CN113386154A - 一种大风环境下电力线路巡检机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力巡检机器人领域，尤其是涉及一种大风环境下电力线路巡检机器人及其控制方法，包括驱动轮以及定位轮，所述驱动轮以及定位轮分别转动连接有驱动壳体以及连接壳体，所述连接壳体顶端固定连接有多个液压缸，所述液压缸顶端与驱动壳体底端固定连接，所述连接壳体底端固定连接有支撑杆，所述支撑杆上转动连接有风向轮，所述风向轮传动连接有位于连接壳体内部的蓄能机构，所述支撑杆底端固定连接有控制箱。本发明能够在大风天气利用分离实现对于装置进行蓄能，进而确保装置有着较好的续航能力，同时能够通过增重机构实现改变气流的流速，进而通过气压确保装置能够始终与线缆接触且能够很好的在线缆上移动。

Description

一种大风环境下电力线路巡检机器人及其控制方法

技术领域

本发明属于电力巡检机器人领域，尤其是涉及一种大风环境下电力线路巡检机器人及其控制方法。

背景技术

电力线路是指在发电厂、变电站和电力用户间用来传送电能的线路，它是供电系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的任务，尤其是目前现代化的进行，无论是城市、农村还是工厂等地方，电力都是人们生活的命脉，故而对电力系统进行经济的、有效的维护和监测，以保证供给消费者高质量和高可靠性的电力已经成为当今电力工业最重要的任务，尤其是电力线路在野外环境之中,因长期风吹雨淋,常常会导致电线散股、金具松脱，从而影响正常的电力输送，因此需要对架空电力线进行定期的巡视。

随着科技的进步，目前逐渐采用不会疲倦的机器人来代替人工对于线路进行巡检，但是电力线路在野外通常会遭遇大风天气，而在大风天气情况下，电力线路由于风力的影响摆动较为频繁，此时线路损坏的几率较大，而此时传统的机器人却难以适应这大风情况，机器人在大风情况下逆风巡视时耗能较大，导致其续航能力较低，且在大风天气容易出现机器人随着大风、线缆摆动的情况这将会使得机器人极易与线缆之间分离，导致的机器人从线缆中跌落、损坏，这将会使得机器人在大风情况无法很好的对于线路进行巡检，且容易导致自身损坏等情况发生。

因此,需要对架空电力线进行定期的巡视,以检查其状态是否正常并确保能够及时排除故。

为此，我们提出一种大风环境下电力线路巡检机器人及其控制方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种大风环境下电力线路巡检机器人及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种大风环境下电力线路巡检机器人，包括驱动轮以及定位轮，所述驱动轮以及定位轮分别转动连接有驱动壳体以及连接壳体，所述连接壳体顶端固定连接有多个液压缸，所述液压缸顶端与驱动壳体底端固定连接，所述连接壳体底端固定连接有支撑杆，所述支撑杆上转动连接有风向轮，所述风向轮传动连接有位于连接壳体内部的蓄能机构，所述支撑杆底端固定连接有控制箱，所述控制箱内部设有液压控制机构，所述控制箱底端通过输液软管连通有增重机构，所述增重机构顶端连接有检测机构。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述驱动壳体内设有驱动腔，所述驱动腔内固定连接有电机，所述电机输出端与固定连接有驱动轴，所述驱动轮与驱动轴固定连接，且所述驱动轮通过驱动轴与驱动壳体转动连接。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述风向轮由转动套筒以及弧形板组成，所述转动套筒轴向套设在支撑杆外侧且与支撑杆转动连接，所述弧形板设有多个且与转动套筒外侧壁固定连接，多个所述弧形板之间关于转动套筒中心轴线旋转对称设置。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述蓄能机构由第一锥齿轮、第二锥齿轮、传动轴、永磁件以及电磁线圈组成，所述第一锥齿轮与转动套筒侧壁顶端固定连接，所述传动轴轴线竖直设置且与连接壳体底端转动连接，所述传动轴底端与第二锥齿轮固定连接，所述第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合连接，所述连接壳体内部设有蓄能腔，所述电磁线圈设有多匝且固定连接在蓄能腔侧壁上，所述传动轴顶端延伸至蓄能腔内与能够与电磁线圈相配合的永磁件固定连接，所述连接壳体内设有与电磁线圈电性连接的电源。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述液压控制机构由固定柱、连接杆、限位板、密封板以及电磁铁组成，所述控制箱内部设有液压腔，所述固定柱设有多个且固定连接在液压腔顶壁上，所述固定柱内设有滑槽，所述连接杆贯穿滑槽底壁并延伸至滑槽内与限位板固定连接，所述电磁铁固定连接在滑槽顶壁，所述限位板为能够与电磁铁相配合的铁磁性材料，所述连接杆底端与密封板固定连接，所述密封板密封滑动连接在液压腔内，且所述液压腔位于密封板底端盛有液压油。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述增重机构由固定板以及囊体组成，所述固定板与囊体之间密封固定连接，且所述固定板与囊体之间设有密封腔，所述输液软管贯穿固定板且与固定板固定连接，所述密封腔通过输液软管与液压腔连通设置。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述检测机构由连接板、固定杆、弹簧、检测柱以及检测板组成，所述固定杆设有多个且与固定板顶端固定连接，所述固定杆顶端与连接板固定连接，所述连接板顶端通过多个弹簧与控制箱底壁相连接，所述检测柱底端与连接板固定连接，所述检测板固定连接在控制箱底壁上，且所述检测板与检测柱相抵设置。

