CN106992469B - 一种输电线路带电作业机器人及其上、下线控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路带电作业机器人及其上、下线控制方法，机器人包括箱体和设于箱体内的控制单元，箱体的上部设有一对导线行走轮，箱体的两侧设有撑线装置，且箱体上表面上位于撑线装置的两侧设有上穿孔，箱体下表面上设有和上穿孔沿竖直方向对应布置的下穿孔，箱体两侧均设有绝缘绳，绝缘绳两端分别穿过箱体同一侧的一个上穿孔及其下侧的下穿孔后伸出，且绝缘绳一端卡设或固定在下穿孔处，导线行走轮和箱体之间设有牵引电机，导线行走轮、撑线装置、牵引电机分别与控制单元相连；上、下线控制方法包括利用电动卷线机控制绝缘绳实现机器人升降。本发明能够实现带电作业机器人的上、下线，简化上线和下线操作，自动化程度高、稳定性好。

Description

一种输电线路带电作业机器人及其上、下线控制方法

技术领域

本发明涉及输电线路带电作业机器人，具体涉及一种输电线路带电作业机器人及其上、下线控制方法。

背景技术

架空输电线路的分布具有面积广、所处地形复杂、自然环境恶劣等特点，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，受到持续的机械张力、电气闪络、绝缘老化影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，若不及时修复更换，便会导致严重事故，造成大面积停电，从而引起极大的经济损失和严重的社会影响。因此，必须架空输电线路进行定期检查，及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。目前在输电线路巡线领域，越来越多的带电作业机器人应用在输电线路，代替人工完成巡检、故障修复及清理等工作，显著提高了巡线效率和安全性。然而，目前的带电作业机器人上、下线通常有两种方法：利用人工实现带电作业机器人上、下线，这种方法必须由作业人员登上导线进行等电位操作方可完成，存在劳动强度大，危险程度高的弊端；利用云梯车将工作人员和带电作业机器人升至输电线路附近，工作人员放置或取下机器人。由于很多输电线路架设在高山等复杂的地理条件上，体积庞大的云梯车往往难以到达，而且此项工作必须在停电的情况下进行操作，造成了巨大经济损失。因此，这种方法具有地理条件的局限性。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种能够实现带电作业机器人的上、下线，简化上线和下线操作，自动化程度高、稳定性好的输电线路带电作业机器人及其上、下线控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种输电线路带电作业机器人，包括箱体和设于箱体内的控制单元，所述箱体的上部设有一对导线行走轮，所述箱体的两侧设有撑线装置，且所述箱体的上表面上位于撑线装置的两侧设有上穿孔，所述箱体的下表面上设有和上穿孔沿竖直方向对应布置的下穿孔，所述箱体两侧均设有绝缘绳，所述绝缘绳的两端分别穿过箱体同一侧的一个上穿孔及其下侧对应的下穿孔后伸出，且所述绝缘绳的一端卡设或固定在下穿孔处，所述导线行走轮和箱体之间设有牵引电机，所述导线行走轮、撑线装置、牵引电机分别与控制单元相连。

优选地，所述撑线装置包括伸缩驱动杆和一对活动夹爪，所述活动夹爪通过转动轴安装于伸缩驱动杆的端部且通过伸缩驱动杆安装在箱体的上表面上，所述活动夹爪上设有夹爪齿轮，且一对活动夹爪的夹爪齿轮之间相互啮合，所述伸缩驱动杆下侧设有用于驱动伸缩驱动杆伸缩的伸缩电机，所述活动夹爪上设有用于控制活动夹爪张闭的张闭电机，所述张闭电机的输出轴与一个活动夹爪的转动轴相连，所述伸缩电机、张闭电机分别与控制单元相连。

优选地，所述导线行走轮包括连接臂和行走组件，所述行走组件通过连接臂安装在箱体的上表面上，所述行走组件包括下侧带有导线滑槽的导向块，且所述导向块的中部设有槽孔且在槽孔的一侧设有行走电机，所述导向块在槽孔中设有行走驱动轮，所述行走驱动轮和行走电机的驱动端相连，所述牵引电机布置于连接臂和箱体之间。

进一步，本发明还提供一种前述输电线路带电作业机器人的上线控制方法，实施步骤包括：

A1）分别将两根绝缘绳通过无人机悬挂于导线上；

A2）针对每一根绝缘绳：将绝缘绳的两端分别穿过箱体同一侧的一个上穿孔及其下侧对应的下穿孔后伸出，且所述绝缘绳的一端卡设或固定在下穿孔处、另一端分别和布置于地面上的电动卷线机相连；

A3）通过电动卷线机收绝缘绳，使得输电线路带电作业机器人缓缓上升，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮打开，当输电线路带电作业机器人的导线行走轮高于导线时，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮向导线靠拢，将导线行走轮挂在导线上；

