CN120363256A - 单导线x射线检测机器人上线方法、下线方法及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力机器人技术领域。提供了单导线X射线检测机器人上线方法、下线方法及机器人，通过无人机带动机器人的移动，使得待测导线通过斜向下开口进入机器人的开口空间；当待测导线位于机器人的开口空间的重心范围内时，通过无人机带动机器人竖向运动，使机器人的驱动轮落到待测导线上；待驱动轮与待测导线接触后，无人机与机器人脱离，完成机器人上线，上线完成后，利用机器人的驱动轮和辅助轮进行多轮协同配合的机器人的稳定行走控制。本发明实现了无人机搭载下的机器人快速稳定上线和下线，避免了对双回线路的上相导线和中相导线的干涉，实现了单导线上多轮协同配合的机器人稳定行走控制。

Description

单导线X射线检测机器人上线方法、下线方法及机器人

技术领域

本发明涉及电力机器人技术领域，特别涉及一种单导线X射线检测机器人上线方法、下线方法及机器人。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

由于输电架空线路的压接作业在高处进行，安装难度大，宏观上难以观察压接质量，且压接不良会导致多种缺陷，如欠压、漏压、空压及压接错位等，这些缺陷在运行期间可能引发导线异常发热、断线等重大安全隐患。因此，采用X光检测技术对压接金具进行无损检测具有重要意义。

目前，常用的输电线路压接金具检测机器人大多针对水平双分裂导线，使用无人机将机器人自上而下吊装到水平双分裂导线上后，控制机器人在水平双分裂导线上行走进而实现X射线检测。但是，现有的检测机器人还存在如下问题：因受上相子导线与中相子导线阻挡，无人机无法自上而下地将机器人吊装至下相子导线上；而且，现有的检测机器人无法有效地在单导线上进行稳定行走，无法实现安全稳定的单导线压接金具X射线检测。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种单导线X射线检测机器人上线方法、下线方法及机器人，创新性地提出了一种侧向进出线策略，设计了能够在单导线上稳定行走的机器人结构，弥补了双回线路的下相子导线的检测短板，实现了单导线上多轮协同配合的机器人稳定行走控制。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种单导线X射线检测机器人上线方法。

一种单导线X射线检测机器人上线方法，机器人包括行走机构，所述行走机构包括驱动轮以及所述驱动轮两侧的辅助轮，所述机器人开有斜向下开口；

控制飞行器将所述机器人移动至待测导线的斜上方，以使得所述斜向下开口正对所述待测导线；

控制所述飞行器带动所述机器人的移动，使得所述待测导线通过所述斜向下开口进入所述机器人的开口空间；

当待测导线位于所述机器人的开口空间的重心范围内时，控制所述飞行器带动所述机器人竖向运动，使所述机器人的所述驱动轮落到所述待测导线上；

待所述驱动轮与所述待测导线接触后，控制所述飞行器与所述机器人脱离，完成所述机器人上线，向机器人发送行走控制指令以利用所述驱动轮和所述辅助轮进行多轮协同配合的稳定行走控制。

作为本发明第一方面的一种实现方式，通过所述飞行器将所述机器人移动至所述待测导线的斜上方之前，还包括：

将所述机器人静态放置于地面，远离障碍物和作业人员；

通过观察僚机回传的视频图像判断待测导线及地线的距离关系，判断是否具备吊装上线的距离条件；

如符合吊装上线距离条件，控制所述飞行器起飞至机器人上方安全高度，开启所述飞行器的绝缘抱爪至设定开合角度；

控制所述飞行器自所述机器人上方下降，当所述绝缘抱爪位于所述机器人的吊装框两侧时，关闭所述绝缘抱爪至闭合状态，实现所述飞行器与所述机器人的连接；

确定所述飞行器与所述机器人连接后，控制所述飞行器上升，将所述机器人垂直吊起，控制所述飞行器飞至所述待测导线的斜上方。

作为本发明第一方面的一种实现方式，控制所述飞行器带动所述机器人的移动，使得所述待测导线通过斜向下开口进入所述机器人的开口空间，包括：

控制所述飞行器自所述待测导线上方下降并调整机器人位置，采用侧向进线方式，所述机器人从所述待测导线的一侧侧向挂入所述待测导线。

作为本发明第一方面的一种实现方式，待所述驱动轮与所述待测导线接触后，控制所述飞行器与所述机器人脱离，完成上线，包括：

当通过观察僚机回传的视频图像确认所述机器人所有所述驱动轮均与所述待测导线发生安全接触，且所述机器人的所处位置满足预定作业需求后，开启所述飞行器的绝缘抱爪至设定开合角度，使所述绝缘抱爪与所述机器人的吊装机构进行分离；