在上述的一种大风环境下电力线路巡检机器人中，所述弹簧为拉力弹簧，所述检测板为压敏电阻，且所述检测板与电磁铁电性连接。

本发明还公开了一种大风环境下电力线路巡检机器人控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、大风通过风向轮时，风向轮将会在弧形板的作用下使得两侧的受力不均匀，进而实现弧形板将会带动风向轮转动，风向轮将会通过蓄能机构实现对于电源进行充能；

S2、大风通过增重机构时，气流通过弧面的囊体时流速相对于气流通过平面的固定板时流速将会增大，此时位于顶端的固定板一侧的气压较大，此时气压对于固定板向下的推力将会使得将会使得装置中驱动轮与线缆之间始终保持一定的挤压力，进而避免驱动轮与线缆之间分离；

S3、检测柱与检测板之间的挤压力减小，进而实现此时的检测板电阻增大，检测板电阻增大至设定值时，与检测板电性连接的电磁铁的功率将会增加，进而实现此时的电磁铁将会通过磁场使得限位板向上移动，限位板将会通过连接杆使得密封板向上移动，进而通过密封板使得密封腔内部的液压油回吸至液压腔中，进而减小囊体的凸起弧度，进而减小气压对于固定板向下的推力。

本发明的有益效果在于：大风天气时，气流通过风向轮时将会使得风向轮转动，风向轮将会使得蓄能机构蓄能，进而能够提高机器人的续航能力，尤其是能够避免大风天气机器人逆风行驶时耗能大，续航能力差等情况发生。

且气流通过增重机构时，由于位于底端的囊体为弧面，位于顶端的固定板为平面，进而气流通过囊体时的流速更大，进而实现固定板一侧的气压大于囊体一侧的气压，进而实现气压将会将固定板向下压动，进而实现装置能够对于线路向下压。进而确保驱动轮与线缆之间始终保持紧密贴合的设置，进而避免驱动轮出现与线缆之间分离的情况；同时能够确保驱动轮与线缆之间始终具有较大的摩擦力，使得驱动轮转动时装置能够很好的逆风行驶，确保对于线路能够有着很好的巡检效果；同时能够增大线缆的负重以及线缆内部的张力，减小线缆随风摆动的频率以及幅度，进而避免线缆出现摆动频率过大，因机械疲劳而导致的线缆损坏等情况。

括而言之：本发明能够在大风天气利用分离实现对于装置进行蓄能，进而确保装置有着较好的续航能力，同时能够通过增重机构实现改变气流的流速，进而通过气压确保装置能够始终与线缆接触且能够很好的在线缆上移动。

