CN115864214B - 一种线缆变形检测用自动爬线机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线缆变形检测用自动爬线机器人，属于电力巡检机器人技术领域，目前，由于间隔棒的影响，导致巡线机器人不能够稳定地穿过。本发明通过在设备安装座上转动安装有四个半圆形的行车架，行车架上下对称滑动安装有两组减震行走单元，调节机构来调节车架上的两组减震行走单元的支撑位置、角度，位于上方的减震行走单元负责机器人整体的重力支撑和水平侧向维稳，位于下方的减震行走单元负责整体夹持的稳定，减震行走单元调节沿着行车架径向伸展长度，一方面适应不同间距线缆的卡装，另一方面调节减震行走单元弹性收缩力度，在行走的过程中上检测单元、下检测单元以及两侧检测单元对线缆进行检测，实现卡装间隔棒线缆的自动爬线检测。

Description

一种线缆变形检测用自动爬线机器人

技术领域

本发明涉及电力巡检机器人技术领域，具体涉及一种线缆变形检测用自动爬线机器人。

背景技术

在我国电力输送遍布东西南北，通过输电塔杆架设高压线缆进行电力传输，为增加电力传输的安全稳定，各地供电部门均会定期对输电线路进行巡视检查和维保，由于线缆架设量较大以及线缆在使用过程中所处的地理环境的影响，可能会导致线缆受到气候或外力因素影响发生变形、松股或断骨等情况，为避免线缆受损所带来的输电稳定与安全隐患，定期巡视检查和维保是非常有必要的。

原有的巡线方式为人员爬线进行巡查，此种作业方式不仅工作量大，而且存在较大的安全隐患，为解决此问题，市面上出现了多种爬线机器人，通过在机器人上搭载检测模块，并控制机器人在线缆上通行，由此快速完成检测或巡视作业，如中国发明专利，申请号CN201410749939.8和中国发明专利，申请号CN201510704999.2所公开的巡线机器人，上述两种机器人均针对单线进行设计，仅能在单线线缆上进行行走，然而高压线架设有很多部分采用4股或一单元平行走线，同时4股或6股高压线间设有等间距稳定夹持的间隔棒，间隔棒能够保持导线相间距离、抑制导线舞动的装置，各相线之间的舞动通过间隔棒相互抑制，减弱了舞动并使导线间空气间隙保持在允许的范围内，由于间隔棒的影响，导致巡线机器人不能够稳定地穿过，困扰着作业人员。

基于上述问题，本发明提出一种线缆变形检测用自动爬线机器人。

发明内容

针对上述技术背景中的问题，本发明目的是提供一种线缆变形检测用自动爬线机器人，使其能够稳定行走在4股平行设置的高压线上，能够适应不同的高压线间距、并调节不同的支撑角度，同时能够稳定的跨越高压线间设置的间隔棒，解决了背景技术中所提现有的巡线机器人不能在4股平行走线的高压线上行走巡视的问题。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：

一种线缆变形检测用自动爬线机器人，包括设备安装座，所述设备安装座上转动安装有四个半圆形的行车架，且所述行车架两两成对开口相向设置；所述行车架上下对称滑动安装有两组减震行走单元，该减震行走单元朝向所述行车架圆心的伸展长度可调节；两个向同侧开口的行车架中部通过第三连接板连接，同时所述第三连接板上安装有调节机构，该调节机构用于控制行车架上安装的两组减震行走单元间的垂直间距和支撑角度；四个所述行车架顶部扣装有夹持单元，所述夹持单元和所述设备安装座上分别安装有上检测单元和下检测单元，同时两侧的第三连接板上均安装有侧检测单元。

