CN114744545A - 一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人 - Google Patents
一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，包括：巡检机构、动力机构和移动座，移动座内安装有触发机构和压紧机构，巡检机构的内部安装有主控电路板，主控电路板上焊接有主控器、电机驱动芯片，第一触点和第二触点，电机驱动芯片的输入端与主控器连接，电机驱动芯片的输出端连接第一触点，压紧机构通过线缆连接第二触点，触发机构的触发杆的一端为导电端，另一端为绝缘端，触发杆在输电线缆的压力作用下向上移动，其导电端接通第一触点和第二触点，以启动压紧机构压紧输电线缆。本发明在进行故障点采集时，进一步通过压紧机构夹紧输电线缆，保证摄像机稳定采集到清晰的图像，以及通过测距仪精确检测到故障点的位置。
Description
技术领域
本发明涉及巡检机器人技术领域，具体为一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人。
背景技术
随着社会经济的发展，电力系统不断扩大，对输电线路安全运行和供电的可靠性要求不断提高，架空输电线路作为电力系统中的重要环节，其安全稳定运行对保证电网结构和电力系统良好的运行有着决定性的作用。
在2002年以前，架空输电线路早已出现，架空电力线路的主要巡检方式还是依靠传统的人工巡检和直升机巡检，基于这两种巡检方式能够进行电晕损耗、绝缘子、结合点、压接头等视觉巡检任务，输电线路的安全性基本能够得到保证。
但是现有的巡检机器人搭载在输电线路上时，由于输电线路的粗细不一，且经过一定的时间表面光滑有损耗，导致巡检机器人不能稳固地搭载在线路上面，进而导致采集的图像不清晰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，旨在解决目前输电线路粗细不一，且经过一定的时间表面光滑有损耗，导致巡检机器人不能稳固地搭载在线路上面，进而导致采集的图像不清晰的问题。
本发明是这样实现的：
一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，包括：巡检机构、动力机构和移动座，所述移动座固定安装在所述巡检机构的底部，用于夹紧输电线缆，所述动力机构安装在所述巡检机构的两侧，用以驱动所述巡检机构沿所述输电线缆前行，所述移动座底部设有沿所述移动座长度设置的线缆容纳槽，所述移动座内安装有触发机构和压紧机构，所述触发机构贯穿所述线缆容纳槽的顶部，沿巡检机构移动方向设置，所述压紧机构对称设置在所述线缆容纳槽的两侧，用于压紧所述线缆容纳槽的内侧面，所述巡检机构的内部安装有主控电路板，所述主控电路板上焊接有主控器、电机驱动芯片，第一触点和第二触点，所述电机驱动芯片的输入端与所述主控器连接，所述电机驱动芯片的输出端连接所述第一触点，所述压紧机构通过线缆连接所述第二触点，所述触发机构由触发杆和限位组件组成，所述触发杆的一端为导电端，另一端为绝缘端，所述触发杆的绝缘端贯穿所述线缆容纳槽，所述触发杆在线缆容纳槽内的输电线缆的压力作用下向上移动，其导电端接通所述第一触点和所述第二触点，以启动所述压紧机构压紧输电线缆。
进一步，所述限位组件包括限位板、限位块和伸缩弹簧，所述触发杆的绝缘端依次穿过所述限位板、伸缩弹簧、限位块和线缆容纳槽，所述限位块固定安装在所述线缆容纳槽的内侧顶部，所述限位板固定在所述触发杆靠上位置，所述伸缩弹簧的一端与所述限位板固定连接，另一端与所述限位块的顶部固定连接。
进一步，所述压紧机构包括伸缩电机和压紧板，所述伸缩电机的电机轴通过联轴器与所述压紧板的轴连接。
进一步，所述压紧板朝向线缆容纳槽的面为与线缆容纳槽形状匹配的弧形面。
