CN117937313B - 一种架空线维保作业系统及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力巡检设备技术领域，公开了一种架空线维保作业系统及作业方法，该系统包括无人机结构以及在线维保机器人，其中，无人机结构包括无人机本体，无人机结构还包括横向配合装置，横向配合装置包括横杆组件，横杆组件的一端为用于与架空线相互配合的配合端，配合端在无人机本体所在平面上的投影相对于无人机本体突出设置；其中，在线维保机器人与横向配合装置相互配合，当配合端用于与架空线相互配合时，横向配合装置用于实现所述在线维保机器人的上线、回收、驱动中的至少一种动作，能够有效的保证多层架空线维保工作的正常开展，降低因为多层架空线结构对维保机器人着线或回收或移动的影响。

Description

一种架空线维保作业系统及作业方法

技术领域

本发明涉及电力巡检设备技术领域，具体而言，涉及一种架空线维保作业系统及作业方法。

背景技术

架空高压输电线路在国民经济和电力系统中发挥着无可替代的作用，但是由于长期在野外受到雨雪和风载等环境侵蚀，输电线路容易出现导线锈蚀、金具磨损，甚至导线断裂、杆塔倾覆等故障，给工业生产和居民生活带来严重的影响。因此为保证线路的供电安全与可靠，输电线路的定期检修是电力行业的一项重要任务。

目前，常采用自动巡检机器人对输电线路的定期巡检作业，通过搭载无线传输设备和高分辨率相机记录线路状况，但是随着我国电网规模日趋庞大，电压等级越来越高，为提高输电能力，输电塔上的架空线缆回路越来越多，输电塔上的架空线层数越来越多；针对现有自动巡检机器人通常是采用无人机结构着线或者是作为巡检过程中的移动装置，但是多层架空线的出现直接影响了无人机结构的运行，其他层的输电线会对自动巡检机器人着线或者移动造成影响。

有鉴于此，特此提出本申请。

发明内容

针对上述问题，一方面，本发明实施例提供了一种架空线维保作业系统，通过结构设计在采用该作业系统进行架空线维保时，由于所述配合端相对于所述无人机本体所在的柱状空间突出设置，能够将所述在线维保机器人设置在配合端位置，并将无人机结构飞行至待检修的架空线的侧方，从而从架空线的侧方将在线维保机器人与架空线相互配合，从而实现将在线维保机器人单独投放在架空线上，或者实现架空线上在线维保机器人的回收，再或者是通过无人机的运动同时驱动所述在线维保机器人在架空线上的运动；一方面，本发明实施例还提供了一种架空线维保作业方法，基于上述的作业系统，能够有效的保证多层架空线维保工作的正常开展，降低因为多层架空线结构对维保机器人着线或移动的影响。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面

本发明实施例提供了一种架空线维保作业系统，包括无人机结构以及在线维保机器人，其中，所述无人机结构包括无人机本体，所述无人机结构还包括横向配合装置，所述横向配合装置包括横杆组件，所述横杆组件的一端为用于与架空线相互配合的配合端，所述配合端在所述无人机本体所在平面上的投影相对于所述无人机本体突出设置；其中，所述在线维保机器人与所述横向配合装置相互配合，当所述配合端用于与架空线相互配合时，所述横向配合装置用于实现所述在线维保机器人的上线、回收、驱动中的至少一种动作。

在本方案中，该架空线维保作业系统包括无人机结构以及在线维保机器人，其中，所述无人机结构用于实现在线维保机器人的转移，从而将在线维保机器人从地面转移到架空线附件，且所述无人机结构包括无人机本体以及横向配合装置，所述横向配合装置包括横杆组件，所述横杆组件的一端为配合端，所述配合端相对于无人机本体所在的柱状空间突出设置，在采用该作业系统进行架空线维保时，由于所述配合端相对于所述无人机本体所在的柱状空间突出设置，能够将所述在线维保机器人设置在配合端位置，并将无人机结构飞行至待检修的架空线的侧方，从而从架空线的侧方将在线维保机器人与架空线相互配合，从而实现将在线维保机器人单独投放在架空线上，或者实现架空线上在线维保机器人的回收，再或者是通过无人机的运动同时驱动所述在线维保机器人在架空线上的运动。

