CN113967565A - 自上线涂覆机器人及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种自上线涂覆机器人，其包括机架，还包括若干个提升机构、限位组件、第一悬挂机构和第二悬挂机构；限位组件，设置于机架靠近线缆的一侧，两个限位组件在机架上呈旋转对称分布，其远离机架的一端与线缆相抵持，并且相对于线缆进行自适应偏转。该自上线涂覆机器人，通过提升机构带动机架上升或下降，当机架上升一定高度时，使得限位组件上的转动部与线缆相互作用并偏转一定角度，转动部上的测量模块对转动部的偏转角度进行检测并控制提升机构定量动作，从而实现机器人的高精度上线的效果，再通过弹性合页使得转动部在偏转的过程中始终与线缆相互抵持，避免转动部偏转不稳定而影响测量精度的情况发生。

Description

自上线涂覆机器人及其使用方法

技术领域

本发明涉及涂覆机器人技术领域，尤其涉及一种自上线涂覆机器人及其使用方法。

背景技术

在我国电力传输有相当部分依赖于架空裸导线传输，但目前建筑群以及绿化茂盛区与架空裸导线间的矛盾日益突显，常引发事故，架空裸导线绝缘化改造是对电网安全和稳定性能的有效保障，也是电网事业趋于扩大的必然走向，研发制作在架空线上自动上线涂覆机器人完成对裸导线的绝缘化是很有必要的，涂覆机器人可有效的解决因城市多树木及人口密集区以及特种环境下裸导线架设的线路的绝缘化改造，不但极大降低了施工成本，而且还减少了施工作业时间，提高了架空线路绝缘化改造的作业效率，延长了线路的使用寿命，保障线路安全稳定运行。

中国专利公开号为CN110729674B的一种自牵引式导线涂覆机器人上线挂线方法及对应的机器人，其具备基本的自动上线功能，但其没有精准调节检测结构，导致涂覆机器人在使用过程中不便于对涂覆机器人与线束之间的间距进行精准调节，且由于线缆具备一定的柔性，其在检测过程中容易导致检测精度的差等情况发，故而提出一种自上线涂覆机器人及其使用方法来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种便于快速精准定位线缆与机器人之间的间距，实现高效快速上线的自上线涂覆机器人及其使用方法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种自上线涂覆机器人，其包括机架，还包括若干个提升机构、限位组件、第一悬挂机构和第二悬挂机构；

限位组件，设置于机架靠近线缆的一侧，两个限位组件在机架上呈旋转对称分布，其远离机架的一端与线缆相抵持，并且相对于线缆进行自适应偏转；

提升机构，设置于机架上，若干个提升机构远离机架的一端悬挂于线缆上，且在限位组件的延伸方向上呈轴对称分布；用于调节机架与线缆之间的距离；

第一悬挂机构，设置于机架上，且位于若干个提升机构对称轴线上；用于将机架悬挂于线缆上，并对机架进行导向；

第二悬挂机构，设置于机架上，且位于限位组件远离第一悬挂机构的一侧；用于将机架悬挂于线缆上，并对机架进行导向及驱动。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述限位组件包括绝缘座、弹性合页、转动部和测量模块；绝缘座设置于机架上；弹性合页设置于绝缘座远离机架的一侧；转动部设置于弹性合页远离绝缘座的一侧；测量模块设置于转动部的内部。

更进一步优选的，所述弹性合页的外壁设置有限位块；绝缘座的相背侧均设置有弹性锁块，转动部的外壁设置有与弹性锁块相适配的锁头；所述机架上设置有与机架和转动部电连接的等电位连接器。

更进一步优选的，所述转动部为L型中空铝合金制件，转动部的数量为两个，两个转动部在机架上呈交叉设置，转动部远离弹性合页的一端设置有触板，触板与线缆的接触面为半圆弧形。

更进一步优选的，所述提升机构包括四个第一伺服电机、带轮和提升带；第一伺服电机设置于机架上，且第一伺服电机在两个转动部的延伸方向上呈轴对称分布；带轮设置于第一伺服电机的输出轴上；提升带设置于带轮上，且提升带远离机架的一端悬挂于线缆上。

更进一步优选的，所述第一悬挂机构包括第二伺服电机、摆臂一和导向轮；第二伺服电机设置于机架上，且第二伺服电机的轴心线与第一伺服电机的轴心线相互平行；摆臂一设置于第二伺服电机的输出轴上；导向轮设置于摆臂一远离第二伺服电机的一端，导向轮的外壁与线缆相抵持。