进一步，所述巡检机构包括上壳体、下壳体、测距仪、摄像机和无线通讯模块，所述上壳体和所述下壳体通过螺栓固定连接，所述测距仪安装在所述上壳体和所述下壳体的内部一端，所述上壳体和所述下壳体的一端设有用于测距仪工作的透明窗口，所述摄像机安装在所述上壳体的顶部，所述摄像机、所述测距仪和所述无线通讯模块均与所述主控器连接。
进一步，所述上壳体的顶部外侧安装有若干太阳能板，所述巡检机构的内部安装有太阳能蓄电池，所述太阳能板与所述太阳能蓄电池连接。
进一步，所述摄像机通过转台与所述上壳体连接，所述转台与所述摄像机之间设有脚架，所述脚架的底部与所述转台转动连接，所述脚架的顶部与所述摄像机通过调节螺栓连接。
进一步，所述主控电路板上还设置有红外遥控模块，所述红外遥控模块与所述主控器电性连接，所述红外遥控模块与外置的遥控器无线通信连接。
进一步，所述动力机构包括飞行翼、驱动马达、下连接板、上连接板、马达安装壳和盖板，所述驱动马达安装在所述马达安装壳内，所述驱动马达的机轴伸出所述马达安装壳的底部与所述飞行翼连接，所述马达安装壳通过所述下连接板与所述下壳体连接，所述盖板盖接在所述马达安装壳上，所述盖板通过所述上连接板与所述上壳体连接，所述上连接板和所述下连接板通过螺栓固定连接。
进一步，所述线缆容纳槽接触输电线缆的一侧设有磁吸片。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置移动座，在移动座内设置压紧机构和触发机构，能够在初次坐落在输电线缆时牢固的搭载在输电线缆上，并在巡检前行过程中，松开压紧机构，减小阻力，在进行故障点采集时，进一步通过压紧机构夹紧输电线缆，保证摄像机稳定采集到清晰的图像，以及通过测距仪精确检测到故障点的位置。另外，本申请还设置了太阳能板，通过太阳能进行供电，环保节能，还能保证工作的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明的大跨度机器人的整体结构示意图；
图2是本发明的大跨度机器人的分解示意图；
图3是本发明的移动座内部结构平面示意图；
图4是本发明的摄像机的安装结构示意图。
其中，1、巡检机构；2、动力机构；3、移动座；101、上壳体；102、下壳体；103、主控电路板；104、主控器；105、电机驱动芯片；106、无线通讯模块；107、红外遥控模块；108、太阳能板；109、摄像机；110、太阳能蓄电池；111、测距仪；112、透明窗口；113、转台；114、旋转电机；115、脚架；201、上连接板；202、下连接板；203、马达安装壳；204、盖板；205、驱动马达；206、飞行翼；301、触发杆；302、限位板；303、伸缩弹簧；304、限位块；305、线缆容纳槽；306、磁吸片；307、伸缩电机；308、压紧板。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，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，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图3所示，一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，包括：巡检机构1、动力机构2和移动座3，所述移动座3固定安装在所述巡检机构1的底部，用于夹紧输电线缆，所述动力机构2安装在所述巡检机构1的两侧，用以驱动所述巡检机构1沿所述输电线缆前行，所述移动座3底部设有沿所述移动座3长度设置的线缆容纳槽305，所述移动座3内安装有触发机构和压紧机构，所述触发机构贯穿所述线缆容纳槽305的顶部，沿巡检机构1移动方向设置，所述压紧机构对称设置在所述线缆容纳槽305的两侧，用于压紧所述线缆容纳槽305的内侧面。
在本申请实施例中，触发机构和压紧机构的数量是对应的，一个触发机构对应一个压紧机构，具体的数量可以根据移动座3的长度相应设置。例如移动座3的长度是60厘米，那么经过压力夹紧实验发现，每20厘米设置一对压紧机构的夹紧力最大，那么可以设置两对压紧机构，四个触发机构，其中一对压紧机构沿线缆容纳槽305对称设置，四个触发机构沿移动座3长度方向均匀间隔设置。