进一步的，所述横向配合装置还包括用于与所述在线维保机器人相互配合的配合组件，其中，所述配合组件与所述在线维保机器人可拆卸配合。

进一步的，所述横杆组件为滑轨结构，其中，所述配合组件可滑动的设置在所述横杆组件上。

进一步的，所述横杆组件的另一端为驱动端，所述驱动端设置有驱动结构，所述驱动结构用于驱动所述配合端与所述驱动端的相对高度变化。

进一步的，所述配合组件包括配合件以及用于驱动所述配合件沿竖直方向运动的驱动件。

进一步的，所述配合端还设置有勾线爪结构，所述勾线爪结构与所述横杆组件呈夹角设置。

进一步的，所述在线维保机器人包括杆状本体，所述杆状本体均垂直设置有安装杆，两个所述安装杆位于所述杆状本体的同侧，且所述安装杆的一端与所述杆状本体固定连接，所述安装杆的另一端设置有行走轮结构，两个行走轮结构共线设置；所述在线维保机器人还包括设置在两个所述安装杆间的对接件，所述对接件具有用于与所述横向配合装置配合的配合部，所述配合部相对于所述杆状本体间隔设置，且所述配合部以及所述行走轮结构均位于所述杆状本体的同侧。

进一步的，所述行走轮结构包括行走轮本体以及设置于所述行走轮本体旋转轴线一端的压紧装置，所述压紧装置包括压紧轮以及用于驱动所述压紧轮靠近或远离所述行走轮本体的转动件，当所述转动件驱动所述压紧轮靠近所述行走轮本体时，所述压紧轮用于与架空线相互配合，实现所述行走轮本体与架空线间压力的增加。

进一步的，所述行走轮结构包括设置于所述行走轮本体旋转轴线另一端的导向片，所述导向片倾斜设置用于将架空线导入到所述行走轮本体的凹槽中。

第二方面

本发明实施例还提供了一种架空线维保作业方法，基于上述一种架空线维保作业系统，包括如下步骤：

S1：启动所述无人机结构将所述在线维保机器人从地面转移至待检修架空线侧；

S2：对无人机结构进行姿态调整，将所述配合端与待检修的架空线相互接触，从而实现在线维保机器人与待检修的架空线的配合，进行架空线的维保。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明实施例提供了一种架空线维保作业系统包括无人机结构以及在线维保机器人，其中，所述无人机结构用于实现在线维保机器人的转移，从而将在线维保机器人从地面转移到架空线一侧，且所述无人机结构包括无人机本体以及横向配合装置，所述横向配合装置包括横杆组件，所述横杆组件的一端为配合端，所述配合端相对于无人机本体所在的柱状空间突出设置，在采用该作业系统进行架空线维保时，由于所述配合端相对于所述无人机本体所在的柱状空间突出设置，能够将所述在线维保机器人设置在配合端位置，并将无人机结构飞行至待检修的架空线的侧方，从而从架空线的侧方将在线维保机器人与架空线相互配合，从而实现将在线维保机器人单独投放在架空线上，或者实现架空线上在线维保机器人的回收，再或者是通过无人机的运动同时驱动所述在线维保机器人在架空线上的运动；

本发明实施例还提供了一种架空线维保作业方法，基于上述的作业系统，能够有效的保证多层架空线维保工作的正常开展，降低因为多层架空线结构对维保机器人着线或回收或移动的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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它相关的附图：

图1为本发明实施例提供的作业系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的无人机结构的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的支撑架结构的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的配合组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的在线维保机器人的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的行走轮结构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的作业系统与架空线的配合示意图；

图8为本发明实施例提供的配合组件与在线维保机器人的配合示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

100-无人机结构、110-无人机本体、120-横杆组件、121-驱动结构、122-勾线爪结构、130-配合组件、131-配合件、132-驱动件、140-支撑架、200-在线维保机器人、210-杆状本体、211-安装杆、220-行走轮结构、221-行走轮本体、231-压紧轮、232-转动件、240-对接件、250-导向片、300-架空线。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

如图1-2所示，本发明实施例提供了一种架空线300维保作业系统，包括无人机结构100以及在线维保机器人200，其中，所述无人机结构100包括无人机本体110，所述无人机结构100还包括横向配合装置，所述横向配合装置包括横杆组件120，所述横杆组件120的一端为用于与架空线300相互配合的配合端，所述配合端在所述无人机本体110所在平面上的投影相对于所述无人机本体110突出设置；其中，所述在线维保机器人200与所述横向配合装置相互配合，当所述配合端用于与架空线300相互配合时，所述横向配合装置用于实现所述在线维保机器人200的上线、回收、驱动中的至少一种动作。

