CN209104683U - 一种架空输电线路巡检机器人越障装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种架空输电线路巡检机器人越障装置，包括巡检机器人机体、摆动机架、复位装置和驱动臂，所述摆动支架为两个，分别安装在巡检机器人机体两端，摆动支架可绕巡检机器人机体轴线运动，每个所述摆动机架的不同侧错位安装复位装置，每个复位装置连接有驱动臂，驱动臂可相对摆动机架转动。本实用新型的越障装置在越障过程中行走轮无需通过脱线实现跨越障碍物，可直接从障碍物上面或侧面越过，避免脱线而导致越障失败，巡检效率高，机器人运行平稳且可靠性高。

Description

一种架空输电线路巡检机器人越障装置

技术领域

本实用新型涉及架空输电线路巡检机器人领域，尤其涉及一种架空输电线路巡检机器人越障装置。

背景技术

国内外研究的架空输电巡线机器人主要有两种类型：一类是无越障功能的巡检机器人，此类巡检机器人作业过程中遇到障碍物时，需要靠人工来进行越障，作业范围小，自动化程度低，实际应用价值不大。另一类是具备自主越障功能的巡检机器人，这类巡检机器人能跨越行走线路上诸如防震锤、悬垂线夹、耐张线夹、杆塔等障碍物，基本可以实现全线自主巡检作业，具有非常广阔的应用前景。但是自主越障功能的巡检机器人大多仍处于研究阶段，可完全应用于实际作业环境且切实有效地越障方法还有待研究发现。

目前架空输电巡线机器人多为双轮臂复合式结构，通过控制机械臂的姿态，调整机器人的重心，以“尺蠖”式爬行方式进行越障，越障时行走轮从前到后逐一脱离线缆并从下方或侧面躲避过障，越障动作复杂、耗时较多、效率较低，过程中后行走轮很可能因脱线而无法回到线缆上预设的位置，严重影响巡检机器人越障成功率，可靠性欠佳。这些巡检机器人结构复杂、重量大、越障能力有限且不易控制，开发成本高且难度大，因此，难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业中。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种架空输电线路巡检机器人越障装置，具有越障过程简单快速、效率高、安全可靠、适应性强、应用成本低的优点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种架空输电线路巡检机器人越障装置，包括巡检机器人机体、摆动机架、复位装置和驱动臂，所述摆动机架为两个，分别安装在巡检机器人机体两端，摆动机架可绕巡检机器人机体轴线运动，每个所述摆动机架的不同侧错位安装复位装置，每个复位装置连接有驱动臂，驱动臂可相对摆动机架转动。

上述方案中，每个所述驱动臂包括机械臂、行走轮、防坠叶片、叶片支架、叶片限位器，所述叶片支架和行走轮通过传动齿轮组的轴承安装在机械臂的上端且叶片支架位于行走轮的外侧面，叶片支架上设有若干个防坠叶片，所述叶片限位器安装在叶片支架的外侧面上且与机械臂连接。

上述方案中，所述复位装置包括安装座、旋转支架和复位弹性单元，所述安装座固定在摆动机架上，旋转支架一端连接安装座，另一端连接复位弹性单元，所述复位弹性单元连接机械臂的下端。

上述方案中，所述行走轮行走面沟槽夹角α为90°～120°。

上述方案中，每个所述巡检机器人机体至少设有三个驱动臂，奇偶交替间隔分布于地线的两侧，且相邻所述驱动臂沿地线方向的距离大于单个叶片支架上所有防坠叶片组成最大轮廓外圆直径。

上述方案中，每个所述驱动臂上防坠叶片的数量为N=2π/[θ+2*arctan（0.5*L2/L1）]，其中N为整数且向下取整，θ为单个防坠叶片外缘切线的夹角，L1为行走轮中心到障碍物的距离，L2为沿地线方向障碍物宽度。

上述方案中，所述巡检机器人机体为封闭式组合结构，采用铝合金与碳纤维复合材料制成，所述防坠叶片采用工程塑料或高分子复合材料制成。

上述方案中，每个所述驱动臂上防坠叶片中至少有一片防坠叶片位于行走轮下方。

本实用新型的一种架空输电线路巡检机器人越障装置，在越障过程中行走轮不需要通过脱线来实现跨越障碍物，可直接从障碍物上面或侧面越过，避免脱线而导致越障失败，巡检效率高，机器人运行平稳且可靠性高。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中架空输电线路巡检机器人越障装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中驱动臂的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例中防坠叶片的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例中复位装置的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中架空输电线路巡检机器人越障装置挂线示意图；

