CN114847027A - 一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化机器人技术领域，提供了一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，所述折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人包括机器人主体，所述机器人主体上设有导向偏转上下线机构，所述机器人主体底部通过折叠伸缩机构连接有横梁，所述横梁一端设置有导向支撑旋切机构，所述树障清除机器人还包括相连接的载荷自锁夹钩机构和卷扬机构，所述卷扬机构安装于所述机器人主体。本发明解决了现有的输配电线路树障清除装置操作复杂、可靠性差、分体组装不便收纳、工作效率低等问题。

Description

一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人

技术领域

本发明属于自动化机器人技术领域，尤其涉及一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人。

背景技术

我国电网系统规模巨大，输配电线路常常穿越树林、灌木丛，极易造成树木短路起火、线路跳闸等事故，严重影响电网安全运行。目前，树障清除作业主要以人工为主，劳动强度大，又处在高空、高电压、强电场的环境中，易引发事故和人员伤亡，危险系数高；市场已有的机器人作业尚处在试验阶段，工作效率低，难以开展规模化作业。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，旨在解决现有输配电线路人工清除树障安全性差，工作效率低的问题。

本发明采用如下技术方案：

所述折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人包括机器人主体，所述机器人主体上设有导向偏转上下线机构，所述机器人主体底部通过折叠伸缩机构连接有横梁，所述横梁一端设置有导向支撑旋切机构，所述树障清除机器人还包括相连接的载荷自锁夹钩机构和卷扬机构，所述卷扬机构安装于所述机器人主体。

进一步的，所述导向偏转上下线机构包括安装于机器人主体上的两根吊臂，所述吊臂顶部转动设置有行走轮，所述吊臂上还安装有用于驱动行走轮转动的驱动电机；所述吊臂顶部为具有导向边的挂线导向板，两块所述挂线导向板的导向边均向内向下倾斜设置，所述吊臂位于挂线导向板下方位置转动连接有脱线导向板，所述吊臂上设有用于限位脱线导向板向上转动的限位机构。

进一步的，所述限位机构包括推拉组件、支撑板和位于推拉组件驱动端的定位轴，所述支撑板内开有竖直的槽孔，所述定位轴一端置入所述槽孔内。

进一步的，所述吊臂上还设有用于限位脱线导向板最低位置的限位螺钉，以及用于感应脱线导向板位置的接近开关。

进一步的，所述吊臂内向上设置有压紧轮组件，所述压紧轮组件包括丝杆滑块，所述丝杆滑块的驱动端安装有压紧轮，所述吊臂内侧还设有压紧轮支架，所述压紧轮支架末端向上设置有载荷钩托架，所述压紧轮通过缓冲弹簧连接至所述压紧轮支架。

进一步的，所述导向支撑旋切机构包括导向支撑架，所述导向支撑架上安装有旋切驱动组件，所述导向支撑架外侧向内形成若干个间隔设置的导向槽，所述旋切驱动组件的输出轴连接有锯片，每个导向槽均露出锯片边缘。

进一步的，所述载荷自锁夹钩机构有两个且两者之间通过连杆连接，所述载荷自锁机构包括中部铰接的两个弧形夹臂，两个夹臂的末端铰接有拉板，两块拉板末端共铰接有绳扣，两块所述拉板末端的铰接轴通过拉伸弹簧与连杆连接，所述绳扣与卷扬机构连接。

进一步的，所述折叠伸缩机构包括剪式伸缩架和轨道架，所述剪式伸缩架安装至机器人主体底部，所述轨道架安装于剪式伸缩架底部，所述横梁安装于所述轨道架上，所述轨道架上还设有用于驱动剪式伸缩架伸缩的升降组件。

进一步的，所述升降组件包括转轮、拉绳和驱动组件，所述驱动组件设置在轨道架上，所述转轮套设在驱动组件的输出轴上，所述拉绳的一端缠绕在转轮上，所述拉绳的另一端与剪式伸缩架的顶端连接。

进一步的，所述横梁通过摆臂机构转轴连接至所述轨道架，所述剪式伸缩架顶部转轴连接至所述机器人主体，且机器人主体与剪式伸缩架之间还连接有缓冲支撑杆。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，本机器人中的载荷自锁夹钩机构能够自动化上下移动，从而实现了带动本机器人自动化上升下降；本机器人中的导向偏转上下线机构也能够自动化上下线，且无需摆臂控制，从而实现了带动本机器人自动化挂载导线和脱离导线；折叠伸缩机构的设置使得本机器人能够便捷的折叠伸缩；本机器人上的导向支撑旋切机构也实现了自动化清除树障。因此本机器人控制简单，结构可靠，工作效率高，安全性也比较好。

