CN113203756A - 一种电缆探伤机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆探伤机器人，包括机器人本体、上线机构和走线机构，所述上线机构设置在所述机器人本体上，若干所述走线机构分布在所述机器人本体的顶部，所述机器人本体的一侧设置有可上下摆动的探伤机构，所述机器人本体内还设置有主控机构，所述主控机构分别与所述上线机构、所述走线机构和所述探伤机构电性连接；所述上线机构用于爬升电缆线；所述探伤机构用于实时检测电缆的外部缺陷和内部缺陷；通过所述上线机构和所述走线机构自动完成上线动作、挂线动作和走线动作，避免工作人员攀爬高压线缆，降低作业风险；此外，通过所述走线机构与所述探伤机构配合，完成对电缆线的探伤巡检，实时检测电缆线的缺陷情况，提高了作业效率。

Description

一种电缆探伤机器人

技术领域

本发明涉及自动化机器人技术领域，特别涉及一种电缆探伤机器人。

背景技术

高压电缆由于长期暴露在外界环境中，时刻都要经受日晒雨淋，所以电缆的表面很容易会受到损坏，而电缆内的导线长时间过后也会造成不同程度的损伤，现有对电缆探伤一般通过人工攀爬至高压塔上通过脉冲探伤仪向电缆输入高频脉冲以检测电缆的损坏情况，而采用脉冲探伤仪的探伤灵敏度较低，且周期较长，此外，作业人员需进行高空作业，还存在一定的安全隐患。

可见，现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种电缆探伤机器人，其可自动完成上线探伤，避免人工作业的事故风险，作业效率高。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种电缆探伤机器人，包括机器人本体、上线机构和走线机构，所述上线机构设置在所述机器人本体上，若干所述走线机构分布在所述机器人本体的顶部，所述机器人本体的一侧设置有可上下摆动的探伤机构，所述机器人本体内还设置有主控机构，所述主控机构分别与所述上线机构、所述走线机构和所述探伤机构电性连接；所述上线机构用于爬升电缆线；所述探伤机构用于实时检测电缆的外部缺陷和内部缺陷。

所述的电缆探伤机器人中，所述机器人本体的顶部设置有安装板，所述探伤机构包括第一摆臂、第二摆臂、转轴、驱动装置、射线源和成像板，所述转轴的两端分别与带座轴承连接，两个所述带座轴承与所述安装板的底部固连，所述第一摆臂和所述第二摆臂分别设置在所述转轴的两端，所述驱动装置设置在所述转轴上，并且所述驱动装置与所述转轴传动连接，所述射线源可滑动地设置在所述第一摆臂的顶部，所述成像板设置在所述第二摆臂的顶部，所述射线源与所述成像板相对设置。

所述的电缆探伤机器人中，所述探伤机构还包括转角限位机构，所述转角限位机构设置在所述转轴上；所述转角限位机构用于限制所述第一摆臂和所述第二摆臂的转动角度。

所述的电缆探伤机器人中，所述机器人本体内设置有支撑架，所述主控机构设置在所述支撑架上，所述上线机构包括牵引装置、牵引绳和挂具，所述牵引装置设置在所述支撑架上，所述牵引绳的一端与所述安装板固连，所述牵引绳的另一端绕过所述挂具后与所述牵引装置传动连接。

所述的电缆探伤机器人中，所述牵引装置有两个，两个所述牵引装置相对设置在所述支撑架上，两个所述牵引装置之间设置有驱动电机。

所述的电缆探伤机器人中，所述牵引装置包括连接架、主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮和第四从动齿轮，所述主动齿轮、所述第一从动齿轮、所述第二从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述第四从动齿轮分布在所述连接架上，所述主动齿轮分别与所述第一从动齿轮、所述第二从动齿轮和所述第三从动齿轮啮合，所述第三从动齿轮和所述第四从动齿轮啮合，所述牵引绳依次缠绕所述第一从动齿轮、所述主动齿轮、所述第二从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述第四从动齿轮，所述驱动电机与所述主动齿轮传动连接。

