CN113022869A - 一种巡线机器人 - Google Patents

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贾瑞匣
司慧玲
许洋洋
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Abstract

本发明公开了一种巡线机器人，包括箱体，所述箱体的顶部固定连接有顶板，并且顶板顶部的两侧均固定连接有顶箱，所述顶箱内壁的底部固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端贯穿顶箱并延伸至顶箱的顶部，所述电动伸缩杆的输出端延伸至顶箱顶部的一端固定连接有固定箱，本发明涉及电路巡检技术领域。该输电线路巡检设备，通过箱体的顶部固定连接有顶板，可实现自动行走，便于不同分裂导线的挂持，同时遇到障碍物的时候，可以通过飞行装置带动整体进行移动，保证了输电线路巡检工作的质量；还可远程控制，可广泛应用于输电线路的巡检工作。

Description

一种巡线机器人
技术领域
本发明涉及电路巡检技术领域，具体为一种巡线机器人，为用于四分裂导线的输电线路巡检设备。
背景技术
输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现，结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路，架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上，按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电，19世纪80年代首先成功地实现了直流输电，但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高，以致输电能力和效益受到限制，19世纪末，直流输电逐步为交流输电所代替，交流输电的成功，迎来了20世纪电气化社会的新时代，广泛应用三相交流输电，频率为50赫(或60赫)，20世纪60年代以来直流输电又有新发展，与交流输电相配合，组成交直流混合的电力系统，按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电，19世纪80年代首先成功地实现了直流输电，但由于直流输电的电压在当时技术条件下难于继续提高，以致输电能力和效益受到限制，19世纪末，直流输电逐步为交流输电所代替，交流输电的成功，迎来了20世纪电气化社会的新时代20世纪60年代以来直流输电又有新发展，与交流输电相配合，组成交直流混合的电力系统，线路巡视的要求由于架空线路分布很广,又长期处于露天之下运行,所以经常会受到周围环境和大自然变化的影响,由于配电线路设备种类较输电线路多而复杂,所以,巡视时除上述各项进行巡视检查外,还应对特殊设备进行巡视，事故巡线时，除了注意线路本身和各部件外，还应注意附近的环境。
目前在对输电线路巡检设备进行使用的过程中，一般把巡检设备通过悬挂平稳机构和行走机构设置在输电线路上，但现有的悬挂平稳机构一般为固定结构，大部分巡检机器人越障能力有限，尤其不能是跨越引流线，或者部分机器人能实现越障功能，但由于此类机器人的结构复杂，故控制难，且体积大，为机器人的巡检和运输工作带来了不便，影响巡检的效率。
在对分裂导线进行巡线作业时，现有的技术均为沿一根导线进行行走，从而采集线路参数和线路周围的情况，由于目前的巡线作业对细节要求越来越高，往往需要采集分裂导线个每一根导线的参数和周围情况，以更全面的检测到分裂导线的全部状态，如果采用一个巡线装置对四分裂导线进行巡线作业，需要重复走四次才能对各个导线进行巡线，效率比较低下。