CN205694497U - 用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，设有行走单元、与此行走单元的行走轮共同压紧架空输电线路的压紧单元和防止修剪树枝机器人的移动机体从架空输电线路上跌落的防跌落机构；所述压紧单元包括至少一个位于架空输电线路下方的压紧轮和将此压紧轮压在架空输电线路下侧的弹力压紧机构。工作时，通过弹力压紧机构将压紧轮压在架空输电线路的下侧，可使得压紧轮始终以合适的力度压紧在架空输电线路的下侧，从而保证喷涂机器人可牢固地架设架空输电线路上，爬坡时不会后退，配合防跌落机构，工作可靠性较高。而且，整个行走系统部件较少，结构较为简单。

Description

用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统

技术领域

本实用新型涉及架空输电线路通道维护领域，具体是一种用于架空输电线路带电作业的修剪树枝机器人的行走系统。

背景技术

随着城乡工、农业的不断发展，输电线路通道内新增植树等危及线路安全运行的行为仍将会不断出现。电力部门线路通道维护工作仍将面临严峻的挑战，林电矛盾一直是输电线路安全可靠运行的最大隐患，近年来由于优质供电的要求以及砍伐树木的排场费用越来越高，造成林电矛盾问题越来越凸出，给输电线路的安全稳定运行带来很大的隐患。

随着电网密度逐年增大，树线矛盾已日益突出，每年因树障造成的直接经济损失越来越大，带来的安全问题越来越严重，这一老难题，正引来越来越多的新关注。

而现有的人工砍伐树木的困难如下：

1、村民的协调难度大：村民索取高额赔偿造成了协调难，一些村民为了一己之私不服协调，置人身与电网安全于不顾，不管是先有线路后有树，还是先有树后有线路，他们都态度蛮横地百般阻挠电力部门砍伐线下树木，并漫天要价，谋求高额赔偿。

2、赔付费用高昂：每株树木数十到数千元不等。

3、人员安全得不到保障：有些树枝接近输电线路，安全距离不够，在没有停电作业条件下，人员的生命安全得不到保障；树林经常会有马蜂窝，一旦惊动，就会出现重大人员伤亡事故。

4、砍伐难度很高：很多地方斗篷车无法到达，人工砍伐很难。

为了解决上述的各种问题，中国专利201510277573.3公开了一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，以代替人工作业，解决高压线路通道维护问题。其包括机器人作业平台，固定在机器人作业平台上的主轴驱动箱，与主轴驱动箱固定连接的重心调节装置，与重心调节装置连接的操作臂摆动关节以及设置在操作臂摆动关节末端的末端工具；其中：所述机器人作业平台，包括机体，机械臂，行走轮，夹持夹爪，等电位轮，压紧轮；所述机械臂以反对称等距离形式布置在机体两侧，上端连接行走轮和夹线夹爪；等电位轮布置在夹线夹爪的一侧；所述压紧轮布置在机械臂上与丝杆螺母结构连接，电机驱动丝杆螺母机构，带动压紧轮，在机械臂纵向方向进行直线运动，压紧导线；所述驱动箱通过螺钉连接悬挂在机体的中间；所述主轴驱动箱包括驱动箱箱体，主轴，主轴传动涡轮，蜗杆，键，主轴驱动电机，重心调节涡轮，重心调节电机，传动齿轮，齿轮端盖，轴承端盖，主轴偏心套，箱体盖板；所述主轴垂直于箱体地面布置于主轴驱动箱中，通过键与涡轮连接，由蜗轮蜗杆机构驱动主轴的旋转；所述蜗杆横向布置于主轴传动箱中，通过一对外啮合齿轮传动，由电机驱动；蜗杆两端由箱体侧壁通过一对角接触球轴承托起，将承受的反作用力直接传递到机体上；所述涡轮被主轴穿透，由圆锥滚子轴承隔离主轴并托起主轴，保证涡轮在蜗杆驱动下，可以绕主轴独立旋转与主轴无摩擦；所述主轴偏心套穿透箱体盖板，与机体通过螺钉固接；偏心套在主轴上端通过滚动轴承，限定主轴不会两侧倾倒。

