CN114802758A - 一种自动投放回收设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动投放回收设备,包括无人机、电磁铁组件以及吸板组件;所述电磁铁组件包括吊杆和电磁铁,所述吊杆的一端与所述无人机连接,另一端与所述电磁铁连接;所述吸板组件包括吸板座和可伸缩式锁扣,所述吸板座连接于作业设备,在所述电磁铁得电时所述电磁铁能够吸附于所述吸板座上;所述可伸缩式锁扣沿着所述吸板座的径向伸缩,所述可伸缩式锁扣在收缩时能够推动所述吸板座上的所述电磁铁;所述可伸缩式锁扣为多个,多个所述可伸缩式锁扣围绕所述吸板座的中心布置,且多个所述可伸缩式锁扣同步伸缩。本发明中的自动投放回收设备能够实现对作业设备的自动投放和回收,从而降低电力作业的危险性,降低人工成本。
Description
技术领域
本发明涉及作业设备的投放回收领域,更具体地说,涉及一种自动投放回收设备。
背景技术
在输电线路高空带电作业中,作业人员经常需要携带带电作业设备攀爬上塔,或者需要携带带电作业设备在带电导线、地线工作。另外还需要从导线上回收带电作业设备。这些作业存在很大的危险性。
发明内容
本发明的目的是实现对作业设备的自动投放和回收,从而降低电力作业危险性,降低人工成本。为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种自动投放回收设备,包括无人机、电磁铁组件以及吸板组件;所述电磁铁组件包括吊杆和电磁铁,所述吊杆的一端与所述无人机连接,另一端与所述电磁铁连接;
所述吸板组件包括吸板座和可伸缩式锁扣,所述吸板座连接于作业设备,在所述电磁铁得电时所述电磁铁能够吸附于所述吸板座上;所述可伸缩式锁扣沿着所述吸板座的径向伸缩,所述可伸缩式锁扣在收缩时能够推动所述吸板座上的所述电磁铁;所述可伸缩式锁扣为多个,多个所述可伸缩式锁扣围绕所述吸板座的中心布置,且多个所述可伸缩式锁扣同步伸缩。
优选地,所述可伸缩式锁扣为四个,四个所述可伸缩式锁扣围绕所述吸板座均匀设置。
优选地,所述可伸缩式锁扣包括齿条和设置在所述齿条外端部的锁扣,所述吸板座的周壁上设置有供所述齿条通过的齿条孔,所述吸板座的内腔设置有驱动齿轮,多个所述齿条均与所述驱动齿轮相啮合,且在所述吸板座的圆周方向上,多个所述齿条的齿结构的朝向一致。
优选地,所述锁扣设置在所述齿条上,所述锁扣具有沿着所述吸板座的径向向外凹陷的倒扣凹槽,所述电磁铁的直径大于或者等于所述吸板座的直径,在所述电磁铁与所述吸板座同心时所述电磁铁的边缘部进入所述倒扣凹槽内。
优选地,所述吸板座包括座体和吸板,所述吸板连接在所述座体上,所述齿条孔设置在所述座体上;所述齿条孔的背对所述齿条的齿结构的一侧设置有导向块,所述导向块向着所述座体的中心且沿着所述齿条的移动方向延伸,所述导向块对所述齿条形成导向。
优选地,所述吸板组件还包括电机,所述驱动齿轮由所述电机驱动,所述电机固设于所述作业设备上,所述吸板座的底部设置有供所述电机穿过的通孔。
优选地,所述吸板座上设置有用于检测所述电磁铁是否吸附到所述吸板座上的传感器,所述传感器与所述电机通信连接。
优选地,所述电磁铁通过万向球节与所述吊杆连接。
优选地,所述吊杆包括杆体和柔性线体,所述柔性线体的一端与所述杆体连接,另一端与所述万向球节连接。
优选地,所述柔性线体为弹簧。
从上述技术方案可以看出,如果要捕获回收作业设备,那么首先操控无人机飞到吸板座的顶端盘旋,之后向电磁铁通电使电磁铁产生磁性,当电磁铁处于吸板座的吸附范围内时电磁铁便会与吸板座吸附到一起。之后多个可伸缩式锁扣从吸板座的不同方向同步收缩。在收缩的过程中可伸缩式锁扣会将吸板座上的电磁铁推至吸板座的中心,以使电磁铁与吸板座同心,之后可伸缩式锁扣停止收缩。在电磁铁与吸板座同心时电磁铁与吸板座之间的接触面积最大,因此吸附力最大。电磁铁与吸板座之间的吸附力以及可伸缩式锁扣对电磁铁的阻挡作用能够有效地确保电磁铁与吸板座的稳固连接。