所述巡检机构1的内部安装有主控电路板103，所述主控电路板103上焊接有主控器104、电机驱动芯片105，第一触点和第二触点，其中，主控器104可以采用MK60DN512，电机驱动芯片105采用U6201电源驱动芯片，所述电机驱动芯片105的输入端与所述主控器104连接，所述电机驱动芯片105的输出端连接所述第一触点，所述压紧机构通过线缆连接所述第二触点，所述触发机构由触发杆301和限位组件组成，所述触发杆301的一端为导电端，导电端穿过移动座3和巡检机构1的下壳体102，在巡检机构1的下壳体102和移动座3的顶部设有用于穿过该触发杆301的贯穿孔。另一端为绝缘端，所述触发杆301的绝缘端贯穿所述线缆容纳槽305，所述触发杆301在线缆容纳槽305内的输电线缆的压力作用下向上移动，其导电端接通所述第一触点和所述第二触点，以启动所述压紧机构压紧输电线缆。
具体地，在巡检机构1工作时，通过遥控启动驱动马达205，驱动马达205驱动飞行翼206转动，产生气流，带动巡检机构1向上飞至目标位置，通过移动座3与输电线缆进行对接，在输电线缆进入移动座3的线缆容纳槽305后，对触发杆301产生挤压，触发杆301向上移动，接通第一触点和第二触点，即接通了电机驱动芯片105和伸缩电机307，伸缩电机307进行工作，带动压紧板向线缆容纳槽305移动，压紧线缆容纳槽305，在本申请实施例中，线缆容纳槽305处的材质采用软性材质，如橡胶材质，在受到外力时可以变形，进而压紧输电线缆，有效防止巡检机构1脱落，保证巡检机器人稳固地搭载在输电线缆上面，并进一步在动力机构2的驱动下进行大跨度的前行，在前行的过程中通过摄像机109和测距仪111进行故障点的图像采集和故障点的位置测定。其中，巡检机构1前行时，可以松开压紧板，减小阻力，便于前行，在进行图像采集时，可以再次通过压紧板夹紧输电线缆，方便采集时的稳定性，使采集的图像更清晰。采集完成后通过无线通讯模块106发送给远程监控终端，进行故障分析和预警。
具体地，所述限位组件包括限位板302、限位块304和伸缩弹簧303，所述触发杆301的绝缘端依次穿过所述限位板302、伸缩弹簧303、限位块304和线缆容纳槽305，所述限位块304固定安装在所述线缆容纳槽305的内侧顶部，所述限位板302固定在所述触发杆301靠上位置，所述伸缩弹簧303的一端与所述限位板302固定连接，另一端与所述限位块304的顶部固定连接。
其中，在线缆容纳槽305内未嵌入输电线缆时，触发杆301处于自然重力下，其绝缘端伸出移动座3，伸缩弹簧303处于压缩状态，在线缆容纳槽305内置入输电线缆后，输电线缆向上挤压触发杆301的绝缘端，触发杆301向上移动，带动限位板302移动，进而限位板302带动伸缩弹簧303拉伸，伸缩弹簧303处于拉伸状态，在设计时，当触发杆301的绝缘端与线缆容纳槽305的顶部齐平时，其导电端正好能够接通第一触点和第二触点。
在本申请实施例中，所述压紧机构包括伸缩电机307和压紧板308，所述伸缩电机307的电机轴通过联轴器与所述压紧板308的轴连接。
其中，所述压紧板308朝向线缆容纳槽305的一面为与线缆容纳槽305形状匹配的弧形面。
在本申请实施例中，所述巡检机构1包括上壳体101、下壳体102、测距仪111、摄像机109和无线通讯模块106，所述上壳体101和所述下壳体102通过螺栓固定连接，所述测距仪111安装在所述上壳体101和所述下壳体102的内部一端，所述上壳体101和所述下壳体102的一端设有用于测距仪111工作的透明窗口112，所述摄像机109安装在所述上壳体101的顶部，所述摄像机109、所述测距仪111和所述无线通讯模块106均与所述主控器104连接。
为了保证长期稳定的供电，所述上壳体101的顶部外侧安装有若干太阳能板108，所述巡检机构1的内部安装有太阳能蓄电池110，所述太阳能板108与所述太阳能蓄电池110连接。采用太阳能供电，既不用担心巡检机构1工作中突然断电，影响工作进度，同时，节约了能源，起到环保节能的效果。