所述末端工具包括俯仰关节，夹持关节，横移关节，直流电锯；所述末端工具通过螺钉连接在绝缘臂末端；随绝缘臂一起摆动；俯仰关节安装在绝缘操作臂的末端，俯仰关节的连杆末端安装有夹持机构，由与之相连的丝杆螺母机构上的俯仰电机驱动，横移关节和直流电锯安装在夹持关节末端；所述俯仰关节包括俯仰电机，俯仰丝杆，俯仰螺母，电机接盘，俯仰拉杆，俯仰基座；所述的俯仰拉杆由丝杆螺母结构驱动，随着螺母的纵向移动做伸缩运动；所述夹持关节包括夹持基座，传感器贴片，夹爪电机，夹爪丝杆，电机端盖，电机接盘，夹持销，夹爪螺母，夹持连杆，夹持夹爪组成；夹持丝杆螺母机构由电机驱动，进行直线运动；夹持夹爪通过夹爪连杆与夹爪螺母连接，并随着螺母的前后移动，进行夹爪张开与夹持动作；夹持基座尾端和俯仰基座铰接，前端和俯仰拉杆铰接；并随着俯仰拉杆的伸缩运动实现夹持关节的俯仰，实现末端姿态调整；所述横移关节包括横移基座，横移电机，横移丝杆，横移螺母，传动齿轮，齿轮端盖，导轨，滑台，横移滑座；横移关节由电机通过外啮合齿轮传动，驱动丝杆螺母做横向直线移动；螺母带动滑台，实现滑台的横向移动；横移基座连接夹持基座和横移滑座，横移基座内安装有横移丝杆和横移螺母，丝杆与电机之间通过一对齿轮传动，由齿轮端盖密封；横移基座上安装有导轨，横移滑座在横移螺母的带动下沿导轨做横向移动；所述电锯为直流电锯，通过末端自带的直流电源驱动；所述电锯固接在横移滑台下端，随着滑台横移实现电锯的进给运动。

上述架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，行走系统结构较为复杂，而且工作可靠性较差。

鉴于现有的树枝修剪机器人的上述缺陷，申请人对树枝修剪机器人进行深入的研究，遂有本案产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其结构较为简单，而且工作可靠性较高。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，设有行走单元、与此行走单元的行走轮共同压紧架空输电线路的压紧单元和防止修剪树枝机器人的移动机体从架空输电线路上跌落的防跌落机构；所述压紧单元包括至少一个位于架空输电线路下方的压紧轮和将此压紧轮压在架空输电线路下侧的弹力压紧机构。

所述行走单元的行走轮具有前行走轮和后行走轮，所述压紧轮有一个，此压紧轮于前后方向上位于所述前行走轮与后行走轮之间的中部位置。

所述弹力压紧机构包括压缩弹簧和与所述压紧轮的轮轴同轴设置的连杆，所述连杆具有与修剪树枝机器人的移动机体相铰接的铰接部，此铰接部位于所述连杆的两端之间；所述压缩弹簧的一端固定安装在修剪树枝机器人的移动机体上且位于所述连杆的下方，所述压缩弹簧的另一端连接于所述连杆的一端，所述压紧轮的轮轴枢接于所述连杆的另一端。

还包括设置于修剪树枝机器人的移动机体上的挂钩，所述挂钩具有钩部和杆部，所述挂钩的钩部高出修剪树枝机器人的移动机体，所述挂钩的杆部下端与所述连杆连接有所述压缩弹簧的一端相铰接。

所述防跌落机构采用机械手，此机械手具有手爪，此手爪根据工作指令松开或呈闭环状虚扣在架空输电线路的相应部位上。

还包括设置于修剪树枝机器人的移动机体上部的摄像单元，此摄像单元与修剪树枝机器人的控制系统相连接。

采用上述方案后，本实用新型用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，通过弹力压紧机构将压紧轮压在架空输电线路的下侧，可使得压紧轮始终以合适的力度压紧在架空输电线路的下侧，从而保证喷涂机器人可牢固地架设架空输电线路上，爬坡时不会后退，配合防跌落机构，工作可靠性较高。而且，整个行走系统部件较少，结构较为简单。