所述的电缆探伤机器人中，所述安装板的顶部设置有若干第一引导机构，所述支撑架上分别设置有若干第二引导机构和若干引导环，所述第二引导机构位于所述牵引装置的上方，所述引导环位于所述牵引装置的下方；所述牵引绳的一端与任一第一引导机构固连，所述牵引绳的另一端依次穿过另一第一引导机构和任一第二引导机构后与所述牵引装置传动连接，所述牵引绳的出线端穿过所述引导环后从所述机器人本体的底部穿出。

所述的电缆探伤机器人中，所述第一引导架上设置有到位检测机构，所述到位检测机构用于检测电缆的位置。

所述的电缆探伤机器人中，所述走线机构上设置有压线机构；所述压线机构用于夹紧电缆。

所述的电缆探伤机器人中，所述安装板的顶部设置有若干摄像机构。

有益效果：

本发明提供了一种电缆探伤机器人，通过所述上线机构和所述走线机构自动完成上线动作、挂线动作和走线动作，避免工作人员攀爬高压线缆，降低作业风险；此外，通过所述走线机构与所述探伤机构配合，完成对电缆线的探伤巡检，实时检测电缆线的缺陷情况，提高了作业效率。

附图说明

图1为本发明提供的电缆探伤机器人的整体结构示意图一；

图2为本发明提供的电缆探伤机器人的整体结构示意图二；

图3为本发明提供的电缆探伤机器人中所述机器人本体的内部结构示意图一；

图4为本发明提供的电缆探伤机器人中所述机器人本体的内部结构示意图二；

图5为本发明提供的电缆探伤机器人中所述牵引装置的结构示意图。

主要元件符号说明：1-机器人本体、2-上线机构、3-走线机构、4-探伤机构、5-压线机构、6-支撑架、7-主控机构、8-蓄电池、9-到位检测机构、10-摄像机构、11-安装板、12-第一引导机构、13-散热槽、14-支撑托架、21-牵引装置、22-牵引绳、23-挂具、24-驱动电机、31-走线臂、32-摆臂气缸、41-第一摆臂、42-第二摆臂、43-转轴、44-带座轴承、45-驱动装置、46-转角限位机构、47-射线源、48-成像板、51-压线轮、52-摆压装置、61-引导环、62-第二引导机构、211-连接架、212-主动齿轮、213-第一从动齿轮、214-第二从动齿轮、215-第三从动齿轮、216-第四从动齿轮、411-滑轨、451-伺服电机、452-驱动齿轮、453-从动齿板、461-感应块、462-触碰块、511-压杆。

具体实施方式

本发明提供一种电缆探伤机器人，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为本发明基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述。另外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。

请参阅图1至图2，包括机器人本体1、上线机构2和走线机构3，所述上线机构2设置在所述机器人本体1上，若干所述走线机构3分布在所述机器人本体1的顶部，所述机器人本体1的一侧设置有可上下摆动的探伤机构4，所述机器人本体1内还设置有主控机构7，所述主控机构7分别与所述上线机构2、所述走线机构3和所述探伤机构4电性连接；所述上线机构2用于爬升电缆线；所述探伤机构4用于实时检测电缆的外部缺陷和内部缺陷。

进一步地，在实际应用时，作业人员通过主控机构7控制上线机构2将机器人本体1吊挂至电缆线的下方，待机器人本体1到达电缆线下方后，走线机构3则往电缆线抱合，使机器人本体1吊挂在电缆线上，然后主控机构7控制走线机构3沿电缆线行走，并且在行走过程中，主控机构7控制探伤机构4上下摆动，使探伤机构4始终对准电缆线，探伤机构4的探伤结果通过主控机构7发送至地面控制站供作业人员参考；通过所述上线机构2和所述走线机构3自动完成上线动作、挂线动作和走线动作，避免工作人员攀爬高压线缆，降低作业风险；此外，通过所述走线机构3与所述探伤机构4配合，完成对电缆线的探伤巡检，实时检测电缆线的缺陷情况，提高了作业效率。

