CN114803931A - 配网带电作业机器人导线举升装置、方法及机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种配网带电作业机器人导线举升装置、方法及机器人，本公开具有摆臂位置调整机构，通过控制摆臂调整机构带动横梁及螺旋顶升机构转动，根据顶升导线与横担的位置，调整横梁角度，使螺旋顶升机构中的顶升架位于最佳作业位置，可靠举升导线，提高了带电作业效率。

Description

配网带电作业机器人导线举升装置、方法及机器人

技术领域

本公开属于高压带电作业机器人带电作业技术领域，具体涉及一种配网带电作业机器人导线举升装置、方法及机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，在配网带电作业过程中，往往会遇到绝缘子、变压器、线路金具等由于破损缺陷需要更换。

据发明人了解，在进行更换时需要将线路升起，现有技术中提升导线的方法是需要两辆绝缘斗臂车配合工作，一辆绝缘斗臂车从线路上方采用绝缘小吊将带电导线提升，另一辆绝缘斗臂车运送作业人员至绝缘子、变压器、线路金具等处进行带电作业，或者由工人攀爬至电杆顶部采用绝缘支撑杆方法提升导线，第一种方法浪费工作成本，而采用绝缘支撑杆的作业方式，线路导线重量大，提升比较费力，并且自动化水平低，劳动强度大，效率低，而且操作人员直接接触高压导线，容易引发触电事故，存在很大的安全隐患。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种配网带电作业机器人导线举升装置、方法及机器人，本公开具有摆臂位置调整机构，可方便调整举升装置与被提升导线位置，可靠举升导线，提高了带电作业效率。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种配网带电作业机器人导线举升装置，包括磁吸附定位夹紧机构、摆臂调整机构、螺旋顶升机构和控制模块，其中：

所述的磁吸附定位夹紧机构包括夹紧定位基座、电磁铁和竖梁，所述电磁铁设置在夹紧定位基座上，通过导磁体能够与横担接触，所述竖梁与夹紧定位基座之间在竖直方向上可移动式连接；

所述摆臂调整机构包括横梁和第一驱动机构，所述横梁一端与所述竖梁可转动连接，另一端与螺旋顶升机构可转动连接，第一驱动机构设置于横梁或竖梁上，能够驱动所述横梁绕所述竖梁转动；

所述螺旋顶升机构包括顶升机构和第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述顶升机构连接，并带动顶升机构竖直运动；

所述控制模块被配置为控制第一驱动机构和第三驱动机构的工作，使顶升机构以设定角度举升导线。

作为可选择的实施方式，所述控制模块支持遥控。

作为可选择的实施方式，所述夹紧定位基座的一侧设置有导向槽，所述的竖梁呈U型结构，连接在夹紧定位基座导向槽上，并可以沿着导向槽上下移动。

作为可选择的实施方式，还包括锁紧螺母和锁紧螺钉，所述竖梁上通过所述锁紧螺母和锁紧螺钉的配合与所述夹紧定位基座实现锁紧定位。。

作为可选择的实施方式，所述第一驱动机构包括旋转电机、旋转小齿轮和旋转大齿轮，所述横梁一端铰接在竖梁底部，所述竖梁底部设置有旋转电机，旋转电机与旋转小齿轮连接，旋转小齿轮与旋转大齿轮啮合，且所述旋转大齿轮固定于所述横梁端部。

根据顶升导线与横担的位置，调整横梁角度，使螺旋顶升机构中的顶升架位于导线正下方，安全可靠提升导线。

作为可选择的实施方式，横梁呈U型结构。

作为可选择的实施方式，所述摆臂调整机构还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括驱动电机和减速机，所述驱动电机设置于所述横梁的一端，且横梁该端与所述螺旋顶升机构通过所述减速机连接，所述驱动电机与减速机连接。

作为可选择的实施方式，所述第三驱动机构包括顶升电机、传动小齿轮和传动大齿轮，所述的传动小齿轮固定在顶升电机的输出轴上，所述的传动大齿轮固定在顶升机构上，且所述传动小齿轮与传动大齿轮啮合。

作为可选择的实施方式，所述顶升机构包括基座、顶升架、丝杠、支撑架和顶升丝母，所述基座下部通过滚子轴承与所述横梁相接触，所述基座上部设置有顶升丝母，所述顶升丝母内套设有所述丝杠，且所述顶升丝母与所述丝杠可转动连接，所述丝杠与所述传动大齿轮连接，随着传动大齿轮的转动而转动，所述顶升丝母的上方并排设置有两个顶升杆，所述顶升杆能够随顶升丝母上下运动，两个顶升杆的上端设置有一支撑架，支撑架上设置有用于举升导线的顶升架。