作为进一步的改进，压紧轮于前后方向上位于前行走轮与后行走轮之间的中部位置，一个压紧轮即可同时对前行走轮与后行走轮进行压紧。

作为进一步的改进，在修剪树枝机器人的移动机体上部设置的摄像单元，通过此摄像单元可实时监控行走系统的工作情况。

附图说明

图1为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的整体结构示意图；

图2为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的移动机体的正面结构示意图；

图3为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的移动机体的背面结构示意图；

图4为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的移动机体另一角度的背面结构示意图；

图5为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的修剪系统的结构示意图；

图6为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的修剪系统另一角度的结构示意图；

图7为使用本实用新型行走系统的修剪树枝机器人的控制原理示意图。

具体实施方式

使用本实用新型行走系统的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人，如图1-7所示，包括控制系统和移动机体200，控制系统包括地面控制系统11和机载控制系统12，机载控制系统12包括牵引车控制模块121和修剪机器手控制模块122，牵引车控制模块121安装于移动机体200上，修剪机器手控制模块122安装于下述修剪系统600上，牵引车控制模块121和修剪机器手控制模块122分别通过无线数传单元与地面控制系统11实现数据交互和通信。

移动机体200上设有第一电池组300和驱动移动机体200在架空输电线路400上行走的行走系统500。由第一电池组300为行走系统500和牵引车控制模块121供电；由牵引车控制模块121控制行走系统500的工作，由修剪机器手控制模块122控制下述修剪系统600的工作。

移动机体200具有安装平台21和安装背板22，安装平台21水平设置，安装背板22垂直连接于安装平台21与架空输电线路400相平行的一侧。第一电池组300安装于安装平台21的中部。

本实用新型中，为了便于表述，以图1中的箭头所指方向为前，与前相背向的为后。移动机体200以图2所示的一面为正面，以图3所示的一面为背面。

行走系统500设有行走单元51和与此行走单元51的行走轮共同压紧架空输电线路400的压紧单元52。

行走单元51包括分别安装于安装背板22上的第一直流电机511、前行走轮512、后行走轮513和齿轮组，直流电机511、前行走轮512和后行走轮513安装于安装背板22的正面上，齿轮组安装于安装背板22的背面上。齿轮组包括主动齿轮514、传动齿轮515、第一从动齿轮516和第二从动齿轮517，第一直流电机511的输出轴连接主动齿轮514，传动齿轮515分别与主动齿轮514、第一从动齿轮516和第二从动齿轮517相啮合，第一从动齿轮516和第二从动齿轮517的轮轴分别连接前行走轮512和后行走轮513的轮轴。前行走轮512和后行走轮513分别设有供架设于架空输电线路400上V型轮槽。

压紧单元52包括至少一个位于架空输电线路下方的压紧轮521和将此压紧轮521压在架空输电线路400下侧的弹力压紧机构。压紧轮521设有供压设于架空输电线路400下侧的V型轮槽。本实施例中，压紧轮521有一个，此压紧轮521于前后方向上位于前行走轮512与后行走轮513之间的中部位置。当然，也可分别为前行走轮512与后行走轮513设置压紧轮和弹力压紧机构。

弹力压紧机构包括压缩弹簧522和与压紧轮521的轮轴同轴设置的连杆523，安装背板22开设有竖向设置的条形通孔221，条形通孔221的下部具有扩径段，连杆523活动穿设于条形通孔221内，连杆523的第一端伸出至安装背板22的正面，连杆523的第二端伸出至安装背板22的背面，连杆523的第一端与第二端之间具有与安装背板22进行铰接的铰接部，此铰接部位于条形通孔221的上下两端之间的合适位置上；压缩弹簧522位于安装背板22的背面，压缩弹簧522的下端固定安装在安装背板22上且位于连杆523的下方，压缩弹簧522的上端连接于连杆523的第二端，压紧轮521的轮轴枢接于连杆523的第一端。

移动机体200具有挂钩23，挂钩23具有钩部231和杆部232，挂钩的钩部231高出安装背板22，挂钩的杆部232的上部沿其长度方向开设有限位孔2321，限位孔2321的前后两侧分别设有开具穿孔的安装片，一销钉(图中未示出)穿过此两个安装片的穿孔并活动穿设于限位孔2321内。挂钩的杆部232下端与连杆523的第二端相铰接。

行走系统500还设有防止移动机体200从架空输电线路400上跌落的防跌落机构。本实施例中，防跌落机构采用分别设置于安装背板22前后两侧的机械手53、54，工作时，机械手53、54的手爪531、541呈闭环状虚扣在架空输电线路400的相应部位上。

