CN115173308A - 一种可翻转越障的高压线巡检装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可翻转越障的高压线巡检装置，属于高压线巡检技术领域。本发明包括抱紧单元、驱动单元、越障单元和检测单元。抱紧单元包括两组对称的弧形抱紧臂和装在螺母座上的驱动轮；驱动单元包括与高压线相接触的驱动轮，用于控制驱动轮运行的第一电机和皮带；越障单元包括两个机械臂和控制箱，以及实现它们转动连接的第三转轴和一对直齿轮；检测单元包括可翻转越障的控制箱和安装在控制箱上的摄像头。针对目前高压线巡检机器人只能沿着高压线行走、难以跨越较大的障碍的现状，本发明装置可沿着高压线迅速滑动，且能够通过翻转越过较大的障碍，且整体结构简单，组装方便，成本低廉。

Description

一种可翻转越障的高压线巡检装置

技术领域

本发明涉及高压线巡检技术领域，更具体地说，涉及一种可翻转越障的高压线巡检装置。

背景技术

近年来，随着国家工业经济的跨越式发展，高压线路主干网不断扩容与完善，高压输电线路越来越多，对高压输电线路的巡检与维护变得越来越重要。对输电线运行情况的巡检可以采用视频图像巡检方式，考虑到高压电网对人体安全的威胁以及高空作业的安全性，对高压线的巡检普遍采用了机器人取代人工作业，但现有的高压线巡检装置在越障能力、巡检效率和通用性等方面，仍存在一些不足，需进一步研究新型的高压线巡检装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可翻转越障的高压线巡检装置，本发明主要是针对现有的高压线巡检机器人普遍存在的越障能力不足，检测效率低和通用性差的现状，拟提供一种新型的高压线巡检装置，可进行翻转越障，夹持方式稳固且能够适应多种直径规格的高压线，其采用轮式驱动，整体结构简单，巡检速度快，效率高，且生产成本较低。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可翻转越障的高压线巡检装置，包括抱紧单元、驱动单元、越障单元和检测单元；

抱紧单元包括弧形抱紧臂，与高压线相接触的弧形滚子，第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮，与第一圆锥齿轮固连的丝杠、套在丝杠上侧螺纹轴段的螺母座、安装在螺母座两侧的转轴支架上的第一转轴和驱动轮；

驱动单元包括与高压线相接触的驱动轮，用于控制驱动轮运行的第一电机和皮带，第一电机安装在螺母座的U型槽中，驱动轮安装在第一转轴上，第一转轴安装在螺母座两侧的转轴支架上，一对转轴支架通过螺钉固定在螺母座的两侧，第一电机输出轴和第一转轴之间设有皮带进行传动；

越障单元包括：机械臂、第三转轴、第一直齿轮、第二直齿轮、第三电机和控制箱；

检测单元包括控制箱和安装在其上下面的两个摄像头，以确保本发明的高压线巡检装置在进行翻转越障后仍然能够实现检测功能，并且每个摄像头都可以旋转，对其上方的高压线进行有效的巡检作业。

作为本发明进一步的方案：抱紧单元由两个对称的机械爪手组成，每个机械爪手均包括：内部中空设有方形槽的机械臂、装在机械臂内部方形槽中的第二电机和两个轴承支撑组件、安装在轴承支撑组件中的丝杠、安装在丝杠中部的第一圆锥齿轮、套在丝杠上侧螺纹轴段的螺母座、对称安装在机械臂上端两侧轴孔中的两个第二转轴、安装在第二转轴上的两个第二圆锥齿轮和一对弧形抱紧臂、与弧形抱紧臂的上端铰接的弧形滚子；

所述弧形抱紧臂与所述第二圆锥齿轮固连以实现同步转动，机械臂的整体外观为棱柱形，其下端为圆弧端且设有槽口和同轴孔，机械臂采用剖分式结构，其两半结构通过若干固定板在侧面用螺钉固定，丝杠底端与第二电机的输出轴固连。

作为本发明进一步的方案：棱柱形的机械臂四周套有螺母座限位滑块，螺母座限位滑块通过两个侧板与螺母座固连，当丝杠转动时，螺母座限位滑块使螺母座不能转动，而是随螺母座限位滑块沿着机械臂上下滑动；

第二电机驱动丝杠带动第一圆锥齿轮转动，进而驱动两对第二圆锥齿轮分别带动与它们固连的弧形抱紧臂也随之转动，实现机械爪手的闭合；与此同时，丝杠带动螺母座上移使驱动轮贴合高压线，驱动轮与两个弧形抱紧臂上的弧形滚子实现对高压线的三点弧形夹持；此时，第一电机通过皮带驱动驱动轮转动，实现高压线巡检装置沿高压线方向的行进；并且当第二电机反向转动时，两个弧形抱紧臂打开，同时螺母座和驱动轮下移，进而脱离高压线。