附图说明

图1是本发明提供的机器人的立体结构示意图；

图2是导向偏转上下线机构的立体结构示意图；

图3是导向偏转上下线机构的部分立体结构示意图一；

图4是导向偏转上下线机构的部分立体结构示意图二；

图5是本发明提供的机器人的部分立体结构示意图；

图6是本发明提供的机器人的部分结构主视图；

图7是折叠伸缩机构的部分立体结构示意图一；

图8是折叠伸缩机构的部分立体结构示意图二；

图9是折叠伸缩机构的部分立体结构示意图三；

图10是载荷自锁夹钩机构的立体结构示意图；

图11是本机器人中载荷自锁夹钩机构上线后的结构示意图；

图12是本机器人中导向偏转上下线机构上线过程中的结构示意图；

图13是本机器人中导向偏转上下线机构上线后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明专利目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

为了便于说明仅示出了与本发明实施例相关的部分。

结合图1、图5和图6所示所述折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人包括机器人主体21，所述机器人主体21上设有导向偏转上下线机构2，所述机器人主体21底部通过折叠伸缩机构3连接有横梁1，所述横梁1一端设置有导向支撑旋切机构4，所述树障清除机器人还包括相连接的载荷自锁夹钩机构5和卷扬机构6，所述卷扬机构6安装于所述机器人主体21。

卷扬机构作用在载荷自锁夹钩机构上带动本机器人上升下降，导向偏转上下线机构能够带动本机器人在导线上完成上下线，本机器人在导线上移动的过程中，其上的导向支撑旋切机构能够自动化切割导线附近的树枝，从而本机器人实现了自动化清除树障。本机器人在工作时全程不需要人工参与，安全性高，工作效率也比较高。

结合图2所示，作为一种优选结构，所述导向偏转上下线机构2包括安装于机器人主体21上的两根吊臂22，所述吊臂22顶部转动设置有行走轮23，所述吊臂22上还安装有用于驱动行走轮23转动的驱动电机24；所述吊臂21顶部为具有导向边的挂线导向板25，两块所述挂线导向板25的导向边均向内向下倾斜设置，所述吊臂22位于挂线导向板25下方位置转动连接有脱线导向板26，所述吊臂22上设有用于限位脱线导向板26向上转动的限位机构。

本机器人中挂线导向板上的倾斜导向边为导线提供导引路径，机器人通过牵引上升，导线与倾斜导向边接触，导线经过导向边导引后，本机器人整体会发生扭转，最终实现行走轮挂载在导线上，从而完成了上线作业。此时导线也与行走轮配合，驱动电机驱动行走轮在导线上转动，从而实现机器人在导线上行走。作为一种具体结构，结合图2所示，吊臂22具有侧板14和中间立板15，侧板14顶部有轮轴紧定板16，行走轮安装在中间立板15和轮轴紧定板16之间，并通过锁紧螺钉17锁定，驱动电机安装在吊臂背面。行走轮的凹槽接触导线，驱动电机驱动行走轮转动，从而实现驱动机器人行走。另外也可以采用其他驱动方式，比如通过带轮形式，均在本发明的保护范围内。

结合图3和图4所示，作为一种优选结构，所述限位机构包括推拉组件28、支撑板27和位于推拉组件驱动端的定位轴29，所述支撑板27内开有竖直的槽孔，所述定位轴29一端置入所述槽孔内。推拉组件用于驱动定位轴上下移动，推拉组件可以采用推拉式电磁铁，推拉式电磁铁的驱动端有轴固定套18，定位轴穿设在轴固定套18内。支撑板的槽孔限制定位轴的上下移动距离，且为定位轴限位脱线导向板提供支撑。

结合图2所示，为了保证行走的稳定性，所述吊臂22内向上设置有压紧轮组件7，所述压紧轮组件7包括丝杆滑块71，所述丝杆滑块71的驱动端安装有压紧轮72，所述吊臂22内侧还设有压紧轮支架73，所述压紧轮支架73末端向上设置有载荷钩托架74，所述压紧轮72通过缓冲弹簧75连接至所述压紧轮支架73。本机器人上升时导线相对下降，导线顺着导向边移动直至导线位于行走轮下位置，然后挂线，导线此时对齐两个压紧轮的凹槽位置，压紧轮能够准确压紧导线。

结合图2所示，本结构中，脱线导向板可根据重力自由转动，所述吊臂22上还设有用于限位脱线导向板最低位置的限位螺钉8，以及用于感应脱线导向板26位置的接近开关9。当下线时，脱线导向板下落经由接近开关，脱线导向板触碰至限位螺钉，接近开关输出触发信号，控制牵引本机器人的装置停止动作，本机器人不再上升，然后再控制本机器人下降脱线，可实现本机器人自动化作业。