上述线路举升装置的作业方法，包括以下步骤：

根据现场绝缘子、变压器或者线路金具的与导线的位置关系，调整磁吸附定位夹紧机构；

控制摆臂调整机构、螺旋顶升机构运动到初始位置，线路举升装置运动到横担作业位置，磁吸附夹紧定位基座底部跨骑在横担上，接通电源，电磁铁牢固吸附夹紧在横担上；

控制摆臂调整机构带动横梁及螺旋顶升机构转动，根据顶升导线与横担的位置，调整横梁角度，使螺旋顶升机构中的顶升架位于最佳作业位置；

驱动螺旋提升机构旋转，使螺旋顶升机构能够举升导线，带动顶升杆及顶升架向上运动，将导线举升到合适的作业位置，同时结合摆臂调整机构的运动来调整螺旋顶升机构的位置；

直线绝缘子、变压器或者线路金具更换完成后，控制螺旋顶升机构向下运动，将导线放回到合适的位置，螺旋顶升机构回复到初始位置；

控制磁吸附定位夹紧机构磁性消失，回收线路举升装置。

一种带电作业机器人，包括上述线路举升装置，所述机器人的机器臂通过快换装置与所述线路举升装置连接。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开创造性的提出了一种磁吸附式带电作业机器人线路举升技术，研制了线路举升装置，解决了线路导线举升过程中自动化水平低和安全性差的难题，替代人工进行线路导线举升，降低了带电作业环境下人工线路导线举升的风险，提高了带电作业效率，为带电作业机器人的发展提供可靠的技术保障。

本公开创造性的提出了一种遥操作带电作业机器人线路导线提升方法，设计螺旋顶升系统和双轴式大扭矩丝杠顶升机构，结合摆臂位置调整控制技术，解决了线路举升过程中提升费力的难题，实现了稳定准确提升线路导线，可适合各种架空线路带电导线的提升作业，保证了整个带电作业环节的顺利进行，降低了工作成本。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开主体结构总体外观示意图。

图2是本公开磁吸附定位夹紧结构示意图；

图3是本公开顶升结构左视示意图；

图4是本公开顶升结构剖面示意图。

其中:1.快换装置，2.锁紧螺母，3.锁紧螺钉，4.直线绝缘子，5.导线，6.导向槽孔，7.顶升结构基座，8.减速机，9.横梁，10.旋转大齿轮，11.旋转小齿轮，12.旋转电机，13.竖梁，14.横担，15.磁吸附夹紧定位基座，16.电源动力及控制模块，17.直流电磁铁，18.顶升电机，19.传动小齿轮，20.传动大齿轮，21.顶升架，22.连接轴，23.支撑架，24.顶升杆，25.角接触球轴承，26.顶升外壳，27.丝杠，28.顶升丝母，29.导磁体，30.圆锥滚子轴承。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

如图1所示，一种磁吸附式遥操作带电作业机器人线路举升装置，包括：磁吸附定位夹紧机构、摆臂调整机构和螺旋顶升机构。下面具体对每部分进行详细介绍：

如图1和图2所示，磁吸附定位夹紧机构包括磁吸附夹紧定位基座15、直流电磁铁17、电源动力及控制模块16和竖梁13，在本实施例中，磁吸附夹紧定位基座15底部呈U型，可跨骑在横担14上，方便夹紧定位，其开口大小可根据现场横担14调整。

直流电磁铁17设置在磁吸附夹紧定位基座15底部，为强磁力电磁铁，可牢固吸附在横担14上，并通过导磁体29与横担14接触，电源动力及控制模块16设置在磁吸附夹紧定位基座15的内部，磁吸附夹紧定位基座15的一侧设置有导向滑块。

如图1和图2所示，竖梁13呈U型结构，连接在磁吸附夹紧定位基座导向滑块上，并可以沿着导向滑块上下移动。竖梁上设置有锁紧螺钉3和锁紧螺母2，通过调节锁紧螺钉3和锁紧螺母2，可起到锁紧定位作用，竖梁13上还设置有快换装置1。

如图1和图2所示，电源动力及控制模块提供装置运行的动力及遥操作控制方式。

如图1所示，摆臂调整机构包括横梁9、旋转大齿轮10、旋转小齿轮11、旋转电机12、微调电机和减速机8，在本实施例中，横梁9呈U型结构，一端铰接在竖梁13底部，另一端通过微调电机和减速机8与螺旋顶升机构连接，驱动螺旋提升机构旋转实现微调操作。