A4）通过控制单元控制撑线装置伸展将绝缘绳撑起使绝缘绳不妨碍输电线路带电作业机器人的带电检修作业，上线控制完毕。

优选地，步骤A1）分别将两根绝缘绳通过无人机悬挂于导线上时，在绝缘绳的两端放置有重物，且在绝缘绳悬挂于导线上后将重物取下。

优选地，步骤A3）通过电动卷线机收绝缘绳，使得输电线路带电作业机器人缓缓上升过程中，所述控制单元还通过预先设于箱体内的倾角传感器检测箱体的倾角，控制较低侧的绝缘绳对应的电动卷线机的收线速度大于较高侧的绝缘绳对应的电动卷线机的收线速度使输电线路带电作业机器人平稳上升。

进一步，本发明还提供一种前述输电线路带电作业机器人的下线控制方法，实施步骤包括：

B1）当输电线路带电作业机器人作业完毕后，通过控制单元控制导线行走轮行走到输电线路带电作业机器人的上线位置；

B2）通过电动卷线机收绝缘绳使得输电线路带电作业机器人上升、并通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮打开使得导线行走轮脱离导线，通过控制单元控制撑线装置回缩使得绝缘绳支撑在导线上；

B3）通过电动卷线机放绝缘绳使得输电线路带电作业机器人缓缓下降；

B4）当输电线路带电作业机器人下降到地面后，解开绝缘绳卡设或固定在下穿孔的一端，然后通过电动卷线机收绝缘绳，使得绝缘绳分别和箱体以及导线分离后被收回至电动卷线机上。

本发明的输电线路带电作业机器人具有下述优点：

1、本发明用自动装置代替人工来完成机器人的上、下线，只需人工地面辅助，无需人工登塔上线，将人工从高危带电作业中解放出来。

2、本发明能够使带电作业机器人整体平稳上升和下降。

3、本发明结构精简，运行平稳，精确可靠，能广泛地应用于高压带电作业的自动化推广中，提高高压带电作业的效率。

本发明的输电线路带电作业机器人上线控制方法具有下述优点：本发明的输电线路带电作业机器人上线控制方法利用无人机将两根绝缘绳悬挂于导线上，然后基于布置于地面上的电动卷线机收绝缘绳，使得本发明输电线路带电作业机器人缓缓上升，并最终将导线行走轮挂在导线上，通过控制单元控制撑线装置伸展将绝缘绳撑起使绝缘绳不妨碍输电线路带电作业机器人的带电检修作业，能够实现带电作业机器人的上线，简化上线操作，具有自动化程度高、稳定性好、下线方法只需人工地面辅助，无需人工登塔上线，劳动强度小、操作方便、实用性强的优点。

本发明的输电线路带电作业机器人下线控制方法具有下述优点：本发明的输电线路带电作业机器人下线控制方法通过控制单元控制导线行走轮行走到输电线路带电作业机器人的上线位置，通过控制单元控制撑线装置回缩使得绝缘绳支撑在导线上，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮打开使得导线行走轮和导线脱离，通过电动卷线机放绝缘绳使得输电线路带电作业机器人缓缓下降，能够实现带电作业机器人的下线，简化下线操作，具有自动化程度高、稳定性好、下线方法只需人工地面辅助，无需人工登塔上线，劳动强度小、操作方便、实用性强的优点。

附图说明

图1为本发明实施例的机器人结构示意图。

图2为本发明实施例的导线行走轮结构示意图。

图3为本发明实施例的撑线装置结构示意图。

图4为本发明实施例的机器人上线流程示意图。

图5为本发明实施例的机器人下线流程示意图。

图例说明：1、箱体；2、导线行走轮；21、连接臂；23、导向块；24、槽孔；25、行走驱动轮；3、撑线装置；31、伸缩驱动杆；32、活动夹爪；33、夹爪齿轮；4、上穿孔；5、下穿孔；6、绝缘绳；7、电动卷线机。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的输电线路带电作业机器人包括箱体1和设于箱体1内的控制单元，箱体1的上部设有一对导线行走轮2，箱体1的两侧设有撑线装置3，且箱体1的上表面上位于撑线装置3的两侧设有上穿孔4，箱体1的下表面上设有和上穿孔4沿竖直方向对应布置的下穿孔5，箱体1两侧均设有绝缘绳6，绝缘绳6的两端分别穿过箱体1同一侧的一个上穿孔4及其下侧对应的下穿孔5后伸出，且绝缘绳6的一端卡设或固定在下穿孔5处，导线行走轮2和箱体1之间设有牵引电机，导线行走轮2、撑线装置3、牵引电机分别与控制单元相连。本实施例的输电线路带电作业机器人能够实现带电作业机器人的上线，简化上线操作，具有自动化程度高、稳定性好、下线方法只需人工地面辅助，无需人工登塔上线，劳动强度小、操作方便、实用性强的优点。

