CN116079751A - 一种高精度断股巡线维修机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度断股巡线维修机器人，包括机架，所述机架的顶部固定安装有安装箱，所述安装箱的底部为开口状态，所述安装箱内设置有两个呈前后设置的槽轮，两个所述槽轮分别与机架转动连接，所述机架的左右两侧均设置有驱动机构，两组所述驱动机构分别驱动两个槽轮旋转，所述机架的左右两侧均设置有控制电柜，所述控制电柜内设置有电控系统和蓄电池，所述电控系统与远端驱动机构无线连接。本发明的断股巡线维修机器人能实现输电线缆的断股自动维修，且通过电缆断股修复机构、六轴关节机械臂和电缆抓夹的相互配合，修复速度快、精度高，降低了维修难度，提高了安全性。

Description

一种高精度断股巡线维修机器人

技术领域

本发明涉及输电线路导地线的断股故障维修领域，具体涉及一种高精度断股巡线维修机器人。

背景技术

输电线路导地线的断股故障在运维过程中频发。受覆冰、极端天气、震动、雷击等因素影响，当导线拉伸应力超出机械强度时，结构裂纹扩展导致塑性变形和疲劳颈缩断裂。雷击时大电流所产生的高温亦会迅速熔断薄弱点导致断裂。有的断股线缆会搭在相邻的线缆上造成短路。

由于抢修难度大、停电时间长，给输电线路安全运行带来了极大的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度断股巡线维修机器人，以克服现有技术存在的缺陷，本发明修复速度快、精度高，降低了维修难度，提高了维修安全性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度断股巡线维修机器人，包括机架，所述机架的顶部固定安装有安装箱，所述安装箱和机架的底部均为开口状态，所述安装箱内设置有两个呈前后布置的槽轮，所述槽轮用于将维修机器人挂在电缆线上，两个所述槽轮分别与机架转动连接，所述机架的两侧均设置有驱动机构，两组所述驱动机构分别用于驱动两个槽轮旋转，所述机架的两侧还分别设置有控制电柜，所述控制电柜内设置有电控系统和用于为电控系统供电的蓄电池，所述控制电柜内的电控系统与用于控制机器人动作的远端驱动机构无线连接，所述机架的两侧还分别设置有六轴关节机械臂，所述轴关节机械臂与电控系统电性连接，一侧的所述六轴关节机械臂远离机架的一端设置有电缆抓夹，另一侧的所述六轴关节机械臂远离机架的一端设置有电缆断股修复机构，所述安装箱的正面设置有摄像头，所述摄像头与远端驱动机构无线连接；

所述电缆断股修复机构包括料仓，所述料仓的一侧固定连接有支撑板，所述支撑板内固定安装有推料电机，所述支撑板的顶部滑动连接有推杆，所述推杆与推料电机固定连接，所述推杆上安装有线卡，所述线卡搭在料仓上，所述料仓的另一侧设置有支架，所述支架内设置有修复抓夹，所述修复抓夹与六轴关节机械臂连接，所述支架的正面设置有舵机，所述支架内设置有两个相互啮合的齿轮盘，所述舵机的输出轴与其中一个齿轮盘连接，所述修复抓夹由两个抓夹构成，使用时，所述线卡通过推杆推至两个抓夹之间，两个所述抓夹分别与齿轮盘连接。

进一步地，所述驱动机构包括固定安装在机架上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有锥形主动齿轮，所述锥形主动齿轮的顶部啮合有锥形从动齿轮，所述锥形从动齿轮靠近安装箱的一侧固定连接有连接轴，所述连接轴贯穿并延伸至安装箱内与槽轮固定连接。

进一步地，所述安装箱上固定安装有保护罩，所述锥形主动齿轮和锥形从动齿轮均位于保护罩内。

进一步地，所述推杆、料仓与支架的顶部均开设有V型槽，三个所述V型槽的底部高度一致。

进一步地，所述安装箱的顶部设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板用于为控制电柜内的蓄电池充电。