结合图1所示，作为一种优选结构，所述导向支撑旋切机构4包括导向支撑架41，所述导向支撑架41上安装有旋切驱动组件42，所述导向支撑架41外侧向内形成若干个间隔设置的导向槽411，所述旋切驱动组件42的输出轴连接有锯片43，每个导向槽411均露出锯片43边缘。本导向支撑旋切机构运动过程中，树枝进入导向槽内，旋切驱动组件带动锯片转动，锯片将进入导向槽内的树枝切断，从而达到清除树障的目的。所有的导向槽均露出锯片边缘，从而确保树枝能够进入导向支撑架上的导向槽内，导向槽也能够给树枝一个辅助支撑，便于锯片切割树枝。

结合图10所示，作为一种优选结构，所述载荷自锁夹钩机构5有两个且两者之间通过连杆10连接，所述载荷自锁机构5包括中部铰接的两个弧形夹臂51，两个夹臂51的末端铰接有拉板52，两块拉板52末端共铰接有绳扣53，两块所述拉板52末端的铰接轴54通过拉伸弹簧55与连杆10连接，所述绳扣53与卷扬机构6连接。夹臂、拉板和绳扣之间连接灵活，卷扬机构通过拉动绳扣，即可以带动夹臂移动。

结合图5-8所示，作为一种优选结构，所述折叠伸缩机构3包括剪式伸缩架31和轨道架32，所述剪式伸缩架31安装至机器人主体21底部，所述轨道架32安装于剪式伸缩架31底部，所述横梁1安装于所述轨道架32上，所述轨道架32上还设有用于驱动剪式伸缩架31伸缩的升降组件34。所述升降组件34包括转轮341、拉绳342和驱动组件343，所述驱动组件343设置在轨道架32上，所述转轮341套设在驱动组件343的输出轴上，所述拉绳342的一端缠绕在转轮341上，所述拉绳342的另一端与剪式伸缩架31的顶端连接。驱动组件能够带动转轮转动，转轮缠绕拉绳，拉绳带动剪式伸缩架收缩折叠，从而本机器人能够便捷的折叠伸缩。

结合图9所示，作为一种优选结构，所述横梁1通过摆臂机构11转轴连接至所述轨道架32，所述剪式伸缩架31顶部转轴连接至所述机器人主体21，且机器人主体21与剪式伸缩架31之间还连接有缓冲支撑杆33。所述摆臂机构11包括安装板111、小齿轮112和回转齿轮113，所述小齿轮112连接在轨道架32上，所述回转齿轮113通过安装板111连接在横梁1上，所述小齿轮112和回转齿轮113啮合。通过驱动齿轮转动能够带动横梁转动，因此与横梁连接的导向支撑旋切机构的朝向能够灵活改变，适应更多工作场合。当本机器在导线上行走时，遇到倾斜导线的情况下，缓冲支撑杆可以对剪式伸缩架进行角度调整，使本机器人保持平衡。

结合图11-13，机器人通过载荷自锁夹钩机构的上升过程为:操作人员先将磁铁13吸附在连杆上的凹槽处，然后采用投掷方式将与磁铁连接牵引绳的一端越过导线，操作人员拉动牵引绳，牵引绳拉动连杆，连杆带动载荷自锁夹钩机构上升，直至其上的两个夹臂移动至导线位置，接下来卷扬机构开始绕绳，在卷扬机构的作用下，两个夹臂握持住导线，然后卷扬机构继续工作，两个夹臂挂在导线上受力，本机器人上升至预期位置。机器人在导线上行走前用力拉动牵引绳使得磁铁脱离连杆。

机器人通过载荷自锁夹钩机构的下降过程为：卷扬机构反向动作，本机器人下降至地面，然后继续卷扬机构动作，拉伸弹簧此时接受不到卷扬机构的拉力，拉伸弹簧开始收缩并拉动载荷自锁夹钩机构上的铰接轴上移，两个夹臂张开分离，载荷自锁夹钩机构脱离导线。

机器人通过导向偏转上下线机构的上线过程为：在本机器人上升的过程中，导线首先触碰到导向块上倾斜导向边的顶端，之后导线沿着导向块上倾斜的导向边相对下移，与此同时，本机器人整体也发生扭转，直至导线接触至导向块上倾斜导向边的最低点，然后导线回位至行走轮下方，压紧轮也向上移动并压紧导线，此时本机器人扭转角度恢复，剪式伸缩架伸长。驱动电机可以驱动行走轮在导线上转动，完成机器人沿着导向行走动作。在本机器人在导线上移动过程中，导向支撑旋切机构上的旋切驱动组件带动锯片转动，锯片切割导线周边的树枝。