本实用新型中的机械手采用公知的机械手，只要其能满足在控制指令的控制下实现机械手的手爪张开或闭合成环状虚扣在输电线路上即可。

修剪系统600包括刀口相对应设置且上下水平布设的第一刀片61和第二刀片62，驱动第一、第二刀片61、62反向转动的修剪机器手驱动机构63，以及第二电池组64。由第二电池组64为修剪机器手控制模块122和修剪系统600供电。当然，本实用新型中，也可由第一电池组300为修剪机器手控制模块122和修剪系统600供电；修剪机器手控制模块122可安装于移动机体200上也可安装于修剪系统600上。

具体地：

修剪系统600设有安装座60，安装座60呈框架结构，具有上层601和下层602，第二电池组64安装于上层601的中部。安装座60通过V型绝缘臂700活动悬挂于移动机体200的下方，具体地，V型绝缘臂700的两臂的上端分别活动铰接在安装平台21的底部的前后两侧，安装座60的顶部设有活动连接组件65，活动连接组件65包括依次由下而上设置的基座651、连接座652和连接座653，连接座653呈三角状，底边在上，顶角在下，V型绝缘臂700的两臂的下端分别铰接于连接座653的底边的两端(连接座653的底边的两端之间很靠近，使得绝缘臂呈V型)，连接座653的顶角处铰接于连接座652的上部，连接座652的下部与基座651相铰接。

修剪机器手驱动机构63包括第二直流电机630、第三直流电机631、第一齿轮632、第二齿轮633、第三齿轮634、第四齿轮635、第一转轴636、第二转轴637、第一刀盘638和第二刀盘639。

第二直流电机630和第三直流电机631安装于上层601内分设于第二电池组64的两侧，第二直流电机630和第三直流电机631的输出轴分别穿过上层601的底板伸至下层602内并分别连接第一齿轮632和第二齿轮633，第三齿轮634和第四齿轮635分别与第一齿轮632和第二齿轮633相啮合。第二转轴637同轴活动穿套于第一转轴636内且下端伸出第一转轴636的下端部，第一、第二刀盘638、639上下水平设置且分别与第一、第二转轴636、637的下端固定连接。第二直流电机630、第三直流电机631的输出轴在修剪机器手控制模块122的控制下反向转动，通过第一齿轮632和第三齿轮634、第二齿轮633和第四齿轮635的传动，带动第一、第二转轴636、637反向转动，从而实现第一、第二刀盘638、639反向转动。

第一、第二刀盘638、639的周沿分别开设有供容置第一、第二刀片61、62的环形容置槽6381、6391。第一、第二刀片61、62均呈半月形，均具有安装端和自由端，且安装端的刀面宽度比自由端的刀面宽度窄。第一、第二刀片61、62的安装端分别对应铰接于第一、第二刀盘的环形容置槽6381、6391内。

本实用新型中，第一、第二刀片61、62可均只有一片，工作时，第一、第二刀盘638、639每转过一周，第一、第二刀片61、62形成一次“剪刀”。

作为一个较佳的实施例，第一、第二刀片61、62均有两片，各第一刀片61刀口方向一致且于第一刀盘638上对称分布，各第二刀片62也刀口方向一致且于第二刀盘639上对称分布，且各第一刀片61与各第二刀片62于水平面上依次交错设置。此实施例中，工作时，第一、第二刀盘638、639每转过一周，第一、第二刀片61、62形成四次“剪刀”。

作为改进的实施例，第一、第二刀片61、62可有两片以上，各刀片的设置与上述各有两片刀片的实施例类似。

使用本实用新型的行走系统的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人，工作原理如下：

安装时，工人通过挂钩23吊起整个修剪树枝机器人，此时挂钩23将连杆523的第二端向上提，压缩弹簧522被向上拉伸，压紧轮512向下摆，便于工人将前行走轮512和后行走轮513架设于架空输电线路400，当前行走轮512和后行走轮513架设完成，松开挂钩23，此时连杆523的第二端被压缩弹簧522的回复力向下拉，将压紧轮512向上压紧在架空输电线路400下侧，从而完成修剪树枝机器人的安装工作。拆卸时，工人再次通过挂钩23吊起整个修剪树枝机器人，就可松开压紧512卸下整个修剪树枝机器人，安装拆卸过程十分简单。