竖梁结构是U型结构或者设置有凹槽，以连接在导向滑块上，上下调整整体结构。

同样的，横梁结构采用U型结构的话，重量轻的同时强度也很高。

当然，在部分实施例中，两个结构采用杆件也是可以的。

需要说明的是，U型结构就是槽钢结构，即梁上一面设置有凹槽结构，这种梁结构比较坚固，可以作为悬臂梁使用，并能保证一定的强度。

旋转大齿轮10安装在横梁9上，旋转电机12、旋转小齿轮11固定在竖梁9上，旋转电机12为大扭力电机，通过旋转小齿轮11驱动旋转大齿轮10运动，从而带动横梁9及螺旋顶升机构绕竖梁9转动，根据顶升导线与横担14的位置，调整横梁9与竖梁13的角度，调整螺旋顶升机构中的顶升架21处于导线5的正下方，安全可靠提升导线5。

如图1、图3和图4所示，螺旋顶升机构包括顶升电机18、传动小齿轮19、传动大齿轮20、顶升结构基座7、顶升架21、连接轴22、支撑架23、顶升杆24、顶升外壳26、丝杠27、顶升丝母28。顶升电机18固定在顶升结构基座7上，为大扭力电机，传动小齿轮19固定在顶升电机18输出轴上，传动大齿轮20固定在丝杠27输入轴上，传动小齿轮19与传动大齿轮20啮合，顶升电机18通过啮合的齿轮驱动丝杠27运动。

顶升结构基座7下部通过圆锥滚子轴承30与摆臂调整机构的横梁9相接触，通过微调电机驱动减速机，进而驱动螺旋顶升机构相对横梁9旋转，调整顶升架21以最佳角度举升导线5。

如图4所示，顶升外壳26的上端设置导向槽孔6结构，顶升杆24可在导向槽孔6内上下自由滑动，顶升外壳26的两侧壁上设置有导槽结构，顶升丝母28可在导槽结构的导向下上下自由滑行。

如图1和图4所示，顶升架21呈羊角式结构，由连接轴22固定在支撑架23上，支撑架23通过两根顶升杆24与顶升丝母28连接，并随顶升丝母一起上下滑动。

如图4所示，丝杠27的两端通过两个角接触球轴承25固定在顶升壳体26上，丝杠27带动顶升丝母28运动，顶升丝母28上下滑动，从而带动顶升杆24上下滑动，进而驱动顶部的顶升架21举升导线5到合适的作业位置。

基于上述一种磁吸附式遥操作带电作业机器人线路举升装置的工作方法，包括以下步骤：

首先，根据现场直线绝缘子4、变压器或者线路金具的与导线5的位置关系，调整磁吸附定位夹紧机构的锁紧螺钉3及锁紧螺母2并紧固。

启动磁吸附式遥操作带电作业机器人线路举升装置，摆臂调整机构、螺旋顶升机构运动到初始位置。带电作业机器人通过快换装置1夹持线路举升装置运动到横担14作业位置，磁吸附夹紧定位基座底部跨骑在横担14上，接通电源，直流电磁铁17牢固吸附夹紧在横担14上，带电作业机器人释放快换装置并退出作业位置。

遥操作控制摆臂调整机构的旋转电机12运动，通过旋转小齿轮11及旋转大齿轮10带动横梁13及螺旋顶升机构转动，根据顶升导线5与横担14的位置，调整横梁13角度，使螺旋顶升机构中的顶升架26位于最佳作业位置。

通过遥操作控制微调电机和减速机8运动，驱动螺旋提升机构旋转，使螺旋顶升机构中的羊角式顶升架21方便举升导线。

遥操作控制顶升电机18运动，通过啮合的传动小齿轮19和传动大齿轮20驱动丝杠27转动，丝杠带动顶升丝母28运动，顶升丝母28沿壳体导槽滑动，带动顶升杆24及顶升架21向上运动，从而将导线5举升到合适的作业位置，此时可结合摆臂调整机构的运动来调整螺旋顶升机构的位置。

直线绝缘子4、变压器或者线路金具等更换完成后，遥操作控制顶升电机18运动，驱动丝杠27转动，丝杠27带动顶升丝母28运动，顶升丝母28沿壳体导槽移动，带动顶升杆24及顶升架21向下运动，将导线5放回到合适的位置，螺旋顶升机构回复到初始位置，此时也可结合摆臂调整机构的运动来调整螺旋顶升机构的位置。

遥操作控制摆臂调整机构的旋转电机12运动，使螺旋顶升机构运动到初始位置。

带电作业机器人运动到磁吸附式遥操作带电作业机器人线路举升装置位置，通过快换装置1夹持住线路举升装置，此时，磁吸附定位夹紧机构的直流电磁铁17断开电源，磁性消失，带电作业机器人夹持线路举升装置离开作业位置，线路举升任务完成。