图6是本实用新型一实施例中架空输电线路巡检机器人跨越防震锤过程示意图；

图7是本实用新型一实施例中架空输电线路巡检机器人跨越防悬垂串过程示意图；

附图标记说明：1、驱动臂，2、巡检机器人机体，3、摆动机架，4、复位装置，5、防坠叶片，6、叶片支架，7、叶片限位器，8、行走轮，9、传动齿轮组，10、马达，11、机械臂，12、复位弹性单元，13、旋转支架，14、安装座，15、地线，16、防震锤，17、悬垂串。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1，本实用新型的一种架空输电线路巡检机器人越障装置，包括巡检机器人机体2、摆动机架3、复位装置4和驱动臂1。其中，摆动机架3为两个，分别通过连接轴安装在巡检机器人机体2两端且可绕连接轴中心线在一定范围内旋转，每个摆动机架3的不同侧错位安装复位装置4，每个复位装置4通过连接轴连接有驱动臂1，驱动臂1可绕连接轴中心线在一定方位内摆动，复位装置4对驱动臂1产生弹性推力，维持驱动臂1的正常工作状态。巡检机器人机体2内部装载有控制器、巡检传感器、通信设备等，巡检传感器和通讯设备与控制器连接，通过控制器控制巡检机器人工作。

在一实施例中，如图2，每个驱动臂1包括机械臂11、行走轮8、防坠叶片5、叶片支架6、叶片限位器7，传动齿轮组9和马达10。叶片支架6和行走轮8通过传动齿轮组9的轴承安装在机械臂11的上端且叶片支架6位于行走轮8的外侧面，每个叶片支架6上设有三个防坠叶片5，叶片限位器7安装在叶片支架6的外侧面并与机械臂11连接，叶片限位器7对叶片支架6产生作用力，使叶片支架6和防坠叶片5在不受其他外力作用时，保存特定姿态。马达10固定在机械臂11上且与巡检机器人机体2内的控制器连接，控制器控制马达10工作，马达10通过传动齿轮组9驱动行走轮8转动。行走轮8行走面沟槽夹角α为90°～120°，此角度即可保证行走轮8行走时具有较好的摩擦力，又可避免地线从行走面沟槽脱出。

本实用新型的巡检机器人采用四个驱动臂1，奇偶交替间隔分布于地线的两侧，第一驱动臂和第三驱动臂位于地线一侧，第二驱动臂和第四驱动臂位于地线另一侧，以满足各驱动臂1对地线的作用力相互平衡，且相邻两个驱动臂1沿地线15方向的距离大于单个叶片支架6上所有防坠叶片5组成最大轮廓外圆直径，同时，为了尽量减小巡检机器人的体积，可将相邻两个驱动臂1沿地线15方向的距离控制在1.5倍最大轮廓外圆直径内。

如图3，每个所述驱动臂1上防坠叶片5的数量为N=2π/[θ+2*arctan（0.5*L2/L1）]，其中N为整数且向下取整，θ为单个防坠叶片5外缘切线的夹角，L1为行走轮8中心到障碍物的距离，L2为沿地线方向障碍物宽度。每个驱动臂1上的防坠叶片中至少有一片防坠叶片5位于行走轮8下方，以防地线从行走轮8行走面沟槽脱出时，位于行走轮8下方的防坠叶片5能够钩住地线并将地线送回行走面沟槽，起防坠作用。

在一实施例中，如图4，复位装置4由安装座14、旋转支架13和复位弹性单元12构成，其中，安装座14固定在摆动机架3上，旋转支架13一端通过销轴连接安装座14，旋转支架13可相对安装座14绕销轴中心线在一定范围内转动，另一端连接复位弹性单元12，复位弹性单元12连接机械臂11的下端，复位弹性单元12既可以随旋转支架13同步转动，也可以沿复位弹性单元12与旋转支架13的配合轴线方向做弹性往返运动。驱动臂1在复位装置4的作用下使得行走轮8夹紧地线，即可实现机器人在地线上行走时平稳牢固，也可增大行走轮8与地线之间的摩擦力，增强爬坡能力，同时有效避免地线从行走轮8行走面沟槽脱出。

在一实施例中，巡检机器人机体2为封闭式组合结构，采用铝合金与碳纤维复合材料制成，有效控制机器人的重量。防坠叶片5采用工程塑料或高分子复合材料制成，使得防坠叶片5具有优异的机械性能、抗化学腐蚀性能、抗老化性能，同时，较轻的重量可极大减轻对地线的损伤。

本实用新型的架空输电线路巡检机器人越障装置的具体越障方法包括以下步骤：

步骤一，巡检机器人通过复位装置4使驱动臂1上的行走轮8夹紧行走在地线上，沿地线往返自由行走。

步骤二，当巡检机器人遇到障碍物时，沿机器人运行方向最前方的第一驱动臂受障碍物的作用力，第一驱动臂连同摆动支架3向外侧转动，同时，正下方的第一防坠叶片受障碍物的作用力致使第一驱动臂上所有防坠叶片5连同叶片支架一起绕叶片支架3与机械臂11结合处的回转中心轴线发生一定程度的偏转，此时第一防坠叶片仍发挥防坠作用，其余驱动臂1在各自复位装置4的作用下保持原有姿态。