确认所述绝缘抱爪与所述机器人的吊装机构完全分离后，控制所述飞行器自所述机器人上方上升；

所述飞行器与所述机器人完全脱离连接后，控制所述飞行器飞行返回预设安全位置。

作为本发明第一方面的一种实现方式，所述辅助轮包括外侧辅助轮组和内侧辅助轮组，利用所述驱动轮和所述辅助轮进行多轮协同配合的所述机器人的稳定行走控制，包括；

待所述机器人上线完成后，所述机器人的驱动轮与所述待测导线接触，通过所述驱动轮带动所述机器人沿所述待测导线行走；

当所述机器人位姿发生旋转时，所述待测导线脱离所述驱动轮并与所述外侧辅助轮组接触以避免所述机器人侧翻；

当所述机器人行走前方遇到侧向分流补强线时，所述驱动轮和所述内侧辅助轮组同时与所述侧向分流补强线接触以使得机器人稳定行走。

第二方面，本发明提供了一种单导线X射线检测机器人下线方法。

一种单导线X射线检测机器人下线方法，机器人包括行走机构，所述行走机构包括驱动轮以及所述驱动轮两侧的辅助轮，所述机器人开有斜向下开口，包括以下过程：

控制飞行器带动机器人完全脱离所述待测导线，且使得所述待测导线位于机器人开口空间偏下方位置，控制所述飞行器向机器人斜向下开口的反向侧平移；

当机器人斜向下开口的边缘完全脱离所述待测导线时，控制所述飞行器向所述待测导线的斜上方飞，远离所述待测导线的位置；

远离所述待测导线的位置后，控制所述飞行器飞向预定的机器人地面放置位置，完成所述机器人下线。

作为本发明第二方面的一种实现方式，通过所述飞行器带动所述机器人完全脱离所述待测导线之前，还包括：

所述机器人作业完成后，控制所述机器人行走至所述待测导线的安全位置，安全位置周边设定范围内没有干涉飞行器吊装作业的电力金具存在；

通过观察僚机回传的视频图像观察所述机器人与所述待测导线及地线的距离关系，确定是否具备吊装下线距离条件；

如符合吊装下线距离条件，控制所述飞行器起飞至所述机器人上方安全高度，开启所述飞行器的绝缘抱爪至设定开合角度；

控制所述飞行器自所述机器人上方下降，当所述绝缘抱爪位于所述机器人的吊装机构两侧时，关闭所述绝缘抱爪至闭合状态，实现所述飞行器与所述机器人的连接；

通过观察僚机确定所述飞行器与所述机器人实现连接后，控制所述飞行器上升，将所述机器人从所述待测导线上垂直吊起，在此过程中，通过观察僚机回传图像观察所述绝缘抱爪是否松动、所述机器人是否与所述待测导线发生碰撞。

作为本发明第二方面的一种实现方式，控制所述飞行器飞向预定的机器人地面放置位置，完成所述机器人下线，包括：

控制所述飞行器自地面上方下降；

当确认所述机器人底部与地面发生安全接触，且所述机器人位姿未发生倾斜后，开启所述绝缘抱爪至设定开合角度，使所述飞行器与所述机器人的吊装机构分离；

当确认所述绝缘抱爪与所述机器人的吊装机构完全分离后，控制所述飞行器自机器人上方上升，飞行返回地面安全位置并关机。

第三方面，本发明提供了一种单导线X射线检测机器人。

一种单导线X射线检测机器人，包括：运动平台、行走机构、发射机和接收板，运动平台开有斜向下开口以形成内部开口空间，所述行走机构包括位于所述开口空间内的驱动轮、外侧辅助轮组和内侧辅助轮组；

驱动轮布置在运动平台的中间位置，外侧辅助轮组布置在所述驱动轮的一侧，内侧辅助轮布置在所述驱动轮的另一侧，所述发射机布置在运动平台的底部，所述接收板前探布置在运动平台的行走前方；

所述驱动轮用于与待测导线接触，所述外侧辅助轮组用于在机器人位姿旋转时与所述驱动轮配合带动机器人行走，所述内侧辅助轮组用于与侧向分流补强线接触，通过驱动轮、外侧辅助轮组和内侧辅助轮组进行多轮协同配合的稳定行走控制。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述驱动轮包括沿前进方向依次布置的第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮的两侧对应的布置有第一外侧辅助轮和第一内侧辅助轮，所述第二驱动轮的两侧对应的布置有第二外侧辅助轮和第二内侧辅助轮；

所述第一驱动轮和所述第二驱动轮水平布置，所述第一外侧辅助轮与所述第一驱动轮呈大于或等于90°的夹角，所述第二外侧辅助轮与所述第二驱动轮呈大于或等于90°的夹角，所述第一内侧辅助轮和所述第二内侧辅助轮竖向布置。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述机器人的重心位于所述驱动轮下方，且位于与所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的中点连线平行的驱动轮下方的直线上，以使得所述机器人在导线上正常行走时，所述待测导线位于所述驱动轮的正中间的U型槽内。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述行走机构，还包括布置在运动平台前部的前端辅助轮，所述前端辅助轮用于与上分流补强线接触。

作为本发明第三方面的一种实现方式，机器人通过带有上分流补强线的导线时，所述前端辅助轮先接触所述上分流补强线，并沿所述上分流补强线向上行走，所述机器人前端抬高，所述第一驱动轮处于悬空状态，此时所述前端辅助轮和所述第二驱动轮支撑所述机器人，且所述第二驱动轮受力增加，摩擦力加大，所述机器人依靠所述第二驱动轮驱动。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述驱动轮，包括：电机固定座、驱动电机、电机输出法兰、内挡板、轮毂、橡胶轮和外挡板，所述驱动电机通过电机固定座固定在所述运动平台上；