快换装置1可以是现有的快换机构，例如快换接头等，在此不再赘述。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (11)

1.一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：包括磁吸附定位夹紧机构、摆臂调整机构、螺旋顶升机构和控制模块，其中：

所述的磁吸附定位夹紧机构包括夹紧定位基座、电磁铁和竖梁，所述电磁铁设置在夹紧定位基座上，通过导磁体能够与横担接触，所述竖梁与夹紧定位基座之间在竖直方向上可移动式连接；

所述摆臂调整机构包括横梁和第一驱动机构，所述横梁一端与所述竖梁可转动连接，另一端与螺旋顶升机构可转动连接，第一驱动机构设置于横梁或竖梁上，能够驱动所述横梁绕所述竖梁转动；

所述螺旋顶升机构包括顶升机构和第三驱动机构，所述第三驱动机构与所述顶升机构连接，并带动顶升机构竖直运动；

所述控制模块被配置为控制第一驱动机构和第三驱动机构的工作。

2.如权利要求1所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述夹紧定位基座具有一凹部，一侧设置有导向滑块，所述的竖梁呈U型结构，连接在夹紧定位基座导向滑块上，并可以沿着导向滑块上下移动。

3.如权利要求2所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：还包括锁紧螺母和锁紧螺钉，所述竖梁上通过所述锁紧螺母和锁紧螺钉的配合与所述夹紧定位基座实现锁紧定位。

4.如权利要求1所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述第一驱动机构包括旋转电机、旋转小齿轮和旋转大齿轮，所述横梁一端铰接在竖梁底部，所述竖梁底部设置有旋转电机，旋转电机与旋转小齿轮连接，旋转小齿轮与旋转大齿轮啮合，且所述旋转大齿轮固定于所述横梁端部。

5.如权利要求1所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述摆臂调整机构还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括驱动电机和减速机，所述驱动电机设置于所述横梁的一端，且横梁该端与所述螺旋顶升机构通过所述减速机连接，所述驱动电机与减速机连接。

6.如权利要求1所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述第三驱动机构包括顶升电机、传动小齿轮和传动大齿轮，所述的传动小齿轮固定在顶升电机的输出轴上，所述的传动大齿轮固定在顶升机构上，且所述传动小齿轮与传动大齿轮啮合。

7.如权利要求6所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述顶升机构包括基座、顶升架、丝杠、支撑架和顶升丝母，所述基座下部通过滚子轴承与所述横梁相接触，所述基座上部设置有顶升丝母，所述顶升丝母内套设有所述丝杠，且所述顶升丝母与所述丝杠可转动连接，所述丝杠与所述传动大齿轮连接，随着传动大齿轮的转动而转动，所述顶升丝母的上方并排设置有两个顶升杆，所述顶升杆能够随顶升丝母上下运动，两个顶升杆的上端设置有一支撑架，支撑架上设置有用于举升导线的顶升架。

8.如权利要求7所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述丝杠的外侧设置有顶升外壳，顶升外壳上设置有用于顶升杆上下滑动的导向槽。

9.如权利要求8所述的一种配网带电作业机器人导线举升装置，其特征是：所述丝杠的两端分别通过一个角接触球轴承固定在所述顶升外壳上。

10.权利要求1-9中任一项所述的线路举升装置的作业方法，其特征是：包括以下步骤：

根据现场绝缘子、变压器或者线路金具的与导线的位置关系，调整磁吸附定位夹紧机构；

控制摆臂调整机构、螺旋顶升机构运动到初始位置，线路举升装置运动到横担作业位置，磁吸附夹紧定位基座底部跨骑在横担上，接通电源，电磁铁牢固吸附夹紧在横担上；

控制摆臂调整机构带动横梁及螺旋顶升机构转动，根据顶升导线与横担的位置，调整横梁角度，使螺旋顶升机构中的顶升架位于最佳作业位置；

驱动螺旋提升机构旋转，使螺旋顶升机构能够举升导线，带动顶升杆及顶升架向上运动，将导线举升到合适的作业位置，同时结合摆臂调整机构的运动来调整螺旋顶升机构的位置；

直线绝缘子、变压器或者线路金具更换完成后，控制螺旋顶升机构向下运动，将导线放回到合适的位置，螺旋顶升机构回复到初始位置；

控制磁吸附定位夹紧机构磁性消失，回收线路举升装置。

11.一种带电作业机器人，其特征是：包括如权利要求1-9中任一项所述的线路举升装置，所述机器人的机器臂通过快换装置与所述线路举升装置连接。

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