CN213602300U - 一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，包括无人机机体，无人机机体外侧设置有旋翼，所述无人机机体下部设置有控制箱，控制箱上设置有位置定位机构，无人机机体上部设置有绝缘隔板，绝缘隔板一侧且在无人机机体上对称设置有两组机械臂且两组机械臂上部均设置有等电位轮，等电位轮一侧设置有限位机构且等电位轮与无人机机体内的动力机构相连接；所述无人机机体上设置有执行机构和补光机构，位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构均与控制箱相连接，控制箱与地面控制端无线连接。本实用新型通过以无人机为载体，利用行走机构行走在输电线路上，配合执行机构对输电线路上的耐张线夹紧固操作，替代了传统人工作业。

Description

一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人

技术领域

本实用新型涉及输电线路耐张线夹螺栓紧固作业的技术领域，尤其涉及一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人。

背景技术

耐张线夹功能是将导线或接闪线固定在耐张绝缘子串上，起锚固作用。 这种线夹的下方必须通过引流板连接引流线，将非直线杆塔两侧的导线连接起来。 引流板结构及其主要参数线路运行中引流板因螺栓松动发热时，需进入等电位拧紧螺栓；目前，输电线路耐张线夹螺栓紧固由人工带电作业来完成，在高空、高电压、环境恶劣的高危条件下，人工作业效率低下，且由于特高压电网和多回路杆塔的广泛应用，电压等级越来越高、相间距离越来越近，人工带电作业极为危险，亟需研发一种装置替代人工实现线路的安全高效带电作业。

实用新型内容

针对目前输电线路耐张线夹螺栓紧固作业主要由人工带电作业完成，危险性高的技术问题，本实用新型提出一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，包括无人机机体，无人机机体外侧设置有旋翼，所述无人机机体下部设置有控制箱，控制箱上设置有位置定位机构，无人机机体上部设置有绝缘隔板，绝缘隔板一侧且在无人机机体上对称设置有两组机械臂且两组机械臂上部均设置有等电位轮，等电位轮一侧设置有限位机构且等电位轮与无人机机体内的动力机构相连接；所述无人机机体上设置有执行机构和补光机构，位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构均与控制箱相连接，控制箱与地面控制端无线连接。

优选地，所述控制箱内设置有蓄电池，蓄电池与控制器相连接，控制器分别与位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构相连接，控制器通过无线通信单元与地面控制端相连接。

优选地，所述位置定位机构包括红外摄像头、超声波探测器或雷达探测器，红外摄像头、超声波探测器或雷达探测器均与控制器相连接。

优选地，所述动力机构包括电机，电机安装在无人机机体内且电机的输出端通过履带与等电位轮相连接，电机与控制器相连接；所述限位机构包括限位夹爪，限位夹爪设置在等电位轮一侧且限位夹爪和等电位轮均滑动在输电线路上。

优选地，所述执行机构包括转动云台、肩关节、伸缩杆、肘关节、腕关节以及爪部，转动云台安装在无人机机体上，肩关节安装在转动云台上且肩关节与伸缩杆的一端活动连接，伸缩杆的另一端与肘关节活动连接，肘关节与腕关节活动连接，腕关节上安装有爪部，伸缩杆和转动云台均与控制器相连接。

优选地，所述补光机构包括补光灯，补光灯安装在执行机构一侧的无人机机体上，补光灯与控制器相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在无人机上安装对称的两组机械臂，实现机器人行走中力的平衡，利用等电位轮保证机器人始终与导线等电位，并且将等电位轮和限位夹爪沿着导线行走，防止机器人在风摆等其它因素影响下坠落，在机器人行走过程中，利用位置定位机构中红外摄像头或雷达探测器或超声波探测器对输电线路上进行巡检，并且通过位置定位机构定位的耐张线夹位置，便于控制器控制无人机飞行状态以及执行机构中的转动云台和伸缩杆动作对耐张线夹进行紧固作业，整体实现了替代人工带电作业。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1为本实用新型的工作状态示意图。

图2为图1中执行机构的结构示意图。

图中，1为等电位轮，2为限位夹爪，3为机械臂，4为执行机构，41为转动云台，42为肩关节，43为伸缩杆，44为肘关节，45为腕关节，46为爪部，5为控制箱，6为无人机机体，7为绝缘隔板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，包括无人机机体6，无人机机体6外侧设置有旋翼，所述无人机机体6下部设置有控制箱5，控制箱5上设置有位置定位机构，位置定位机构包括红外摄像头、超声波探测器或雷达探测器，利用位置定位机构对巡检线路定位，便于机器人作业。

无人机机体6上部设置有绝缘隔板7，绝缘隔板7一侧且在无人机机体6上对称设置有两组机械臂3且两组机械臂3上部均设置有等电位轮1，等电位轮1一侧设置有限位机构且等电位轮1与无人机机体6内的动力机构相连接，动力机构包括电机，电机安装在无人机机体6内且电机的输出端通过履带与等电位轮1相连接，限位机构包括限位夹爪2，限位夹爪2设置在等电位轮1一侧且限位夹爪2和等电位轮1均滑动在输电线路上，两机械臂在机体中间以固定的距离反对称布置，实现机器人行走中力的平衡，行走轮机构与机械臂相连，沿导线行走，在行走轮一侧均有一个能夹紧导线的夹爪装置进行护线，防止机器人在风摆等其他因素影响下坠落。同时，为了满足机器人等电位作业能力，采用等电位技术，行走轮兼具等电位的作用，保证机器人始终与导线等电位。

