CN116316263A - 一种架空线行走机器人升降装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种架空线行走机器人升降装置及方法，该装置包括机器人本体和升降机构，升降机构包括绝缘绳收放组件和挂线组件；挂线组件包括固定在机器人本体上的弹簧座，以及与弹簧座可分离设置的挂坠；挂坠包括盖体和设置在盖体上的弹性管，盖体上具有贯穿的中心孔，弹性管一端固定在盖体的边沿位置处；其中，绝缘绳收放组件上的绝缘绳的自由端穿过中心孔并绕过架空线后穿入弹性管后固定在盖体上，弹性管包绕在架空线上至挂坠与弹簧座接触，行走机构挂设在架空线上时，弹性管形成包绕架空线的闭合环形并且与架空线外壁具有间隙的结构。通过上述设置，既提高了上线的便捷性，又利用该间隙不影响机器人在架空线上的行走。

Description

一种架空线行走机器人升降装置及方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种架空线行走机器人升降装置及方法。

背景技术

随着电网的要求升级，需要对架空线裸导线进行处理，例如清洁、包覆绝缘层、修复等工作。为了提高对架空线的处理效率，目前多采用机器人来实现，但是如何实现机器人在架空线上的上线成为了目前亟待解决的问题；

相关技术中，对于如何将架空线机器人放置在架空线上的处理方式，多采用人工的方式进行，例如通过施工人员攀爬电塔，然后再将可拆卸的行走轮拆卸后使得线缆穿过然后在固定行走轮的方式来实现；或者利用绞盘绝缘绳绳的方式，先将绝缘绳绳的一端固定在架空线上，然后转动绞盘使得绝缘绳绳收丝带动行走机器人上升，上升到位之后通过两个轮子相对靠近的方式实现将机器人架设在架空线上。

然而上述人工操作的方式存在安全隐患，机器人上线效率较低；而采用绝缘绳绳的方式，固定在架空线上的绝缘绳绳会影响机器人的行走，还需要将绝缘绳绳取下或者剪断，费时费力。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种架空线行走机器人升降装置及方法，采用对升降机构的改进以实现架空线行走机器人的便捷升降及无障碍作业。

根据本发明的第一方面，提供一种架空线行走机器人升降装置，包括：

机器人本体，所述机器人本体上具有行走机构，所述行走机构用于机器人在架空线上移动；

升降机构，固定在所述机器人本体上，所述升降机构包括绝缘绳收放组件和挂线组件；

所述挂线组件竖直设置在所述机器人本体的两端上，所述挂线组件包括固定在所述机器人本体上的弹簧座，以及与所述弹簧座可分离设置的挂坠；

所述挂坠包括盖体和设置在所述盖体上的弹性管，所述盖体上具有贯穿的中心孔，所述弹性管一端固定在所述盖体的边沿位置处，另一端悬空设置，所述盖体还具有与所述弹性管连通的孔位；

其中，所述绝缘绳收放组件上的绝缘绳的自由端穿过所述中心孔并绕过架空线后穿入所述弹性管后固定在所述盖体上，所述绝缘绳收放组件收丝时，所述弹性管包绕在架空线上至所述挂坠与所述弹簧座接触，所述行走机构挂设在架空线上时，所述弹簧座将所述挂坠顶起，使得弹性管形成包绕架空线的闭合环形并且与架空线外壁具有间隙的结构。