所述驱动电机通过所述电机输出法兰与所述轮毂连接，所述轮毂的两端连接有所述内挡板和所述外挡板，所述轮毂的外部套设有所述橡胶轮，所述橡胶轮的中间位置设有U型槽。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述机器人通过带有侧分流补强线的导线时，在所述侧分流补强线的作用力下，所述待测导线脱离所述机器人的U型槽，所述机器人重心偏离所述待测导线的中心，所述机器人发生翻转，所述驱动轮和所述外侧辅助轮形成交叉轮，所述机器人以所述交叉轮的姿态继续行走。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述发射机水平布置并固定在所述运动平台的底部，所述发射机垂直发射X射线，所述发射机的成像范围为±20°的圆锥面，所述接收板固定在所述运动平台上端并采用前探布置。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述内侧辅助轮，包括：轴端挡圈、辊轮支座、辊轮轴、尼龙辊轮和滚子轴承，所述辊轮轴的两端连接有所述滚子轴承，所述滚子轴承的外圈与所述辊轮支座连接，所述辊轮轴的两端连接有所述轴端挡圈，所述辊轮轴的外部套设有所述尼龙辊轮。

作为本发明第三方面的一种实现方式，所述运动平台上设有绝缘吊装机构，所述绝缘吊装机构的中心线向所述机器人重心的远离斜向下开口一侧偏离，以使得所述飞行器吊装所述机器人时，在重力作用下所述机器人有顺时针旋转的趋势，进而使得进线口斜向下。

第四方面，本发明提供了一种单导线X射线检测机器人系统。

一种单导线X射线检测机器人系统，包括飞行器以及本发明第三方面所述的单导线X射线检测机器人，所述飞行器的底部设有绝缘抱爪。

第五方面，本发明提供了一种多轮协同配合机器人稳定行走控制方法。

一种多轮协同配合机器人稳定行走控制方法，利用本发明第三方面所述的单导线X射线检测机器人，包括以下过程：

待所述机器人上线完成后，所述机器人的驱动轮与所述待测导线接触，通过驱动轮带动所述机器人沿所述待测导线行走；

当机器人位姿发生旋转时，所述待测导线脱离所述驱动轮并与所述外侧辅助轮组接触以避免所述机器人侧翻；

当所述机器人行走前方遇到侧向分流补强线时，所述驱动轮和所述内侧辅助轮组同时与所述侧向分流补强线接触以使得机器人稳定行走。

作为本发明第五方面的一种实现方式，所述行走机构，还包括布置在运动平台前部的前端辅助轮，驱动轮包括前后两侧依次布置的第一驱动轮和第二驱动轮；

机器人通过带有上分流补强线的导线时，前端辅助轮先接触上分流补强线，并沿上分流补强线向上行走，机器人前端抬高，驱动轮处于悬空状态，此时前端辅助轮和第二驱动轮支撑机器人，且第二驱动轮受力增加，摩擦力加大，机器人靠第二驱动轮驱动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明创新性地提出了一种斜向上线方法和斜向下线方法，通过飞行器带动机器人的移动，使得待测导线通过斜向下开口进入机器人的开口空间，实现了飞行器搭载下的机器人快速稳定上线和下线，避免了对双回线路的上相导线和中相导线的干涉，保证了飞行器在双回线路间的穿插安全性，弥补了双回线路的下相子导线的带电检测短板。

2、本发明创新性地提出了一种多轮协同配合机器人稳定行走控制方法，研制了一种单导线X射线检测机器人，设计了开有斜向下开口的运动平台，标定了机器人的重心位置，实现了驱动轮、外侧辅助轮、内侧辅助轮和前端辅助轮等多轮配合下的机器人稳定行走，提高了具备侧向分流补强线和上方分流补强线情境性的适用性，避免了机器人旋转时的侧翻，保证了机器人在单导线上行走的稳定性。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，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为本发明提供的检测机器人结构示意图；

图2为本发明提供的带电作业安全范围示意图；

图3为本发明提供的机器人线上稳定状态示意图；

图4为本发明提供的检测部分布置图以及重心位置示意图；

图5为本发明提供的吊装中心位置与重心关系图；

图6为本发明提供的机器人吊装姿态图；

图7为本发明提供的防松型压接管示意图；

图8为本发明提供的行走机构轮组分布示意图一；

图9为本发明提供的行走机构轮组分布示意图二；

图10为本发明提供的宽幅U型驱动轮的示意图；

图11为本发明提供的内侧辅助轮的示意图；

图12为本发明提供的存在侧向分流补强线的导线检测时的示意图一；

图13为本发明提供的存在侧向分流补强线的导线检测时的示意图二；

图14为本发明提供的存在分流补强线的导线检测时的受力示意图；其中，G为机器人自身重力，F为风力，F₁为机器人所受左向下的力，F₂为机器人所受右向下的力；

图15为本发明提供的外侧辅助轮的示意图；

图16为本发明提供的前端辅助轮的示意图；

图17为本发明提供的存在上侧分流补强线的导线检测时的示意图；

其中，1、绝缘支腿；2、绝缘抱爪；3、无人机；4、绝缘吊装机构；5、发射机；6、接收板；7、宽幅U型驱动轮；8、外侧辅助轮；9、内侧辅助轮；10、前端辅助轮；11、运动平台；12、电控元件；13、压接金具；14、机器人重心；15、防松型压接管尾部；16、电机固定座；17、驱动电机；18、电机输出法兰；19、内挡板；20、外挡板；21、轮毂；22、橡胶轮；23、U型槽；24、辊轮支座；25、滚子轴承；26、辊轮轴；27、轴端挡圈；28、尼龙辊轮；29、侧向分流补强线；30、上分流补强线；31、斜向下开口。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