如果要投放作业设备,那么首先控制可伸缩式锁扣向外伸出,解除对电磁铁的阻挡作用。之后切断电磁铁的电源,使电磁铁失电,那么电磁铁与吸板座之间的吸附力消失,作业设备自动与无人机分离,从而实现了对作业设备的投放
在输电线路高空带电作业中,可以预先在作业设备上设置吸板组件,之后通过远程操控就可以使无人机将作业设备捕获,并控制无人机搭载作业设备飞往指定地点,之后再远程操控无人机释放作业设备。如此,便规避了作业人员携带作业设备攀爬上塔或者在带电导线、地线工作,同时还规避了作业人员手工从导线上回收作业设备,从而显著降低了电力作业人员作业的危险性。自动投放回收设备
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的方案,下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍,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为本发明一具体实施例提供的自动投放回收设备的爆炸图;
图2为本发明一具体实施例提供的吸板座与可伸缩式锁扣的爆炸图;
图3为本发明一具体实施例提供的电磁铁组件的结构示意图;
图4为本发明一具体实施例提供的自动投放回收设备的整体结构示意图;
图5为本发明一具体实施例提供的自动投放回收设备的主视图;
图6为本发明一具体实施例提供的自动投放回收设备的俯视图。
其中,1为电磁铁组件、11为杆体、12为弹簧、13为万向球节、14为电磁铁、2为吸板组件、21为吸板座、211为吸板、212为座体、22为驱动齿轮、23为电机、24为可伸缩式锁扣、4为作业设备、2121为齿条孔、2122为导向块、2123为凹槽、241为齿条、242为锁扣、243为倒扣凹槽、3为无人机。
具体实施方式
本发明公开了一种自动投放回收设备,该设备能够实现对作业设备的自动投放和回收,从而降低电力作业的危险性,降低人工成本。
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的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
请参考附图1、附图4、附图5,本发明公开了一种自动投放回收设备,该设备包括无人机3、电磁铁组件1以及吸板组件2。电磁铁组件1包括吊杆和电磁铁14。吊杆的一端与无人机3连接,另一端与电磁铁14连接。电磁铁14与供电线路连接,在电磁铁14得电时电磁铁14具有磁性,在电磁铁14失电时电磁铁14的磁性消失。
吸板组件2包括吸板座21和可伸缩式锁扣24。在电磁铁14得电时电磁铁14能够吸附于吸板座21上。在电磁铁14失电时电磁铁14与吸板座21之间的吸附力消失。可伸缩式锁扣24沿着吸板座21的径向伸缩,并且在可伸缩式锁扣24收缩时,可伸缩式锁扣24能够与电磁铁14的边缘部接触并向吸板座21的中心推动电磁铁14。可伸缩式锁扣24为多个,多个可伸缩式锁扣24围绕吸板座21的中心布置,并且多个可伸缩式锁扣24同步伸缩。在可伸缩式锁扣24收缩到位后,围绕吸板座21布置的多个可伸缩式锁扣24将吸板座21上的电磁铁14抱住。