如图1至图3所示，进一步地，所述机器人本体1的顶部设置有安装板11，所述探伤机构4包括第一摆臂41、第二摆臂42、转轴43、驱动装置45、射线源47和成像板48，所述转轴43的两端分别与带座轴承44连接，两个所述带座轴承44与所述安装板11的底部固连，所述第一摆臂41和所述第二摆臂42分别设置在所述转轴43的两端，所述驱动装置45设置在所述转轴43上，并且所述驱动装置45与所述转轴43传动连接，所述射线源47可滑动地设置在所述第一摆臂41的顶部，所述成像板48设置在所述第二摆臂42的顶部，所述射线源47与所述成像板48相对设置；在使用时，所述主控机构7控制所述驱动装置45启动，所述驱动装置45通过所述转轴43带动所述第一摆臂41和所述第二摆臂42上下摆动，使所述射线源47可始终对准电缆线的中心，所述射线源47对电缆线进行探照，配合所述成像板48生成电缆线的探照图像，并且通过所述主控机构7将探照图像发送至地面站供作业人员使用；通过上述设置，使电缆线探伤结果判断更加的直观，可实时获得电缆线的探伤图像，并且探伤机构4还实时调节与电缆线的对中位置，保证了探伤结果的准确性；在一个实施方式中，所述射线源47可以为X光射线源47；在一个实施方式中，所述机器人本体1的底部设置有若干散热槽13，通过所述散热槽13加快所述机器人本体1内部的空气循环，加强换热。

其中，在本实施方式中，所述第一摆臂41的顶部设置有滑轨411，所述射线源47的底部与所述滑轨411配合安装；所述射线源47可沿所述滑轨411前后滑动，在使用时，所述射线源47可自动调节与电缆线的发射距离，从而保证探照图像的成像质量。

其中，在本实施方式中，所述驱动装置45包括伺服电机451、驱动齿轮452和从动齿板453，所述从动齿板453与所述转轴43固连，所述伺服电机451设置在任一所述带座轴承44的底部，所述驱动齿轮452与所述伺服电机451的输出轴固连，所述驱动齿轮452与所述从动齿板453啮合。

进一步地，如图2所示，在本实施方式中，所述探伤机构4还包括转角限位机构46，所述转角限位机构46设置在所述转轴43上；所述转角限位机构46用于限制所述第一摆臂41和所述第二摆臂42的转动角度；在使用时，当所述第一摆臂41或所述第二摆臂42转动到一定角度时，所述第一摆臂41或所述第二摆臂42则会触碰到所述转角限位机构46，此时，所述转角限位机构46则发送反馈信号至所述主控机构7，使所述主控机构7控制所述驱动装置45关停；通过所述转角限位机构46对所述第一摆臂41和所述第二摆臂42的转动角度进行限制，避免所述第一摆臂41和所述第二摆臂42转角过大与其他电缆线发生触碰。

其中，如图2所示，在本实施方式中，所述转角限位机构46包括感应块461和触碰块462，所述感应块461和所述触碰块462分别设置在所述转轴43的一端，所述触碰块462与所述转轴43固连；在使用时，所述触碰块462随所述转轴43转动而转动，当所述触碰块462触碰到所述感应块461顶部时，所述感应块461则发送反馈信号至所述主控机构7，并通过所述主控机构7控制所述驱动装置45关停。

如图3和图4所示，进一步地，所述机器人本体1内设置有支撑架6，所述主控机构7设置在所述支撑架6上，所述上线机构2包括牵引装置21、牵引绳22和挂具23，所述牵引装置21设置在所述支撑架6上，所述牵引绳22的一端与所述安装板11固连，所述牵引绳22的另一端绕过所述挂具23后与所述牵引装置21传动连接；在使用时，通过无人机预将所述挂具23上挂至电缆线上，然后通过所述牵引装置21收紧或放松所述牵引绳22使机器人上下升降，从而实现机器人的上线动作；在一个实施方式中，所述牵引绳22可以为绝缘绳。

进一步地，如图5所示，在本实施方式中，所述支撑架6上还设置有蓄电池8，所述蓄电池8分别与所述主控机构7、所述上线机构2、所述走线机构3和所述探伤机构4电性连接；所述蓄电池8为所述主控机构7、所述上线机构2、所述走线机构3和所述探伤机构4供电。

进一步地，如图2所示，在本实施方式中，所述安装板11上设置有两个支撑托架14，两个支撑托架14分布在所述挂具23的两侧；当所述上线机构2出现故障时，无人机可通过托承两个所述支撑托架14带动机器人移动，并将机器人带回维修。

