CN102427209B - 一种巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种巡线机器人跨越障碍滑移机构，包括：沿输电线缆方向顺次安装在设备机架内的至少三组滑移组件，每组滑移组件均具有用于悬挂在输电线缆上随设备机架的带动而滑移的滑移挂轮；且所述滑移机构还包括：设置在位于前侧的滑移组件上用于检测线路障碍的检测反馈单元；以及信号控制单元，用于根据线路障碍检测结果发送控制信号给所述至少三组滑移组件，以沿输电线缆方向依次控制每组滑移组件的滑移挂轮脱离所述输电线缆以跨越所述线路障碍。本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备通过悬挂于输电线缆上的滑移挂轮支撑设备整体重量，并在滑移过程中能够依次控制多组滑移组件自动跨越障碍，其结构轻便紧凑。

Description

一种巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备

技术领域

本发明涉及机器人领域，更具体地说，涉及一种巡线机器人跨越障碍滑移机构及采用该跨越障碍滑移机构的巡线机器人设备。

背景技术

输电线路是供电的脉搏，对用户供电起着至关重要的作用，所以对输电线路的要求是必须保障安全性，同时也要保障经济性，为了使线路安全高效的运行，提高故障的防范措施是必须进行加强和改进的。目前，大多数地区的供电公司都要对输电线路进行巡视，周期大概是一个月一次。

然而，受技术的限制，目前的线路巡视主要采取的是人工用望远镜沿线查看，巡视速度慢，设备运输困难，费时费力。也有极少数地区采用遥控飞机、热气球等飞行器具巡视，此种巡视方法最大的难点在于设备的操作，设备不能近距离接触线路，设备上面搭载的画面采集装置也不能始终对焦于线路上面，这样就会造成画面晃动严重，会有丢失，而且对操作人员的要求很高，时刻保持操作，所以此种方式只适用于特殊情况或是局部使用；目前也有在线路上行走的巡视机器人在开发之中，但是受技术水平限制，普遍存在体积大、质量重、不能跨越线路上的金具等缺陷和不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有巡线机器人不能跨越障碍的缺陷，提供一种巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种巡线机器人跨越障碍滑移机构，包括：沿输电线缆方向顺次安装在设备机架内的至少三组滑移组件，每组滑移组件均具有用于悬挂在输电线缆上随设备机架的带动而滑移的滑移挂轮；

且所述滑移机构还包括：

设置在所述至少三组滑移组件中位于前侧的滑移组件上用于检测线路障碍的检测反馈单元；以及

与所述检测反馈单元电连接的信号控制单元，用于根据所述检测反馈单元的线路障碍检测结果发送控制信号给所述至少三组滑移组件，以沿输电线缆方向依次控制每组滑移组件的滑移挂轮脱离所述输电线缆以跨越所述线路障碍。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述至少三组滑移组件中的每组滑移组件还包括：

安装在所述设备机架内的组件基座；

固定在所述组件基座上与所述信号控制单元电连接的直线步进电机；

安装在所述直线步进电机的丝杆上由直线步进电机驱动上下移动的直线丝母套；

固定在所述直线丝母套上的滑动导柱；

固定在所述滑移挂轮侧面且下端与所述滑动导柱在垂直于输电线缆的平面内转动连接的挂轮滑移摆臂；

与所述滑动导柱滑套连接的滑动导柱基座，且所述滑动导柱基座固定在所述组件基座上；以及

一端固定在所述挂轮滑移摆臂的外侧，另一端固定在所述滑动导柱基座上，用以在所述挂轮滑移摆臂向上移动时给予所述挂轮滑移摆臂向外侧的拉力的摆臂弹簧。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述至少三组滑移组件中的每组滑移组件还包括：