作为本发明进一步的方案：弧形滚子通过轴承组件安装在弧形抱紧臂的一端，弧形滚子为可自由转动的从动件，与高压线相接触，起夹持作用。

作为本发明进一步的方案：驱动轮为内凹的弧形结构，在该巡检装置抱紧高压线时，驱动轮起驱动和导向作用；驱动轮内部有设有压力传感器，用来检测夹紧力大小，防止夹持过松影响装置行进或者夹持过紧对高压线造成损坏。

作为本发明进一步的方案：越障单元包括控制箱、两个第三转轴、两个对称安装的机械臂、两个第一直齿轮、两个第二直齿轮、两个第三电机，控制箱由金属板焊接构成，两个第三电机固连安装在控制箱内的电机座上；控制箱的两端侧壁上各设有一对同轴孔，第三转轴通过轴承支撑组件安装在所述同轴孔中；第三转轴亦贯穿机械臂底部的一对同轴的轴孔中，第一直齿轮固连在第三转轴中部，第一直齿轮位于机械臂底部的槽中并与机械臂通过销钉固连，使机械臂、第一直齿轮和第三转轴形成一个紧固的整体，每个机械臂可绕第三转轴相对控制箱转动角度不大于220度；当巡检中遇到高压线吊钩障碍时，随着两个机械臂的交替翻转前移，控制箱随之发生翻转，实现本巡检装置的翻转越障。

作为本发明进一步的方案：该高压线巡检装置翻转越障过程如下：位于前方的机械臂上的一对弧形滚子与驱动轮通过三点弧形夹持高压线，位于后方的机械臂上的一对弧形滚子与驱动轮松开高压线，此时，控制箱绕前方机械臂的第三转轴向前旋转180度，同时，位于后方的机械臂也相对控制箱同方向旋转180度，此时位于后方的机械臂越过高压线吊钩障碍再抱紧高压线，两个机械臂前后位置的变换过程实现了控制箱的180度翻转，此时一个机械臂已越过高压线吊钩障碍，再次重复上述翻转动作，可完成整个高压线巡检装置的翻转越障。

本发明的有益效果：

(1)本发明所提出的可翻转越障的高压线巡检装置，其机械爪手采用圆锥齿轮传动，利用电机驱动丝杠和第一圆锥齿轮转动，带动两对第二圆锥齿轮和弧形抱紧臂转动，实现两对弧形抱紧臂的对称开合，同时螺母座限位滑块阻止了螺母座的转动，当丝杠转动时安装在螺母座上的驱动轮随着螺母座限位滑块沿棱柱形的机械臂上下滑动，以一个电机实现左右抓手对高压线的抱紧与松开，结构简单紧凑。

(2)本发明所提出的可翻转越障的高压线巡检装置，其对高压线的抱紧方式采用三点弧形夹持，每个机械爪手利用驱动轮和两个弧形抱紧臂上铰接的弧形滚子对高压线进行三点弧形夹持，具有很好的稳固性。弧形抱紧臂上端与弧形滚子转动连接，弧形滚子为从动件与高压线接触，弧形滚子截面为中部内凹的弧形，能较为贴合地适应高压线而不会挤压使之变形。

(3)本发明所提出的可翻转越障的高压线巡检装置，驱动轮截面为中部内凹的弧形，且驱动轮内部有设有压力传感器，用来检测夹紧力的大小。驱动轮内凹的结构设计，一方面，在该装置抱紧高压线时可以起到导向作用，在螺母座限位滑块的限制和驱动轮的导向作用下，驱动轮的转动方向不会产生偏移，以确保本装置始终沿着高压线方向移动；另一方面，弧形截面的驱动轮也能够较为贴合地适应高压线而不会挤压使之截面产生变形。

(4)本发明所提出的可翻转越障的高压线巡检装置，其每个机械臂与控制箱之间通过直齿轮啮合进行传动，通过第三电机输出轴驱动齿轮传动，实现机械臂绕控制箱的摆动。每个机械臂可摆动角度最大为220度，通过两个机械臂依次相对控制箱的转动，配合机械爪手的开合可以实现本巡检装置在高压线上的翻转，翻转式越障的优势在于能够有效地跨越较大的障碍，具有更强的实用性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明可翻转越障的高压线巡检装置的总体结构示意图；

