位件5；机臂2上设有拉线53组件，弹性限位件5通过环形限位件6与拉线53组件连接，以使拉线53组件在拉动的过程中带动环形限位件6进行上升，从而连接于环形限位件6上的弹性限位件5脱离滚槽41，以便于机臂2在收展装置的作用下带动滚轮4脱离高压线缆。
通过在机臂2的端部设置滚轮4，以使无人机可通过滚轮4限位于高压线缆之间，以将无人机的重量通过高压线缆进行分担，从而降低无人机的桨叶30转速，有效提高无人机的续航能力；无人机通过桨叶30进行升降，再通过滚轮4 与高压线路滚动连接，有效提高了架空线路的巡检效率；无人机在高压线缆上行走时，可通过控制前端两个驱动电机3或者后端两个驱动电机3来驱动滚轮4 进行转动，可有效减少驱动电机3的工作个数；当无人机在高压线缆上处于下坡滑行时，可关闭所有驱动电机3，然后通过收展装置来控制无人机下坡滑行速度；进一步地，可通过设置能量回收装置，以使无人机在下坡滑行的过程中进行能量回收以转化为电量来存储于无人机的电池内，能量回收装置可以是微型发电机，以通过滚轮4转动来驱动发电机进行发电，从而实现能量回收。
具体地，收展装置包括双向螺杆21、推块22、推杆23、齿轮组24以及步进电机25，双向螺杆21通过轴承可转动设于机体1内；两个推块22分别螺纹连接于双向螺杆21的两端；双向螺杆21为两端设有螺纹旋向相反的外螺纹，以使双向螺杆21在转动的过程中，双向螺杆21两端的推块22进行相对运动；推杆23的一端铰接于推块22上，推杆23的另一端铰接于机臂2的端部；进一步地，每一个推块22通过两根推杆23来控制两根对称的机臂2一起运动；步进电机25设于机体1内，双向螺杆21通过齿轮组24与步进电机25传动连接；进一步地，齿轮组24包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮连接于步进电机25的输出端，从动锥齿轮固定连接于双向螺杆21上，以通过步进电机25驱动主动锥齿轮转动，来带动啮合连接于主动锥齿轮上的从动锥齿轮进行转动，以带动双向螺杆21进行转动，从而使双向螺杆21两端的推块22进行直线运动；进一步地，无人机通过桨叶30转动来驱动升降，无人机通过收展装置来调节机臂2的宽度，并通过机臂2端部的滚轮4来实现与高压线缆滚动连接，收展装置的调节不但可以实现无人机脱离高压线缆还可以与高压线缆进行滚动连接，以实现上线和下线的作用，且通过收展装置对机臂2的宽度调节，可以在下坡过程中进行减速行进。
通过在机体1内设置收展装置，以对机体1上的多个机臂2进行收展，从而对机臂2的收展面积进行调节，以适用于不同间距的高压线缆上的滚轮4行走；且通过调节机臂2的收展，以便于无人机在由高到低从高压线缆上下坡时，可以通过收展装置来控制机臂2的展开宽度来增加滚轮4与高压线缆的摩擦力来降低下坡时的速度，有效降低行走过程中无人机下坡俯冲的问题出现。
具体地，传动组件包括主动齿轮31、从动齿轮32、传动齿轮33以及环形齿轮34，主动齿轮31连接于驱动电机3的输出端，从动齿轮32和传动齿轮33 通过转杆可转动连接于机臂2上，转杆通过轴承设于机臂2上；环形齿轮34固定连接于滚轮4的端部上；从动齿轮32与主动齿轮31传动啮合，传动齿轮33 与环形齿轮34传动啮合；主动齿轮31的直径小于从动齿轮32的直径，传动齿轮33的直径小于从动齿轮32的直径，环形齿轮34的直径大于传动齿轮33的直径，采用此种配合的方式，可有效将驱动电机3输出的转速在通过传动组件传递至滚轮4时，滚轮4的转速大大降低，以使无人机能够缓慢在高压线缆上进行行走。
通过设置传动组件，以使驱动电机3在驱动桨叶30在转动的过程中，滚轮 4进行转动，从而带动无人机在高压线缆上行走，以实现近距离对高压线缆进行检测，有效提高检测效率。