安装在所述滑移挂轮下方的用于感应所述输电线缆的线径的线径反馈单元，

与所述线径反馈单元电连接的线径调节控制单元，用于根据所述线径反馈单元检测到的线径发送控制信号给所述直线步进电机升降；以及

设置在所述滑动导柱上根据所述直线步进电机的高度调节所述滑移挂轮的高度以匹配输电线缆的线径的拨叉组件。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述拨叉组件包括：安装在所述滑动导柱一侧的滑移槽内横向滑移的定位滑移杆，以及固定在所述定位滑移杆上的曲轴固定座，以及转动安装在相邻的滑移组件的曲轴固定座之间的定位曲轴，且所述定位曲轴上设有与所述滑动导柱基座配合以调整滑动导柱在滑动导柱基座内的基准高度的线径调节拨叉。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述检测反馈单元在所述检测反馈单元检测到线路障碍时发送控制信号控制所述滑移组件的直线步进电机带动滑动导柱上移，所述挂轮滑移摆臂在所述摆臂弹簧的作用力下向外侧张开40-60度。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述挂轮滑移摆臂在所述摆臂弹簧的作用力下向外侧张开50度。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述检测反馈单元为红外传感器。

在根据本发明所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构中，所述至少三组滑移组件沿输电线缆方向按照均匀间隔设置。

本发明还相应提供了一种巡线机器人设备，包括如上所述的用于悬挂在所述输电线路上的巡线机器人跨越障碍滑移机构，以及带动所述巡线机器人在输电线缆上移动的巡线机器人行走机构。

实施本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备，具有以下有益效果：本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备通过悬挂于输电线缆上的滑移挂轮支撑设备整体重量，并在滑移过程中能够依次控制多组滑移组件自动跨越障碍，使其始终处于行进状态，而无需在跨越障碍的过程中手动对设备进行控制；且本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构及巡线机器人设备结构轻便紧凑。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为根据本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构的主视图；

图2为根据本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构的俯视图；

图3为根据本发明的优选实施例的巡线机器人跨越障碍滑移机构在跨越障碍时的状态图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明所采用的方位词“外侧”“内侧”是以输电线缆为参照物，“前侧”“中间”“后侧”是以相对于巡线机器人在输电线缆上的行走方向而言。

请参阅图1和图2，分别为根据本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构的主视图和俯视图。如图1和图2所示，该实施例提供的巡线机器人跨越障碍滑移机构包括：沿输电线缆2方向顺次安装在设备机架内的至少三组滑移组件，如图2中所示的前侧滑移组件91、中间滑移组件92和后侧滑移组件93。该输电线缆2为钢芯铝绞线。

该至少三组滑移组件中的每组滑移组件均具有滑移挂轮1，该滑移挂轮1用于悬挂在输电线缆2上方进行滑移。巡线机器人跨越障碍滑移机构作为巡线机器人设备的一个部分被安装在设备机架内，该巡线机器人设备还具有用于带动整个设备顺线行走的巡线机器人行走机构。本发明提供的巡线机器人跨越障碍滑移机构用于悬挂在输电线缆2上承载巡线机器人的设备自重并能够跨越输电线缆2上的线路障碍，如线路金具，而巡线机器人行走机构用于为巡线机器人设备提供行走的源动力，使得巡线机器人跨越障碍滑移机构可以借助该设备的源动力顺线滑移行走。因此，本发明还相应提供了上述巡线机器人设备。其中巡线机器人行走机构可以采用本领域技术人员熟知的巡线机器人行走机构，例如通过动力轮紧贴输电线缆2左右两侧面转动所产生的摩擦力带动巡线机器人设备行走等。该巡线机器人行走机构也可同时具备跨越障碍的能力。

本发明提供的巡线机器人跨越障碍滑移机构还包括：检测反馈单元11和信号控制单元15。其中，检测反馈单元11设置在上述至少三组滑移组件中位于前侧的滑移组件上，例如设置在前侧滑移组件91上，用于检测前方的输电线缆2上是否有线路障碍。该检测反馈单元11优选为红外传感器，将线路障碍检测结果发送给信号控制单元15。