其中，所述配合端在所述无人机本体110所在平面上的投影相对于所述无人机本体110突出设置，具体的，作为本领域技术人员应当知晓的是，在现有技术中，采用无人机结构100将在线维保机器人200安装在架空线300上，通常是采用直上直下的方式从而实现在线维保机器人200的着线，但是由于无人机结构100的特点，针对多层架空线300结构，存在架空线300与无人机结构100干涉的风险，在本方案中，通过所述横向配合装置的设置，使得所述横杆组件120的一端相对于所述无人机结构100所在柱状空间突出设置，能够避免安装所述在线维保机器人200的安装位置与无人机结构100之间的相互影响，从而避免架空线300与无人机结构100发生干涉出现的概率。

其中，所述横向配合装置用于实现所述在线维保机器人200的上线、回收、驱动中的至少一种动作；具体的，作为本领域技术人员应当知晓的是，在现有技术中，在线维保机器人200的在线行走动力通常采用两种模式，其一为自带动力源从而实现在架空线300上的运动，另一种是通过利用无人机的动力实现在线维保机器人200的运动，基于此，针对所述横向配合装置，其可作为驱动所述在线维保机器人200在架空线300上的运动动力也可作为单独的投放结构，实现在线维保机器人200的投放与回收。

在本方案中，该架空线300维保作业系统包括无人机结构100以及在线维保机器人200，其中，所述无人机结构100用于实现在线维保机器人200的转移，从而将在线维保机器人200从地面转移到架空线300附件，且所述无人机结构100包括无人机本体110以及横向配合装置，所述横向配合装置包括横杆组件120，所述横杆组件120的一端为配合端，所述配合端相对于无人机本体110所在的柱状空间突出设置，在采用该作业系统进行架空线300维保时，由于所述配合端相对于所述无人机本体110所在的柱状空间突出设置，能够将所述在线维保机器人200设置在配合端位置，并将无人机结构100飞行至待检修的架空线300的侧方，从而从架空线300的侧方将在线维保机器人200与架空线300相互配合，从而实现将在线维保机器人200单独投放在架空线300上，或者实现架空线300上在线维保机器人200的回收，再或者是通过无人机的运动同时驱动所述在线维保机器人200在架空线300上的运动。

如图3所示，在一些实施例中，所述横向配合装置还包括用于与所述在线维保机器人200相互配合的配合组件130，其中，所述配合组件130与所述在线维保机器人200可拆卸配合。

具体的，通过采用配合组件130与所述在线维保机器人200可拆卸配合，一方面能够方便将该作业系统转移到待维保架空线300的对应位置，另一方面，方便回收与投放作业的进行。

作为所述配合组件130的一种具体的实施方式，所述配合组件130用于与在线维保机器人200的配合部包括但不限于机械爪结构或者是对接挂钩结构，如图4及图8所示，所述配合部采用的是对接挂钩，通过将所述在线维保机器人200挂在所述对接挂钩上，待所述在线维保机器人200与待维保架空线300相互接触时，通过驱动对接挂钩向地面方向移动实现对接挂钩与所述在线维保机器人200的脱离后，在水平方向驱动所述无人机结构100远离从而完成在线维保机器人200的投放，同理，在需要回收时，驱动无人机结构100，将所述对接挂钩移动至在线维保机器人200下方对应位置，驱动对接挂钩向远离地面的方向移动，在实现对接挂钩与在线维保机器人200接触后，继续驱动所述对接挂钩向远离地面方向移动，能够将所述在线维保机器人200从架空线300上提起，并从水平方向撤走完成在线维保机器人200的回收，采用对接挂钩的结构设计，结构简单达到节约能耗的目的。

作为实现所述配合件131在竖直方向运动的一种具体的实施方式，所述配合组件130包括配合件131以及用于驱动所述配合件131沿竖直方向运动的驱动件132。

具体的，所述驱动件132采用伸缩气缸的方式，结构简单，相较于采用无人机升降实现竖直方向移动的方式，能够进一步降低能耗。

在一些实施例中，所述横杆组件120为滑轨结构，其中，所述配合组件130可滑动的设置在所述横杆组件120上。

具体的，所述横杆组件120采用滑轨结构，能够实现所述配合组件130在滑轨结构上的运动，从而能够实现所述在线维保机器人200在所述滑轨结构上的相对位置确定，保证在无人机将结构悬停前，能够保证整体结构的中心位置保证飞行的稳定性。

