CN116421904A - 一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置，属架空输电线角钢塔安全带挂靠技术领域。挂点装置包括勾架和顶杆，勾架顶端中心位置上装有顶杆，顶杆圆周上装有承压块，承压块上套装有固定框，固定框通过连接杆与无人机连接，顶杆顶端装有开锁机构，顶杆一侧的勾架上设置有锁紧机构，勾架与锁紧机构对应位置上铰接有锁头件，锁紧机构与锁头件配合锁紧，开锁机构控制锁紧机构与锁头件配合解锁。该挂点装置具有在角钢塔上快速拆装、使用简单，有效保护首位登塔人员的人身安全，解决了现有铁塔上采用防坠滑轨风吹雨淋后容易生锈，出现工作人员上下攀爬铁塔困难和滑轨与防坠器容易失效造成人员坠落的问题。

Description

一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置

技术领域

本发明涉及一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置，属架空输电线角钢塔安全带挂靠技术领域。

背景技术

在架空输电线路的建设中，经常使用角钢塔作为架空输电线路的支承构筑物，角钢塔是采用角钢构件组成的格构式铁塔，具有强度高、制造方便的优点被广泛使用；架空输电线路经常需要进行巡视检修，巡检作业前，工作人员通过攀爬脚钉先攀登上角钢塔再进行输电线的巡检作业，但是在登塔过程中第一名登塔人员的安全保护问题一直难以解决。

目前绝大多数首位登塔人员在登塔作业过程中都是无保护的，行业内采用过多种办法解决这一问题，例如在铁塔上预先安装好防坠滑轨再与安全带上的防坠器配合等；防坠滑轨的安装需要对铁塔进行改造升级，通常是在铁塔的攀爬脚钉位置处加装滑轨，使用时工作人员利用安全带上的防坠器与防坠滑轨配合连接起到防坠作用，以保证工作人员攀爬脚钉时的人身安全；国内部分范围内改造过一批此类铁塔，但是使用效果不佳，防坠滑轨风吹雨淋后容易生锈，导致滑轨的摩擦力增大，直接影响工作人员正常的上下攀爬铁塔，严重时，有可能导致滑轨与防坠器失效，造成人员坠落的事故，因此有必要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有在角钢塔上快速拆装、使用简单，有效保护首位登塔人员的人身安全，以解决现有铁塔上采用防坠滑轨风吹雨淋后容易生锈，出现工作人员上下攀爬铁塔困难和滑轨与防坠器容易失效造成人员坠落问题的利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置。

本发明的技术方案如下：

一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1）、首先将无人机与挂点装置的连接杆固定连接，然后将柔性导绳与挂点装置的挂环固定连接，操控无人机带动挂点装置和柔性导绳飞至指定的角钢塔固定点位处；

2）、通过控制无人机的飞行，使勾架的限位长板内侧与角钢塔的横担角钢直角边接触，控制无人机向下飞行，此时无人机自身重力产生的压力带动挂点装置向下移动；

3）、由此使得横担角钢沿限位长板相对于勾架发生向上移动，横担角钢在上移过程中，横担角钢一端与锁头件的坡面A接触连接，横担角钢上移的推力一部分转化成锁头件绕转轴的旋转力；

4）、随着横担角钢带动锁头件绕转轴发生90°旋转，直到锁杆与锁头件的锁孔对应时，在复位弹簧的弹力作用下，锁杆插装在锁孔内，使得锁头件和勾架形成锁紧状态，从而实现挂点装置在横担角钢上的锁紧；

5）、控制无人机横向飞行，由于挂点装置与横担角钢形成锁紧连接状态，无人机通过连接杆带动固定框从承压块上横向脱出，利用无人机上的摄像头观察锁杆与锁头件的锁孔是否锁紧，再控制无人机回落至地面；

6）、工作人员佩戴好安全带，利用安全带上挂装的防坠器与柔性导绳连接，再进行攀爬铁塔作业，由此避免首位安全员出现人身安全问题；

7）、工作人员检修作业结束后需要拆卸挂点装置时，控制无人机起飞，操控无人机使得连接杆上的固定框与提勾配合挂接，控制无人机上升起飞，固定框对提勾产生一个提升力，提勾将提升力传递给提杆，提杆通过拉绳带动锁杆向上移动，使得锁杆脱出锁头件的锁孔，由于锁杆与锁头件的锁孔解除锁定，横担角钢推动锁头件转动90°，挂点装置与横担角钢发生脱离并由无人机带动飞至地面，由此完成拆卸挂点装置作业。