在本发明的一些实施例中，所述行走机构包括设置在所述机器人本体上的摆臂组件和设置在所述摆臂组件上的行走轮组件；

所述摆臂组件被配置为在该升降装置上升时打开，上升到位时闭合，以将所述行走轮组件挂设在架空线上；

所述行走轮组件被配置为当挂设在架空线上时，与架空线的接触点低于所述弹性管形成的闭合环形最高点的内壁。

在本发明的一些实施例中，所述机器人本体上还具有到位检测机构；

所述到位检测机构用于检测机器人本体上升至设定位置，当到达设定位置后，所述摆臂组件闭合。

在本发明的一些实施例中，所述到位检测机构包括横跨并且铰接在所述机器人本体上的摆框，所述摆框的自由端在初始状态时高于所述机器人本体的顶部设置；

还包括与所述摆框连接的复位弹簧，以及设置在所述摆框摆动方向底部的到位传感器。

在本发明的一些实施例中，所述摆臂组件包括两平行并且通过齿轮啮合的转轴、分别固定在两所述转轴上的摆箱以及设置在其中一个转轴上的蜗轮蜗杆驱动机构。

在本发明的一些实施例中，所述摆箱上还具有摄像组件，所述摄像组件朝向所述弹簧座的方向设置，用于观测所述弹性管与架空线的相对位置关系。

在本发明的一些实施例中，所述盖体底部具有半球形导向部，所述中心孔贯穿所述半球形导向部，所述半球形导向部的外径小于所述弹簧座的内径。

在本发明的一些实施例中，所述弹性管包括内层弹簧和外层编织层。

在本发明的一些实施例中，所述升降机构设置在所述行走机构两侧，且所述绝缘绳收放组件设置有两组，以单独控制对应的所述挂线组件。

根据本发明的第二方面，还提供了一种如第一方面中任一项所述的架空线行走机器人升降装置的升降方法，包括以下步骤：

释放绝缘绳收放组件上的绝缘绳，使得绝缘绳穿过弹簧座与挂坠的盖体上的中心孔，并将绝缘绳从顶部绕过待爬升的架空线；

将绕过架空线的绝缘绳继续穿入至弹性管内，并将绝缘绳的自由端固定在盖体上；

控制绝缘绳收放组件收丝，使得挂坠沿着绝缘绳线上升，至弹性管沿绝缘绳绕过架空线抵接在盖体上形成闭合环形结构；

继续控制绝缘绳收放组件收丝，使得机器人本体上升至设定高度；

闭合行走机构，使得行走机构挂设在架空线上，此时弹簧座与挂坠接触，使得弹性管与架空线之间具有间隙，实现行走机构在架空线上的无障碍移动，作业完成后反序操作以实现降落回收。

本发明的有益效果为：本发明通过在机器人本体上设置的绝缘绳收放组件和挂线组件，通过挂线组件中与弹簧座可分离设置的挂坠，在具体升降机器人本体时，绝缘绳穿过挂坠盖体上的中心孔绕过架空线以后穿回弹性管后固定在盖体上，使得绝缘绳收放组件在卷收绝缘绳时，随着绝缘绳线的收回，先将挂坠起吊至弹性管包绕架空线然后将机器人本体吊起上升，直至机器人的行走机构挂设在架空线上，行走机构挂设过程中弹簧座与挂坠接触，使弹性管形成的闭合结构与架空线不接触，从而不影响行走机构在架空线上的正常行走。通过上述设置，与现有技术相比，既提高了作业效率，又不用拆除绝缘绳绳，提高了架空线行走机器人升降的便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中架空线行走机器人升降装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中挂线组件的结构示意图；

图3为本发明实施例中绝缘绳在挂坠上的绕线结构示意图；

图4为本发明实施例中挂坠在绝缘绳收丝时的形态变化图；

图5为本发明实施例中另一视角的架空线行走机器人升降装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中架空线行走机器人升降装置架设在架空线上的侧视图；

图7为本发明实施例中到位检测机构的结构示意图；

图8为本发明实施例中行走机构的结构示意图；

图9为本发明实施例中架空线行走机器人升降装置的升降方法步骤流程图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图8所示的架空线行走机器人升降装置，包括机器人本体1和升降机构2，其中：

如图1中所示，机器人本体1上具有行走机构11，行走机构11用于机器人在架空线上移动；这里需要指出的是，在本发明实施例中，行走机构11为如图1中所示的上升到架空线之前打开，上升至架空线上之后关闭的摆动行走轮机构，当然并不限于图1中所示的形式，例如也可以是可以伸缩的轮组，在到位之后轮子再伸出也能够实现上升时与架空线不干涉，到位后卡设在架空线上的效果；

升降机构2，固定在机器人本体1上，升降机构2包括绝缘绳收放组件21和挂线组件22；这里需要指出的是，在本发明实施例中，绝缘绳收放组件21具有多种常见的形式，例如利用电机和减速器带动绞盘的转动，从而将绕设在绞盘上的绝缘绳进行收卷或放卷；

挂线组件22竖直设置在机器人本体1的两端上，具体如图2中所示，挂线组件22包括固定在机器人本体1上的弹簧座221，以及与弹簧座221可分离设置的挂坠222；这里的可分离指的是挂坠222利用自身重力与弹簧座221抵接，弹簧座221为较粗口径的弹簧，用于挂坠222的固定和缓冲。