如背景技术中所述，现有的机器人大多只能实现水平双分裂导线的X射线检测，针对单导线的检测，大多采用“无人机3+长绝缘绳”的方案，其可以完成大部分单导线压接管检测，但对双回线路的下相子导线，因受上相与中相子导线阻挡，依然无法实现有效检测。有鉴于此，在本实现方式中，提出了一种单导线X射线检测机器人（后文中简称为“机器人”），如图1所示，包括：运动平台11、行走机构、发射机5和接收板6，运动平台11开有斜向下开口31，所述行走机构包括宽幅U型驱动轮7、外侧辅助轮8、内侧辅助轮9和前端辅助轮10，通过“宽幅U型驱动轮7+外侧辅助轮8+内侧辅助轮9+前端辅助轮10”的组合设计，提高了机器人对复杂线路环境的适应性，可实现带侧向引流线以及上引流线的线路的压接金具13的X射线检测。

本实现方式中，宽幅U型驱动轮7布置在运动平台11的上部，外侧辅助轮8布置在驱动轮的外侧，内侧辅助轮9布置在驱动轮的内侧，所述发射机5布置在运动平台11的底部，所述接收板6前探布置在运动平台11的行走前方；所述宽幅U型驱动轮7用于与待测导线接触，所述外侧辅助轮8用于在机器人位姿旋转时与驱动轮配合带动机器人行走，所述内侧辅助轮9用于与侧向分流补强线29接触。

本实现方式中，优选的，上述的机器人采用无人机3进行吊装（这里的无人机3即为一种飞行器的形式，可以理解的，在其他一些实现方式中，也可以采用其他的飞行器形式，例如有人驾驶的轻型载重小飞机，抑或者飞艇等，只要能够实现机器人的稳定吊装即可，这里不再赘述，本实施例主要以无人机3进行举例），如图1和图2所示，无人机3的底部连接有绝缘支腿1和绝缘抱爪2，运动平台11的顶部连接有绝缘吊装机构4，这里的吊装机构采用吊装框的形式，无人机3的绝缘支腿1、绝缘抱爪2、绝缘吊装机构4均采用绝缘化设计，采用高强度、绝缘性能好的环氧树脂（管、板）材料，保证无人机3和机器人之间的绝对绝缘。

如图2所示，无人机3向左下方移动（图2中的箭头所示，即自斜上方向斜下方移动实现落线），直至将机器人挂在导线上，如图3所示，宽幅U型驱动轮7的两侧为倾斜面，在重力作用下，机器人滑动至U型轮槽内。

通过图2可以看出，针对单导线相间距的机器人上、下线方式，110kV双回线路相间距约为4米（标准规定至少3.5米），综合考虑安全距离及单导线特点，单导线机器人可用上线垂直距离为1米，因此本实现方式采用侧向进线方式作为机器人的上下导线方式，即机器人从导线一侧挂入导线，“无人机3+机器人”的纵向尺寸小，能够满足下相导线的检测，本实现方式通过侧向挂线方式，无人机3可从多回线路相间穿插，实现对双回下相子导线压接金具13的X射线检测。

本实现方式中，优选的，无人机3为可起吊机器人的重载无人机3，其机腹安装有光学摄像机与绝缘抱爪2，绝缘抱爪2安装在无人机3机腹下方，是用于将机器人吊放到架空输电线路导线上的辅助连接装置，本实现方式配合观察僚机使用，观察僚机为可靠近输电线路观察的轻型无人机，在机器人检测作业全流程为地面作业人员提供高清图像。

本实现方式中，优选的，图4中，设计时合理配置各部件的安装位置，机器人的重心（也可以是以重心点为原点的小半径的圆形重心范围，以增强吊装时的控制便捷性）位于宽幅U型驱动轮7下方，机器人的重心位于与第一驱动轮和第二驱动轮的中点连线平行的驱动轮下方的直线上，以使得机器人在导线上正常行走时，导线位于驱动轮正中间的U型槽23内，如此可保证机器人在线上行走时姿态稳定，且不会发生倾覆。

绝缘吊装机构4的中心线布置在机器人重心14略微偏左处（即绝缘吊装机构4的中心线向机器人重心14的远离开口一侧偏离），如图5所示，无人机3吊装机器人时，在重力作用下，机器人会有顺时针旋转的趋势，如图6所示，此时进线口斜向下，便于机器人上线和下线。