在上述技术方案中，通过在设备安装座上转动安装有四个半圆形的行车架，且所述行车架两两成对开口相向设置，行车架上下对称滑动安装有两组减震行走单元，通过调节机构来调节车架上的两组减震行走单元的支撑位置，可以适应不同间距的四股或六股线缆进行安装，两组减震行走单元间不同间距对应不同的支撑角度，位于上方的减震行走单元负责机器人整体的重力支撑和水平侧向维稳，位于下方的减震行走单元负责整体夹持的稳定，增加行走和跨越间隔棒过程中的稳定性，同时减震行走单元还具备调节沿着行车架径向伸展长度的功能，一方面能够适应不同间距线缆的卡装，另一方面能够调节减震行走单元弹性收缩力度，使得爬线机器人能够稳定的在四股或六股平行走线的线缆上进行行走，在行走的过程中通过上检测单元、下检测单元以及两侧侧检测单元对线缆进行检测，由此完成四股或六股卡装间隔棒线缆的自动爬线检测功能。

进一步的，所述设备安装座两侧对称设有第一转动槽，所述第一转动槽内前后对称安装有转轴，所述行车架底端连接有第一连接板，所述第一连接板底端转动安装在转轴上，所述行车架上设有弧形的滑轨槽，所述滑轨槽中部安装有基座板，所述第三连接板的两端卡装在两侧的基座板上。

更进一步的，所述基座板上下的所述滑轨槽内对称滑动安装有所述减震行走单元，所述减震行走单元包括第一滑动座、第一滑动座上安装的可调节的弹性伸缩单元以及弹性伸缩单元所包括伸缩销轴内侧端连接的行走单元，所述第一滑动座两侧通过对称设有呈弧形的侧滑槽来滑动安装在所述滑轨槽上。

在上述技术方案中，通过控制弹性伸缩单元伸缩来控制行走轮向行车架内侧径向的伸展长度，同时在卡装后还可控制行走轮在行走过程中沿着行车架径向弹性收缩的弹力，适应不同间距线缆的卡装同时实现稳定行走和越障的功能。

更进一步的，所述第一滑动座上沿着所述行车架径向贯穿设有螺纹孔，所述螺纹孔上安装有所述弹性伸缩单元，所述弹性伸缩单元包括螺纹筒，所述螺纹筒安装在所述螺纹孔上，所述螺纹筒外侧端连接有螺帽，所述螺纹筒内侧端连接有限位环，所述螺纹筒内贯穿安装有所述伸缩销轴，所述伸缩销轴内侧端连接所述行走单元所包括的轮座，所述限位环与轮座间的所述伸缩销轴上安装有第一弹簧，所述轮座上安装有轮面内凹的行走轮，所述轮座一侧安装有控制行走轮转动的伺服电机。

更进一步的，四组所述减震行走单元所包含的所述行走轮分别卡装在四股线缆上，四股所述线缆间等间距安装有多个间隔棒。

在上述技术方案中，现有的间隔棒主要包括中部的连接盘，以及连接盘向四周伸出用于卡装线缆的卡件，本申请通过在四股或六股线缆上下平行的四条线缆外侧对称卡装轮面内凹的行走轮，由此实现稳定卡装行走的功能。

更进一步的，所述该调节机构包括两个导向杆，所述导向杆垂直安装在基座板外侧面上，所述导向杆上滑动安装有第二滑动座，所述第二滑动座上下对称转动连接有驱动杆，同一个所述行车架上下安装的两个所述第一滑动座相邻面均设有转动座，上下驱动杆的另一端分别转动连接在上下转动座上，所述第三连接板中部外侧面安装有螺纹杆，所述螺纹杆上滑动安装有第二连接板，所述第二连接板的两端分别连接两侧的所述第二滑动座上，所述第二连接板前后的所述螺纹杆上分别安装有定位螺帽。

在上述技术方案中，通过调节转动两侧的定位螺帽来控制第二连接板在螺纹杆上的位置，第二连接板带动两侧的第二滑动座在两侧的导向杆上同步滑动，第二滑动座在滑动过程中通过驱动两个驱动杆带动行车架上下安装的第一滑动座沿着滑轨槽相向或反向滑动，第一滑动座带动减震行走单元滑动，由此实现同步控制上下减震行走单元之间垂直间距的功能，以满足不同间距的线缆卡装。