如图1和图3所示，撑线装置3包括伸缩驱动杆31和一对活动夹爪32，活动夹爪32通过转动轴安装于伸缩驱动杆31的端部且通过伸缩驱动杆31安装在箱体1的上表面上，活动夹爪32上设有夹爪齿轮33，且一对活动夹爪32的夹爪齿轮33之间相互啮合，伸缩驱动杆31下侧设有用于驱动伸缩驱动杆31伸缩的伸缩电机，活动夹爪32上设有用于控制活动夹爪32张闭的张闭电机，张闭电机的输出轴与一个活动夹爪32的转动轴相连，伸缩电机、张闭电机分别与控制单元相连。伸缩电机优选采用直线电机，此外也可以采用转动电机通过传动机构实现直线运动输出，张闭电机优选采用转动电机，通过两组齿轮分别驱动活动夹爪3的两个夹臂相向运动，实现活动夹爪32的张闭控制。

如图2所示，导线行走轮2包括连接臂21和行走组件，行走组件通过连接臂21安装在箱体1的上表面上，行走组件包括下侧带有导线滑槽的导向块23，且导向块23的中部设有槽孔24且在槽孔24的一侧设有行走电机，导向块23在槽孔24中设有行走驱动轮25，行走驱动轮25和行走电机的驱动端相连，牵引电机布置于连接臂21和箱体1之间。

本实施例中，绝缘绳6具体采用重量轻、强度好的迪尼玛绳。绝缘绳6具体是绳结卡设在下穿孔5处使其固定，然后依次穿过箱体1同一侧的下穿孔5、上穿孔4、上穿孔4、下穿孔5后连接到电动卷线机7上，这样机器人便可借助绝缘绳6和电动卷线机7完成上下线工作。如图4所示，本实施例的输电线路带电作业机器人的上线控制方法的实施步骤包括：

A1）分别将两根绝缘绳6通过无人机悬挂于导线上；

A2）针对每一根绝缘绳6：将绝缘绳6的两端分别穿过箱体1同一侧的一个上穿孔4及其下侧对应的下穿孔5后伸出，且绝缘绳6的一端卡设或固定在下穿孔5处、另一端分别和布置于地面上的电动卷线机7相连；

A3）通过电动卷线机7收绝缘绳6，使得输电线路带电作业机器人缓缓上升，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮2打开，当输电线路带电作业机器人的导线行走轮2高于导线时，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮2向导线靠拢，将导线行走轮2挂在导线上；本实施例中，当机器人的导线行走轮2上升到高于导线时，机器人依托视觉，自动控制两导线行走轮2向导线靠拢，电动卷线机7配合调整机器人高度，将导线行走轮2安放在导线上；

A4）通过控制单元控制撑线装置3伸展将绝缘绳6撑起使绝缘绳6不妨碍输电线路带电作业机器人的带电检修作业，上线控制完毕。机器人上线完毕后，人工解开系在电动卷线机7端的绝缘绳6，机器人即可进行带电检修作业。

本实施例中，步骤A1）分别将两根绝缘绳6通过无人机悬挂于导线上时，在绝缘绳6的两端放置有重物，且在绝缘绳6悬挂于导线上后将重物取下，悬挂重物在无人机悬挂绝缘绳6于导线的过程中可避免风吹的干扰，导致其飘动。

本实施例中，步骤A3）通过电动卷线机7收绝缘绳6，使得输电线路带电作业机器人缓缓上升过程中，控制单元还通过预先设于箱体1内的倾角传感器检测箱体1的倾角，控制较低侧的绝缘绳6对应的电动卷线机7的收线速度大于较高侧的绝缘绳6对应的电动卷线机7的收线速度，从而自动控制两绝缘绳6的运动速度使输电线路带电作业机器人平稳上升。

本实施例的输电线路带电作业机器人的上线控制方法在减少人工带电作业的危险性的同时，也提高了机器人的自动化程度。

如图5所示，本实施例输电线路带电作业机器人的下线控制方法的实施步骤包括：

B1）当输电线路带电作业机器人作业完毕后，通过控制单元控制导线行走轮2行走到输电线路带电作业机器人的上线位置；

B2）通过电动卷线机7收绝缘绳6使得输电线路带电作业机器人上升、并通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮2打开使得导线行走轮2脱离导线，通过控制单元控制撑线装置3回缩使得绝缘绳6支撑在导线上；