本实现方式中，优选的，机器人所有机构都采用特定的连接形式固定在运动平台11上，运动平台11支架采用轻质铝合金材料焊接而成，预留金属屏蔽空间，可放置发射机5、接收板6、电控元件12等需要电气屏蔽的部件，更具体的，接收板6前探（位于金属屏蔽空间内），可检测防松型压接管尾部15，发射机5也位于金属屏蔽空间内，通过金属屏蔽以实现带电检测。

如图4所示，检测部分主要包括发射机5和接收板6，发射机5为水平布置方式，固定在运动平台11底部，垂直发射X射线，发射机5成像范围为±20°圆锥面，接收板6固定在运动平台11上端，并采用前探布置，如此布置可最大限度增大探测器对压接管的覆盖范围，解决防松型压接管尾部15检测不全问题，如图7所示。发射机5与接收板的垂直距离约为450mm，该布置方式可以降低机器人的整体高度，进而缩小“机器人+无人机”的纵向尺寸，扩大无人机3的纵向移动范围。

本实现方式中，优选的，所述宽幅U型驱动轮7包括沿前进方向依次布置的第一驱动轮和第二驱动轮，第一驱动轮和第二驱动轮均采用硅橡胶材质，摩擦力大，作为主驱动轮以驱动机器人在线上行走。

第一驱动轮的两侧对应的布置有第一外侧辅助轮和第一内侧辅助轮9，第二驱动轮的两侧对应的布置有第二外侧辅助轮和第二内侧辅助轮9；第一驱动轮和第二驱动轮水平布置，第一外侧辅助轮与第一驱动轮呈大于或等于90°的夹角，第二外侧辅助轮与第二驱动轮呈大于或等于90°的夹角，第一内侧辅助轮9和第二内侧辅助轮9竖向布置。

本实现方式中，优选的，第一外侧辅助轮与第一驱动轮呈90°角布置，第二外侧辅助轮与第二驱动轮呈90°的夹角布置，如图4所示。

在其他一些实现方式中，如图8和图9所示，第一外侧辅助轮与第一驱动轮呈120°角布置，第二外侧辅助轮与第二驱动轮呈120°的夹角布置，第一外侧辅助轮和第二外侧辅助轮的结构如图15所示。

如图10所示，所述宽幅U型驱动轮7，包括：电机固定座16、驱动电机17、电机输出法兰18、内挡板19、轮毂21、橡胶轮22和外挡板20，所述驱动电机通过电机固定座16固定在所述运动平台11上；所述驱动电机17通过电机输出法兰与所述轮毂21连接，所述轮毂21的两端连接有内挡板19和外挡板20，轮毂21的外部套设有橡胶轮22，所述橡胶轮22的中间位置设有U型槽23。

本实现方式中，优选的，通过带有侧向分流补强线29的导线时，内侧辅助轮9与侧向分流补强线29滚动摩擦，避免硬摩擦，提高机器人通过性。如图11所示，所述内侧辅助轮9，包括：轴端挡圈27、辊轮支座24、辊轮轴26、尼龙辊轮28和滚子轴承25，辊轮轴26的两端连接有滚子轴承25，滚子轴承25的外圈与辊轮支座24连接，所述辊轮轴26的两端连接有轴端挡圈27，所述辊轮轴26的外部套设有尼龙辊轮28。

机器人通过带有侧向引流线的导线时，在侧向引流线的作用下，机器人会脱出主导线，即主导线脱离机器人宽幅U型驱动轮7的U型槽23，此时，机器人重心14偏离导线中心，随着偏离加大，机器人会发生翻转，宽幅U型驱动轮7与对应的外侧辅助轮8形成交叉轮形式，机器人以该姿态继续行走，如图12和图13所示。

如图14所示，根据力学原理，机器人重心14在导线的下方，受自身重力G和风力F作用，机器人所受合力为左下F₁或右下F₂，由于机器人不受向上的力，无向上运动趋势，故不会出现机器人侧翻出导线的情况。

本实现方式中，优选的，所述行走机构，如图16所示，还包括布置在运动平台11前部的前端辅助轮10，所述前端辅助轮10用于与上分流补强线30接触。具体的，导线坡度较大或者存在上引流线时，会出现机器人前部先接触导线的情况，为避免机器人与导线发生硬摩擦，在机器人前端加装前端辅助轮10，机器人在水平导线上行走时，前端辅助轮10不与导线接触。

机器人通过带有上分流补强线30的导线时，如图17所示，前端辅助轮10先接触上分流补强线30，并沿上分流补强线30向上行走，机器人前端抬高，第一驱动轮（即前侧的驱动轮）处于悬空状态，此时前端辅助轮10和第二驱动轮支撑机器人，且第二驱动轮受力增加，摩擦力加大，机器人靠第二驱动轮（即后侧的驱动轮）驱动。

本实现方式中，优选的，还提出了一种机器人上线方法和机器人下线方法，具体的，包括：无人机3吊装上线流程和无人机3吊装下线流程，本实现方式以飞手控制为例进行介绍，可以理解的，在其他一些实现方式中，也可以通过控制终端自动的进行相应的上线和下线控制，这里不再赘述。