工作时，地面控制系统11通过无线数传单元分别发出工作指令给牵引车控制模块121和修剪机器手控制模块122，牵引车控制模块121和修剪机器手控制模块122分别按照设定时序控制行走系统500和修剪系统600工作。具体地：

牵引车控制模块121得到工作指令，输出控制信号，第一直流电机511得到控制信号开始工作，第一直流电机511的输出轴带动主动齿轮514转动，主动齿轮514通过传动齿轮515分别带动第一从动齿轮516和第二从动齿轮517转动，从而带动前行走轮512和后行走轮513在架空输电线路400上行走，最终实现移动机体200在架空输电线路400上行走。

原始状态时，机械手53、54的手爪531、541呈松开状态，工作时，牵引车控制模块121输出控制信号给机械手53、54，机械手53、54开始工作，其手爪531、541分别形成闭环状虚扣在架空输电线路400的相应部位上。

修剪机器手控制模块122得到工作指令，输出控制信号，第二、第三直流电机630、631得到控制信号开始工作，第二、第三直流电机630、631的输出轴反向转动且分别带动第一、第二齿轮632、633转动，第一、第二齿轮632、633分别带动第三、第四齿轮634、635转动，从而分别带动第一、第二转轴636、637反向转动，再通过第一、第二转轴636、637带动第一、第二刀盘638、639反向转动，第一、第二刀盘638、639转动时，铰接在第一、第二刀盘638、639的环形容置槽6381、6391内的第一、第二刀片61、62由于离心力被甩出张开，在第一、第二刀盘638、639反向转动的驱动下，每次第一、第二刀片61、62相遇时均形成一次“剪刀”，对位于架空输电线路400通道内的树枝进行修剪。

由于第一、第二刀片61、62采用铰接方式进行安装，当遇到较粗较硬的树枝无法剪断时，第一、第二刀片61、62会自动退回自我保护。

进一步地，本实用新型还可以在安装背板22的上部设置有摄像单元，此摄像单元与牵引车控制模块121相连接。通过此摄像单元可实时监控行走系统和修剪系统的工作情况，并将数据传到地面控制系统，由地面工作人员根据传回的数据做相应的处理。

上面结合实施例对本实用新型做了详细的说明，但是本实用新型的实施方式并不仅局限于上述形式，本领域技术人员可以根据现有技术对本实用新型做出各种形式的变形，这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其特征在于：设有行走单元、与此行走单元的行走轮共同压紧架空输电线路的压紧单元和防止修剪树枝机器人的移动机体从架空输电线路上跌落的防跌落机构；所述压紧单元包括至少一个位于架空输电线路下方的压紧轮和将此压紧轮压在架空输电线路下侧的弹力压紧机构。

2.根据权利要求1所述的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其特征在于：所述行走单元的行走轮具有前行走轮和后行走轮，所述压紧轮有一个，此压紧轮于前后方向上位于所述前行走轮与后行走轮之间的中部位置。

3.根据权利要求1或2所述的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其特征在于：所述弹力压紧机构包括压缩弹簧和与所述压紧轮的轮轴同轴设置的连杆，所述连杆具有与修剪树枝机器人的移动机体相铰接的铰接部，此铰接部位于所述连杆的两端之间；所述压缩弹簧的一端固定安装在修剪树枝机器人的移动机体上且位于所述连杆的下方，所述压缩弹簧的另一端连接于所述连杆的一端，所述压紧轮的轮轴枢接于所述连杆的另一端。

4.根据权利要求3所述的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其特征在于：还包括设置于修剪树枝机器人的移动机体上的挂钩，所述挂钩具有钩部和杆部，所述挂钩的钩部高出修剪树枝机器人的移动机体，所述挂钩的杆部下端与所述连杆连接有所述压缩弹簧的一端相铰接。

5.根据权利要求1所述的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其特征在于：所述防跌落机构采用机械手，此机械手具有手爪，此手爪根据工作指令松开或呈闭环状虚扣在架空输电线路的相应部位上。

6.根据权利要求1所述的用于架空输电线路的自动修剪树枝机器人的行走系统，其特征在于：还包括设置于修剪树枝机器人的移动机体上部的摄像单元，此摄像单元与修剪树枝机器人的控制系统相连接。