如果要捕获回收作业设备,那么首先操控无人机3飞到吸板座21的顶端盘旋,之后向电磁铁14通电使电磁铁14产生磁性,当电磁铁14处于吸板座21的吸附范围内时电磁铁14便会与吸板座21吸附到一起。之后多个可伸缩式锁扣24从吸板座21的不同方向同步收缩。在收缩的过程中可伸缩式锁扣24会将吸板座21上的电磁铁14推至吸板座21的中心,以使电磁铁14与吸板座21同心,之后可伸缩式锁扣24停止收缩。在电磁铁14与吸板座21同心时电磁铁14与吸板座21之间的接触面积最大,因此吸附力最大。电磁铁14与吸板座21之间的吸附力以及可伸缩式锁扣24对电磁铁14的阻挡作用能够有效地确保电磁铁14与吸板座21的稳固连接。
需要说明的是,无人机3在空中飞行时飞行姿态无法保持稳定,另外作业设备4在高空导线上作业时,由于风力或导线振动作业设备4无法处于一个稳定静止状态。因此在无人机3捕获作业设备4时,电磁铁14通常无法与吸板座21精准对接。本发明中可伸缩式锁扣24能够将电磁铁14推至与吸板座21同心的位置,如此便确保了电磁铁14与吸板座21精准对接,确保了电磁铁14与吸板座21之间具有足够的吸附力,那么也就能够规避在无人机3搭载作业设备4的过程中作业设备4从无人机3上脱落。
如果要投放作业设备4,那么首先控制可伸缩式锁扣24向外伸出,解除对电磁铁14的阻挡作用。之后切断电磁铁14的电源,使电磁铁14失电,那么电磁铁14与吸板座21之间的吸附力消失,作业设备4自动与无人机分离,从而实现了对作业设备4的投放。
在输电线路高空带电作业中,可以预先在作业设备4上设置吸板组件2,之后通过远程操控就可以使无人机3将作业设备4捕获,并控制无人机3搭载作业设备4飞往指定地点,之后再远程操控无人机3释放作业设备4。如此,便规避了作业人员携带作业设备4攀爬上塔或者在带电导线、地线工作,同时还规避了作业人员手工从导线上回收作业设备4,从而显著降低了电力作业人员作业的危险性。
请参考附图1和附图2,在本发明一具体实施例中将可伸缩式锁扣24设置为四个,四个可伸缩式锁扣24围绕吸板座21的中心轴线均匀布置。可伸缩式锁扣24相对于吸板座21布置在四个不同的方向。如果电磁铁14与吸板座21初次吸附后电磁铁14相对于吸板座21向某一个方向偏斜,那么在该方向上的可伸缩式锁扣24在收缩时会推动电磁铁14向反方向移动。由于其它三个方向的可伸缩式锁扣24同步收缩,其它三个方向的可伸缩式锁扣24会对电磁铁14形成阻挡作用,以防止电磁铁14越过吸板座21的中心。如此,在四个可伸缩式锁扣24的协同作用下电磁铁14被逐渐推动至吸板座21的中心,并与吸板座21同心布置。
可伸缩式锁扣24的可伸缩功能可以通过丝杠机构实现,也可以通过气缸实现。考虑到作业精度以及简化装置结构,本发明选用齿条241和驱动齿轮22来实现可伸缩式锁扣24的伸缩。
具体地,可伸缩式锁扣24包括齿条241和锁扣242。齿条241沿着吸板座21的径向布置,锁扣242设置在齿条241的外端部。吸板座21的周壁上设置有供齿条241通过的齿条孔2121。齿条241的一端通过齿条孔2121伸入到吸板座21的内腔中。吸板座21的内腔设置有驱动齿轮22。驱动齿轮22的轴线与吸板座21的轴线重合。驱动齿轮22与齿条241相啮合。由上文描述可知可伸缩式锁扣24为多个,那么对应地齿条241为多个。多个齿条241均与驱动齿轮22相啮合。为了确保齿条241同方向移动,本发明限定沿着吸板座21的周向,所有齿条241上的齿结构的朝向一致。或者说沿着吸板座21的圆周方向,每个齿条241上的齿结构位于各自齿条241的同一侧。在驱动齿轮22朝一个方向转动时,所有的齿条241均向吸板座21的中心移动,即收缩。在驱动齿轮22朝另一个方向转动时,所有的齿条241均向远离吸板座21的方向移动,即伸长。如此,便实现了可伸缩式锁扣24的伸缩。