S1：无人机3吊装上线流程，具体的，包括：

S1.1：将机器人静态放置于地面，应远离障碍物和作业人员；

S1.2：观察僚机起飞至拟作业架空输电线路附近，通过观察僚机回传的视频图像判断各导线及地线的距离关系，判断是否具备吊装上线的距离条件；

S1.3：如符合吊装上线距离条件，控制无人机3起飞至机器人上方安全高度，开启绝缘抱爪2至设定开合角度；

S1.4：控制无人机3自机器人上方缓慢下降，当绝缘抱爪2位于绝缘吊装机构4两侧时，关闭绝缘抱爪2至闭合状态，实现无人机3与机器人的连接；

S1.5：确定无人机3与机器人稳固连接后，控制无人机3缓慢上升，将机器人从地面垂直吊起；

S1.6：当机器人完成脱离地面后，控制无人机3飞至架空输电线路导线上方；

S1.7：控制无人机3自导线上方缓慢下降并调整机器人位置，因机器人为单侧机体开口结构，需采用侧向（或斜向）进线方式，即机器人从导线一侧挂入导线，需控制无人机3将机器人的机体开口结构部分移动至导线的斜上方，此时机器人的斜向下开口正对着导线；

S1.8：控制无人机3将机器人向待测导线水平移动，使机器人的斜向下开口向导线靠近，当导线位于机器人内侧中心（即中心范围内）时，停止水平移动；此时，控制无人机3将机器人向待测导线下方垂直移动，使机器人的宽幅U型驱动轮7的U型槽23落到待测导线上；

S1.9：当通过观察僚机回传的视频图像确认机器人所有宽幅U型驱动轮7均与导线发生安全接触，且其所处位置满足预定作业需求后，开启绝缘抱爪2至设定开合角度，使无人机3与机器人实现分离；

S1.10：确认绝缘抱爪2与机器人完全分离后，控制无人机3自机器人上方缓慢上升；

S1.11：无人机3与机器人完全脱离连接后，控制无人机3飞行返回地面安全位置。

S2：无人机3吊装下线流程，具体的，包括：

S2.1：机器人作业完成后，作业人员遥控机器人行走至架空输电线路的安全位置，该位置周边5m范围内没有干涉无人机3吊装作业的电力金具存在；

S2.2：观察僚机起飞至架空输电线路拟吊装位置附近，通过观察僚机回传的视频图像观察机器人与各导线及地线的距离关系，确定是否具备吊装下线距离条件；

S2.3：如符合吊装下线距离条件，控制无人机3起飞至机器人上方安全高度，开启绝缘抱爪2至设定开合角度；

S2.4：控制无人机3自机器人上方缓慢下降，当绝缘抱爪2位于绝缘吊装机构4两侧时，关闭绝缘抱爪2至闭合状态，实现无人机3与机器人的连接；

S2.5：飞手通过观察僚机确定无人机3与机器人实现连接后，控制无人机3缓慢上升，将机器人从导线上垂直吊起，在此过程中，通过观察僚机回传图像仔细观察绝缘抱爪2是否松动、机器人是否与导线发生碰撞；

S2.6：当机器人完全脱离架空导线且导线位于机器人开口空间偏下方位置时，控制无人机3向机器人斜向下开口的反向侧平移；

S2.7：当机器人斜向下开口的边缘完全脱离导线时，控制无人机3向待测导线的斜上方飞行，远离待测导线位置；

S2.8：远离待测导线位置后，控制无人机3飞向预定机器人放置地面位置；

S2.9：控制无人机3自地面上方缓慢下降，在此过程中，仔细观察机器人是否与地面发生碰撞；

S2.10：当确认机器人底部与地面发生安全接触，且机器人的机体位姿未发生明显倾斜后，开启绝缘抱爪2至设定开合角度，使无人机3与绝缘吊装机构4实现分离；

S2.11：当确认绝缘抱爪2与机器人完全分离后，控制无人机3自机器人上方缓慢上升，飞行返回地面安全位置并关机。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种单导线X射线检测机器人上线方法，其特征在于，机器人包括行走机构，所述行走机构包括驱动轮以及所述驱动轮两侧的辅助轮，所述机器人开有斜向下开口；

控制飞行器将所述机器人移动至待测导线的斜上方，以使得所述斜向下开口正对所述待测导线；

控制所述飞行器带动所述机器人的移动，使得所述待测导线通过所述斜向下开口进入所述机器人的开口空间；

当待测导线位于所述机器人的开口空间的重心范围内时，控制所述飞行器带动所述机器人竖向运动，使所述机器人的所述驱动轮落到所述待测导线上；

待所述驱动轮与所述待测导线接触后，控制所述飞行器与所述机器人脱离，完成所述机器人上线，向机器人发送行走控制指令以利用所述驱动轮和所述辅助轮进行多轮协同配合的稳定行走控制。