图2为本发明可翻转越障的高压线巡检装置的抱紧单元的结构示意图；

图3为本发明可翻转越障的高压线巡检装置的驱动单元的结构示意图；

图4为本发明可翻转越障的高压线巡检装置的丝杠和机械臂安装配合的结构示意图；

图5为本发明可翻转越障的高压线巡检装置的检测单元的结构示意图；

图6为本发明可翻转越障的高压线巡检装置的翻转越障过程示意图。

图中：1、弧形滚子；2、弧形抱紧臂；3、驱动轮；4、第一转轴；5、转轴支架；6、螺母座；7、螺母座限位滑块；8、机械臂；9、固定板；10、摄像头；11、第三电机；12、第二直齿轮；13、控制箱；14、第三转轴；15、第一直齿轮；16、第二圆锥齿轮；17、第二转轴；18、第一圆锥齿轮；19、丝杠；20、第一电机；21、皮带；22、高压线；23、高压线吊钩；24、第二电机；25、轴承支撑组件。

具体实施方式

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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图5所示，本实施例的一种可翻转越障的高压线巡检装置，包括抱紧单元、越障单元、驱动单元、检测单元。驱动单元包括安装在螺母座6上的驱动轮3、第一电机20和用于传动的皮带21。高压线巡检装置中的驱动轮3与左右弧形抱紧臂2上的弧形滚子1实现对高压线22的三点弧形夹持；第一电机20的输出轴通过皮带21传动实现驱动轮3的转动，以完成本发明的巡检装置沿高压线22方向的行进。

本实施例中的抱紧单元为两个完全相同的机械爪手，每个机械爪手具体包括：一对弧形抱紧臂2、与弧形抱紧臂2上端转动连接的弧形滚子1、对称安装在机械臂8侧面轴孔中的两个第二转轴17、同轴安装在第二转轴17上的两个第二圆锥齿轮16、安装在剖分式机械臂8内腔的轴承支撑组件25中的丝杠19、固定安装在丝杠19中部的第一圆锥齿轮18、套在丝杠19上端螺纹轴端的螺母座6、通过第一转轴4安装在螺母座6两侧转轴支架5上的驱动轮3、安装在剖分式机械臂8中的第二电机24。通过第二电机24带动丝杠19和第一圆锥齿轮18的转动，与之啮合的两个第二圆锥齿轮16随之转动，与第二圆锥齿轮16固定的一对弧形抱紧臂2同步实现对称地闭合，与此同时，在螺母座限位滑块7的作用下，丝杠19的转动使螺母座6上移，随之上移的驱动轮3贴合高压线22，与一对弧形滚子1共同实现三点弧形夹持。同理，当第二电机24输出轴反向转动时，弧形抱紧臂2反向打开，同时螺母座6下移，从而实现机械爪手的张开。

本实施例中的越障单元包括：机械臂8、第三转轴14、第一直齿轮15、第二直齿轮12、第三电机11。两个相同的机械臂8在第三电机11的驱动下绕控制箱13摆动，结合机械爪手的抱紧和松开，随着两个机械臂的交替翻转前移，控制箱随之发生翻转，实现本装置的翻转越障。

本实施例中的检测单元包括控制箱13和对称安装在控制箱13上下面的两个摄像头10，以确保巡检装置在越障翻转后仍能够有效的完成巡检功能。并且每个摄像头10都可以旋转，对其上方的高压线22进行有效的巡检作业。

本实施例中驱动轮3截面为弧形，且驱动轮3内部有设有压力传感器，用来检测夹紧力的大小，防止夹紧力过小导致巡检装置行进过程中驱动轮3发生打滑，也防止夹紧力过大导致高压线22挤压变形造成损坏。

实施例2

如图6所示，在实施例1的基础上，本实施例中，每个机械臂8可绕第三转轴14相对控制箱13转动角度最大范围为220度。当高压线巡检装置运动过程中遇到障碍时，随着两个机械臂的交替翻转前移，控制箱随之发生翻转，实现高压线巡检装置的翻转越障。具体过程如下：位于前方的机械臂8上的一对弧形滚子1与驱动轮3通过三点弧形夹持高压线22，位于后方的机械臂8上的一对弧形滚子1与驱动轮3松开高压线22，此时，控制箱13绕前方机械臂8的第三转轴14向前旋转180度，同时，位于后方的机械臂8也相对控制箱13同方向旋转180度，此时位于后方的机械臂8越过高压线吊钩23的障碍再抱紧高压线22，两个机械臂8前后位置的变换实现了控制箱13的180度翻转，此时一个机械臂已越过高压线吊钩23的障碍，再次重复上述翻转动作，可完成整个高压线巡检装置的翻转越障。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种可翻转越障的高压线巡检装置，其特征在于，包括抱紧单元、驱动单元、越障单元和检测单元；

抱紧单元包括弧形抱紧臂，与高压线相接触的弧形滚子，第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮，与第一圆锥齿轮固连的丝杠、套在丝杠上侧螺纹轴段的螺母座、安装在螺母座两侧的转轴支架上的第一转轴和驱动轮；