如图4所示，为了使巡检机构1采集的故障点的图像更加全面、清晰，所述摄像机109通过转台113与所述上壳体101连接，所述转台113与所述摄像机109之间设有脚架115，所述脚架115的底部与所述转台113转动连接，所述脚架115的顶部与所述摄像机109通过调节螺栓连接。其中，在一个示例中，转台113内嵌入安装有旋转电机114，旋转电机114通过线缆与巡检机构1内部的主控器104电性连接。通过该结构摄像机109能够360度进行旋转采集。
为了方便远程控制，所述主控电路板103上还设置有红外遥控模块107，所述红外遥控模块107与所述主控器104电性连接，所述红外遥控模块107与外置的遥控器无线通信连接。
在伸缩电机307驱动压紧板夹紧输电线缆时，通过外置遥控器能够远程控制伸缩电机307，伸缩电机307带动压紧板松开线缆容纳槽305，进而使线缆容纳槽305与输电线缆之间相互松开，一方面，在巡检机构1前行过程中，松开压紧板，可以方便快速前行，减小阻力，另一方面，在巡检完成后，便于巡检机构1脱离输电线缆，在脱离后，触发杆301在重力作用下，向下移动，在限位块304和限位板302的作用下，直至伸缩弹簧303至最小长度，此时，触发杆301分别与第一触点和第二触点断开连接。
通过动力机构2一方面能够驱动巡检机构1自地面飞行至高出的输电线缆处，另一方面能够带动巡检机构1沿输电线缆大跨度前行移动，具体地，所述动力机构2包括飞行翼206、驱动马达205、下连接板202、上连接板201、马达安装壳203和盖板204，所述驱动马达205安装在所述马达安装壳203内，所述驱动马达205的机轴伸出所述马达安装壳203的底部与所述飞行翼206连接，所述马达安装壳203通过所述下连接板202与所述下壳体102连接，所述盖板204盖接在所述马达安装壳203上，所述盖板204通过所述上连接板201与所述上壳体101连接，所述上连接板201和所述下连接板202通过螺栓固定连接。
在本申请实施例中，设置了四个动力机构2，一侧两个对称设置。
另外，所述线缆容纳槽305接触输电线缆的一侧设有磁吸片306。在巡检机构1被动力机构2带至输电线缆处时，磁吸片306能够起到一定的导向作用，保证移动座3顺利、快速的坐落在输电线缆上。在伸缩电机307带动压紧板松开线缆容纳槽305后，还能够对输电电缆和巡检机构1起到一定的吸附作用，防止直接摔落巡检机器人。
另外，需要说明的是，动力机构2的驱动力足够克服磁吸片306的吸力，带动巡检机构1移动。
以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，包括：巡检机构(1)、动力机构(2)和移动座(3)，所述移动座(3)固定安装在所述巡检机构(1)的底部，用于夹紧输电线缆，所述动力机构(2)安装在所述巡检机构(1)的两侧，用以驱动所述巡检机构(1)沿所述输电线缆前行，所述移动座(3)底部设有沿所述移动座(3)长度设置的线缆容纳槽(305)，所述移动座(3)内安装有触发机构和压紧机构，所述触发机构贯穿所述线缆容纳槽(305)的顶部，沿巡检机构(1)移动方向设置，所述压紧机构对称设置在所述线缆容纳槽(305)的两侧，用于压紧所述线缆容纳槽(305)的内侧面，所述巡检机构(1)的内部安装有主控电路板(103)，所述主控电路板(103)上焊接有主控器(104)、电机驱动芯片(105)，第一触点和第二触点，所述电机驱动芯片(105)的输入端与所述主控器(104)连接，所述电机驱动芯片(105)的输出端连接所述第一触点，所述压紧机构通过线缆连接所述第二触点，所述触发机构由触发杆(301)和限位组件组成，所述触发杆(301)的一端为导电端，另一端为绝缘端，所述触发杆(301)的绝缘端贯穿所述线缆容纳槽(305)，所述触发杆(301)在线缆容纳槽(305)内的输电线缆的压力作用下向上移动，其导电端接通所述第一触点和所述第二触点，以启动所述压紧机构压紧输电线缆。