更进一步优选的，所述第二悬挂机构包括第三伺服电机、摆臂二和行走驱动组件；第三伺服电机设置于机架上，且第三伺服电机位于限位组件远离第二伺服电机的一侧；摆臂二设置于第三伺服电机的输出轴上；行走驱动组件设置于摆臂二远离第三伺服电机的一端，行走驱动组件用于带动机架沿着线缆的延伸方向移动。

更进一步优选的，所述行走驱动组件包括第四伺服电机和行走轮；第四伺服电机设置于摆臂二的内部；行走轮设置于第四伺服电机的输出轴上，行走轮的安装高度和导向轮的安装高度相同，所述测量模块还包括PCL控制器和角度传感器，PCL控制器通过导线与角度传感器、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机电连接。

更进一步优选的，所述摆臂二的外壁设置有涂覆机构；所述涂覆机构用于对线缆进行导向及涂胶。

本技术方案还提供一种自上线涂覆机器人的使用方法，包括一下步骤：

S1、通过启动第二伺服电机顺时针旋转和第三伺服电机逆时针旋转，使得提升机构带动机架在上升的过程中线缆与第一悬挂机构和第二悬挂机构无接触；

S2、通过提升机构带动机架靠近线缆，并使得机架上的触板与线缆相抵持，触板在线缆与机架的作用下带动转动部围绕弹性合页旋转，同时通过转动部内部的测量模块对转动部的偏转角度进行检测并控制提升机构定量启动，从而精准控制线缆与机架之间的间距；

S3、当机架与线缆之间的间距小于第一悬挂机构的长度时，则通过启动第二伺服电机逆时针旋转和第三伺服电机顺时针旋转，并使得第一悬挂机构和第二悬挂机构的延伸方向均与机架相互垂直；

S4、通过启动提升机构带动机架远离线缆，并使得第一悬挂机构和第二悬挂机构均悬挂于线缆上，实现机器人快速精准悬挂于线缆上的效果；

S5、通过启动第四伺服电机带动行走轮转动并与线缆相互作用，从而使得机架和涂覆机构沿线缆的延伸方向移动并对线缆进行涂胶。

本发明的相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过提升机构带动机架上升或下降，当机架上升一定高度时，使得限位组件上的转动部与线缆相互作用并偏转一定角度，转动部上的测量模块对转动部的偏转角度进行检测并控制提升机构定量动作，从而实现机器人的高精度上线的效果，再通过弹性合页使得转动部在偏转的过程中始终与线缆相互抵持，避免转动部偏转不稳定而影响测量精度的情况发生，最后通过将两个L型转动部呈交叉设置，实现多点同时检测，避免线缆脱离限位组件或单点检测导致测量精度差而影响机器人上线效率的情况发生，进一步提高了该机器人的上线精度及效率。

(2)通过限位块对转动部的上偏转角度进行限位，避免转动部偏转角度过大而导致弹性合页损坏的情况发生，再通过锁头和弹性锁块便于将转动部进行锁紧，避免该涂覆机器人在运输的过程中导致转动部反复偏转而造成弹性合页损坏的情况发生，进一步提高了该涂覆机器人的防护性能，最后通过等电位连接器对转动部和机架进行等电位连接，避免线缆与该机器人接触瞬间因电位差过大而导致机器人自身通迅及电子元器件无法正常工作的情况发生，达到高效防护及使用寿命长的效果。

(3)通过提升机构、限位组件、第一悬挂机构和第二悬挂机构配合使用，从而便于精准控制该机器人自动上线或下线，最后通过行走驱动组件带动该机器人沿着线缆的延伸方向行走，并通过涂覆机构对线缆的外壁进行涂覆，实现简单方便高精度自动化涂覆的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自上线涂覆机器人的结构立体图；

图2为本发明自上线涂覆机器人的结构俯视图；

图3为本发明限位组件的结构立体图；

图4为图3中A处放大图；

图5为本发明限位组件闭合状态下的结构俯视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图2-5，本发明的自上线涂覆机器人，其包括机架1，还包括若干个提升机构2、限位组件3、第一悬挂机构4和第二悬挂机构5。