信号控制单元15与检测反馈单元11电连接，该信号控制单元15可以安装在设备机架内，根据检测反馈单元11的线路障碍检测结果发送控制信号给上述至少三组滑移组件，以沿输电线缆方向依次控制每组滑移组件的滑移挂轮脱离输电线缆2以跨越线路障碍。

当行走过程中检测反馈单元11检测到线路障碍的情况下，即时反馈信号给信号控制单元15，信号控制单元15根据反馈过来的信号发出控制信号控制位于最前侧的滑移组件，如前侧滑移组件91作跨越障碍动作，即如图3所示，使得前侧滑移组件91的滑移挂轮1脱离输电线缆2。此时中间滑移组件92和后侧滑移组件93的滑移挂轮1仍处于滑移状态。由于滑移组件之间可以通过曲轴固定座14进行滑移联动，因而中间滑移组件92和后侧滑移组件93可在此时承重并维持重心的稳定。随后信号控制单元15发送控制信号控制前侧滑移组件91的滑移挂轮1复位，并控制中间滑移组件92重复前侧滑移组件91的动作以跨越线路障碍；最后发送控制信号控制中间滑移组件92的滑移挂轮1复位，后侧滑移组件93的动作以跨越线路障碍。通过上述过程，便可以依靠至少三组滑移组件在滑移过程中循环执行跨越线路障碍动作，灵活且安全地跨越线路障碍。因此，本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构及其构成的巡线机器人设备在跨越障碍的过程中能够自动跨越障碍，使其始终处于行进状态，而无需在跨越障碍的过程中手动对设备进行控制。

本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构并不限于本实施例提供的数量，而可以采用更多的滑移组件，只需要依次控制每组滑移组件重复上述跨越动作即可。在本发明的优选实施例中，上述至少三组滑移组件可以沿输电线缆方向按照均匀间隔设置。并且信号控制单元15可以根据滑移组件之间的距离以及巡线机器人跨越障碍滑移机构的滑移速度调整发送控制信号的间隔，以使各组滑移组件依次跨越障碍。

下面对本发明的巡线机器人跨越障碍滑移机构的滑移组件进行具体说明。如图所示，上述至少三组滑移组件中的每组滑移组件还包括：组件基座12、直线步进电机8、直线丝母套7、滑动导柱6、挂轮滑移摆臂3、滑动导柱基座5和摆臂弹簧4。

其中，组件基座12安装在巡线机器人设备的设备机架(图中未示出)内，直线步进电机8固定在组件基座12上且与信号控制单元15电连接。直线丝母套7安装在直线步进电机8的丝杆上由直线步进电机8驱动上下移动。滑动导柱6的下端固定在直线丝母套7上。挂轮滑移摆臂3固定在滑移挂轮1侧面，并且其下端与滑动导柱6在垂直于输电线缆2的平面内转动连接，例如通过转轴连接，且可以向远离输电线缆2的方向转动。

上述的滑动导柱6在滑动导柱基座5内，与该滑动导柱基座5滑套连接，且滑动导柱基座5的侧面固定在组件基座12上。摆臂弹簧4的一端固定在挂轮滑移摆臂5的外侧，另一端固定在滑动导柱基座5上，用以在挂轮滑移摆臂5向上移动时给予挂轮滑移摆臂5向外侧的拉力。

如图3所示，输电线缆2通过绝缘瓷瓶线夹18固定在绝缘瓷瓶17上，再固定在绝缘瓷瓶连板16上。因此，当巡线机器人跨越障碍滑移机构在输电线缆2上行走时，每隔一段距离就会遇到固定在输电线缆2上的绝缘瓷瓶线夹18，这将阻碍悬挂在输电线缆2上的滑移挂轮1的行走。