2.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述限位组件包括限位板(302)、限位块(304)和伸缩弹簧(303)，所述触发杆(301)的绝缘端依次穿过所述限位板(302)、伸缩弹簧(303)、限位块(304)和线缆容纳槽(305)，所述限位块(304)固定安装在所述线缆容纳槽(305)的内侧顶部，所述限位板(302)固定在所述触发杆(301)靠上位置，所述伸缩弹簧(303)的一端与所述限位板(302)固定连接，另一端与所述限位块(304)的顶部固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述压紧机构包括伸缩电机(307)和压紧板，所述伸缩电机(307)的电机轴通过联轴器与所述压紧板(308)的轴连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述压紧板(308)朝向线缆容纳槽(305)的面为与线缆容纳槽(305)形状匹配的弧形面。
5.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述巡检机构(1)包括上壳体(101)、下壳体(102)、测距仪(111)、摄像机(109)和无线通讯模块(106)，所述上壳体(101)和所述下壳体(102)通过螺栓固定连接，所述测距仪(111)安装在所述上壳体(101)和所述下壳体(102)的内部一端，所述上壳体(101)和所述下壳体(102)的一端设有用于测距仪(111)工作的透明窗口(112)，所述摄像机(109)安装在所述上壳体(101)的顶部，所述摄像机(109)、所述测距仪(111)和所述无线通讯模块(106)均与所述主控器(104)连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述上壳体(101)的顶部外侧安装有若干太阳能板(108)，所述巡检机构(1)的内部安装有太阳能蓄电池(110)，所述太阳能板(108)与所述太阳能蓄电池(110)连接。
7.根据权利要求5所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述摄像机(109)通过转台(113)与所述上壳体(101)连接，所述转台(113)与所述摄像机(109)之间设有脚架(115)，所述脚架(115)的底部与所述转台(113)转动连接，所述脚架(115)的顶部与所述摄像机(109)通过调节螺栓连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述主控电路板(103)上还设置有红外遥控模块(107)，所述红外遥控模块(107)与所述主控器(104)电性连接，所述红外遥控模块(107)与外置的遥控器无线通信连接。
9.根据权利要求5所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述动力机构(2)包括飞行翼(206)、驱动马达(205)、下连接板(202)、上连接板(201)、马达安装壳(203)和盖板(204)，所述驱动马达(205)安装在所述马达安装壳(203)内，所述驱动马达(205)的机轴伸出所述马达安装壳(203)的底部与所述飞行翼(206)连接，所述马达安装壳(203)通过所述下连接板(202)与所述下壳体(102)连接，所述盖板(204)盖接在所述马达安装壳(203)上，所述盖板(204)通过所述上连接板(201)与所述上壳体(101)连接，所述上连接板(201)和所述下连接板(202)通过螺栓固定连接。
10.根据权利要求1所述的一种用于高压输电线路故障诊断的大跨度机器人，其特征在于，所述线缆容纳槽(305)接触输电线缆的一侧设有磁吸片(306)。
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