进一步地，所述六轴关节机械臂采用高强度轻质材料制成。

进一步地，所述高强度轻质材料采用碳纤维。

进一步地，所述机架上安装有RTK定位系统。

进一步地，所述摄像头为变焦摄像头。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的断股巡线维修机器人在使用时，将断股巡线维修机器人通过无人机等设备运输至问题点附近后，放开断股巡线维修机器人，使其挂在电缆上，断股巡线维修机器人的驱动机构带动槽轮转动，通过远端驱动机构控制断股巡线维修机器人在电缆上行走至问题点，接着通过摄像头观察并控制电缆抓夹夹住断股的电缆并将其捋直，接着电缆断股修复机构上的推料电机带动推杆把料仓上的线卡推入修复抓夹中，接着舵机带动齿轮盘旋转进而带动修复抓夹把线卡固定在断股处，修复完成后将断股巡线维修机器人带走，本发明能实现输电线缆的断股自动维修，且通过电缆断股修复机构、六轴关节机械臂和电缆抓夹的相互配合，能满足不同操作要求，六轴关节机械臂具备作业响应速度稳定、动作误差小修复速度快、精度高的优点，降低了维修难度，提高了安全性。

附图说明

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

图1为本发明的立体图；

图2为本发明电缆断股修复机构的结构示意图；

图3为本发明驱动机构的结构示意图；

图4为本发明中舵机与齿轮连接的结构示意图。

其中，1、机架；2、安装箱；3、槽轮；4、驱动机构；41、驱动电机；42、锥形主动齿轮；43、锥形从动齿轮；44、连接轴；5、控制电柜；6、六轴关节机械臂；7、电缆抓夹；8、电缆断股修复机构；81、料仓；82、支撑板；83、推料电机；84、推杆；85、支架；86、修复抓夹；87、舵机；88、齿轮盘；89、V型槽；9、摄像头；10、太阳能电池板；11、保护罩。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

参见图1，一种高精度断股巡线维修机器人，包括机架1，其中，机架1依靠机器人自身结构设计和外形设计，具备单股电缆爬行时的自平衡能力，机架1的顶部固定安装有安装箱2，安装箱2和机架1的底部均为开口状态(安装箱2底部的开口可以方便安装槽轮3，机架1底部的开口为分叉结构，能够挂在电缆线上，当挂在电缆线上时，电缆线跟槽轮配合)，安装箱2内设置有两个呈前后设置的槽轮3，两个槽轮3分别与机架1转动连接，机架1的左右两侧均设置有驱动机构4，两组驱动机构4分别与驱动两个槽轮3旋转，机架1的左右两侧均设置有控制电柜5，控制电柜5内设置有电控系统和用于为电控系统供电的蓄电池，控制电柜5内的电控系统与远端驱动机构无线连接，远端驱动机构用于控制机器人的所有动作，机架1的左右两侧均设置有六轴关节机械臂6，轴关节机械臂6与电控系统电性连接，六轴关节机械臂6能满足不同自由度操作要求，六轴关节机械臂6具备作业响应速度稳定，动作误差小，定位精度高等优点，左侧的六轴关节机械臂6远离机架1的一端设置有电缆抓夹7，右侧的六轴关节机械臂6远离机架1的一端设置有电缆断股修复机构8，安装箱2的正面设置有摄像头9。

参见图2和图4，电缆断股修复机构8包括料仓81，料仓81的左侧固定连接有支撑板82，支撑板82内固定安装有推料电机83，支撑板82的顶部滑动连接有推杆84，推杆84与推料电机83固定连接，推杆84上安装有线卡12，线卡搭在料仓81上，料仓81的左侧设置有支架85，支架85内设置有修复抓夹86，线卡12与修复抓夹86对应，修复抓夹86与六轴关节机械臂6连接，支架85的正面设置有舵机87，支架85内设置有两个相互啮合的齿轮盘88，舵机87的输出轴与其中一个齿轮盘88连接，修复抓夹86由两个抓夹构成，两个抓夹分别与齿轮盘88连接。

参见图3，驱动机构4包括固定安装机架1上的驱动电机41，驱动电机41的输出轴固定连接有锥形主动齿轮42，锥形主动齿轮42的顶部啮合有锥形从动齿轮43，锥形从动齿轮43靠近安装箱2的一侧固定连接有连接轴44，连接轴44贯穿并延伸至安装箱2内与槽轮3固定连接。另外，安装箱2上固定安装有保护罩11，锥形主动齿轮42和锥形从动齿轮43均位于保护罩11内。

其中，推杆84、料仓81与支架85的顶部均开设有V型槽89，三个V型槽89的底部高度一致，方便线缆通过。安装箱2的顶部设置有太阳能电池板10，太阳能电池板10能为控制电柜5内的蓄电池充电。