限位组件3，用于检测机架1与线缆之间的间距，进一步提高提升机构2的升降精度，避免机架1与线缆之间距离过远或过近而影响机架1上线或下线效率；具体的，限位组件3包括绝缘座31、弹性合页32、转动部33和测量模块38；绝缘座31固定安装于机架1上，绝缘座31用于对弹性合页32和机架1绝缘连接，绝缘座31远离机架1上的一旦固定安装有弹性合页32，弹性合页32远离绝缘座31的一端固定安装有转动部33，弹性合页32用于转动连接转动部33和绝缘座31，转动部33固定安装于弹性合页32远离绝缘座31的一端，通过弹性合页32的弹性转动，便于使得转动部33自动复位或与线缆贴合更加紧凑，测量模块38固定安装于转动部33的内部，用于对转动部33的偏转角度进行检测并将其换算成线缆与机架1之间的间距，避免机架1在升降过程中造成调节精度差而影响上线或下线的工作效率的情况发生，测量模块38还包括PCL控制器和角度传感器，PCL控制器通过导线与角度传感器、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机电连接，并控制第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机定量动作，且本技术方案不涉及PCL控制器的程序改进。

为了提高该涂覆机器人的防护性能，弹性合页32的外壁固定安装有限位块35；绝缘座31的相背侧均固定安装有弹性锁块36，转动部33的外壁固定安装有与弹性锁块36相适配的锁头37；所述机架1上设置有与机架1和转动部33电连接的等电位连接器39；通过限位块35对弹性合页32的偏转角度进行限位，避免弹性合页32偏转幅度过大而造成损坏的情况发生，再通过锁头37和弹性锁块36对转动部33进行限位及固定，避免该涂覆机器人在运输的过程中造成弹性合页32往复拉伸而损坏的情况发生，同时通过等电位连接器39对机架1和转动部33之间的电位差进行消除，避免线缆与该机器人接触瞬间因电位差过大而导致机器人自身通迅及电子元器件无法正常工作的情况发生，进一步提高了该涂覆机器人的防护性能。

为了进一步延长该涂覆机器人的使用寿命，转动部33的数量为两个，且转动部33为L型中空铝合金制件，两个转动部在机架1上呈交叉设置，转动部远离弹性合页32的一端设置有触板34，且触板34与线缆的接触面为半圆弧形；通过采用两个L型中空铝合金制件的转动部33交叉设置，从而降低转动部33在偏转过程中转动部33自身重力对其偏转角度的影响，同时提高该限位组件3检测精度，避免单点检测容易导致检测精度不准或者限位组件3与线缆接触不稳定而影响检测效果的情况发生，最后通过触板34与线缆的接触面为半圆弧形，从而降低转动部33与线缆之间的磨损强度，进一步提高了该涂覆机器人的防护性能并延长了该涂覆机器人的使用寿命。

提升机构2，用于带动机架1靠近或远离线缆，并配合限位组件3对机架1与线缆之间的间距进行精准调节；具体的，提升机构2包括四个第一伺服电机、带轮和提升带；第一伺服电机固定安装于机架1上，且第一伺服电机在两个转动部的延伸方向成轴线对称分布；带轮套接于第一伺服电机的输出轴上；提升带缠绕于带轮的外壁，且提升带远离机架1的一侧悬挂于线缆上；通过第一伺服电机带动带轮对提升带进行收放，从而控制机架1与线缆之间的间距。

第一悬挂机构4，用于机架1与线缆之间的连接及导向，并配合提升机构2、限位组件3和第二悬挂机构5将机架1悬挂于线缆上或脱离线缆；具体的，第一悬挂机构4包括第二伺服电机、摆臂一和导向轮6；第二伺服电机固定安装于机架1上，且位于提升机构2的对称轴线上，用于带动摆臂一和导向轮6相对于线缆垂直旋转；摆臂一套接于第二伺服电机的输出轴上；导向轮6转动安装于摆臂一远离第二伺服电机的一端，导向轮6的外壁与线缆相抵持，通过第二伺服电机带动摆臂一旋转，从而便于控制导向轮6与线缆之间的距离，避免机架1在上升的过程中第一悬挂机构4与线缆发生碰撞，同时便于快速将机架1悬挂与线缆上。

第二悬挂机构5，用于机架1与线缆之间的连接以及导向和驱动，并配合提升机构2、限位组件3和第一悬挂机构4将机架1悬挂于线缆上或脱离线缆；具体的，第二悬挂机构5包括第三伺服电机、摆臂二和行走驱动组件7；第三伺服电机固定安装于机架1上，且第三伺服电机位于限位组件3远离第二伺服电机的一侧；摆臂二套接于第三伺服电机的输出轴上；行走驱动组件7设置于摆臂二远离第三伺服电机的一端，第三伺服电机用于带动行走驱动组件7靠近或远离线缆，避免机架1在上升的过程中与线缆相互碰撞的情况发生，同时使得第二悬挂机构5在脱离线缆的过程中便于快速自动下线，行走驱动组件7用于带动机架1沿着线缆的延伸方向移动。