附图说明

图1是本发明提供的一种大风环境下电力线路巡检机器人的整体结构示意图；

图2是本发明提供的一种大风环境下电力线路巡检机器人中连接壳体的切面结构示意图；

图3是本发明提供的一种大风环境下电力线路巡检机器人中控制箱的切面结构示意图；

图4是本发明提供的一种大风环境下电力线路巡检机器人中固定柱的切面结构示意图；

图5是本发明提供的一种大风环境下电力线路巡检机器人中风向轮的俯视结构示意图。

图中：1驱动轮、11驱动壳体、12驱动腔、13电机、14驱动轴、2定位轮、21连接壳体、22支撑杆、23蓄能腔、24电源、3液压缸、4风向轮、41转动套筒、42弧形板、5蓄能机构、51第一锥齿轮、52第二锥齿轮、53传动轴、54永磁件、55电磁线圈、6控制箱、61输液软管、62液压腔、7液压控制机构、71固定柱、72连接杆、73限位板、74密封板、75电磁铁、76滑槽、8增重机构、81固定板、82囊体、83密封腔、9检测机构、91连接板、92固定杆、93弹簧、94检测柱、95检测板。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

如图1-5所示，一种大风环境下电力线路巡检机器人，包括驱动轮1以及定位轮2，驱动轮1以及定位轮2分别转动连接有驱动壳体11以及连接壳体21，驱动壳体11内设有驱动腔12，驱动腔12内固定连接有电机13，电机13输出端与固定连接有驱动轴14，驱动轮1与驱动轴14固定连接，且驱动轮1通过驱动轴14与驱动壳体11转动连接，通过驱动电机13带动驱动轴14转动，驱动轴14将会带动驱动轮1转动，进而实现通过驱动轮1的转动实现装置在线缆上移动。

连接壳体21顶端固定连接有多个液压缸3，液压缸3顶端与驱动壳体11底端固定连接，通过液压缸3能够确保驱动轮1以及定位轮2均能够很好的与线缆相抵。

连接壳体21底端固定连接有支撑杆22，支撑杆22上转动连接有风向轮4，风向轮4由转动套筒41以及弧形板42组成，转动套筒41轴向套设在支撑杆22外侧且与支撑杆22转动连接，弧形板42设有多个且与转动套筒41外侧壁固定连接，多个弧形板42之间关于转动套筒41中心轴线旋转对称设置。

气流通过风向轮4时，由于气流对于风向轮4两侧的弧形板42的推力不同，进而弧形板42将会带动将会带动转动套筒41转动。

风向轮4传动连接有位于连接壳体21内部的蓄能机构5，如图2所示，蓄能机构5由第一锥齿轮51、第二锥齿轮52、传动轴53、永磁件54以及电磁线圈55组成。

第一锥齿轮51与转动套筒41侧壁顶端固定连接，传动轴53轴线竖直设置且与连接壳体21底端转动连接，传动轴53底端与第二锥齿轮52固定连接，第二锥齿轮52与第一锥齿轮51啮合连接。

连接壳体21内部设有蓄能腔23，电磁线圈55设有多匝且固定连接在蓄能腔23侧壁上，传动轴53顶端延伸至蓄能腔23内与能够与电磁线圈55相配合的永磁件54固定连接，连接壳体21内设有与电磁线圈55电性连接的电源24。

转动套筒41转动时将会带动第一锥齿轮51转动，第一锥齿轮51将会通过第二锥齿轮52使得传动轴53转动，传动轴53将会带动永磁件54转动，永磁件54转动的过程中将会使得电磁线圈55不断切割永磁件54变化的磁场，进而实现电磁线圈55中将会不断产生电流，进而实现对于电源24进行充能，进而能够提高装置的续航能力，进而避免装置逆风行驶时的耗能过大而导致的续航能力差等情况发生。

支撑杆22底端固定连接有控制箱6，控制箱6内部设有液压控制机构7，液压控制机构7由固定柱71、连接杆72、限位板73、密封板74以及电磁铁75组成。

控制箱6内部设有液压腔62，固定柱71设有多个且固定连接在液压腔62顶壁上，固定柱71内设有滑槽76，连接杆72贯穿滑槽76底壁并延伸至滑槽76内与限位板73固定连接，电磁铁75固定连接在滑槽76顶壁，限位板73为能够与电磁铁75相配合的铁磁性材料，连接杆72底端与密封板74固定连接，密封板74密封滑动连接在液压腔62内，且液压腔62位于密封板74底端盛有液压油。

当电磁铁75处于不同的功率时，此时电磁铁75与限位板73之间的磁吸力不同，限位板73将会作用在连接杆72上，进而连接杆72将会作用在密封板74上，进而改变密封板74对于液压油的挤压，进而实现改变液压油的压强。