机器人通过导向偏转上下线机构的下线过程为：首先压紧轮回退到初始位置，本机器人上升，脱线导向板在重力作用下自动下降回转，直至到最低位置时触碰至限位螺钉，接近开关感应到脱线导向板到位后，机器人停止上升，推拉式电磁铁驱动定位轴上移，导线触碰到脱线导向板，机器人开始下降，脱线导向板转动一小角度后，脱线导向板末端接触到定位轴，在定位轴的阻挡下，脱线导向板不再转动，此时机器人继续下降，导线沿着脱线导向板边沿向上移动，直至导线接触至吊臂顶部的导向边，本机器人扭转角度自动恢复，剪式伸缩架折叠起来后，最后完成下线。

综上所述，本发明提供了一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，本机器人中的载荷自锁夹钩机构能够自动化上下线，从而实现了带动本机器人自动化上升下降；本机器人中的导向偏转上下线机构也能够自动化上下线，且无需摆臂控制，从而实现了带动本机器人自动化挂载导线和脱离导线；折叠伸缩机构的设置使得本机器人能够便捷的折叠伸缩；本机器人上的导向支撑旋切机构也实现了自动化清除树障。因此本机器人控制简单，结构可靠，工作效率高，安全性也比较好。

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

Claims (10)

1.一种折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，包括机器人主体，所述机器人主体上设有导向偏转上下线机构，所述机器人主体底部通过折叠伸缩机构连接有横梁，所述横梁一端设置有导向支撑旋切机构，所述树障清除机器人还包括相连接的载荷自锁夹钩机构和卷扬机构，所述卷扬机构安装于所述机器人主体。

2.根据权利要求1所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述导向偏转上下线机构包括安装于机器人主体上的两根吊臂，所述吊臂顶部转动设置有行走轮，所述吊臂上还安装有用于驱动行走轮转动的驱动电机；所述吊臂顶部为具有导向边的挂线导向板，两块所述挂线导向板的导向边均向内向下倾斜设置，所述吊臂位于挂线导向板下方位置转动连接有脱线导向板，所述吊臂上设有用于限位脱线导向板向上转动的限位机构。

3.根据权利要求2所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述限位机构包括推拉组件、支撑板和位于推拉组件驱动端的定位轴，所述支撑板内开有竖直的槽孔，所述定位轴一端置入所述槽孔内。

4.根据权利要求3所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述吊臂上还设有用于限位脱线导向板最低位置的限位螺钉，以及用于感应脱线导向板位置的接近开关。

5.根据权利要求2或3或4所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述吊臂内向上设置有压紧轮组件，所述压紧轮组件包括丝杆滑块，所述丝杆滑块的驱动端安装有压紧轮，所述吊臂内侧还设有压紧轮支架，所述压紧轮支架末端向上设置有载荷钩托架，所述压紧轮通过缓冲弹簧连接至所述压紧轮支架。

6.根据权利要求1所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述导向支撑旋切机构包括导向支撑架，所述导向支撑架上安装有旋切驱动组件，所述导向支撑架外侧向内形成若干个间隔设置的导向槽，所述旋切驱动组件的输出轴连接有锯片，每个导向槽均露出锯片边缘。

7.根据权利要求1或6所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述载荷自锁夹钩机构有两个且两者之间通过连杆连接，所述载荷自锁机构包括中部铰接的两个弧形夹臂，两个夹臂的末端铰接有拉板，两块拉板末端共铰接有绳扣，两块所述拉板末端的铰接轴通过拉伸弹簧与连杆连接，所述绳扣与卷扬机构连接。

8.根据权利要求7所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述折叠伸缩机构包括剪式伸缩架和轨道架，所述剪式伸缩架安装至机器人主体底部，所述轨道架安装于剪式伸缩架底部，所述横梁安装于所述轨道架上，所述轨道架上还设有用于驱动剪式伸缩架伸缩的升降组件。

9.根据权利要求8所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述升降组件包括转轮、拉绳和驱动组件，所述驱动组件设置在轨道架上，所述转轮套设在驱动组件的输出轴上，所述拉绳的一端缠绕在转轮上，所述拉绳的另一端与剪式伸缩架的顶端连接。

10.根据权利要求9所述的折叠伸缩一体式输配电线路树障清除机器人，其特征在于，所述横梁通过摆臂机构转轴连接至所述轨道架，所述剪式伸缩架顶部转轴连接至所述机器人主体，且机器人主体与剪式伸缩架之间还连接有缓冲支撑杆。

Images