如图3中所示，在本发明实施例中，挂坠222包括盖体222a和设置在盖体222a上的弹性管222c，盖体222a上具有贯穿的中心孔222b，弹性管222c一端固定在盖体222a的边沿位置处，另一端悬空设置，盖体222a还具有与弹性管222c连通的孔位；在图3中，最左边为挂坠222的初始状态，最右边为挂坠222挂设在架空线上的最终状态；

在具体进行上线时，如图3中左边两幅视图所示，绝缘绳收放组件21上的绝缘绳的自由端穿过中心孔222b并绕过架空线后穿入弹性管222c后固定在盖体222a上，这里的固定在盖体222a上具有多种形式，例如可以将穿过弹性管222c的绝缘绳穿过与弹性管222c连通的孔位以后通过打结的方式固定，或者在绝缘绳自由端固定一尺寸大于与弹性管222c连通的孔位的物体即可；请继续参照图4，绝缘绳收放组件21收丝时，由于绝缘绳的自由端固定在盖体222a上，在收丝时，由于绝缘绳绕设过架空线，会对挂坠222产生拉升力，因此如图4中所示在绝缘绳收丝时挂坠222会沿着绝缘绳绳往上升，直至升到弹性管222c包绕过架空线并且弹性管222c的自由端与盖体222a的中心孔222b抵接时，形成如图4中最右侧挂在架空线上的挂环结构，继续收线绝缘绳绳会带动整个机器人本体1往上移动，直至挂坠222与弹簧座221接触，然后行走机构11挂设在架空线上，在挂设的过程中，机器人本体1会产生一定的上升，进而使得弹簧座221将挂坠222顶起，使得弹性管222c形成包绕架空线的闭合环形并且与架空线外壁具有间隙的结构。如图6中所示，在行走机构11挂设在架空线上以后，弹性管222c形成的闭环由于上升，会与架空线分离，进而与架空线之间产生一定的距离，由于弹簧座221的支撑，在架空线行走机器人行走时，挂坠222会始终保持与架空线的间隙，从而不影响其作业；这里还需要指出的是，本发明实施例中的上述升降方式适用于各种在架空线上作业的机器人，不论其具体功能是线缆清洁、包覆或者喷涂，采用了上述升降结构的技术方案均落入至本发明的保护范围内。

在上述实施例中，通过在机器人本体1上设置的绝缘绳收放组件21和挂线组件22，通过挂线组件22中与弹簧座221可分离设置的挂坠222，在具体升降机器人本体1时，绝缘绳穿过挂坠222盖体222a上的中心孔222b绕过架空线以后穿回弹性管222c后固定在盖体222a上，使得绝缘绳收放组件21在卷收绝缘绳时，随着绝缘绳线的收回，先将挂坠222起吊至弹性管222c包绕架空线然后将机器人本体1吊起上升，直至机器人的行走机构11挂设在架空线上，行走机构11挂设过程中弹簧座221与挂坠222接触，使弹性管222c形成的闭合结构与架空线不接触，从而不影响行走机构11在架空线上的正常行走。通过上述设置，与现有技术相比，既提高了作业效率，又不用拆除绝缘绳绳，提高了架空线行走机器人升降的便捷性。

在上述实施例的基础上，如图1和图5中所示，在本发明实施例中，行走机构11包括设置在机器人本体1上的摆臂组件111和设置在摆臂组件111上的行走轮组件112；这里的摆臂组件111是指以对称的形式张开或者闭合的结构形式，该种结构为本领域的常规设置，本领域技术人员可以根据需要进行驱动件及摆臂形式的调整；

摆臂组件111被配置为在该升降装置上升时打开，上升到位时闭合，以将行走轮组件112挂设在架空线上；行走轮组件112被配置为当挂设在架空线上时，与架空线的接触点低于弹性管222c形成的闭合环形最高点的内壁。由于采用摆动的形式，在行走轮组件112闭合至与架空线接触继续闭合时，会下压架空线，进而使得整个装置上升一定距离，进而使得弹簧座221与挂坠222接触实现挂坠222的悬空。

为了提高上述升降结构的可靠性，在本发明实施例中，如图5和图7中所示，机器人本体1上还具有到位检测机构12；到位检测机构12用于检测机器人本体1上升至设定位置，当到达设定位置后，摆臂组件111闭合。这里需要指出的是，到位检测机构12具有多种形式，可以采用测距传感器或者行程开关来实现；在本发明一些实施例中，具体如图7中所示，到位检测机构12包括横跨并且铰接在机器人本体1上的摆框121，摆框121的自由端在初始状态时高于机器人本体1的顶部设置；还包括与摆框121连接的复位弹簧122，以及设置在摆框121摆动方向底部的到位传感器123。在原始状态时，摆框121的自由端在复位弹簧122的作用力下凸起于机器人本体1上方，在机器人本体1上升过程中，当架空线与摆框121接触后，实现对摆框121的下压，摆框121与到位传感器123接触以后，停止上升，进行下一步的行走机构11的闭合。