如图3至图5所示，进一步地，所述牵引装置21有两个，两个所述牵引装置21相对设置在所述支撑架6上，两个所述牵引装置21之间设置有驱动电机24；通过相对设置的两个牵引装置21保证机器人在升降时可保持两侧稳定，避免机器人在爬升时两侧出现一高一低的问题。

如图3至图5所示，进一步地，所述牵引装置21包括连接架211、主动齿轮212、第一从动齿轮213、第二从动齿轮214、第三从动齿轮215和第四从动齿轮216，所述主动齿轮212、所述第一从动齿轮213、所述第二从动齿轮214、所述第三从动齿轮215和所述第四从动齿轮216分布在所述连接架211上，所述牵引绳22依次缠绕所述第一从动齿轮213、所述主动齿轮212、所述第二从动齿轮214、所述第三从动齿轮215和所述第四从动齿轮216，所述主动齿轮212分别与所述第一从动齿轮213、所述第二从动齿轮214和所述第三从动齿轮215啮合，所述第三从动齿轮215和所述第四从动齿轮216啮合，所述驱动电机24与所述主动齿轮212传动连接；所述牵引绳22通过缠绕在所述第一从动齿轮213、所述主动齿轮212、所述第二从动齿轮214、所述第三从动齿轮215和所述第四从动齿轮216上增强摩擦力，防止所述牵引绳22在使用时发生打滑的问题，通过多齿轮驱动方式增强所述牵引绳22与所述牵引装置21之间的摩擦力。

其中，在本实施方式中，所述第一从动齿轮213、所述主动齿轮212、所述第二从动齿轮214、所述第三从动齿轮215和所述第四从动齿轮216的齿轮中间开设有与所述牵引绳22配合连接的过线槽(未在图中示出)；通过所述过线槽防止所述牵引绳22在牵引过程中出现压扁或压断的问题，并且有效增强了所述牵引绳22与所述第一从动齿轮213、所述主动齿轮212、所述第二从动齿轮214、所述第三从动齿轮215和所述第四从动齿轮216之间的摩擦力。

如图1、图3和图5所示，进一步地，所述安装板11的顶部设置有若干第一引导机构12，所述支撑架6上分别设置有若干第二引导机构62和若干引导环61，所述第二引导机构62位于所述牵引装置21的上方，所述引导环61位于所述牵引装置21的下方；所述牵引绳22的一端与任一第一引导机构12固连，所述牵引绳22的另一端依次穿过另一第一引导机构12和任一第二引导机构62后与所述牵引装置21传动连接，所述牵引绳22的出线端穿过所述引导环61后从所述机器人本体1的底部穿出；通过所述第一引导机构12和所述第二引导机构62引导所述挂具23和所述牵引装置21之间的牵引绳22部分，使该段的牵引绳22保持张紧状态，使机器人在上升或下降时可保持稳定；此外，通过所述引导环61引导牵引绳22向下机器人本体1下方伸出的部分，防止机器人本体1下方的牵引绳22发生缠绕导致影响机器人的下降动作。

如图1和图3所示，进一步地，所述第一引导架上设置有到位检测机构9，所述到位检测机构9用于检测电缆的位置；在机器人上升时，当所述到位检测机构9检测到电缆线时，则发送信号至所述主控机构7，所述主控机构7接收到该信号后，则控制所述上线机构2关闭，并启动所述走线机构3向电缆线抱合，使机器人悬挂在电缆线上；在一个实施方式中，所述到位检测机构9可以为红外传感器。

如图1和图4所示，进一步地，所述走线机构3上设置有压线机构5；所述压线机构5用于夹紧电缆；通过所述压线机构5压紧电缆线，提高所述走线机构3走线时的稳定性。

其中，在本实施方式中，所述走线机构3包括走线臂31和摆臂气缸32，所述走线臂31的底部与所述安装板11铰接，所述摆臂气缸32设置在所述安装板11的底部，并且所述摆臂气缸32的底部与所述安装板11铰接，所述摆臂气缸32的自由端与所述走线臂31的底部铰接；所述摆臂气缸32通过伸缩自由端驱使所述走线臂31摆动，从而完成抱合的动作。