所述的挂点装置包括勾架和顶杆，勾架顶端中心位置上装有顶杆，顶杆圆周上装有承压块，承压块上套装有固定框，固定框通过连接杆与无人机连接，顶杆顶端装有开锁机构，顶杆一侧的勾架上设置有锁紧机构，勾架与锁紧机构对应位置上铰接有锁头件，锁紧机构与锁头件配合锁紧，开锁机构控制锁紧机构与锁头件配合解锁。

所述的勾架呈“Г”字板状体，勾架的一端为限位短板，限位短板上设置有用于安装锁头件的安装槽，勾架的另一端为限位长板，限位长板的底端设置有挂环，挂环用于悬挂柔性导绳。

所述的开锁机构由提杆、提勾、拉绳和T形柱构成，提杆一端装有提勾，提勾为三角板状体，提杆和提勾呈弯折状设置，提杆另一端装有T形柱，与T形柱对应的顶杆上设置有变径槽，变径槽与T形柱配合滑动连接，提杆上通过拉绳与锁紧机构连接。

所述的锁紧机构由锁套、复位弹簧和锁杆构成，锁套内滑动插装有锁杆，锁杆一端端头呈圆头状，锁杆圆周上设置限位凸台，限位凸台与锁套之间设置有复位弹簧，锁杆一端端头延伸至勾架的安装槽内，锁杆另一端端头延伸至锁套外侧与开锁机构的拉绳连接。

所述的锁头件呈“┌”字形，锁头件一端端头与锁杆对应设置有锁孔，锁孔外侧的锁头件棱角边呈圆角状，锁孔内侧的锁头件设置有坡面A，锁头件另一端端头呈圆弧形，呈圆弧形端头内侧的锁头件上设置有坡面B。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置，操作简单、使用方便，通过控制无人机引导横担角钢沿勾架的限位长板进入至勾架内侧，通过锁杆与锁头件配合，使得锁头件和勾架对横担角钢形成锁紧，保证了挂点装置的稳固性；通过控制无人机使得固定框与开锁机构的提勾配合，实现了挂点装置的快速解锁；该利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法及挂点装置具有在角钢塔上快速拆装功能，有效保护首位登塔人员的人身安全，解决了现有铁塔上采用防坠滑轨风吹雨淋后容易生锈，出现工作人员上下攀爬铁塔困难和滑轨与防坠器容易失效造成人员坠落的问题。

附图说明

图1为挂点装置的正视结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为本发明的工作状态结构示意图；

图4为本发明中锁头件和勾架对横担角钢形成锁紧的工作状态结构示意图；

图5为本发明中锁头件的立体结构示意图。

图中：1、无人机；2、勾架；3、顶杆；4、安装槽；5、挂环；6、承压块；7、固定框；8、连接杆；9、提杆；10、提勾；11、拉绳；12、T形柱；13、锁套；14、复位弹簧；15、锁杆；16、横担角钢；17、锁头件；18、锁孔；19、坡面A；20、坡面B；21、柔性导绳。

具体实施方式

该利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，包括以下步骤：

首先将无人机1与挂点装置的连接杆8固定连接，无人机1采用的是带有摄像头的多旋翼无人机1，挂点装置包括勾架2和顶杆3，勾架2呈“Г”字板状体，勾架2的一端为限位短板，限位短板上设置有用于安装锁头件17的安装槽4，勾架2的另一端为限位长板，限位长板的底端设置有挂环5，挂环5用于悬挂柔性导绳21。

勾架2顶端中心位置上固定安装有顶杆3，顶杆3圆周上固定安装有承压块6，承压块6为矩形，承压块6上套装有固定框7，固定框7上固定安装有连接杆8，连接杆8顶部圆周上设置有外螺纹，与连接杆8对应的无人机1的底部中心位置上设置有安装座，安装座上设置有连接孔，连接孔内设置有内螺纹，连接杆8的外螺纹与安装座的内螺纹配合螺纹连接，使用时，无人机1通过连接杆8和固定框7与承压块6配合，无人机1上升或下降时通过连接杆8和固定框7配合对承压块6施加提升力或下压力，从而带动挂点装置进行上升或下降动作。

顶杆3顶端装有开锁机构，开锁机构由提杆9、提勾10、拉绳11和T形柱12构成，提杆9一端装有提勾10，提勾10为三角板状体目的是：通过提勾10的尖端使得提勾10快速的穿进固定框7内，以提高后续拆卸挂点装置的便利性。

提杆9和提勾10呈弯折状设置，提杆9另一端装有T形柱12，与T形柱12对应的顶杆3上设置有变径槽，变径槽与T形柱12配合滑动连接，使用时，当提勾10受固定框7的拉力作用时，提勾10带动提杆9和T形柱12相对于顶杆3发生向上移动，T形柱12沿变径槽发生向上移动，T形柱12移动到移动位置时，变径槽对T形柱12形成限位，由此固定框7的拉力通过T形柱12和变径槽传递至顶杆3上。