当信号控制单元15通过检测反馈单元11检测到输电线缆2上存在线路障碍时。信号控制单元15内设有一套控制程序，首先发送控制信号给直线步进电机8驱动直线丝母套7上的滑动导柱6顺滑动导柱基座5向上滑动，由于滑动导柱6与挂轮滑移摆臂3转动连接，因此挂轮滑移摆臂3也相应向上移动，进而受摆臂弹簧4的作用力向远离输电线缆2的方向转动，使得安装在挂轮滑移摆臂3上的滑移挂轮1与输电线缆2脱离，并保持一定距离，以实现跨越线路障碍。如图3所示，该挂轮滑移摆臂3可以在摆臂弹簧4的作用力下向外侧张开40-60度。优选地，该挂轮滑移摆臂3可以在摆臂弹簧4的作用力下向外侧张开50度。

信号控制单元15的控制程序在设定的时间段后，即该滑移组件已经跨过线路障碍时发送控制信号给直线步进电机8驱动直线丝母套7上的滑动导柱6顺滑动导柱基座5向下滑动恢复原始基准高度，由于滑动导柱6与挂轮滑移摆臂3转动连接，因此挂轮滑移摆臂3也相应向下移动，进而进入滑动导柱基座5的滑套中使得挂轮滑移摆臂3恢复竖直位置，此时安装在挂轮滑移摆臂3上的滑移挂轮1再次悬挂于输电线缆2上进行滑移。

进一步地，本发明还可以根据输电线缆2的线径大小对滑移挂轮1的高度进行调整，从而更加准确地与滑移挂轮1相配合实现滑移。

因而，上述至少三组滑移组件中的每组滑移组件还包括：线径反馈单元(图中未示出)、线径调节控制单元(图中未示出)和拨叉组件。

线径反馈单元安装在滑移挂轮1下方用于感应输电线缆2的线径。该线径反馈单元可以为距离探测器，用于感应滑移挂轮1的下表面与输电线缆2之间的距离。线径调节控制单元与线径反馈单元电连接，用于根据线径反馈单元检测到的线径结果发送控制信号给直线步进电机8实现升降。当输电线缆2的线径较小时，滑移挂轮1与输电线缆2之间的距离较大，线径调节控制单元发送控制信号给直线步进电机8，控制直线步进电机8驱动直线丝母套7下降。当输电线缆2的线径较大时，滑移挂轮1与输电线缆2之间的距离较小，线径调节控制单元发送控制信号给直线步进电机8，控制直线步进电机8驱动直线丝母套7上升。进而拨叉组件根据直线丝母套7上的滑动导柱的高度的变化而调节滑移挂轮的高度，从而与输电线缆2的线径匹配。

拨叉组件包括定位滑移杆9、曲轴固定座14、定位曲轴13和线径调节拨叉10。其中，定位滑移杆9安装在滑动导柱6一侧的滑移槽内横向滑移，曲轴固定座14与定位滑移杆9上，定位曲轴13转动安装在相邻的2个滑移组件的曲轴固定座14之间，而线径调节拨叉10固定在定位曲轴13上。线径调节拨叉10上端与滑动导柱基座5配合以调整滑动导柱6在滑动导柱基座5内的基准高度。当直线步进电机8控制直线丝母套7上升时，定位滑移杆9在滑动导柱6一侧的滑移槽内向内侧滑移，定位曲轴13上的线径调节拨叉10调高滑动导柱6在滑动导柱基座5内的基准高度，从而升高滑移挂轮1的高度，使其与输电线缆2紧密配合。相反，当直线步进电机8控制直线丝母套7下降时，定位滑移杆9在滑动导柱6一侧的滑移槽内向外侧滑移，定位曲轴13上的线径调节拨叉10调低滑动导柱6在滑动导柱基座5内的基准高度，从而升高滑移挂轮1的高度，使其与输电线缆2紧密配合。