控制箱6底端通过输液软管61连通有增重机构8，增重机构8由固定板81以及囊体82组成，固定板81与囊体82之间密封固定连接，且固定板81与囊体82之间设有密封腔83，输液软管61贯穿固定板81且与固定板81固定连接，密封腔83通过输液软管61与液压腔62连通设置。

当气流通过增重机构8时，气流通过囊体82时由于囊体82表面为弧面，固定板81表面为平面，故而气流通过囊体82时的流速将会加快，由伯努利原理可知，气流的流速越大，压强越小，故而此时囊体82处的气压较小，固定板81一侧的气压较大，故而气压将会对于固定板81具有一个向下的作用力。

增重机构8顶端连接有检测机构9，检测机构9由连接板91、固定杆92、弹簧93、检测柱94以及检测板95组成。

固定杆92设有多个且与固定板81顶端固定连接，固定杆92顶端与连接板91固定连接，连接板91顶端通过多个弹簧93与控制箱6底壁相连接，检测柱94底端与连接板91固定连接，检测板95固定连接在控制箱6底壁上，且检测板95与检测柱94相抵设置。

弹簧93为拉力弹簧，检测板95为压敏电阻，且检测板95与电磁铁75电性连接。

当气压作用在固定板81上的作用力过大时，此时检测柱94与检测板95之间的挤压力足够小，进而实现此时的检测板95电阻足够大，与检测板95电性连接的电磁铁75的功率将会增加，进而实现此时的电磁铁75将会通过磁场使得限位板73向上移动，限位板73将会通过连接杆72使得密封板74向上移动，进而通过密封板74使得密封腔83内部的液压油回吸至液压腔62中，进而减小囊体82的凸起弧度，进而减小气压对于固定板81向下的推力，进而避免气压对于固定板81向下的压力过大，导致装置对于线缆向下的挤压力过大，导致的线缆受力过大而损坏等情况发生。

现对该机器人的控制方法做如下描述：

大风通过风向轮4时，风向轮4将会在弧形板42的作用下使得两侧的受力不均匀，弧形板42将会带动将会带动转动套筒41转动，转动套筒41转动时将会带动第一锥齿轮51转动，第一锥齿轮51将会通过第二锥齿轮52使得传动轴53转动，传动轴53将会带动永磁件54转动，永磁件54转动的过程中将会使得电磁线圈55不断切割永磁件54变化的磁场，进而实现电磁线圈55中将会不断产生电流，进而实现对于电源24进行充能，进而能够提高装置的续航能力，进而避免装置逆风行驶时的耗能过大而导致的续航能力差等情况发生。

大风通过增重机构8时，气流通过弧面的囊体82时流速相对于气流通过平面的固定板81时流速将会增大，此时位于顶端的固定板81一侧的气压较大，此时气压对于固定板81向下的推力将会使得装置中驱动轮1与线缆之间始终保持一定的挤压力，减小线缆摆动幅度以及频率，进而避免驱动轮1与线缆之间分离，同时能够增大驱动轮1与线缆之间的摩擦力，进而确保装置在逆风巡视时，驱动轮1与线缆之间具有足够的摩擦力能够确保装置能够逆风行驶。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大风环境下电力线路巡检机器人，包括驱动轮(1)以及定位轮(2)，其特征在于，所述驱动轮(1)以及定位轮(2)分别转动连接有驱动壳体(11)以及连接壳体(21)，所述连接壳体(21)顶端固定连接有多个液压缸(3)，所述液压缸(3)顶端与驱动壳体(11)底端固定连接，所述连接壳体(21)底端固定连接有支撑杆(22)，所述支撑杆(22)上转动连接有风向轮(4)，所述风向轮(4)传动连接有位于连接壳体(21)内部的蓄能机构(5)，所述支撑杆(22)底端固定连接有控制箱(6)，所述控制箱(6)内部设有液压控制机构(7)，所述控制箱(6)底端通过输液软管(61)连通有增重机构(8)，所述增重机构(8)顶端连接有检测机构(9)。

2.根据权利要求1所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述驱动壳体(11)内设有驱动腔(12)，所述驱动腔(12)内固定连接有电机(13)，所述电机(13)输出端与固定连接有驱动轴(14)，所述驱动轮(1)与驱动轴(14)固定连接，且所述驱动轮(1)通过驱动轴(14)与驱动壳体(11)转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述风向轮(4)由转动套筒(41)以及弧形板(42)组成，所述转动套筒(41)轴向套设在支撑杆(22)外侧且与支撑杆(22)转动连接，所述弧形板(42)设有多个且与转动套筒(41)外侧壁固定连接，多个所述弧形板(42)之间关于转动套筒(41)中心轴线旋转对称设置。