顶杆3一侧的勾架2上设置有锁紧机构，锁紧机构由锁套13、复位弹簧14和锁杆15构成，锁套13内滑动插装有锁杆15，锁杆15一端端头呈圆头状，锁杆15圆周上设置限位凸台，限位凸台与锁套13之间设置有复位弹簧14，使用时，在复位弹簧14的弹力作用下，锁杆15呈圆头状的一端端头始终保持在勾架2的安装槽4内。

锁杆15另一端端头延伸至锁套13外侧，延伸至锁套13外侧的锁杆15与开锁机构的提杆9之间通过拉绳11连接，使用时，通过拉绳11的牵引，使得锁杆15发生向上的位移，由此通过锁杆15的限位凸台对复位弹簧14形成压缩，从而使锁杆15呈圆头状的一端端头从勾架2的安装槽4内离开。

勾架2与锁紧机构对应位置上通过转轴铰接有锁头件17，锁头件17呈“┌”字形，锁头件17一端端头与锁杆15对应设置有锁孔18，锁孔18与锁杆15配合插装连接，锁孔18外侧的锁头件17棱角边呈圆角状，锁孔18内侧的锁头件17设置有坡面A19，锁头件17另一端端头呈圆弧形，呈圆弧形端头内侧的锁头件17上设置有坡面B20。

然后将柔性导绳21与挂点装置的挂环5固定连接，无人机1、挂点装置和柔性导绳21相互连接完成后，人工操控无人机1起飞，无人机1带动挂点装置和柔性导绳21飞至指定的角钢塔固定点位（横担角钢16）处。

通过控制无人机1的飞行，使勾架2的限位长板内侧与角钢塔的横担角钢16直角边接触，两者接触到位后，控制无人机1向下飞行，此时无人机1带动挂点装置向下移动，无人机1自身重力产生的压力通过连接杆8、固定框7、承压块6和顶杆3传递至勾架2上。

由此使得横担角钢16沿限位长板相对于勾架2发生向上移动，横担角钢16在上移过程中，横担角钢16一端与锁头件17的坡面A19接触连接，横担角钢16上移的推力一部分转化成锁头件17绕转轴的旋转力。

随着横担角钢16一端沿坡面A19一端逐渐移动至另一端时，横担角钢16与勾架2抵触，此时，锁头件17绕转轴发生90°旋转，锁头件17的呈圆角状棱角边与锁杆15圆头状的端头接触连接，锁头件17对锁杆15形成顶撑，直到锁杆15与锁头件17的锁孔18对应时，在复位弹簧14的弹力作用下，锁杆15插装在锁孔18内，使得锁头件17和勾架2形成锁紧状态，此时锁头件17呈圆弧形的端头与勾架2的限位长板配合对横担角钢16形成限位，从而实现挂点装置在横担角钢16上的锁紧。

控制无人机1横向飞行，由于挂点装置与横担角钢16形成锁紧连接状态，无人机1通过连接杆8带动固定框7从承压块6上横向脱出，利用无人机1上的摄像头观察锁杆15与锁头件17的锁孔18是否锁紧，再控制无人机1回落至地面，工作人员佩戴好安全带，利用安全带上挂装的防坠器与柔性导绳21连接，防坠器为市场采购件，再进行攀爬铁塔作业，由此避免首位安全员出现人身安全问题。

工作人员检修作业结束后需要拆卸挂点装置时，控制无人机1起飞，操控无人机1使得连接杆8上的固定框7与提勾10配合挂接，控制无人机1上升起飞，固定框7对提勾10产生一个提升力，提勾10将提升力传递给提杆9，提杆9通过拉绳11带动锁杆15向上移动，使得锁杆15脱出锁头件17的锁孔18，此时T形柱12沿变径槽相对于顶杆3发生向上移动，当T形柱12移动到移动变径槽顶端位置时，变径槽对T形柱12形成限位，由此固定框7的提升力通过T形柱12和变径槽传递至顶杆3上，再由顶杆3传递至勾架2，勾架2相对于横担角钢16发生向上的移动，由于锁杆15与锁头件17的锁孔18解除锁定，横担角钢16推动锁头件17转动90°，挂点装置与横担角钢16发生脱离并由无人机1带动飞至地面，由此完成拆卸挂点装置作业。

Claims (6)

1.一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

1）、首先将无人机（1）与挂点装置的连接杆（8）固定连接，然后将柔性导绳（21）与挂点装置的挂环（5）固定连接，操控无人机（1）带动挂点装置和柔性导绳（21）飞至指定的角钢塔固定点位处；