综上所述，本发明解决了传统巡视方法的诸多缺陷，并满足了未来输电线路巡视的需要，且提供的巡线机器人跨越障碍滑移机构及由其构成的巡线机器人适用在超高压输电线路上滑移及跨越安装在线路上的多种线路金具。该机构能耗小，其结构布置方式灵活紧凑、机构各部件之间便于组合、整体体积小、质量轻。并且本发明提供的巡线机器人设备，与传统的由同一机构进行承重并行走的方式不同，将承重机构与行走机构分离开，将巡线机器人跨越障碍滑移机构作为承重的机构，而巡线机器人行走机构不需要承受重量，只负责带动整个设备行进即可，大大打减轻了巡线机器人行走机构的负荷，增强了斜坡爬行能力，延长了行走续航时间。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (7)

1.一种巡线机器人跨越障碍滑移机构，其特征在于，包括：沿输电线缆方向顺次安装在设备机架内的至少三组滑移组件，每组滑移组件均具有用于悬挂在输电线缆上随设备机架的带动而滑移的滑移挂轮；

且所述滑移机构还包括：

设置在所述至少三组滑移组件中位于前侧的滑移组件上用于检测线路障碍的检测反馈单元；以及

与所述检测反馈单元电连接的信号控制单元，用于根据所述检测反馈单元的线路障碍检测结果发送控制信号给所述至少三组滑移组件，以沿输电线缆方向依次控制每组滑移组件的滑移挂轮脱离所述输电线缆以跨越所述线路障碍；

所述至少三组滑移组件中的每组滑移组件还包括：

安装在所述设备机架内的组件基座；

固定在所述组件基座上与所述信号控制单元电连接的直线步进电机；

安装在所述直线步进电机的丝杆上由直线步进电机驱动上下移动的直线丝母套；

固定在所述直线丝母套上的滑动导柱；

固定在所述滑移挂轮侧面且下端与所述滑动导柱在垂直于输电线缆的平面内转动连接的挂轮滑移摆臂；

与所述滑动导柱滑套连接的滑动导柱基座，且所述滑动导柱基座固定在所述组件基座上；以及

一端固定在所述挂轮滑移摆臂的外侧，另一端固定在所述滑动导柱基座上，用以在所述挂轮滑移摆臂向上移动时给予所述挂轮滑移摆臂向外侧的拉力的摆臂弹簧；

所述至少三组滑移组件中的每组滑移组件还包括：

安装在所述滑移挂轮下方的用于感应所述输电线缆的线径的线径反馈单元，

与所述线径反馈单元电连接的线径调节控制单元，用于根据所述线径反馈单元检测到的线径发送控制信号给所述直线步进电机；以及

设置在所述滑动导柱上根据所述直线步进电机的高度调节所述滑移挂轮的高度以匹配输电线缆的线径的拨叉组件。

2.根据权利要求1所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构，其特征在于，所述拨叉组件包括：安装在所述滑动导柱一侧的滑移槽内横向滑移的定位滑移杆，以及固定在所述定位滑移杆上的曲轴固定座，以及转动安装在相邻的滑移组件的曲轴固定座之间的定位曲轴，且所述定位曲轴上设有与所述滑动导柱基座配合以调整滑动导柱在滑动导柱基座内的基准高度的线径调节拨叉。

3.根据权利要求1所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构，其特征在于，所述检测反馈单元在所述检测反馈单元检测到线路障碍时发送控制信号控制所述滑移组件的直线步进电机带动滑动导柱上移，所述挂轮滑移摆臂在所述摆臂弹簧的作用力下向外侧张开40-60度。

4.根据权利要求3所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构，其特征在于，所述挂轮滑移摆臂在所述摆臂弹簧的作用力下向外侧张开50度。

5.根据权利要求1所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构，其特征在于，所述检测反馈单元为红外传感器。

6.根据权利要求1所述的巡线机器人跨越障碍滑移机构，其特征在于，所述至少三组滑移组件沿输电线缆方向按照均匀间隔设置。

7.一种巡线机器人设备，其特征在于，包括权利要求1-6中任意一项所述的用于悬挂在所述输电线路上的巡线机器人跨越障碍滑移机构，以及带动所述巡线机器人在输电线缆上移动的巡线机器人行走机构。

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