2.如权利要求1所述的单导线X射线检测机器人上线方法，其特征在于，

通过所述飞行器将所述机器人移动至所述待测导线的斜上方之前，还包括：

将所述机器人静态放置于地面，远离障碍物和作业人员；

通过观察僚机回传的视频图像判断待测导线及地线的距离关系，判断是否具备吊装上线的距离条件；

如符合吊装上线距离条件，控制所述飞行器起飞至机器人上方安全高度，开启所述飞行器的绝缘抱爪至设定开合角度；

控制所述飞行器自所述机器人上方下降，当所述绝缘抱爪位于所述机器人的吊装框两侧时，关闭所述绝缘抱爪至闭合状态，实现所述飞行器与所述机器人的连接；

确定所述飞行器与所述机器人连接后，控制所述飞行器上升，将所述机器人垂直吊起；

控制所述飞行器飞至所述待测导线的斜上方。

3.如权利要求1所述的单导线X射线检测机器人上线方法，其特征在于，

控制所述飞行器带动所述机器人的移动，使得所述待测导线通过斜向下开口进入所述机器人的开口空间，包括：

控制所述飞行器自所述待测导线上方下降并调整机器人位置，采用侧向进线方式，所述机器人从所述待测导线的一侧侧向挂入所述待测导线。

4.如权利要求1所述的单导线X射线检测机器人上线方法，其特征在于，

待所述驱动轮与所述待测导线接触后，控制所述飞行器与所述机器人脱离，完成上线，包括：

当通过观察僚机回传的视频图像确认所述机器人所有所述驱动轮均与所述待测导线发生安全接触，且所述机器人的所处位置满足预定作业需求后，开启所述飞行器的绝缘抱爪至设定开合角度，使所述绝缘抱爪与所述机器人的吊装机构进行分离；

确认所述绝缘抱爪与所述机器人的吊装机构完全分离后，控制所述飞行器自所述机器人上方上升；

所述飞行器与所述机器人完全脱离连接后，控制所述飞行器飞行返回预设安全位置。

5.如权利要求1-4任一项所述的单导线X射线检测机器人上线方法，其特征在于，

所述辅助轮包括外侧辅助轮组和内侧辅助轮组，利用所述驱动轮和所述辅助轮进行多轮协同配合的所述机器人的稳定行走控制，包括；

待所述机器人上线完成后，所述机器人的驱动轮与所述待测导线接触，通过所述驱动轮带动所述机器人沿所述待测导线行走；

当所述机器人位姿发生旋转时，所述待测导线脱离所述驱动轮并与所述外侧辅助轮组接触以避免所述机器人侧翻；

当所述机器人行走前方遇到侧向分流补强线时，所述驱动轮和所述内侧辅助轮组同时与所述侧向分流补强线接触以使得机器人稳定行走。

6.一种单导线X射线检测机器人下线方法，其特征在于，机器人包括行走机构，所述行走机构包括驱动轮以及所述驱动轮两侧的辅助轮，所述机器人开有斜向下开口；

控制飞行器带动机器人完全脱离所述待测导线，且使得所述待测导线位于机器人开口空间偏下方位置，控制所述飞行器向机器人斜向下开口的反向侧平移；

当机器人的斜向下开口的边缘完全脱离所述待测导线时，控制所述飞行器向所述待测导线的斜上方飞，远离所述待测导线的位置；

远离所述待测导线的位置后，控制所述飞行器飞向预定的机器人地面放置位置，完成所述机器人下线。

7.如权利要求6所述的单导线X射线检测机器人下线方法，其特征在于，

通过所述飞行器带动所述机器人完全脱离所述待测导线之前，还包括：

所述机器人作业完成后，控制所述机器人行走至所述待测导线的安全位置，安全位置周边设定范围内没有干涉飞行器吊装作业的电力金具存在；

观察僚机起飞至所述待测导线拟吊装位置附近，通过观察僚机回传的视频图像观察所述机器人与所述待测导线及地线的距离关系，确定是否具备吊装下线距离条件；

如符合吊装下线距离条件，控制所述飞行器起飞至所述机器人上方安全高度，开启所述飞行器的绝缘抱爪至设定开合角度；

控制所述飞行器自所述机器人上方下降，当所述绝缘抱爪位于所述机器人的吊装机构两侧时，关闭所述绝缘抱爪至闭合状态，实现所述飞行器与所述机器人的连接；

通过观察僚机确定所述飞行器与所述机器人实现连接后，控制所述飞行器上升，将所述机器人从所述待测导线上垂直吊起，在此过程中，通过观察僚机回传图像观察所述绝缘抱爪是否松动、所述机器人是否与所述待测导线发生碰撞。

8.如权利要求6所述的单导线X射线检测机器人下线方法，其特征在于，

控制所述飞行器飞向预定的机器人地面放置位置，完成所述机器人下线，包括：

控制所述飞行器自地面上方下降；

当确认所述机器人底部与地面发生安全接触，且所述机器人位姿未发生倾斜后，开启所述绝缘抱爪至设定开合角度，使所述飞行器与所述机器人的吊装机构分离；

当确认所述绝缘抱爪与所述机器人的吊装机构完全分离后，控制所述飞行器自机器人上方上升，飞行返回地面安全位置并关机。

9.一种单导线X射线检测机器人，其特征在于，

包括：运动平台、行走机构、发射机和接收板，运动平台开有斜向下开口以形成内部开口空间，所述行走机构包括位于所述开口空间内的驱动轮、外侧辅助轮组和内侧辅助轮组；

驱动轮布置在运动平台的中间位置，外侧辅助轮组布置在所述驱动轮的一侧，内侧辅助轮布置在所述驱动轮的另一侧，所述发射机布置在运动平台的底部，所述接收板前探布置在运动平台的行走前方；