为了提高该机器人的移动精度和涂覆质量；具体的，行走驱动组件7包括第四伺服电机和行走轮；第四伺服电机设置于摆臂二的内部；行走轮套接于第四伺服电机的输出轴上，行走轮的安装高度和导向轮6的安装高度相同，使得机架1在沿线缆延伸方向移动的过程中运行更加稳定，通过第四伺服电机带动导向轮6与线缆相互作用并带动该机器人延着线缆的延伸方向移动，实现定速定距传输的效果；摆臂二的外壁转动安装有涂覆机构8，涂覆机构8包括安装架、限位轮和涂胶机头；安装架转动安装于摆臂二上，限位轮转动安装于安装架远离摆臂二的一侧，限位轮用于对线缆进行限位并导向，涂胶机头固定安装于安装架上，涂胶机头用于对线缆进行涂胶，摆臂二带动涂覆机构8延线缆延伸方向定速定距移动并对线缆进行涂覆，实现简单方便高效涂覆的效果。

本技术方案的工作原理为：

首先，通过调节第一悬挂机构4和第二悬挂机构5与机架1之间的角度，使得机架1的上升或下降的过程中，第一悬挂机构4和第二悬挂机构5不与线缆相互接触，即通过第二伺服电机和第三伺服电机分别带动摆臂一顺时针旋转和摆臂二逆时针旋转；

接着，通过提升机构2上的第一伺服电机带动带轮对提升带进行收放并初步调节机架1与线缆之间的间距；同时，机架1上升一定高度时，则通过限位组件3上的转动部33与线缆相互抵持，弹性合页32带动转动部33相对于线缆自适应偏转，并通过测量模块38对其偏转角度进行检测并将其换算成机架1与线缆之间的间距，实现高精度检测并控制提升机构2定量带动机架1上升；

然后，当机架1与线缆之间的间距小于导向轮6与机架1之间的间距时，则通过调节第一悬挂机构4和第二悬挂机构5于机架1之间的角度，使得行走轮和导向轮6分别位于线缆的正上方，并配合提升机构2带动机架1下降，使得行走轮和导向轮6均与线缆相抵持；

最后，通过行走驱动组件7带动机器人延线缆的延伸方向移动，并通过涂覆机构8对线缆进行涂胶，实现高效精准上线及涂覆的效果。

本技术方案还提供一种自上线涂覆机器人的使用方法，包括一下步骤：

S1、通过启动第二伺服电机顺时针旋转和第三伺服电机逆时针旋转，使得提升机构2带动机架1在上升或下降的过程中线缆与第一悬挂机构4和第二悬挂机构5无接触；

S2、通过提升机构2上的第一伺服电机带动带轮对提升带进行收放并初步调节机架1与线缆之间的间距；同时，机架1上升一定高度时，使得限位组件3上的转动部33与线缆相互抵持，弹性合页32带动转动部33相对于线缆自适应偏转，并通过测量模块38上的角度传感器对转动部33偏转角度进行检测，同时通过测量模块38上的PCL控制器将检测数据换算成机架1与线缆之间的间距，最后PCL控制器控制第一伺服电机定量动作，实现高精度检测并控制提升机构2定量带动机架1上升；

S3、当机架1与线缆之间的间距小于第一悬挂机构4的长度时，则通过启动第二伺服电机逆时针旋转和第三伺服电机顺时针旋转，并使得第一悬挂机构4和第二悬挂机构5的延伸方向均与机架1相互垂直，即导向轮6和行走轮均位于线缆的正上方；

S4、通过启动提升机构2带动机架1远离线缆，并使得第一悬挂机构4和第二悬挂机构5均悬挂于线缆上，即导向轮6和行走轮均与线缆相抵持，实现机器人快速精准悬挂于线缆上的效果；

S5、通过启动第四伺服电机带动行走轮转动并与线缆相互作用，从而使得机架1和涂覆机构8沿线缆的延伸方向移动并对线缆进行涂胶。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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 (10)

1.自上线涂覆机器人，其包括机架(1)，其特征在于：还包括若干个提升机构(2)、限位组件(3)、第一悬挂机构(4)和第二悬挂机构(5)；

限位组件(3)，设置于机架(1)靠近线缆的一侧，两个限位组件(3)在机架(1)上呈旋转对称分布，其远离机架(1)的一端与线缆相抵持，并且相对于线缆进行自适应偏转；

提升机构(2)，设置于机架(1)上，若干个提升机构(2)远离机架(1)的一端悬挂于线缆上，且在限位组件(3)的延伸方向上呈轴对称分布；用于调节机架(1)与线缆之间的距离；