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种巡线机器人，用于四分裂导线的巡线作业，解决了对于四分裂导线巡线时的效率低下问题，此外，大部分巡检机器人越障能力有限，现有的可实现越障功能的机器人不方便进行控制，为机器人的巡检和运输工作带来了不便，影响巡检的效率的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种输电线路巡检设备，用于四分裂导线的巡线作业，包括箱体，所述箱体的顶部固定连接有顶板，并且顶板顶部的两侧均固定连接有顶箱，所述顶箱内壁的底部固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端贯穿顶箱并延伸至顶箱的顶部，所述电动伸缩杆的输出端延伸至顶箱顶部的一端固定连接有固定箱，并且固定箱的顶部固定连接有固定板，所述固定板顶部的两侧均固定连接有竖板，并且两个竖板相对的一侧之间固定连接有双向螺纹杆，所述双向螺纹杆表面的两侧分别螺纹连接有第一滑块和第二滑块，所述第二滑块的内部固定连接有马达，并且马达的输出端固定连接有第一锥齿轮，所述第二滑块内壁的一侧转动连接有横杆，所述横杆的一端贯穿第二滑块并延伸至第二滑块的外部，所述横杆延伸至第二滑块外部的一端固定连接有驱动轮，并且横杆的表面固定连接有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮。
优选的，所述第一滑块一侧的顶部固定连接有活动杆，所述活动杆的一端贯穿驱动轮并延伸至驱动轮的内部，所述驱动轮的一侧开设有与活动杆相适配的通孔。
优选的，所述固定箱顶部的两侧均固定连接有滑板，并且第一滑块和第二滑块的底部均开设有与滑板相适配的滑槽。
优选的，所述固定箱内壁的底部固定连接有第一电机，所述第一电机的输出端贯穿固定箱和顶板并延伸至顶板的顶部。
优选的，所述第一电机输出端延伸至顶板顶部的一端固定连接有第三锥齿轮，并且双向螺纹杆的表面固定连接有与第三锥齿轮相啮合的第四锥齿轮。
优选的，所述箱体正面与背面的两侧均固定连接有连接板，并且连接板的底部固定连接有电机箱。
优选的，所述电机箱内壁的顶部固定连接有第二电机，所述第二电机的输出端贯穿电机箱并延伸至电机箱的底部，所述第二电机输出端延伸至电机箱底部的一端固定连接有连接杆，所述连接杆表面的两侧均固定连接有驱动叶片。
优选的，所述箱体前端设有探路装置，所述探路装置包括第三电机、齿轮、固定杆、齿牙板、多向摄像头，箱体内壁的顶部固定连接有第三电机，第三电机的输出端固定连接有齿轮，所述箱体内壁的正面与背面之间固定连接有固定杆，并且固定杆的表面转动连接有与齿轮相啮合的齿牙板，所述齿牙板的底部贯穿箱体并延伸至箱体的底部，所述齿牙板延伸至箱体底部的一侧固定连接有多向摄像头，所述箱体的底部开设有与齿牙板相适配的活动槽；
优选的，所述顶板的顶部固定连接有具有向上摄像头和显示器的摄像机，显示器屏幕实时显示向上拍摄的两个分裂导线的图像并同步呈现给巡线作业人员。
有益效果
本发明提供了一种巡线机器人。与现有技术相比具备以下有益效果：
通过双向螺纹杆可以调节第一滑块和第二滑块的位置，从而调节两个驱动轮的水平位置，通过电动伸缩杆可以调节两个驱动轮的垂直位置，进而实现两个驱动轮在水平垂直方向上的不同变化，以卡在四个导线的任选两个导线上，在调节完成后至少保证一个驱动轮的左侧被活动杆贯穿至驱动轮的内部，避免巡线机器人意外脱离导线的情况，同时保证了巡线机器人整体结构的向前方向，不会因为两个驱动轮卡在水平方向的不同两个导线上而使巡线机器人整体结构歪曲，也不会对导线进行拉扯，影响导线的弧垂和变形。
通过箱体的顶部固定连接有顶板，并且顶板顶部的两侧均固定连接有顶箱，顶箱内壁的底部固定连接有电动伸缩杆，电动伸缩杆的输出端贯穿顶箱并延伸至顶箱的顶部，电动伸缩杆的输出端延伸至顶箱顶部的一端固定连接有固定箱，并且固定箱的顶部固定连接有固定板，固定板顶部的两侧均固定连接有竖板，并且两个竖板相对的一侧之间固定连接有双向螺纹杆，双向螺纹杆表面的两侧分别螺纹连接有第一滑块和第二滑块，第二滑块的内部固定连接有马达，并且马达的输出端固定连接有第一锥齿轮，第二滑块内壁的一侧转动连接有横杆，横杆的一端贯穿第二滑块并延伸至第二滑块的外部，横杆延伸至第二滑块外部的一端固定连接有驱动轮，并且横杆的表面固定连接有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，电机箱内壁的顶部固定连接有第二电机，第二电机的输出端贯穿电机箱并延伸至电机箱的底部，第二电机输出端延伸至电机箱底部的一端固定连接有连接杆，连接杆表面的两侧均固定连接有驱动叶片，可实现自动行走，同时遇到障碍物的时候，可以通过飞行装置带动整体进行移动，能够轻易的跨越障碍。