具体地，还包括单向轮7，单向轮7可转动设于机体1底部；通过设置单向轮7，以使无人机可通过单向轮7在单独一根高压线缆上行走；进一步地，当单向轮7套在高压线缆上时，通过调节各个机臂2上的驱动电机3的转速来控制桨叶30的转速，从而有效控制无人机的平衡和行进；采用此种行走方式，也使高压线缆分担了无人机的主要重量，使其能够在低转速下在高压线缆上行走，大大提高了无人机的续航能力。
实施例2：
如图5、图7以及和图9所示，结合实施例1的技术方案，本实施例中，拉线53组件包括收线杆51、V形件52、拉线53、拉杆54以及环形半圆板55，收线杆51通过驱动马达56可转动设于机体1内，V形件52铰接于机臂2上，环形半圆板55设于环形限位件6之间，环形限位件6通过拉杆54与V形件52的一端连接，V形件52的另一端通过拉线53与收线杆51连接，以通过拉线53来拉动V形件52的一端进行转动，从而带动V形件52的另一端进行转动，以带动拉杆54进行升起；其中，V形件52为两片板体结构，其一端为开口结构，拉杆54通过限位部位于V形件52开口内。
通过设置拉线53组件，以便于对滚槽41内的弹性限位件5进行拉起，以使弹性限位件5脱离高压线缆，从而使滚轮4可通过收展装置脱离滚轮4，以实现无人机脱离高压线缆。
具体地，还包括回位弹簧57，回位弹簧57套接于拉杆54上，回位弹簧57 的一端连接于机臂2上，以通过设置回位弹簧57来对拉杆54进行回位，从而使环形限位件6进行回位，以带动弹性限位件5进行回位。
具体地，环形限位件6设有环形槽61，环形半圆板55位于环形槽61内，以使滚轮4在带动环形限位件6转动的过程中不与环形半圆板55干涉，而环形半圆板55在拉杆54拉动下向上运动的过程中可带动环形限位件6向上运动，以同时带动所有的弹性限位件5向上运动，从而使高压线缆脱离滚槽41。
实施例3：
如图1至图8所示，结合实施例2的技术方案，本实施例中，滚槽41的截面为U形结构，通过U形结构的滚槽41，可增加滚轮4与高压线缆的接触面积，从而降低高压线缆晃动对滚轮4的影响，从而降低无人机因高压线缆晃动造成脱离的问题出现。
通过在滚轮4的滚槽41内设置弹性限位件5，以使滚轮4在高压线缆上转动行走的过程中，可通过弹性限位件5来对滚轮4进行限位，以降低高压线缆因风摆动造成滚轮4脱离高压线缆的问题出现；滚轮4在转动的过程中带动弹性限位件5与高压线缆进行弹性接触，从而便于使弹性限位件5跟随滚轮4运动至高压线缆的另一侧，以对转动的滚槽41在开口侧进行限位。
具体地，滚轮4一面设有与滚槽41连通的限位槽42，弹性限位件5通过滑动件71设于限位槽42内，滑动件71内设有扭簧72，扭簧72的一端与弹性限位件5连接，扭簧72的另一端连接于滑动件71上，滑动件71限位于限位槽42 内，以使弹性限位件5可转动与滑动件71铰接，而滑动件71在限位槽42内进行滑动而不进行转动；滑动件71上设有限位杆73，限位杆73固定连接于环形限位件6上；环形限位件6通过限位弹簧8连接于滚轮4的端面上。
具体地，弹性限位件5的尖部为四面体结构，通过设置四面体结构，以使滚轮4在正转或者反转的过程中，弹性限位件5在单向接触高压缆线时会收起，当弹性限位件5跟随滚轮4转动到垂直时落下以对滚轮4进行进一步的限位；进一步地，弹性限位件5在滚槽41内的设置位置应当满足，上一个弹性限位件 5脱离高压线缆时，下一个弹性限位件5正好与高压线缆垂直，以使滚槽41开口一侧的高压线缆始终有弹性限位件5进行限位，大大降低了高压线缆晃动造成滚轮4脱离高压线缆的问题出现；四面体结构的一面为弧形面，以通过弧形面来更好的适配圆形线缆的限位。
以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，包括机体(1)、机臂(2)以及带有桨叶(30)的驱动电机(3)，所述机臂(2)铰接于所述机体(1)上，所述驱动电机(3)设于所述机臂(2)的端部；所述机体(1)内设有收展装置，所述收展装置连接于所述机臂(2)端部；所述驱动电机(3)下端可转动设有滚轮(4)，所述滚轮(4)通过传动组件与所述驱动电机(3)的输出端传动连接；所述滚轮(4)沿周向设有滚槽(41)，所述滚槽(41)内沿周向设有多个弹性限位件(5)；所述机臂(2)上设有拉线(53)组件，所述弹性限位件(5)通过环形限位件(6)与所述拉线(53)组件连接。