需要说明的是,驱动齿轮22由电机23驱动,电机23固设在作业设备4上。吸板座21的底部设置有供电机23穿过的通孔,即电机23藏置于吸板座21的内腔中,如此使得整个设备的结构更加紧凑,同时规避了电机23受到外部设备的损伤。
锁扣242为块状,锁扣242设置在齿条241上且位于齿条241的外端部。锁扣242具有沿着吸板座21的径向向外凹陷的倒扣凹槽243,该倒扣凹槽243的开口朝向吸板座21上的电磁铁14。电磁铁14的直径不小于吸板座21的直径,以利于电磁铁14顺利进入到倒扣凹槽243中。在电磁铁14与吸板座21同心时电磁铁14的边缘部进入到倒扣凹槽243内。受约于倒扣凹槽243,电磁铁14无法水平移动,也无法上下移动,如此实现了对电磁铁14的锁止,以便于无人机3搭载作业设备4。
需要说明的是,在吸板座21的圆周方向上倒扣凹槽243为通槽,即倒扣凹槽243的两端为开口结构,以便于电磁铁14的边缘部的进入。在实际的加工制造中,根据电磁铁14的厚度来设置锁扣242以及倒扣凹槽243的尺寸,以确保当电磁铁14与吸板座21同心时,电磁铁14的边缘部恰好能够进入到锁扣242的倒扣凹槽243中。
还需要说明的是,在投放作业设备4时,首先控制锁扣242向外伸出,以使电磁铁14的边缘部从倒扣凹槽243中脱出。在该过程中电磁铁14与吸板座21之间仍具有吸附力,如此便确保了电磁铁14与锁扣242的顺利分离。在锁扣242伸长到位后,再控制电磁铁14失电,解除电磁铁14与吸板座21之间的吸附力,最后就可以操控无人机3起飞。
吸板座21具体包括座体212和吸板211。吸板211通过螺栓紧固在座体212上。与齿条241配合的齿条孔2121设置在座体212上。如此分体式设置便于加工制造。
由上文介绍可知齿条241上的齿结构设置在齿条241的一侧。在本发明中在齿条孔2121的背对齿条241的齿结构的一侧设置了导向块2122,该导向块2122沿着齿条241的移动方向或者说伸缩方向延伸,并且导向块2122是从齿条孔2121向着吸板座21的中心延伸。在电机23驱动驱动齿轮22转动时齿条241会在导向块2122的导向作用下伸缩。
关于齿条孔2121的设置,可以直接在座体212的周壁上加工出与齿条241适配的齿条孔2121,也可以在座体212的周壁上从上到下设置凹槽2123,在将吸板211盖在座体212上后,吸板211与凹槽2123共同形成了齿条孔2121。
由上文介绍可知在电磁铁14吸附于吸板座21上后电机23会驱动齿条241收缩,为了进一步提高设备的自动化程度,本发明还在吸板座21上设置了传感器,该传感器用于检测电磁铁14是否吸附到了电磁铁14上,并且该传感器与电机23通信连接。如果传感器检测到电磁铁14吸附到了吸板座21上,那么传感器会向电机23发送控制信号,以控制电机23启动,从而驱动齿条241收缩。该传感器可以为光电传感器、霍尔开关、压力传感器等。本文对传感器的类型不作具体限定,只要能够在检测到电磁铁14吸附到吸板座21上后控制电机23启动,均落入本文的保护范围。
当电磁铁14与吸板座21同心且电磁铁14的边缘部已进入到倒扣凹槽243中后,那么电机23该如何及时停止驱动呢?为了解决该问题,本发明设置了电机过载保护器,当电机过载保护器检测到电机23过载时证明电磁铁14已对接到位,且锁扣242已对电磁铁14形成锁止,那么电机23停止转动。
需要说明的是,除了电机过载保护器,还可以采用光电传感器、压力传感器、霍尔开关等传感器来检测锁扣242是否已经锁止到位。