通过固定箱顶部的两侧均固定连接有滑板，并且第一滑块和第二滑块的底部均开设有与滑板相适配的滑槽，固定箱内壁的底部固定连接有第一电机，第一电机的输出端贯穿固定箱和顶板并延伸至顶板的顶部，第一电机输出端延伸至顶板顶部的一端固定连接有第三锥齿轮，并且双向螺纹杆的表面固定连接有与第三锥齿轮相啮合的第四锥齿轮，箱体正面与背面的两侧均固定连接有连接板，并且连接板的底部固定连接有电机箱，箱体内壁的顶部固定连接有第三电机，并且第三电机的输出端固定连接有齿轮，箱体内壁的正面与背面之间固定连接有固定杆，并且固定杆的表面转动连接有与齿轮相啮合的齿牙板，齿牙板的底部贯穿箱体并延伸至箱体的底部，箱体的底部开设有与齿牙板相适配的活动槽，实现了行走、越障时的自动控制，其越障时间短，效率高，能够将行走过的线路信息通过无线网桥清晰地传输给地面基站，保证了输电线路巡检工作的质量；还可远程控制，可广泛应用于输电线路的巡检工作。
附图说明
图1为本发明结构的立体图；
图2为本发明双向螺纹杆结构的立体图；
图3为本发明顶箱结构的剖视图；
图4为本发明电机箱结构的剖视图；
图5为本发明箱体结构的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种巡线机器人，包括箱体1，箱体1和顶板2之间通过连接件进行连接，连接件的数量总数为8个，正面四个，背面四个，都是通过螺钉进行连接，箱体1正面与背面的两侧均固定连接有连接板23，并且连接板23的底部固定连接有电机箱24，电机箱24内壁的顶部固定连接有第二电机25，第二电机25是伺服电机，伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置，可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高，产生电磁干扰，对环境有要求，因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合，伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制系统，伺服电动机与单机异步电动机相比，有起动转矩大、运行范围较广、无自转现象等三个显著特点，第二电机25的输出端贯穿电机箱24并延伸至电机箱24的底部，第二电机25输出端延伸至电机箱24底部的一端固定连接有连接杆26，连接杆26表面的两侧均固定连接有驱动叶片27，可实现自动行走，同时遇到障碍物的时候，可以通过飞行装置带动整体进行移动，能够轻易的跨越障碍，所述箱体1前端设有探路装置29，所述探路装置29包括第三电机30、齿轮31、固定杆32、齿牙板33、多向摄像头34，箱体1内壁的顶部固定连接有第三电机30，第三电机30的输出端固定连接有齿轮31，所述箱体1内壁的正面与背面之间固定连接有固定杆32，并且固定杆32的表面转动连接有与齿轮31相啮合的齿牙板33，所述齿牙板33的底部贯穿箱体1并延伸至箱体1的底部，所述齿牙板33延伸至箱体1底部的一侧固定连接有多向摄像头34，所述箱体1的底部开设有与齿牙板33相适配的活动槽35；
所述顶板2的顶部固定连接有具有向上摄像头和显示器的摄像机28，显示器屏幕实时显示向上拍摄的两个分裂导线的图像并同步呈现给巡线作业人员；
并且顶板2顶部的两侧均固定连接有顶箱3，顶箱3内壁的底部固定连接有电动伸缩杆4，电动伸缩杆4的输出端贯穿顶箱3并延伸至顶箱3的顶部，电动伸缩杆4的输出端延伸至顶箱3顶部的一端固定连接有固定箱5，固定箱5顶部的两侧均固定连接有滑板18，并且第一滑块9和第二滑块10的底部均开设有与滑板18相适配的滑槽19,固定箱5内壁的底部固定连接有第一电机20，第一电机20是三相异步电动机，可以进行正反转，第一电机20输出端延伸至顶板2顶部的一端固定连接有第三锥齿轮21，并且双向螺纹杆8的表面固定连接有与第三锥齿轮21相啮合的第四锥齿轮22,第一电机20的输出端贯穿固定箱5和顶板2并延伸至顶板2的顶部,并且固定箱5的顶部固定连接有固定板6，固定板6顶部的两侧均固定连接有竖板7，并且两个竖板7相对的一侧之间固定连接有双向螺纹杆8，双向螺纹杆8表面的两侧分别螺纹连接有第一滑块9和第二滑块10，第一滑块9一侧的顶部固定连接有活动杆16，活动杆16的一端贯穿驱动轮14并延伸至驱动轮14的内部，驱动轮14的中部呈凹状，方便进行卡和，驱动轮14的一侧开设有与活动杆16相适配的通孔17,第二滑块10的内部固定连接有马达11，马达11的输出端固定连接有第一锥齿轮12，第二滑块10内壁的一侧转动连接有横杆13，横杆13的一端贯穿第二滑块10并延伸至第二滑块10的外部，横杆13延伸至第二滑块10外部的一端固定连接有驱动轮14，并且横杆13的表面固定连接有与第一锥齿轮12相啮合的第二锥齿轮15，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