步骤三，巡检机器人在复位装置4的作用下紧贴障碍物继续向前运动，第一防坠叶片的偏转角度越来越大，当第一驱动臂的行走轮8沿地线方向运动到障碍物中部时，距离障碍物最近且与第一防坠叶片相邻的第二防坠叶片与第一防坠叶片共同发挥防坠作用。

步骤四，当第一驱动臂的行走轮8沿地线方向运动越过障碍物后，防坠叶片5连同叶片支架6绕机械臂11轴线转动角度为360°/N，N为单个驱动臂1上防坠叶片的数量，此时第二防坠叶片旋转至正下方发挥防坠作用，第一驱动臂越障完成，巡检机器人的其余驱动臂的越障过程与第一驱动臂的越障过程相同，当最后一个驱动臂完成越障后，则巡检机器人越障完成。

当巡检机器人越过防震锤16，驱动臂1可以相对摆动机架3绕连接轴中心线在一定范围内摆动以及行走轮8的结构直接从防震锤16上压过去，从而完成巡检机器人越障。

当巡检机器人越过悬垂串17，第一驱动臂碰到悬垂串17时，其正下方的防坠叶片5受到悬垂串17的作用力，驱动臂1上所有防坠叶片5连同叶片支架6一起绕叶片支架3与机械臂11结合处的回转中心轴线发生一定程度的偏转，此时发挥防坠作用的仍是最下方的第一防坠叶片。随着巡检机器人继续向前运动，驱动臂1最下方的第一防坠叶片的偏转角度逐渐变大，驱动臂1的行走轮8沿地线方向运动到悬垂串17中部时，距离悬垂串17最近且与第一防坠叶片相邻的第二防坠叶片与第一防坠叶片共同发挥防坠作用。此时，巡检机器人继续向前运动，当第一驱动臂的行走轮8沿地线方向运动越过悬垂串17后，防坠叶片5连同叶片支架6一起绕机械臂11轴线转动角度为120°，此时第二防坠叶片旋转至正下方发挥防坠作用，第一个驱动臂1越障完成，其余三个驱动臂1的越障过程与第一驱动臂的越障过程相同，当所有驱动臂1皆越障完成则巡检机器人越障完成，具有巡检效率高、运行平稳且可靠性高等优点。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种架空输电线路巡检机器人越障装置，包括巡检机器人机体（2），其特征在于：还包括摆动机架（3）、复位装置（4）和驱动臂（1），所述摆动机架（3）为两个，分别安装在巡检机器人机体（2）两端，摆动机架（3）可绕巡检机器人机体（2）轴线运动，每个所述摆动机架（3）的不同侧错位安装复位装置（4），每个复位装置（4）连接有驱动臂（1），驱动臂（1）可相对摆动机架（3）转动。

2.根据权利要求1所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：每个所述驱动臂（1）包括机械臂（11）、行走轮（8）、防坠叶片（5）、叶片支架（6）、叶片限位器（7），所述叶片支架（6）和行走轮（8）通过传动齿轮组（9）的轴承安装在机械臂（11）的上端且叶片支架（6）位于行走轮（8）的外侧面，叶片支架（6）上设有若干个防坠叶片（5），所述叶片限位器（7）安装在叶片支架（6）的外侧面上并与机械臂（11）连接。

3.根据权利要求2所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：所述复位装置（4）包括安装座（14）、旋转支架（13）和复位弹性单元（12），所述安装座（14）固定在摆动机架（3）上，旋转支架（13）一端连接安装座（14），另一端连接复位弹性单元（12），所述复位弹性单元（12）连接机械臂（11）的下端。

4.根据权利要求2所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：所述行走轮（8）行走面沟槽夹角α为90°～120°。

5.根据权利要求2所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：每个所述巡检机器人机体（2）至少设有三个驱动臂（1），奇偶交替间隔分布于地线（15）的两侧，且相邻所述驱动臂（1）沿地线方向的距离大于单个叶片支架（6）上所有防坠叶片（5）组成最大轮廓外圆直径。

6.根据权利要求2所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：每个所述驱动臂（1）上防坠叶片（5）的数量为N=2π/[θ+2*arctan（0.5*L2/L1）]，其中N为整数且向下取整，θ为单个防坠叶片（5）外缘切线的夹角，L1为行走轮（8）中心到障碍物的距离，L2为沿地线方向障碍物宽度。

7.根据权利要求6所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：所述巡检机器人机体（2）为封闭式组合结构，采用铝合金与碳纤维复合材料制成，所述防坠叶片（5）采用工程塑料或高分子复合材料制成。

8.根据权利要求6所述的架空输电线路巡检机器人越障装置，其特征在于：每个所述驱动臂（1）上防坠叶片（5）中至少有一片防坠叶片（5）位于行走轮（8）下方。