其中，在本实施方式中，所述压线机构5包括压线轮51和摆压装置52，所述压线轮51设置在所述走线机构3的顶部，所述摆压装置52设置在所述走线机构3的一侧，所述摆压机构上设置有可上下摆动的压杆511，所述压杆511位于所述压线轮51的下方；在使用时，当所述走线机构3吊挂在电缆线后，所述摆压机构驱动所述压杆511向上摆动，使所述压杆511抵压在电缆线的底部，从而是电缆线压紧在所述压杆511和所述压轮之间，以此提高所述走线机构3与电缆线之间的摩擦力，提高走线机构3行走时的稳定性。

如图1所示，进一步地，所述安装板11的顶部设置有若干摄像机构10；所述摄像机构10用于获取上线机构2、走线机构3和探伤机构4的工作画面，以便作业人员可实时掌握上线机构2、走线机构3和探伤机构4的工作状态。

综上所述，通过所述上线机构2和所述走线机构3自动完成上线动作、挂线动作和走线动作，避免工作人员攀爬高压线缆，降低作业风险；此外，通过所述走线机构3与所述探伤机构4配合，完成对电缆线的探伤巡检，实时检测电缆线的缺陷情况，提高了作业效率。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电缆探伤机器人，其特征在于，包括机器人本体、上线机构和走线机构，所述上线机构设置在所述机器人本体上，若干所述走线机构分布在所述机器人本体的顶部，所述机器人本体的一侧设置有可上下摆动的探伤机构，所述机器人本体内还设置有主控机构，所述主控机构分别与所述上线机构、所述走线机构和所述探伤机构电性连接；所述上线机构用于爬升电缆线；所述探伤机构用于实时检测电缆的外部缺陷和内部缺陷。

2.根据权利要求1所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述机器人本体的顶部设置有安装板，所述探伤机构包括第一摆臂、第二摆臂、转轴、驱动装置、射线源和成像板，所述转轴的两端分别与带座轴承连接，两个所述带座轴承与所述安装板的底部固连，所述第一摆臂和所述第二摆臂分别设置在所述转轴的两端，所述驱动装置设置在所述转轴上，并且所述驱动装置与所述转轴传动连接，所述射线源可滑动地设置在所述第一摆臂的顶部，所述成像板设置在所述第二摆臂的顶部，所述射线源与所述成像板相对设置。

3.根据权利要求2所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述探伤机构还包括转角限位机构，所述转角限位机构设置在所述转轴上；所述转角限位机构用于限制所述第一摆臂和所述第二摆臂的转动角度。

4.根据权利要求2所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述机器人本体内设置有支撑架，所述主控机构设置在所述支撑架上，所述上线机构包括牵引装置、牵引绳和挂具，所述牵引装置设置在所述支撑架上，所述牵引绳的一端与所述安装板固连，所述牵引绳的另一端绕过所述挂具后与所述牵引装置传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述牵引装置有两个，两个所述牵引装置相对设置在所述支撑架上，两个所述牵引装置之间设置有驱动电机。

6.根据权利要求5所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述牵引装置包括连接架、主动齿轮、第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮和第四从动齿轮，所述主动齿轮、所述第一从动齿轮、所述第二从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述第四从动齿轮分布在所述连接架上，所述主动齿轮分别与所述第一从动齿轮、所述第二从动齿轮和所述第三从动齿轮啮合，所述第三从动齿轮和所述第四从动齿轮啮合，所述牵引绳依次缠绕所述第一从动齿轮、所述主动齿轮、所述第二从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述第四从动齿轮，所述驱动电机与所述主动齿轮传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述安装板的顶部设置有若干第一引导机构，所述支撑架上分别设置有若干第二引导机构和若干引导环，所述第二引导机构位于所述牵引装置的上方，所述引导环位于所述牵引装置的下方；所述牵引绳的一端与任一第一引导机构固连，所述牵引绳的另一端依次穿过另一第一引导机构和任一第二引导机构后与所述牵引装置传动连接，所述牵引绳的出线端穿过所述引导环后从所述机器人本体的底部穿出。

8.根据权利要求7所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述第一引导架上设置有到位检测机构，所述到位检测机构用于检测电缆的位置。

9.根据权利要求1所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述走线机构上设置有压线机构；所述压线机构用于夹紧电缆。

10.根据权利要求2所述的一种电缆探伤机器人，其特征在于，所述安装板的顶部设置有若干摄像机构。

Images