在本发明一些实施例中，关于行走机构11的一种具体实施方式如图8中所示，摆臂组件111包括两平行并且通过齿轮啮合的转轴111a、分别固定在两转轴111a上的摆箱111b以及设置在其中一个转轴111a上的蜗轮蜗杆驱动机构111c。这样在蜗轮蜗杆驱动驱动机构的作用力下，驱动转轴111a转动，由于两个转轴111a之间通过齿轮啮合，一个转轴111a的转动会带动另一个转轴111a同步转动，进而实现两个摆箱111b的互相靠拢或者打开作业。至于行走轮机构，在本发明实施例中由电机带动，而且在本发明实施例中，行走轮轮面上具有与架空线缆外径相匹配的环形槽，而且在环形槽两侧的侧壁的直径远端的大于近端直径，进而实现行走轮的可靠挂设。

请继续参照图8，为了提高作业的可靠性，摆箱111b上还具有摄像组件111d，摄像组件111d朝向弹簧座221的方向设置，用于观测弹性管222c与架空线的相对位置关系。通过摄像机以及通信组件，实现将拍摄的图像传递至操作人员的移动端，通过观察视频来确定挂坠222的形态以及挂坠222与架空线之间是否具有间隙，通过这种设置，提高了作业的可靠性与安全性。

请继续参照图2，在本发明实施例中，为了实现挂坠222与弹簧座221接触时的稳定接触，盖体222a底部具有半球形导向部，中心孔222b贯穿半球形导向部，半球形导向部的外径小于弹簧座221的内径。由于半球形导向部底部呈圆滑的曲面结构，有助于将半球形导向部引导至弹簧座221的空腔内，最终使得盖体222a盖设在弹簧座221上，而半球形导向部进入至弹簧座221内，通过这种设置，提高了挂坠222形态的稳定性。

在上述实施例的基础上，为了防止弹性管222c在弯曲是夹持在架空线上，在本发明实施例中，弹性管222c包括内层弹簧和外层编织层。这样，通过外层编织层的阻隔，减少了内层弹簧在变形时的缝隙，提高了弹性管222c形成的环形闭合结构的可靠性。

请继续参照图1，在本发明实施例中，升降机构2设置在行走机构11两侧，且绝缘绳收放组件21设置有两组，以单独控制对应的挂线组件22。通过两个绝缘绳收放组件21的作用，可以在机器人本体1上升时调整其姿态，以保证上线时机器人本体1与架空线以基本平行的姿态上升，进而便于后期的行走轮组件112上线。

如图9中所示，本发明实施例中还提供了上述一种架空线行走机器人升降装置的升降方法，包括以下步骤：

S10：释放绝缘绳收放组件21上的绝缘绳，使得绝缘绳穿过弹簧座221与挂坠222的盖体222a上的中心孔222b，并将绝缘绳从顶部绕过待爬升的架空线；这里需要指出的是，将绝缘绳从顶部绕过架空线具有多种形式，例如可以采用无人机绝缘绳起吊，绕过架空线以后再下降的方式来实现，该种方式与现有技术中工人攀爬电塔的方式提高了便捷性和安全性；

S20：将绕过架空线的绝缘绳继续穿入至弹性管222c内，并将绝缘绳的自由端固定在盖体222a上；具体的固定方式在上文中以及提及，这里不再进行赘述，该处的结构形式可参照图4中的最左侧部分图纸的形态；

S30：控制绝缘绳收放组件21收丝，使得挂坠222沿着绝缘绳线上升，至弹性管222c沿绝缘绳绕过架空线抵接在盖体222a上形成闭合环形结构；请参照图4中中间和右边的部分，为收丝过程中挂坠222的形态变化；

S40：继续控制绝缘绳收放组件21收丝，使得机器人本体1上升至设定高度；这里的设定高度是指上文中上升至架空线在行走机构11的挂线范围内；

S50：闭合行走机构11，使得行走机构11挂设在架空线上，此时弹簧座221与挂坠222接触，使得弹性管222c与架空线之间具有间隙，最终上升的形态如图6中所示，实现行走机构11在架空线上的无障碍移动，作业完成后反序操作以实现降落回收。