第一悬挂机构(4)，设置于机架(1)上，且位于若干个提升机构(2)对称轴线上；用于将机架(1)悬挂于线缆上，并对机架(1)进行导向；

第二悬挂机构(5)，设置于机架(1)上，且位于限位组件(3)远离第一悬挂机构(4)的一侧；用于将机架(1)悬挂于线缆上，并对机架(1)进行导向及驱动。

2.如权利要求1所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述限位组件(3)包括绝缘座(31)、弹性合页(32)、转动部(33)和测量模块(38)；绝缘座(31)设置于机架(1)上；弹性合页(32)设置于绝缘座(31)远离机架(1)的一侧；转动部(33)设置于弹性合页(32)远离绝缘座(31)的一侧；测量模块(38)设置于转动部(33)的内部。

3.如权利要求2所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述弹性合页(32)的外壁设置有限位块(35)；绝缘座(31)的相背侧均设置有弹性锁块(36)，转动部(33)的外壁设置有与弹性锁块(36)相适配的锁头(37)；所述机架(1)上设置有与机架(1)和转动部(33)电连接的等电位连接器(39)。

4.如权利要求3所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述转动部(33)为L型中空铝合金制件，转动部(33)的数量为两个，两个转动部(33)在机架(1)上呈交叉设置，转动部(33)远离弹性合页(32)的一端设置有触板(34)，触板(34)与线缆的接触面为半圆弧形。

5.如权利要求4所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述提升机构(2)包括四个第一伺服电机、带轮和提升带；第一伺服电机设置于机架(1)上，且第一伺服电机在两个转动部(33)的延伸方向上呈轴对称分布；带轮设置于第一伺服电机的输出轴上；提升带设置于带轮上，且提升带远离机架(1)的一端悬挂于线缆上。

6.如权利要求5所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述第一悬挂机构(4)包括第二伺服电机、摆臂一和导向轮(6)；第二伺服电机设置于机架(1)上，且第二伺服电机的轴心线与第一伺服电机的轴心线相互平行；摆臂一设置于第二伺服电机的输出轴上；导向轮(6)设置于摆臂一远离第二伺服电机的一端，导向轮(6)的外壁与线缆相抵持。

7.如权利要求6所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述第二悬挂机构(5)包括第三伺服电机、摆臂二和行走驱动组件(7)；第三伺服电机设置于机架(1)上，且第三伺服电机位于限位组件(3)远离第二伺服电机的一侧；摆臂二设置于第三伺服电机的输出轴上；行走驱动组件(7)设置于摆臂二远离第三伺服电机的一端，行走驱动组件(7)用于带动机架(1)沿着线缆的延伸方向移动。

8.如权利要求7所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述行走驱动组件(7)包括第四伺服电机和行走轮；第四伺服电机设置于摆臂二的内部；行走轮设置于第四伺服电机的输出轴上，行走轮的安装高度和导向轮(6)的安装高度相同，所述测量模块(38)还包括PCL控制器和角度传感器，PCL控制器通过导线与角度传感器、第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机电连接。

9.如权利要求7所述的自上线涂覆机器人，其特征在于：所述摆臂二的外壁设置有涂覆机构(8)；所述涂覆机构(8)用于对线缆进行导向及涂胶。

10.根据权利要求8所述的自上线涂覆机器人的使用方法，其特征在于，包括一下步骤：

S1、通过启动第二伺服电机顺时针旋转和第三伺服电机逆时针旋转，使得提升机构(2)带动机架(1)在上升的过程中线缆与第一悬挂机构(4)和第二悬挂机构(5)无接触；

S2、通过提升机构(2)带动机架(1)靠近线缆，并使得机架(1)上的触板(34)与线缆相抵持，触板(34)在线缆与机架(1)的作用下带动转动部(33)围绕弹性合页(32)旋转，同时通过转动部(33)内部的测量模块(38)对转动部(33)的偏转角度进行检测并控制提升机构(2)定量启动，从而精准控制线缆与机架(1)之间的间距；

S3、当机架(1)与线缆之间的间距小于第一悬挂机构(4)的长度时，则通过启动第二伺服电机逆时针旋转和第三伺服电机顺时针旋转，并使得第一悬挂机构(4)和第二悬挂机构(5)的延伸方向均与机架(1)相互垂直；

S4、通过启动提升机构(2)带动机架(1)远离线缆，并使得第一悬挂机构(4)和第二悬挂机构(5)均悬挂于线缆上，实现机器人快速精准悬挂于线缆上的效果；

S5、通过启动第四伺服电机带动行走轮转动并与线缆相互作用，从而使得机架(1)和涂覆机构(8)沿线缆的延伸方向移动并对线缆进行涂胶。

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