使用时，在对四分裂导线进行巡检的时候，四分裂导线包括上面同一水平的两根相互平行的导线和下面同一水平的两根相互平行的导线，巡线机器人的前后两个驱动轮14可根据巡线作业需求，卡在四个导线的任选两个导线上，以较高效率的对四根导线进行巡线排查，通过双向螺纹杆8可以调节第一滑块9和第二滑块10的位置，从而调节两个驱动轮14的水平位置；通过电动伸缩杆4可以调节两个驱动轮14的垂直位置，进而实现两个驱动轮14在水平垂直方向上的不同变化，以卡在四个导线的任选两个导线上，在调节完成后至少保证一个驱动轮14的左侧被活动杆16贯穿至驱动轮14的内部，避免巡线机器人意外脱离导线的情况，同时保证了巡线机器人整体结构的向前方向，不会因为两个驱动轮14卡在水平方向的不同两个导线上而使巡线机器人整体结构歪曲，也不会对导线进行拉扯，影响导线的弧垂和变形；驱动轮14卡在导线的表面，通过外部开关启动马达11，马达11带动第一锥齿轮12进行旋转，第一锥齿轮12的旋转带动第二锥齿轮15的旋转，第二锥齿轮15的旋转就会带动横杆13进行旋转，横杆13的旋转带动驱动轮14在线路的表面进行移动，当遇到障碍物的时候，就通过外部开关启动第二电机25，第二电机25带动连接杆26进行旋转，连接杆26带动驱动叶片27进行旋转，使得装置整体处于飞行的状态，启动电动伸缩杆4，电动伸缩杆4带动固定箱5向上运动，使得驱动轮14脱离线缆，然后通过外部开关启动第二电机25，第二电机25带动第三锥齿轮21进行旋转，第三锥齿轮21就会带动第四锥齿轮22进行旋转，第四锥齿轮22就会带动双向螺纹杆8进行旋转，双向螺纹杆8带动第一滑块9和第二滑块10进行相反方向的运动，然后驱动叶片27的旋转，就会带动整体下降，然后向前移动到没有障碍的地方，继续进行巡视，
巡视时，探路装置29的多向摄像头34可对前方多个方向的障碍物情况线路情况进行实时监测，监测记录线路情况的同时可以及时提醒前方路障，以便于地面的巡线作业人员做出反应；
摄像机28的显示器屏幕实时显示向上拍摄的两个分裂导线的图像并同步呈现给地面的巡线作业人员，作业人员可以根据图像来判断两个驱动轮14对应的导线是否水平平行，进而判断导线的垂直弧垂和水平位置是否变形，存在变形情况时，以便于作业人员及时调节。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种巡线机器人，用于四分裂导线的巡线作业，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的顶部固定连接有顶板(2)，并且顶板(2)顶部的前后两侧均固定连接有顶箱(3)，所述顶箱(3)内壁的底部固定连接有电动伸缩杆(4)，所述电动伸缩杆(4)的输出端贯穿顶箱(3)并延伸至顶箱(3)的顶部，所述电动伸缩杆(4)的输出端延伸至顶箱(3)顶部的一端固定连接有固定箱(5)，并且固定箱(5)的顶部固定连接有固定板(6)；
所述固定板(6)顶部的两侧均固定连接有竖板(7)，并且两个竖板(7)相对的一侧之间固定连接有双向螺纹杆(8)，所述双向螺纹杆(8)表面的两侧分别螺纹连接有第一滑块(9)和第二滑块(10)，所述第二滑块(10)的内部固定连接有马达(11)，并且马达(11)的输出端固定连接有第一锥齿轮(12)，所述第二滑块(10)内壁的一侧转动连接有横杆(13)，所述横杆(13)的一端贯穿第二滑块(10)并延伸至第二滑块(10)的外部，所述横杆(13)延伸至第二滑块(10)外部的一端固定连接有驱动轮(14)，并且横杆(13)的表面固定连接有与第一锥齿轮(12)相啮合的第二锥齿轮(15)；
所述第一滑块(9)一侧的顶部固定连接有活动杆(16)，所述活动杆(16)的一端贯穿驱动轮(14)并延伸至驱动轮(14)的内部，所述驱动轮(14)的一侧开设有与活动杆(16)相适配的通孔(17)；