所述驱动轮用于与待测导线接触，所述外侧辅助轮组用于在机器人位姿旋转时与所述驱动轮配合带动机器人行走，所述内侧辅助轮组用于与侧向分流补强线接触，通过驱动轮、外侧辅助轮组和内侧辅助轮组进行多轮协同配合的稳定行走控制。

10.如权利要求9所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述驱动轮包括沿前进方向依次布置的第一驱动轮和第二驱动轮，所述第一驱动轮的两侧对应的布置有第一外侧辅助轮和第一内侧辅助轮，所述第二驱动轮的两侧对应的布置有第二外侧辅助轮和第二内侧辅助轮；

所述第一驱动轮和所述第二驱动轮水平布置，所述第一外侧辅助轮与所述第一驱动轮呈大于或等于90°的夹角，所述第二外侧辅助轮与所述第二驱动轮呈大于或等于90°的夹角，所述第一内侧辅助轮和所述第二内侧辅助轮竖向布置。

11.如权利要求10所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述机器人的重心位于所述驱动轮下方，且位于与所述第一驱动轮和所述第二驱动轮的中点连线平行的驱动轮下方的直线上，以使得所述机器人在导线上正常行走时，所述待测导线位于所述驱动轮的正中间的U型槽内。

12.如权利要求10所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述行走机构，还包括布置在运动平台前部的前端辅助轮，所述前端辅助轮用于与上分流补强线接触。

13.如权利要求12所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

机器人通过带有上分流补强线的导线时，所述前端辅助轮先接触所述上分流补强线，并沿所述上分流补强线向上行走，所述机器人前端抬高，所述第一驱动轮处于悬空状态，此时所述前端辅助轮和所述第二驱动轮支撑所述机器人，且所述第二驱动轮受力增加，摩擦力加大，所述机器人依靠所述第二驱动轮驱动。

14.如权利要求9-13任一项所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述驱动轮，包括：电机固定座、驱动电机、电机输出法兰、内挡板、轮毂、橡胶轮和外挡板，所述驱动电机通过电机固定座固定在所述运动平台上；

所述驱动电机通过所述电机输出法兰与所述轮毂连接，所述轮毂的两端连接有所述内挡板和所述外挡板，所述轮毂的外部套设有所述橡胶轮，所述橡胶轮的中间位置设有U型槽。

15.如权利要求14所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述机器人通过带有侧分流补强线的导线时，在所述侧分流补强线的作用力下，所述待测导线脱离所述机器人的U型槽，所述机器人重心偏离所述待测导线的中心，所述机器人发生翻转，所述驱动轮和所述外侧辅助轮形成交叉轮，所述机器人以所述交叉轮的姿态继续行走。

16.如权利要求9所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述发射机水平布置并固定在所述运动平台的底部，所述发射机垂直发射X射线，所述发射机的成像范围为±20°的圆锥面，所述接收板固定在所述运动平台上端并采用前探布置。

17.如权利要求9所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述内侧辅助轮，包括：轴端挡圈、辊轮支座、辊轮轴、尼龙辊轮和滚子轴承，所述辊轮轴的两端连接有所述滚子轴承，所述滚子轴承的外圈与所述辊轮支座连接，所述辊轮轴的两端连接有所述轴端挡圈，所述辊轮轴的外部套设有所述尼龙辊轮。

18.如权利要求9-13任一项所述的单导线X射线检测机器人，其特征在于，

所述运动平台上设有绝缘吊装机构，所述绝缘吊装机构的中心线向所述机器人重心的远离斜向下开口一侧偏离，以使得所述飞行器吊装所述机器人时，在重力作用下所述机器人有顺时针旋转的趋势，进而使得进线口斜向下。

19.一种单导线X射线检测机器人系统，其特征在于，包括飞行器以及权利要求9-18任一项所述的单导线X射线检测机器人，飞行器的底部设有绝缘抱爪。

20.一种多轮协同配合机器人稳定行走控制方法，其特征在于，利用权利要求9-18任一项所述的单导线X射线检测机器人，包括以下过程：

待所述机器人上线完成后，所述机器人的驱动轮与所述待测导线接触，通过驱动轮带动所述机器人沿所述待测导线行走；

当机器人位姿发生旋转时，所述待测导线脱离所述驱动轮并与所述外侧辅助轮组接触以避免所述机器人侧翻；

当所述机器人行走前方遇到侧向分流补强线时，所述驱动轮和所述内侧辅助轮组同时与所述侧向分流补强线接触以使得机器人稳定行走。

21.如权利要求20所述的多轮协同配合机器人稳定行走控制方法，其特征在于，

所述行走机构，还包括布置在运动平台前部的前端辅助轮，驱动轮包括前后两侧依次布置的第一驱动轮和第二驱动轮；

机器人通过带有上分流补强线的导线时，前端辅助轮先接触上分流补强线，并沿上分流补强线向上行走，机器人前端抬高，驱动轮处于悬空状态，此时前端辅助轮和第二驱动轮支撑机器人，且第二驱动轮受力增加，摩擦力加大，机器人靠第二驱动轮驱动。