所述无人机机体6上设置有执行机构和补光机构，补光机构包括补光灯，补光灯安装在执行机构4一侧的无人机机体6上，通过补光灯便于工作人员夜间对故障区域巡检，位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构均与控制箱5相连接，如图2所示，执行机构4包括转动云台41、肩关节42、伸缩杆43、肘关节44、腕关节45以及爪部46，转动云台41安装在无人机机体6上，肩关节42安装在转动云台41上且肩关节42与伸缩杆43的一端活动连接，伸缩杆43的另一端与肘关节44活动连接，肘关节44与腕关节45活动连接，腕关节45上安装有爪部46，通过执行机构中的伸缩杆和转动云台相互配合调节执行机构的位置对输电线路上的耐张线夹进行紧固作业。

控制箱5与地面控制端无线连接，控制箱5内设置有蓄电池，蓄电池与控制器相连接，控制器分别与位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构相连接，控制器通过无线通信单元与地面控制端相连接，红外摄像头、超声波探测器或雷达探测器均与控制器相连接，电机与控制器相连接，伸缩杆43和转动云台41均与控制器相连接，补光灯与控制器相连接，无线通信单元为蓝牙通信模块或4G通信模块，控制器通过蓝牙通信模块或4G通信模块与地面控制端相连接，地面控制端为智能手机或平板电脑。

在实际上线阶段：无人机利用旋翼从地面起飞后，人工遥控控制使无人机逐渐靠近导线，通过目测机器人与导线在一定距离范围内后，机器人自动控制，当机器人上升到与导线一定距离时，通过位置定位机构探测输电线路位置，自动完成对导线的识别与探测，进而计算出二者间距后通过控制器程序控制机器人进行姿态调整完成准确的自动上线；

滑行阶段：依靠等电位轮进行线上滑行，等电位轮由位于机舱内的电机控制履带带动滚轮进行滑动，由于电机位于机舱内，可以有效避免高压导线与电机之间的感应放电，这种滑行方式可以实现机器人方便快捷的线上行走，增加了灵活性的同时，也节省了自身电源的消耗；

带电作业阶段：在机器人上线完成后，可根据需要进行绝缘带电作业，控制器采用的是视觉搜索识别定位方法，该方法分为两部分，基于参考物的螺栓追踪，通过设定引流线为参考物，先对引流线进行定位，然后沿着引流线方向来搜索螺栓，从而简化螺栓搜索过程，降低螺栓识别难度，基于改进Hough 变换的螺栓识别算法，通过对经典Hough变换的峰值选择策略进行改进来实现螺栓的精确识别，然后利用螺栓头部圆形特征来完成螺栓中心的验证，并通过 HOG和SVM术来实现目标物体的识别分类，消除外界不相关物体对目标图像的影响，进一步提高识别精度。该方法能够高效地实现输电线路上螺栓的搜索、识别与定位，极大程度地提高了机器人的带电作业效率；

越障或下线阶段：当机器人在线上行走过程中，遇到间隔棒、绝缘子串或杆塔等障碍物，进行越障，机器人的越障工具为两机械臂，采用类似人的攀爬动作，在架空导线上遇到障碍物时，控制器控制前机械臂松开导线向前伸展，完成越障之后再重新挂在导线上，同理后臂采取同样的方法进行越障，当整个机器人都跨越障碍物后视为越障完成；通过控制器对无人机机身的速度变换、置态转换、降落位置改变的控制，使装置完成耐张线夹紧固工作；使机器人脱离导线后从一侧绕过障碍物再进行上线。如果机器人完成巡线，则直接操作机器人下线即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，包括无人机机体（6），无人机机体（6）外侧设置有旋翼，其特征在于，所述无人机机体（6）下部设置有控制箱（5），控制箱（5）上设置有位置定位机构，无人机机体（6）上部设置有绝缘隔板（7），绝缘隔板（7）一侧且在无人机机体（6）上对称设置有两组机械臂（3）且两组机械臂（3）上部均设置有等电位轮（1），等电位轮（1）一侧设置有限位机构且等电位轮（1）与无人机机体（6）内的动力机构相连接；所述无人机机体（6）上设置有执行机构和补光机构，位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构均与控制箱（5）相连接，控制箱（5）与地面控制端无线连接。

2.根据权利要求1所述的输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，其特征在于，所述控制箱（5）内设置有蓄电池，蓄电池与控制器相连接，控制器分别与位置定位机构、动力机构、执行机构和补光机构相连接，控制器通过无线通信单元与地面控制端相连接。

3.根据权利要求1或2所述的输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，其特征在于，所述位置定位机构包括红外摄像头、超声波探测器或雷达探测器，红外摄像头、超声波探测器或雷达探测器均与控制器相连接。

4.根据权利要求1或2所述的输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，其特征在于，所述动力机构包括电机，电机安装在无人机机体（6）内且电机的输出端通过履带与等电位轮（1）相连接，电机与控制器相连接；所述限位机构包括限位夹爪（2），限位夹爪（2）设置在等电位轮（1）一侧且限位夹爪（2）和等电位轮（1）均滑动在输电线路上。

5.根据权利要求1或2所述的输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，其特征在于，所述执行机构（4）包括转动云台（41）、肩关节（42）、伸缩杆（43）、肘关节（44）、腕关节（45）以及爪部（46），转动云台（41）安装在无人机机体（6）上，肩关节（42）安装在转动云台（41）上且肩关节（42）与伸缩杆（43）的一端活动连接，伸缩杆（43）的另一端与肘关节（44）活动连接，肘关节（44）与腕关节（45）活动连接，腕关节（45）上安装有爪部（46），伸缩杆（43）和转动云台（41）均与控制器相连接。

6.根据权利要求1或2所述的输电线路耐张线夹螺栓紧固作业机器人，其特征在于，所述补光机构包括补光灯，补光灯安装在执行机构（4）一侧的无人机机体（6）上，补光灯与控制器相连接。

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