更进一步的，所述夹持单元包括盖板，所述盖板四角通过对称设有第二转动槽来分别转动安装夹爪，扣装时，四个所述夹爪底端分别插入四个所述行车架顶部的所述滑轨槽内，同侧的夹爪间通过握杆连接，且前后夹爪间相向面对称设有呈弧形的插销，前后所述插销上安装有呈弧形的第二弹簧。

更进一步的，所述盖板底部中心安装有所述上检测单元，所述设备安装座中部内凹设有设备安装室，所述设备安装室一侧安装有支撑架，所述支撑架顶部安装有下检测单元，所述下检测单元、所述上检测单元以及两侧的侧检测单元分别从四向对四股线缆进行检测。

更进一步的，所述设备安装室内还安装有电池、控制系统组件以及通讯设备，所述设备安装室顶部安装有盖板，所述盖板上设有所述下检测单元穿过的贯穿孔。

在上述技术方案中，电池、控制系统组件以及通讯设备，即为远程控制行走单元行走的设备均为现有技术，在此不做赘述。

进一步的，所述自动爬线机器人可以安装在四股平行走线或六股平行走线的线缆上，当安装在六股平行走线的线缆上时，四组减震行走单元卡装在上下平行设置的四股线缆上。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中在通过在设备安装座上转动安装有四个半圆形的行车架，且行车架两两成对开口相向设置，行车架上下对称滑动安装有两组减震行走单元，通过调节机构来调节车架上的两组减震行走单元的支撑位置，可以适应不同间距的四股或六股线缆进行安装，两组减震行走单元间不同间距对应不同的支撑角度，位于上方的减震行走单元负责机器人整体的重力支撑和水平侧向维稳，位于下方的减震行走单元负责整体夹持的稳定，增加行走和跨越间隔棒过程中的稳定性，同时减震行走单元还具备调节沿着行车架径向伸展长度的功能，一方面能够适应不同间距线缆的卡装，另一方面能够调节减震行走单元弹性收缩力度，使得爬线机器人能够稳定的在四股或六股平行走线的线缆上进行行走，在行走的过程中通过上检测单元、下检测单元以及两侧侧检测单元对线缆进行检测，由此完成四股或六股卡装间隔棒线缆的自动爬线检测功能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自动爬线机器人安装立体图一；

图2为本发明实施例提供的自动爬线机器人安装立体图二；

图3为本发明实施例提供的自动爬线机器人安装主视图；

图4为本发明实施例提供的夹持单元立体图一；

图5为本发明实施例提供的夹持单元立体图二；

图6为本发明实施例提供的行车架与设备安装座分离立体图；

图7为本发明实施例提供的两个行车架、调节机构和四个减震行走单元安装立体图；

图8为本发明实施例提供的行车架和两个减震行走单元安装立体图；

图9为本发明实施例提供的减震行走单元分解立体图；

图10为本发明实施例提供的自动爬线机器人安装在6股线缆上主视图。

图中：100、设备安装座；110、第一转动槽；111、转轴；120、设备安装室；121、盖板；122、贯穿孔；

210、下检测单元；211、支撑架；220、侧检测单元；230、上检测单元；

300、行车架；310、第一连接板；320、滑轨槽；330、基座板；

400、减震行走单元；410、轮座；420、伺服电机；430、行走轮；440、伸缩销轴；450、第一弹簧；460、第一滑动座；461、侧滑槽；462、螺纹孔；463、转动座；470、螺纹筒；471、螺帽；472、限位环；