另外，六轴关节机械臂6采用高强度轻质材料制成。机架1上加装有RTK定位系统，定位精确。摄像头9为变焦摄像头，能实时图传。

工作原理：通过3D扫描作业环境，确定安全的飞行空间和问题点的位置，无人机用夹爪夹持断股巡线维修机器人自动飞到问题点附近，松开夹爪，断股巡线维修机器人通过槽轮3挂在电缆上，无人机飞离，断股巡线维修机器人的驱动机构4带动槽轮3转动，通过远端驱动机构控制断股巡线维修机器人在电缆上行走至问题点。

接着通过摄像头9观察并控制电缆抓夹7夹住断股的电缆并将其捋直，接着电缆断股修复机构8上的推料电机83带动推杆84把料仓81上的线卡12推入修复抓夹86中，接着舵机87带动齿轮盘88旋转进而带动修复抓夹86把线卡12固定在断股处，修复完成后无人机飞到维修机器人上方将其夹住带走。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)的顶部固定安装有安装箱(2)，所述安装箱(2)和机架(1)的底部均为开口状态，所述安装箱(2)内设置有两个呈前后布置的槽轮(3)，所述槽轮(3)用于将维修机器人挂在电缆线上，两个所述槽轮(3)分别与机架(1)转动连接，所述机架(1)的两侧均设置有驱动机构(4)，两组所述驱动机构(4)分别用于驱动两个槽轮(3)旋转，所述机架(1)的两侧还分别设置有控制电柜(5)，所述控制电柜(5)内设置有电控系统和用于为电控系统供电的蓄电池，所述控制电柜(5)内的电控系统与用于控制机器人动作的远端驱动机构无线连接，所述机架(1)的两侧还分别设置有六轴关节机械臂(6)，所述轴关节机械臂(6)与电控系统电性连接，一侧的所述六轴关节机械臂(6)远离机架(1)的一端设置有电缆抓夹(7)，另一侧的所述六轴关节机械臂(6)远离机架(1)的一端设置有电缆断股修复机构(8)，所述安装箱(2)的正面设置有摄像头(9)，所述摄像头与远端驱动机构无线连接；

所述电缆断股修复机构(8)包括料仓(81)，所述料仓(81)的一侧固定连接有支撑板(82)，所述支撑板(82)内固定安装有推料电机(83)，所述支撑板(82)的顶部滑动连接有推杆(84)，所述推杆(84)与推料电机(83)固定连接，所述推杆(84)上安装有线卡，所述线卡搭在料仓(81)上，所述料仓(81)的另一侧设置有支架(85)，所述支架(85)内设置有修复抓夹(86)，所述修复抓夹(86)与六轴关节机械臂(6)连接，所述支架(85)的正面设置有舵机(87)，所述支架(85)内设置有两个相互啮合的齿轮盘(88)，所述舵机(87)的输出轴与其中一个齿轮盘(88)连接，所述修复抓夹(86)由两个抓夹构成，使用时，所述线卡通过推杆(84)推至两个抓夹之间，两个所述抓夹分别与齿轮盘(88)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述驱动机构(4)包括固定安装在机架(1)上的驱动电机(41)，所述驱动电机(41)的输出轴固定连接有锥形主动齿轮(42)，所述锥形主动齿轮(42)的顶部啮合有锥形从动齿轮(43)，所述锥形从动齿轮(43)靠近安装箱(2)的一侧固定连接有连接轴(44)，所述连接轴(44)贯穿并延伸至安装箱(2)内与槽轮(3)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述安装箱(2)上固定安装有保护罩(11)，所述锥形主动齿轮(42)和锥形从动齿轮(43)均位于保护罩(11)内。

4.根据权利要求1所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述推杆(84)、料仓(81)与支架(85)的顶部均开设有V型槽(89)，三个所述V型槽(89)的底部高度一致。

5.根据权利要求1所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述安装箱(2)的顶部设置有太阳能电池板(10)，所述太阳能电池板(10)用于为控制电柜(5)内的蓄电池充电。

6.根据权利要求1所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述六轴关节机械臂(6)采用高强度轻质材料制成。

7.根据权利要求6所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述高强度轻质材料采用碳纤维。

8.根据权利要求1所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述机架(1)上安装有RTK定位系统。

9.根据权利要求1所述的一种高精度断股巡线维修机器人，其特征在于，所述摄像头(9)为变焦摄像头。

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