在一些实施例中，所述横杆组件120的另一端为驱动端，所述驱动端设置有驱动结构121，所述驱动结构121用于驱动所述配合端与所述驱动端的相对高度变化。

具体的，通过驱动结构121的结构设计，实现滑轨结构的相对高度变化，能够基于重力作用实现在线维保机器人200在所述滑轨结构上相对位置的变化。

其中，如图2-3所示，作为所述横向配合装置的一种具体的结构形式，所述无人机结构100还具有支撑架140，所述支撑架140包括4根支撑腿，所述支撑腿还设置有安装两根安装横杆，两根安装横杆平行且间隔设置，其中一根所述安装横杆的两端分别连接相对设置的两根支撑腿，其中另一根所述安装横杆的两端分别连接另一对相对设置的两根支撑腿；其中一根所述安装横杆用于承载所述横杆组件120，且所述横杆组件120与该安装横杆可转动连接，所述驱动结构121设置在另一根所述安装横杆上，一端与该安装横杆连接，另一端与所述横杆组件120相互配合，具体的，所述驱动结构121为伸缩杆结构，通过所述伸缩杆的伸缩从而实现所述横杆组件120绕所述横杆组件120与安装横杆可转动连接的连接位置转动从而实现两端高度变化，具体的，在无人机结构100从地面运动到架空线300一侧时，驱动所述驱动结构121，将所述配合端相对高于所述驱动端设置，所述在线维保机器人200能够相对靠近所述驱动端，能够保证整体结构的稳定性；待就位后，通过驱动所述驱动结构121件所述配合端相对对于所述驱动端设置，从而将所述在线维保机器人200转移到所述配合端。

在一些实施例中，所述配合端还设置有勾线爪结构122，所述勾线爪结构122与所述横杆组件120呈夹角设置。

具体的，通过所述勾线爪结构122的设置，方便所述配合端与架空线300的相互配合，提高配合效率。

如图5-6所示，在一些实施例中，所述在线维保机器人200包括杆状本体210，所述杆状本体210均垂直设置有安装杆211，两个所述安装杆211位于所述杆状本体210的同侧，且所述安装杆211的一端与所述杆状本体210固定连接，所述安装杆211的另一端设置有行走轮结构220，两个行走轮结构220共线设置；所述在线维保机器人200还包括设置在两个所述安装杆211间的对接件240，所述对接件240具有用于与所述横向配合装置配合的配合部，所述配合部相对于所述杆状本体210间隔设置，且所述配合部以及所述行走轮结构220均位于所述杆状本体210的同侧。

具体的，通过针对于所述在线维保机器人200的结构设计，通过安装杆211的设置，使得所述在线维保机器人200形成一种类似下挂式结构挂在架空线300上，一方面方便所述在线维保机器人200的着线，另一方面，通过重心位置的设置，保证了整体结构的稳定性。

在一些实施例中，所述行走轮结构220包括行走轮本体221以及设置于所述行走轮本体221旋转轴线一端的压紧装置，所述压紧装置包括压紧轮231以及用于驱动所述压紧轮231靠近或远离所述行走轮本体221的转动件232，当所述转动件232驱动所述压紧轮231靠近所述行走轮本体221时，所述压紧轮231用于与架空线300相互配合，实现所述行走轮本体221与架空线300间压力的增加。

具体的，通过所述压紧轮231的设置，进一步保证了稳定性。

在一些实施例中，所述行走轮结构220包括设置于所述行走轮本体221旋转轴线另一端的导向片250，所述导向片250倾斜设置用于将架空线300导入到所述行走轮本体221的凹槽中。

其中，通过导向片250的设置，能够提高在线维保机器人200着线时的着线效率。

本发明实施例还提供了一种架空线300维保作业方法，基于上述一种架空线300维保作业系统，包括如下步骤：

S1：启动所述无人机结构100将所述在线维保机器人200从地面转移至待检修架空线300侧；

S2：对无人机结构100进行姿态调整，将所述配合端与待检修的架空线300相互接触，从而实现在线维保机器人200与待检修的架空线300的配合，进行架空线300的维保。