500、调节机构；510、导向杆；520、滑动座；530、驱动杆；540、第二连接板；550、第三连接板；560、螺纹杆；570、定位螺帽；

600、夹持单元；610、盖板；611、第二转动槽；620、夹爪；621、插销；630、握杆；640、第二弹簧；

700、线缆；800、间隔棒。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1-10所示，一种线缆变形检测用自动爬线机器人，自动爬线机器人可以安装在四股平行走线或六股平行走线的线缆700上，当安装在六股平行走线的线缆700上时，四组减震行走单元400卡装在上下平行设置的四股线缆700上，上检测单元230和下检测单元210和两侧的侧检测单元220能够对六条线缆700进行检测，设备安装座100上转动安装有四个半圆形的行车架300，且行车架300两两成对开口相向设置；设备安装座100两侧对称设有第一转动槽110，第一转动槽110内前后对称安装有转轴111，行车架300底端连接有第一连接板310，第一连接板310底端转动安装在转轴111上，行车架300上设有弧形的滑轨槽320，滑轨槽320中部安装有基座板330，第三连接板550的两端卡装在两侧的基座板330上；行车架300上下对称滑动安装有两组减震行走单元400，该减震行走单元400朝向行车架300圆心的伸展长度可调节；两个向同侧开口的行车架300中部通过第三连接板550连接，同时第三连接板550上安装有调节机构500，该调节机构500用于控制行车架300上安装的两组减震行走单元400间的垂直间距和支撑角度；四个行车架300顶部扣装有夹持单元600，夹持单元600和设备安装座100上分别安装有上检测单元230和下检测单元210，同时两侧的第三连接板550上均安装有侧检测单元220；

其中上检测单元230、下检测单元210和侧检测单元220根据检测内容不同选择不同的检测设备，包括高清摄像头或成像传感器等现有检测模块。

设计思路：设备安装座100上转动安装有四个半圆形的行车架300，且行车架300两两成对开口相向设置，行车架300上下对称滑动安装有两组减震行走单元400，通过调节机构500来调节行车架300上的两组减震行走单元400的支撑位置，可以适应不同间距的四股或六股线缆进行安装，两组减震行走单元400间不同间距对应不同的支撑角度，位于上方的减震行走单元400负责机器人整体的重力支撑和水平侧向维稳，位于下方的减震行走单元负责整体夹持的稳定，增加行走和跨越间隔棒过程中的稳定性，同时减震行走单元400还具备调节沿着行车架300径向伸展长度的功能，一方面能够适应不同间距线缆的卡装，另一方面能够调节减震行走单元弹性收缩力度，使得爬线机器人能够稳定的在四股或六股平行走线的线缆上进行行走，在行走的过程中通过上检测单元230、下检测单元210以及两侧侧检测单元220对线缆进行检测，由此完成四股或六股卡装间隔棒线缆的自动爬线检测功能。

如图6-9所示，基座板330上下的滑轨槽320内对称滑动安装有减震行走单元400，减震行走单元400包括第一滑动座460、第一滑动座460上安装的可调节的弹性伸缩单元以及弹性伸缩单元所包括伸缩销轴440内侧端连接的行走单元，第一滑动座460两侧通过对称设有呈弧形的侧滑槽461来滑动安装在滑轨槽320上；

其中，通过控制弹性伸缩单元伸缩来控制行走轮430向行车架300内侧径向的伸展长度，同时在卡装后还可控制行走轮430在行走过程中沿着行车架径向弹性收缩的弹力，适应不同间距线缆的卡装同时实现稳定行走和越障的功能。

如图6-9所示，第一滑动座460上沿着行车架300径向贯穿设有螺纹孔462，螺纹孔462上安装有弹性伸缩单元，弹性伸缩单元包括螺纹筒470，螺纹筒470安装在螺纹孔462上，螺纹筒470外侧端连接有螺帽471，螺纹筒470内侧端连接有限位环472，螺纹筒470内贯穿安装有伸缩销轴440，伸缩销轴440内侧端连接行走单元所包括的轮座410，限位环472与轮座410间的伸缩销轴440上安装有第一弹簧450，轮座410上安装有轮面内凹的行走轮430，轮座410一侧安装有控制行走轮430转动的伺服电机420；

通过螺帽471控制螺纹筒470转动，以此实现控制螺纹筒470在螺纹孔462上滑动，螺纹筒470通过内侧的第一弹簧450来挤压轮座410朝向行车架300径向伸缩，最终实现控制行走单元支撑长度的功能，同时还可以旋紧螺纹筒470来通过限位环472挤压第一弹簧450来增加减震弹力的功能。