4.根据权利要求3所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述蓄能机构(5)由第一锥齿轮(51)、第二锥齿轮(52)、传动轴(53)、永磁件(54)以及电磁线圈(55)组成，所述第一锥齿轮(51)与转动套筒(41)侧壁顶端固定连接，所述传动轴(53)轴线竖直设置且与连接壳体(21)底端转动连接，所述传动轴(53)底端与第二锥齿轮(52)固定连接，所述第二锥齿轮(52)与第一锥齿轮(51)啮合连接，所述连接壳体(21)内部设有蓄能腔(23)，所述电磁线圈(55)设有多匝且固定连接在蓄能腔(23)侧壁上，所述传动轴(53)顶端延伸至蓄能腔(23)内与能够与电磁线圈(55)相配合的永磁件(54)固定连接，所述连接壳体(21)内设有与电磁线圈(55)电性连接的电源(24)。

5.根据权利要求1所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述液压控制机构(7)由固定柱(71)、连接杆(72)、限位板(73)、密封板(74)以及电磁铁(75)组成，所述控制箱(6)内部设有液压腔(62)，所述固定柱(71)设有多个且固定连接在液压腔(62)顶壁上，所述固定柱(71)内设有滑槽(76)，所述连接杆(72)贯穿滑槽(76)底壁并延伸至滑槽(76)内与限位板(73)固定连接，所述电磁铁(75)固定连接在滑槽(76)顶壁，所述限位板(73)为能够与电磁铁(75)相配合的铁磁性材料，所述连接杆(72)底端与密封板(74)固定连接，所述密封板(74)密封滑动连接在液压腔(62)内，且所述液压腔(62)位于密封板(74)底端盛有液压油。

6.根据权利要求5所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述增重机构(8)由固定板(81)以及囊体(82)组成，所述固定板(81)与囊体(82)之间密封固定连接，且所述固定板(81)与囊体(82)之间设有密封腔(83)，所述输液软管(61)贯穿固定板(81)且与固定板(81)固定连接，所述密封腔(83)通过输液软管(61)与液压腔(62)连通设置。

7.根据权利要求6所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述检测机构(9)由连接板(91)、固定杆(92)、弹簧(93)、检测柱(94)以及检测板(95)组成，所述固定杆(92)设有多个且与固定板(81)顶端固定连接，所述固定杆(92)顶端与连接板(91)固定连接，所述连接板(91)顶端通过多个弹簧(93)与控制箱(6)底壁相连接，所述检测柱(94)底端与连接板(91)固定连接，所述检测板(95)固定连接在控制箱(6)底壁上，且所述检测板(95)与检测柱(94)相抵设置。

8.根据权利要求7所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人，其特征在于，所述弹簧(93)为拉力弹簧，所述检测板(95)为压敏电阻，且所述检测板(95)与电磁铁(75)电性连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种大风环境下电力线路巡检机器人控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、大风通过风向轮(4)时，风向轮(4)将会在弧形板(42)的作用下使得两侧的受力不均匀，进而实现弧形板(42)将会带动风向轮(4)转动，风向轮(4)将会通过蓄能机构(5)实现对于电源(24)进行充能；

S2、大风通过增重机构(8)时，气流通过弧面的囊体(82)时流速相对于气流通过平面的固定板(81)时流速将会增大，此时位于顶端的固定板(81)一侧的气压较大，此时气压对于固定板(81)向下的推力将会使得装置中驱动轮(1)与线缆之间始终保持一定的挤压力，进而避免驱动轮(1)与线缆之间分离；

S3、使得检测柱(94)与检测板(95)之间的挤压力减小，进而实现此时的检测板(95)电阻增大，检测板(95)电阻增大至设定值时，与检测板(95)电性连接的电磁铁(75)的功率将会增加，进而实现此时的电磁铁(75)将会通过磁场使得限位板(73)向上移动，限位板(73)将会通过连接杆(72)使得密封板(74)向上移动，进而通过密封板(74)使得密封腔(83)内部的液压油回吸至液压腔(62)中，进而减小囊体(82)的凸起弧度，进而减小气压对于固定板(81)向下的推力。

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