2）、通过控制无人机（1）的飞行，使勾架（2）的限位长板内侧与角钢塔的横担角钢（16）直角边接触，控制无人机（1）向下飞行，此时无人机（1）自身重力产生的压力带动挂点装置向下移动；

3）、由此使得横担角钢（16）沿限位长板相对于勾架（2）发生向上移动，横担角钢（16）在上移过程中，横担角钢（16）一端与锁头件（17）的坡面A（19）接触连接，横担角钢（16）上移的推力一部分转化成锁头件（17）绕转轴的旋转力；

4）、随着横担角钢（16）带动锁头件（17）绕转轴发生90°旋转，直到锁杆（15）与锁头件（17）的锁孔（18）对应时，在复位弹簧（14）的弹力作用下，锁杆（15）插装在锁孔（18）内，使得锁头件（17）和勾架（2）形成锁紧状态，从而实现挂点装置在横担角钢（16）上的锁紧；

5）、控制无人机（1）横向飞行，由于挂点装置与横担角钢（16）形成锁紧连接状态，无人机（1）通过连接杆（8）带动固定框（7）从承压块（6）上横向脱出，利用无人机（1）上的摄像头观察锁杆（15）与锁头件（17）的锁孔（18）是否锁紧，再控制无人机（1）回落至地面；

6）、工作人员佩戴好安全带，利用安全带上挂装的防坠器与柔性导绳（21）连接，再进行攀爬铁塔作业，由此避免首位安全员出现人身安全问题；

7）、工作人员检修作业结束后需要拆卸挂点装置时，控制无人机（1）起飞，操控无人机（1）使得连接杆（8）上的固定框（7）与提勾（10）配合挂接，控制无人机（1）上升起飞，固定框（7）对提勾（10）产生一个提升力，提勾（10）将提升力传递给提杆（9），提杆（9）通过拉绳（11）带动锁杆（15）向上移动，使得锁杆（15）脱出锁头件（17）的锁孔（18），由于锁杆（15）与锁头件（17）的锁孔（18）解除锁定，横担角钢（16）推动锁头件（17）转动90°，挂点装置与横担角钢（16）发生脱离并由无人机（1）带动飞至地面，由此完成拆卸挂点装置作业。

2.根据权利要求1所述的一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：所述的挂点装置包括勾架（2）和顶杆（3），勾架（2）顶端中心位置上装有顶杆（3），顶杆（3）圆周上装有承压块（6），承压块（6）上套装有固定框（7），固定框（7）通过连接杆（8）与无人机（1）连接，顶杆（3）顶端装有开锁机构，顶杆（3）一侧的勾架（2）上设置有锁紧机构，勾架（2）与锁紧机构对应位置上铰接有锁头件（17），锁紧机构与锁头件（17）配合锁紧，开锁机构控制锁紧机构与锁头件（17）配合解锁。

3.根据权利要求2所述的一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：所述的勾架（2）呈“Г”字板状体，勾架（2）的一端为限位短板，限位短板上设置有用于安装锁头件（17）的安装槽（4），勾架（2）的另一端为限位长板，限位长板的底端设置有挂环（5），挂环（5）用于悬挂柔性导绳（21）。

4.根据权利要求2所述的一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：所述的开锁机构由提杆（9）、提勾（10）、拉绳（11）和T形柱（12）构成，提杆（9）一端装有提勾（10），提勾（10）为三角板状体，提杆（9）和提勾（10）呈弯折状设置，提杆（9）另一端装有T形柱（12），与T形柱（12）对应的顶杆（3）上设置有变径槽，变径槽与T形柱（12）配合滑动连接，提杆（9）上通过拉绳（11）与锁紧机构连接。

5.根据权利要求2所述的一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：所述的锁紧机构由锁套（13）、复位弹簧（14）和锁杆（15）构成，锁套（13）内滑动插装有锁杆（15），锁杆（15）一端端头呈圆头状，锁杆（15）圆周上设置限位凸台，限位凸台与锁套（13）之间设置有复位弹簧（14），锁杆（15）一端端头延伸至勾架（2）的安装槽（4）内，锁杆（15）另一端端头延伸至锁套（13）外侧与开锁机构的拉绳（11）连接。

6.根据权利要求2所述的一种利用无人机在角钢塔上快速挂点的方法，其特征在于：所述的锁头件（17）呈“┌”字形，锁头件（17）一端端头与锁杆（15）对应设置有锁孔（18），锁孔（18）外侧的锁头件（17）棱角边呈圆角状，锁孔（18）内侧的锁头件（17）设置有坡面A（19），锁头件（17）另一端端头呈圆弧形，呈圆弧形端头内侧的锁头件（17）上设置有坡面B（20）。

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