如图1-3所示，四组减震行走单元400所包含的行走轮430分别卡装在四股线缆700上，四股线缆700间等间距安装有多个间隔棒800。

通过架装间隔棒能够保持导线相间距离、抑制导线舞动的装置，各相线之间的舞动通过间隔棒相互抑制，减弱了舞动并使导线间空气间隙保持在允许的范围内。

如图7所示，该调节机构500包括两个导向杆510，导向杆510垂直安装在基座板330外侧面上，导向杆510上滑动安装有第二滑动座520，第二滑动座520上下对称转动连接有驱动杆530，同一个行车架300上下安装的两个第一滑动座460相邻面均设有转动座463，上下驱动杆530的另一端分别转动连接在上下转动座463上，第三连接板550中部外侧面安装有螺纹杆560，螺纹杆560上滑动安装有第二连接板540，第二连接板540的两端分别连接两侧的第二滑动座520上，第二连接板540前后的螺纹杆560上分别安装有定位螺帽570，通过调节转动两侧的定位螺帽570来控制第二连接板540在螺纹杆560上的位置，第二连接板540带动两侧的第二滑动座520在两侧的导向杆510上同步滑动，第二滑动座520在滑动过程中通过驱动两个驱动杆530带动行车架300上下安装的第一滑动座460沿着滑轨槽320相向或反向滑动，第一滑动座460带动减震行走单元滑动，由此实现同步控制上下减震行走单元之间垂直间距的功能，以满足不同间距的线缆卡装。

如图1-5所示，夹持单元600包括盖板610，盖板610底面内凹呈弧形，便于接触卡装，盖板610四角通过对称设有第二转动槽611来分别转动安装夹爪620，扣装时，四个夹爪620底端分别插入四个行车架300顶部的滑轨槽320内，同侧的夹爪620间通过握杆630连接，且前后夹爪620间相向面对称设有呈弧形的插销621，前后插销621上安装有呈弧形的第二弹簧640，通过手握两侧握杆630来控制四个夹爪张开，方便操作，卡入行车架300顶部的滑轨槽320内，松手后受制于第二弹簧640的挤压张开自动卡锁，增加了机器人行走的安全防护性能。

如图5、6所示，盖板610底部中心安装有上检测单元230，设备安装座100中部内凹设有设备安装室120，设备安装室120一侧安装有支撑架211，支撑架211顶部安装有下检测单元210，设备安装室120顶部安装有盖板121，盖板121上设有下检测单元210穿过的贯穿孔122，下检测单元210、上检测单元230以及两侧的侧检测单元220分别从四向对四股线缆700进行检测，此种布局，能够对四股线缆进行全面的检测，避免死角检测出现死角。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种线缆变形检测用自动爬线机器人，包括设备安装座（100），其特征在于，所述设备安装座（100）上转动安装有四个半圆形的行车架（300），且所述行车架（300）两两成对开口相向设置；

所述行车架（300）上下对称滑动安装有两组减震行走单元（400），该减震行走单元（400）朝向所述行车架（300）圆心的伸展长度可调节；

两个向同侧开口的行车架（300）中部通过第三连接板（550）连接，同时所述第三连接板（550）上安装有调节机构（500），该调节机构（500）用于控制行车架（300）上安装的两组减震行走单元（400）间的垂直间距和支撑角度；

四个所述行车架（300）顶部扣装有夹持单元（600），所述夹持单元（600）和所述设备安装座（100）上分别安装有上检测单元（230）和下检测单元（210），同时两侧的第三连接板（550）上均安装有侧检测单元（220）；

所述设备安装座（100）两侧对称设有第一转动槽（110），所述第一转动槽（110）内前后对称安装有转轴（111），所述行车架（300）底端连接有第一连接板（310），所述第一连接板（310）底端转动安装在转轴（111）上，所述行车架（300）上设有弧形的滑轨槽（320），所述滑轨槽（320）中部安装有基座板（330），所述第三连接板（550）的两端卡装在两侧的基座板（330）上；