这里的反序操作，指的是先打开行走机构11，使得机器人本体1仅通过挂坠222挂在架空线上，然后绝缘绳收放机构进行放丝实现机器人本体1的下降，下降到地面以后，继续放丝，挂坠222在其自身重力的作用下沿着绝缘绳下降，直至操作人员接触绝缘绳自由端与盖体222a的固定连接以后，使得绝缘绳自由端从架空线上绕过实现与架空线的分离。

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说明本发明的原理，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种架空线行走机器人升降装置，其特征在于，包括：

机器人本体，所述机器人本体上具有行走机构，所述行走机构用于机器人在架空线上移动；

升降机构，固定在所述机器人本体上，所述升降机构包括绝缘绳收放组件和挂线组件；

所述挂线组件竖直设置在所述机器人本体的两端上，所述挂线组件包括固定在所述机器人本体上的弹簧座，以及与所述弹簧座可分离设置的挂坠；

所述挂坠包括盖体和设置在所述盖体上的弹性管，所述盖体上具有贯穿的中心孔，所述弹性管一端固定在所述盖体的边沿位置处，另一端悬空设置，所述盖体还具有与所述弹性管连通的孔位；

其中，所述绝缘绳收放组件上的绝缘绳的自由端穿过所述中心孔并绕过架空线后穿入所述弹性管后固定在所述盖体上，所述绝缘绳收放组件收丝时，所述弹性管包绕在架空线上至所述挂坠与所述弹簧座接触，所述行走机构挂设在架空线上时，所述弹簧座将所述挂坠顶起，使得弹性管形成包绕架空线的闭合环形并且与架空线外壁具有间隙的结构。

2.根据权利要求1所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述行走机构包括设置在所述机器人本体上的摆臂组件和设置在所述摆臂组件上的行走轮组件；

所述摆臂组件被配置为在该升降装置上升时打开，上升到位时闭合，以将所述行走轮组件挂设在架空线上；

所述行走轮组件被配置为当挂设在架空线上时，与架空线的接触点低于所述弹性管形成的闭合环形最高点的内壁。

3.根据权利要求2所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述机器人本体上还具有到位检测机构；

所述到位检测机构用于检测机器人本体上升至设定位置，当到达设定位置后，所述摆臂组件闭合。

4.根据权利要求3所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述到位检测机构包括横跨并且铰接在所述机器人本体上的摆框，所述摆框的自由端在初始状态时高于所述机器人本体的顶部设置；

还包括与所述摆框连接的复位弹簧，以及设置在所述摆框摆动方向底部的到位传感器。

5.根据权利要求2所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述摆臂组件包括两平行并且通过齿轮啮合的转轴、分别固定在两所述转轴上的摆箱以及设置在其中一个转轴上的蜗轮蜗杆驱动机构。

6.根据权利要求5所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述摆箱上还具有摄像组件，所述摄像组件朝向所述弹簧座的方向设置，用于观测所述弹性管与架空线的相对位置关系。

7.根据权利要求1所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述盖体底部具有半球形导向部，所述中心孔贯穿所述半球形导向部，所述半球形导向部的外径小于所述弹簧座的内径。

8.根据权利要求1所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述弹性管包括内层弹簧和外层编织层。

9.根据权利要求1所述的架空线行走机器人升降装置，其特征在于，所述升降机构设置在所述行走机构两侧，且所述绝缘绳收放组件设置有两组，以单独控制对应的所述挂线组件。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的架空线行走机器人升降装置的升降方法，其特征在于，包括以下步骤：

释放绝缘绳收放组件上的绝缘绳，使得绝缘绳穿过弹簧座与挂坠的盖体上的中心孔，并将绝缘绳从顶部绕过待爬升的架空线；

将绕过架空线的绝缘绳继续穿入至弹性管内，并将绝缘绳的自由端固定在盖体上；

控制绝缘绳收放组件收丝，使得挂坠沿着绝缘绳线上升，至弹性管沿绝缘绳绕过架空线抵接在盖体上形成闭合环形结构；

继续控制绝缘绳收放组件收丝，使得机器人本体上升至设定高度；

闭合行走机构，使得行走机构挂设在架空线上，此时弹簧座与挂坠接触，使得弹性管与架空线之间具有间隙，实现行走机构在架空线上的无障碍移动，作业完成后反序操作以实现降落回收。

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