具体的，作为一种具体的作业方式：

首选获取架空线300投放/回收点处的地理信息、环境信息、作业类型，主要包含上线点经纬度、海拔高、气象环境、地形环境及作业内容；

根据上述信息，选择合适位置，将该作业系统在地面展开；

获取到本次投放/回收作业无人机展开点的位置信息、架空线300上的投放/回收位置信息，进行自动航线规划，生成本次任务航线，其中，在进行投放时， 无人机结构100飞行至回收一侧1.5-2m处，高度略高于架空线300约0.5m，通过RTK、机载双目视觉、毫米波雷达等感知系统完成精确定位和悬停，通过传感器感知无人机结构100与架空线300之间的状态信息，并控制横向配合装置，通过调整姿态位置，使得横杆组件120的配合端与架空线300相互配合建立稳定的横向传送通道完成投放作业；反之，需要回收时，将所述 无人机结构100飞行至回收一侧1.5-2m处，高度略低于架空线300约0.5m，完成回收。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种架空线维保作业系统，包括无人机结构(100)以及在线维保机器人(200)，其中，所述无人机结构(100)包括无人机本体(110)，其特征在于，

所述无人机结构(100)还包括横向配合装置，所述横向配合装置包括横杆组件(120)，所述横杆组件(120)的一端为用于与架空线相互配合的配合端，所述配合端在所述无人机本体(110)所在平面上的投影相对于所述无人机本体(110)突出设置，所述横向配合装置还包括用于与所述在线维保机器人相互配合的配合组件(130)，其中，所述配合组件(130)与所述在线维保机器人(200)可拆卸配合；所述横杆组件(120)为滑轨结构，其中，所述配合组件(130)可滑动的设置在所述横杆组件(120)上；所述横杆组件(120)的另一端为驱动端，所述驱动端设置有驱动结构(121)，所述驱动结构(121)用于驱动所述配合端与所述驱动端的相对高度变化；所述配合组件(130)包括配合件(131)以及用于驱动所述配合件(131)沿竖直方向运动的驱动件(132)；

所述在线维保机器人(200)包括杆状本体(210)，所述杆状本体(210)的两端均垂直设置有安装杆(211)，两个所述安装杆(211)位于所述杆状本体(210)的同侧，且所述安装杆(211)的一端与所述杆状本体(210)固定连接，所述安装杆(211)的另一端设置有行走轮结构(220)，两个行走轮结构(220)共线设置；所述在线维保机器人(200)还包括设置在两个所述安装杆(211)间的对接件(240)，所述对接件(240)具有用于与所述横向配合装置的配合件可拆卸连接的配合部，所述配合部相对于所述杆状本体(210)间隔设置，且所述配合部以及所述行走轮结构(220)均位于所述杆状本体(210)的同侧；

其中，所述在线维保机器人(200)与所述横向配合装置相互配合，当所述配合端用于与架空线相互配合时，所述横向配合装置用于实现所述在线维保机器人(200)的上线、回收、驱动中的至少一种动作。

2.根据权利要求1所述的一种架空线维保作业系统，其特征在于，所述配合端还设置有勾线爪结构(122)，所述勾线爪结构(122)与所述横杆组件(120)呈夹角设置。

3.根据权利要求1所述的一种架空线维保作业系统，其特征在于，所述行走轮结构(220)包括行走轮本体(221)以及设置于所述行走轮本体(221)旋转轴线一端的压紧装置，所述压紧装置包括压紧轮(231)以及用于驱动所述压紧轮(231)靠近或远离所述行走轮本体(221)的转动件(232)，当所述转动件(232)驱动所述压紧轮(231)靠近所述行走轮本体(221)时，所述压紧轮(231)用于与架空线相互配合，实现所述行走轮本体(221)与架空线间压力的增加。

4.根据权利要求3所述的一种架空线维保作业系统，其特征在于，所述行走轮结构(220)包括设置于所述行走轮本体(221)旋转轴线另一端的导向片(250)，所述导向片(250)倾斜设置用于将架空线导入到所述行走轮本体(221)的凹槽中。

5.一种架空线维保作业方法，其特征在于，基于权利要求1-4任一所述的一种架空线维保作业系统，包括如下步骤：

S1：启动所述无人机结构(100)将所述在线维保机器人(200)从地面转移至待检修架空线一侧；

S2：对无人机结构(100)进行姿态调整，将所述配合端与待检修的架空线相互接触，从而实现在线维保机器人(200)与待检修的架空线的配合，进行架空线的维保。