驱动单元包括与高压线相接触的驱动轮，用于控制驱动轮运行的第一电机和皮带，第一电机安装在螺母座的U型槽中，驱动轮安装在第一转轴上，第一转轴安装在螺母座两侧的转轴支架上，一对转轴支架通过螺钉固定在螺母座的两侧，第一电机输出轴和第一转轴之间设有皮带进行传动；

越障单元包括：机械臂、第三转轴、第一直齿轮、第二直齿轮、第三电机和控制箱；

检测单元包括控制箱和安装在其上下面的两个摄像头。

2.根据权利要求1所述的一种可翻转越障的高压线巡检装置,其特征在于，抱紧单元由两个对称的机械爪手组成，每个机械爪手均包括：内部中空设有方形槽的机械臂、装在机械臂内部方形槽中的第二电机和两个轴承支撑组件、安装在轴承支撑组件中的丝杠、安装在丝杠中部的第一圆锥齿轮、套在丝杠上侧螺纹轴段的螺母座、对称安装在机械臂上端两侧轴孔中的两个第二转轴、安装在第二转轴上的两个第二圆锥齿轮和一对弧形抱紧臂、与弧形抱紧臂的上端铰接的弧形滚子；

所述弧形抱紧臂与所述第二圆锥齿轮固连以实现同步转动，机械臂的整体外观为棱柱形，其下端为圆弧端且设有槽口和同轴孔，机械臂采用剖分式结构，其两半结构通过若干固定板在侧面用螺钉固定，丝杠底端与第二电机的输出轴固连。

3.根据权利要求1或2所述的一种可翻转越障的高压线巡检装置,其特征在于，棱柱形的机械臂四周套有螺母座限位滑块，螺母座限位滑块通过两个侧板与螺母座固连，当丝杠转动时，螺母座限位滑块使螺母座不能转动，而是随螺母座限位滑块沿着机械臂上下滑动；

第二电机驱动丝杠带动第一圆锥齿轮转动，进而驱动两对第二圆锥齿轮分别带动与它们固连的弧形抱紧臂也随之转动，实现机械爪手的闭合；与此同时，丝杠带动螺母座上移使驱动轮贴合高压线，驱动轮与两个弧形抱紧臂上的弧形滚子实现对高压线的三点弧形夹持；此时，第一电机通过皮带驱动驱动轮转动，实现高压线巡检装置沿高压线方向的行进；并且当第二电机反向转动时，两个弧形抱紧臂打开，同时螺母座和驱动轮下移，进而脱离高压线。

4.根据权利要求2所述的一种可翻转越障的高压线巡检装置,其特征在于，弧形滚子通过轴承组件安装在弧形抱紧臂的一端，弧形滚子为可自由转动的从动件，与高压线相接触。

5.根据权利要求1所述的一种可翻转越障的高压线巡检装置,其特征在于，驱动轮为内凹的弧形结构，在该巡检装置抱紧高压线时，驱动轮起驱动和导向作用；驱动轮内部有设有压力传感器，用来检测夹紧力。

6.根据权利要求1所述的一种可翻转越障的高压线巡检装置,其特征在于，越障单元包括控制箱、两个第三转轴、两个对称安装的机械臂、两个第一直齿轮、两个第二直齿轮、两个第三电机，控制箱由金属板焊接构成，两个第三电机固连安装在控制箱内的电机座上；控制箱的两端侧壁上各设有一对同轴孔，第三转轴通过轴承支撑组件安装在所述同轴孔中；第三转轴亦贯穿机械臂底部的一对同轴的轴孔中，第一直齿轮固连在第三转轴中部，第一直齿轮位于机械臂底部的槽中并与机械臂通过销钉固连，使机械臂、第一直齿轮和第三转轴形成一个紧固的整体，每个机械臂可绕第三转轴相对控制箱转动角度不大于220度；当巡检中遇到高压线吊钩障碍时，随着两个机械臂的交替翻转前移，控制箱随之发生翻转，实现本巡检装置的翻转越障。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种可翻转越障的高压线巡检装置,其特征在于，该高压线巡检装置翻转越障过程如下：位于前方的机械臂上的一对弧形滚子与驱动轮通过三点弧形夹持高压线，位于后方的机械臂上的一对弧形滚子与驱动轮松开高压线，此时，控制箱绕前方机械臂的第三转轴向前旋转180度，同时，位于后方的机械臂也相对控制箱同方向旋转180度，此时位于后方的机械臂越过高压线吊钩障碍再抱紧高压线，两个机械臂前后位置的变换过程实现了控制箱的180度翻转，此时一个机械臂已越过高压线吊钩障碍，再次重复上述翻转动作，可完成整个高压线巡检装置的翻转越障。

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