所述固定箱(5)顶部的两侧均固定连接有滑板(18)，并且第一滑块(9)和第二滑块(10)的底部均开设有与滑板(18)相适配的滑槽(19)；
所述固定箱(5)内壁的底部固定连接有第一电机(20)，所述第一电机(20)的输出端贯穿固定箱(5)和固定板(6)并延伸至固定板(6)的顶部；
所述第一电机(20)输出端延伸至固定板(6)顶部的一端固定连接有第三锥齿轮(21)，并且双向螺纹杆(8)的表面固定连接有与第三锥齿轮(21)相啮合的第四锥齿轮(22)；
所述箱体(1)正面与背面的两侧均固定连接有连接板(23)，并且连接板(23)的底部固定连接有电机箱(24)；
所述电机箱(24)内壁的顶部固定连接有第二电机(25)，所述第二电机(25)的输出端贯穿电机箱(24)并延伸至电机箱(24)的底部，所述第二电机(25)输出端延伸至电机箱(24)底部的一端固定连接有连接杆(26)，所述连接杆(26)表面的两侧均固定连接有驱动叶片(27)；
所述箱体(1)前端设有探路装置(29)，所述探路装置(29)包括第三电机(30)、齿轮(31)、固定杆(32)、齿牙板(33)、多向摄像头(34)，箱体(1)内壁的顶部固定连接有第三电机(30)，第三电机(30)的输出端固定连接有齿轮(31)，所述箱体(1)内壁的正面与背面之间固定连接有固定杆(32)，并且固定杆(32)的表面转动连接有与齿轮(31)相啮合的齿牙板(33)，所述齿牙板(33)的底部贯穿箱体(1)并延伸至箱体(1)的底部，所述齿牙板(33)延伸至箱体(1)底部的一侧固定连接有多向摄像头(34)，所述箱体(1)的底部开设有与齿牙板(33)相适配的活动槽(35)；
所述顶板(2)的顶部固定连接有具有向上摄像头和显示器的摄像机(28)，显示器屏幕实时显示向上拍摄的两个分裂导线的图像并同步呈现给巡线作业人员；
在对四分裂导线进行巡检的时候，四分裂导线包括上面同一水平的两根相互平行的导线和下面同一水平的两根相互平行的导线，巡线机器人的前后两个驱动轮(14)可根据巡线作业需求，卡在四个导线的任选两个导线上，通过双向螺纹杆(8)可以调节第一滑块(9)和第二滑块(10)的位置，从而调节两个驱动轮(14)的水平位置；通过电动伸缩杆(4)可以调节两个驱动轮(14)的垂直位置，进而实现两个驱动轮(14)在水平垂直方向上的不同位置变化，以卡在四个导线的任选两个导线上，在调节完成后至少保证一个驱动轮(14)的左侧被活动杆(16)贯穿至驱动轮14的内部，避免巡线机器人意外脱离导线的情况，同时保证了巡线机器人整体结构的向前方向，不会因为两个驱动轮(14)卡在水平方向的不同两个导线上而使巡线机器人整体结构歪曲，也不会对导线进行拉扯，影响导线的弧垂和变形；驱动轮(14)卡在导线的表面，通过外部开关启动马达(11)，马达(11)带动第一锥齿轮(12)进行旋转，第一锥齿轮(12)的旋转带动第二锥齿轮(15)的旋转，第二锥齿轮(15)的旋转就会带动横杆(13)进行旋转，横杆(13)的旋转带动驱动轮(14)在线路的表面进行移动，当遇到障碍物的时候，就通过外部开关启动第二电机(25)，第二电机(25)带动连接杆(26)进行旋转，连接杆(26)带动驱动叶片(27)进行旋转，使得装置整体处于飞行的状态，启动电动伸缩杆(4)，电动伸缩杆(4)带动固定箱(5)向上运动，使得驱动轮(14)脱离线缆，然后通过外部开关启动第二电机(25)，第二电机(25)带动第三锥齿轮(21)进行旋转，第三锥齿轮(21)就会带动第四锥齿轮(22)进行旋转，第四锥齿轮(22)就会带动双向螺纹杆(8)进行旋转，双向螺纹杆(8)带动第一滑块(9)和第二滑块(10)进行相反方向的运动，然后驱动叶片(27)的旋转，就会带动整体下降，然后向前移动到没有障碍的地方，继续进行巡视；
巡视时，探路装置(29)的多向摄像头(34)可对前方多个方向的障碍物情况线路情况进行实时监测，监测记录线路情况的同时可以及时提醒前方路障，以便于地面的巡线作业人员做出反应；
摄像机(28)的显示器屏幕实时显示向上拍摄的两个分裂导线的图像并同步呈现给地面的巡线作业人员，作业人员可以根据图像来判断两个驱动轮(14)对应的导线是否水平平行，进而判断导线的垂直弧垂和水平位置是否变形，以便于作业人员及时调节。
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