所述该调节机构（500）包括两个导向杆（510），所述导向杆（510）垂直安装在基座板（330）外侧面上，所述导向杆（510）上滑动安装有第二滑动座（520），所述第二滑动座（520）上下对称转动连接有驱动杆（530），同一个所述行车架（300）上下安装的两个第一滑动座（460）相邻面均设有转动座（463），上下驱动杆（530）的另一端分别转动连接在上下转动座（463）上，所述第三连接板（550）中部外侧面安装有螺纹杆（560），所述螺纹杆（560）上滑动安装有第二连接板（540），所述第二连接板（540）的两端分别连接两侧的所述第二滑动座（520）上，所述第二连接板（540）前后的所述螺纹杆（560）上分别安装有定位螺帽（570）。

2.根据权利要求1所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，所述基座板（330）上下的所述滑轨槽（320）内对称滑动安装有所述减震行走单元（400），所述减震行走单元（400）包括第一滑动座（460）、第一滑动座（460）上安装的可调节的弹性伸缩单元以及弹性伸缩单元所包括伸缩销轴（440）内侧端连接的行走单元，所述第一滑动座（460）两侧通过对称设有呈弧形的侧滑槽（461）来滑动安装在所述滑轨槽（320）上。

3.根据权利要求2所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，所述第一滑动座（460）上沿着所述行车架（300）径向贯穿设有螺纹孔（462），所述螺纹孔（462）上安装有所述弹性伸缩单元，所述弹性伸缩单元包括螺纹筒（470），所述螺纹筒（470）安装在所述螺纹孔（462）上，所述螺纹筒（470）外侧端连接有螺帽（471），所述螺纹筒（470）内侧端连接有限位环（472），所述螺纹筒（470）内贯穿安装有所述伸缩销轴（440），所述伸缩销轴（440）内侧端连接所述行走单元所包括的轮座（410），所述限位环（472）与轮座（410）间的所述伸缩销轴（440）上安装有第一弹簧（450），所述轮座（410）上安装有轮面内凹的行走轮（430），所述轮座（410）一侧安装有控制行走轮（430）转动的伺服电机（420）。

4.根据权利要求3所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，四组所述减震行走单元（400）所包含的所述行走轮（430）分别卡装在四股线缆（700）上，四股所述线缆（700）间等间距安装有多个间隔棒（800）。

5.根据权利要求1所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，所述夹持单元（600）包括盖板（610），所述盖板（610）四角通过对称设有第二转动槽（611）来分别转动安装夹爪（620），扣装时，四个所述夹爪（620）底端分别插入四个所述行车架（300）顶部的所述滑轨槽（320）内，同侧的夹爪（620）间通过握杆（630）连接，且前后夹爪（620）间相向面对称设有呈弧形的插销（621），前后所述插销（621）上安装有呈弧形的第二弹簧（640）。

6.根据权利要求5所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，所述盖板（610）底部中心安装有所述上检测单元（230），所述设备安装座（100）中部内凹设有设备安装室（120），所述设备安装室（120）一侧安装有支撑架（211），所述支撑架（211）顶部安装有下检测单元（210），所述下检测单元（210）、所述上检测单元（230）以及两侧的侧检测单元（220）分别从四向对四股线缆（700）进行检测。

7.根据权利要求6所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，所述设备安装室（120）内还安装有电池、控制系统组件以及通讯设备，所述设备安装室（120）顶部安装有盖板（121），所述盖板（121）上设有所述下检测单元（210）穿过的贯穿孔（122）。

8.根据权利要求1所述的一种线缆变形检测用自动爬线机器人，其特征在于，所述自动爬线机器人可以安装在四股平行走线或六股平行走线的线缆（700）上，当安装在六股平行走线的线缆（700）上时，四组减震行走单元（400）卡装在上下平行设置的四股线缆（700）上。