由上文介绍可知,由于无人机3在飞行时飞行姿态无法保持不变,另外作业设备4由于受到风力或导线振动而无法处于稳定静止状态,因此也就无法确保电磁铁14与吸板211的对接精度,那么也就无法确保电磁铁14与吸板211之间连接的稳定性。可伸缩式锁扣24能够将电磁铁14推至与吸板211同心,从而确保电磁铁14与吸板211之间的接触面积为最大,那么也就确保了二者之间的吸附力为最大。以上是从宏观上确保电磁铁14与吸板211的对接精度,接下来介绍如何从微观上进一步提高电磁铁14与吸板211之间的对接精度。
如果要使电磁铁14完全吸附在吸板211上,那么就要确保电磁铁14的吸附面与吸板211的吸附面相互平行。为此本发明作出了如下设计:请参考附图1和附图3,本发明增设了万向球节13,电磁铁14与吊杆之间通过万向球节13来进行连接,即电磁铁14与吊杆之间为活动连接。如此,在电磁铁14与吸板211吸附的过程中万向球节13能够使电磁铁14自适应调节与吸板211之间的平行度偏差,从而使电磁铁14完全贴合在吸板211上。
本发明对吊杆也作了特殊设计:请继续参考附图1和附图3,本发明中的吊杆具体包括杆体11和柔性线体。柔性线体的上端部与杆体11的下端部连接。柔性线体的下端部与万向球节13的球部连接。万向球节13的座部与电磁铁14连接。即电磁铁14与杆体11之间不仅为万向连接,而且还为柔性连接。柔性连接的作用在于:第一缓冲电磁铁14与吸板211瞬间吸附产生的撞击;第二缓冲无人机3搭载作业设备4落地瞬间产生的缓冲。
柔性线体可以为绳索、钢缆、橡皮筋等。本发明将柔性线体优选为弹簧12,弹簧12具有较佳的缓冲功能
需要说明的是,如果在无人机3捕获作业设备4前,作业设4备位于平整的地面上,那么柔性线体还能够提高电磁铁14与吸板211的垂直度,从而进一步提高对接精度,提高吸附力。其原因是柔性线体能够使电磁铁14保持悬垂状态,从而也就确保了电磁铁14与吸板211的垂直度。
本发明中的自动投放回收设备捕获回收作业设备4的过程如下:操控无人机3在吸板211的顶端盘旋,控制电磁铁14得电,当电磁铁14位于吸板211的吸附范围内时电磁铁14吸附到吸板211上。由于万向球节13的设置会使电磁铁14在对位时进行平行度偏差的自适应调节,以确保精准对接。待传感器检测到电磁铁14吸附到吸板211上后,传感器控制电机23正转,电机23通过驱动齿轮22驱动齿条241同步收缩,在齿条241收缩的过程中,齿条241外端部的锁扣242会将吸板211上的电磁铁14推到吸板211的中心位置,同时电磁铁14的边缘部会进入到锁扣242的倒扣凹槽243内,倒扣凹槽243对电磁铁14形成锁止。当电机过载保护器检测到电机23过载运行时说明锁扣242锁止到位,那么电机23停止正转。至此,无人机3完成对作业设备4的捕获回收。
本发明中的自动投放回收设备的投放过程如下:控制电机23反转,电机23通过驱动齿轮22驱动齿条241向外伸出,电磁铁14从倒扣凹槽243中脱出。控制电磁铁14失电,解除电磁铁14与吸板211之间的吸附作用,即可完成对作业设备4的快速投放。本发明中的自动投放回收设备具有如下有益效果:
第一,通过控制电磁铁14得电和失电来控制电磁铁组件1与吸板组件2的对接和分离,从而实现了对作业设备4的自动投放和回收,降低了电力作业人员的危险性,降低了人工劳动成本。
第二,多个可伸缩式锁扣24能够确保将电磁铁14推至吸板211中心位,万向球节13利于电磁铁14自适应微调与吸板211之间的平行度,从而从宏观和微观上来提高对接精度,提高电磁铁14与吸板211之间的吸附力。。
第三,锁扣242能够对吸板211上的电磁铁14形成锁止,防止电磁铁14相对于吸板211发生移动,从而确保电磁铁14与吸板211连接的牢固性,规避作业设备4从无人机3上意外坠落。
第四,弹簧12的设置不仅能够缓冲电磁铁14与吸板211瞬间吸附的撞击力,还能够缓冲无人机3搭载作业设备4落地瞬间的撞击力。