2.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述收展装置包括双向螺杆(21)、推块(22)、推杆(23)、齿轮组(24)以及步进电机(25)，所述双向螺杆(21)可转动设于所述机体(1)内，所述推块(22)分别螺纹连接于所述双向螺杆(21)的两端，所述推杆(23)的一端铰接于所述推块(22)上，所述推杆(23)的另一端铰接于所述机臂(2)的端部；所述步进电机(25)设于所述机体(1)内，所述双向螺杆(21)通过齿轮组(24)与所述步进电机(25)传动连接。
3.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述传动组件包括主动齿轮(31)、从动齿轮(32)、传动齿轮(33)以及环形齿轮(34)，所述主动齿轮(31)连接于所述驱动电机(3)的输出端，所述从动齿轮(32)和所述传动齿轮(33)通过转杆可转动连接于所述机臂(2)上，所述环形齿轮(34)固定连接于所述滚轮(4)的端部上；所述从动齿轮(32)与所述主动齿轮(31)传动啮合，所述传动齿轮(33)与所述环形齿轮(34)传动啮合。
4.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述拉线(53)组件包括收线杆(51)、V形件(52)、拉线(53)、拉杆(54)以及环形半圆板(55)，所述收线杆(51)通过驱动马达(56)可转动设于所述机体(1)内，所述V形件(52)铰接于所述机臂(2)上，所述环形半圆板(55)设于所述环形限位件(6)之间，所述环形限位件(6)通过所述拉杆(54)与所述V形件(52)的一端连接，所述V形件(52)的另一端通过所述拉线(53)与所述收线杆(51)连接。
5.根据权利要求4所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，还包括回位弹簧(57)，所述回位弹簧(57)套接于所述拉杆(54)上，所述回位弹簧(57)的一端连接于所述机臂(2)上。
6.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述环形限位件(6)设有环形槽(61)，所述环形半圆板(55)位于所述环形槽(61)内。
7.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述滚槽(41)的截面为U形结构。
8.根据权利要求1所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，还包括单向轮(7)，所述单向轮(7)可转动设于所述机体(1)底部。
9.根据权利要求7所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述滚轮(4)一面设有与所述滚槽(41)连通的限位槽(42)，所述弹性限位件(5)通过滑动件(71)设于所述限位槽(42)内，所述滑动件(71)内设有扭簧(72)，所述扭簧(72)的一端与所述弹性限位件(5)连接；所述滑动件(71)上设有限位杆(73)，所述限位杆(73)固定连接于所述环形限位件(6)上；所述环形限位件(6)通过限位弹簧(8)连接于所述滚轮(4)的端面上。
10.根据权利要求9所述的检测电力线缆故障的无人机，其特征在于，所述弹性限位件(5)的尖部为四面体结构，所述四面体结构的一面为弧形面。
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