第五,使电机23驱动可伸缩式锁扣24外伸,之后解除电磁铁14的吸附力,即可快速投放作业设备4。
最后,还需要说明的是,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。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种自动投放回收设备,其特征在于,包括无人机、电磁铁组件以及吸板组件;所述电磁铁组件包括吊杆和电磁铁,所述吊杆的一端与所述无人机连接,另一端与所述电磁铁连接;
所述吸板组件包括吸板座和可伸缩式锁扣,所述吸板座连接于作业设备,在所述电磁铁得电时所述电磁铁能够吸附于所述吸板座上;所述可伸缩式锁扣沿着所述吸板座的径向伸缩,所述可伸缩式锁扣在收缩时能够推动所述吸板座上的所述电磁铁;所述可伸缩式锁扣为多个,多个所述可伸缩式锁扣围绕所述吸板座的中心布置,且多个所述可伸缩式锁扣同步伸缩。
2.根据权利要求1所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述可伸缩式锁扣为四个,四个所述可伸缩式锁扣围绕所述吸板座均匀设置。
3.根据权利要求1所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述可伸缩式锁扣包括齿条和设置在所述齿条外端部的锁扣,所述吸板座的周壁上设置有供所述齿条通过的齿条孔,所述吸板座的内腔设置有驱动齿轮,多个所述齿条均与所述驱动齿轮相啮合,且在所述吸板座的圆周方向上,多个所述齿条的齿结构的朝向一致。
4.根据权利要求3所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述锁扣设置在所述齿条上,所述锁扣具有沿着所述吸板座的径向向外凹陷的倒扣凹槽,所述电磁铁的直径大于或者等于所述吸板座的直径,在所述电磁铁与所述吸板座同心时所述电磁铁的边缘部进入所述倒扣凹槽内。
5.根据权利要求3所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述吸板座包括座体和吸板,所述吸板连接在所述座体上,所述齿条孔设置在所述座体上;所述齿条孔的背对所述齿条的齿结构的一侧设置有导向块,所述导向块向着所述座体的中心且沿着所述齿条的移动方向延伸,所述导向块对所述齿条形成导向。
6.根据权利要求3所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述吸板组件还包括电机,所述驱动齿轮由所述电机驱动,所述电机固设于所述作业设备上,所述吸板座的底部设置有供所述电机穿过的通孔。
7.根据权利要求6所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述吸板座上设置有用于检测所述电磁铁是否吸附到所述吸板座上的传感器,所述传感器与所述电机通信连接。
8.根据权利要求1所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述电磁铁通过万向球节与所述吊杆连接。
9.根据权利要求8所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述吊杆包括杆体和柔性线体,所述柔性线体的一端与所述杆体连接,另一端与所述万向球节连接。
10.根据权利要求9所述的自动投放回收设备,其特征在于,所述柔性线体为弹簧。
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