B3）通过电动卷线机7放绝缘绳6使得输电线路带电作业机器人缓缓下降；

B4）当输电线路带电作业机器人下降到地面后，解开绝缘绳6卡设或固定在下穿孔5的一端，然后通过电动卷线机7收绝缘绳6，使得绝缘绳6分别和箱体1以及导线分离后被收回至电动卷线机7上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种输电线路带电作业机器人，其特征在于：包括箱体（1）和设于箱体（1）内的控制单元，所述箱体（1）的上部设有一对导线行走轮（2），所述箱体（1）的两侧设有撑线装置（3），且所述箱体（1）的上表面上位于撑线装置（3）的两侧设有上穿孔（4），所述箱体（1）的下表面上设有和上穿孔（4）沿竖直方向对应布置的下穿孔（5），所述箱体（1）两侧均设有绝缘绳（6），所述绝缘绳（6）的两端分别穿过箱体（1）同一侧的一个上穿孔（4）及其下侧对应的下穿孔（5）后伸出，且所述绝缘绳（6）的一端卡设或固定在下穿孔（5）处，所述导线行走轮（2）和箱体（1）之间设有牵引电机，所述导线行走轮（2）、撑线装置（3）、牵引电机分别与控制单元相连；所述撑线装置（3）包括伸缩驱动杆（31）和一对活动夹爪（32），所述活动夹爪（32）通过转动轴安装于伸缩驱动杆（31）的端部且通过伸缩驱动杆（31）安装在箱体（1）的上表面上，所述活动夹爪（32）上设有夹爪齿轮（33），且一对活动夹爪（32）的夹爪齿轮（33）之间相互啮合，所述伸缩驱动杆（31）下侧设有用于驱动伸缩驱动杆（31）伸缩的伸缩电机，所述活动夹爪（32）上设有用于控制活动夹爪（32）张闭的张闭电机，所述张闭电机的输出轴与一个活动夹爪（32）的转动轴相连，所述伸缩电机、张闭电机分别与控制单元相连。

2.根据权利要求1所述的输电线路带电作业机器人，其特征在于：所述导线行走轮（2）包括连接臂（21）和行走组件，所述行走组件通过连接臂（21）安装在箱体（1）的上表面上，所述行走组件包括下侧带有导线滑槽的导向块（23），且所述导向块（23）的中部设有槽孔（24）且在槽孔（24）的一侧设有行走电机，所述导向块（23）在槽孔（24）中设有行走驱动轮（25），所述行走驱动轮（25）和行走电机的驱动端相连，所述牵引电机布置于连接臂（21）和箱体（1）之间。

3.一种权利要求1或2所述的输电线路带电作业机器人的上线控制方法，其特征在于实施步骤包括：

A1）分别将两根绝缘绳（6）通过无人机悬挂于导线上；

A2）针对每一根绝缘绳（6）：将绝缘绳（6）的两端分别穿过箱体（1）同一侧的一个上穿孔（4）及其下侧对应的下穿孔（5）后伸出，且所述绝缘绳（6）的一端卡设或固定在下穿孔（5）处、另一端分别和布置于地面上的电动卷线机（7）相连；

A3）通过电动卷线机（7）收绝缘绳（6），使得输电线路带电作业机器人缓缓上升，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮（2）打开，当输电线路带电作业机器人的导线行走轮（2）高于导线时，通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮（2）向导线靠拢，将导线行走轮（2）挂在导线上；

A4）通过控制单元控制撑线装置（3）伸展将绝缘绳（6）撑起使绝缘绳（6）不妨碍输电线路带电作业机器人的带电检修作业，上线控制完毕。

4.根据权利要求3所述的输电线路带电作业机器人的上线控制方法，其特征在于，步骤A1）分别将两根绝缘绳（6）通过无人机悬挂于导线上时，在绝缘绳（6）的两端放置有重物，且在绝缘绳（6）悬挂于导线上后将重物取下。

5.根据权利要求4所述的输电线路带电作业机器人的上线控制方法，其特征在于，步骤A3）通过电动卷线机（7）收绝缘绳（6），使得输电线路带电作业机器人缓缓上升过程中，所述控制单元还通过预先设于箱体（1）内的倾角传感器检测箱体（1）的倾角，控制较低侧的绝缘绳（6）对应的电动卷线机（7）的收线速度大于较高侧的绝缘绳（6）对应的电动卷线机（7）的收线速度使输电线路带电作业机器人平稳上升。

6.一种权利要求1或2所述的输电线路带电作业机器人的下线控制方法，其特征在于实施步骤包括：

B1）当输电线路带电作业机器人作业完毕后，通过控制单元控制导线行走轮（2）行走到输电线路带电作业机器人的上线位置；

B2）通过电动卷线机（7）收绝缘绳（6）使得输电线路带电作业机器人上升、并通过控制单元和牵引电机控制一对导线行走轮（2）打开使得导线行走轮（2）脱离导线，通过控制单元控制撑线装置3回缩使得绝缘绳（6）支撑在导线上；

B3）通过电动卷线机（7）放绝缘绳（6）使得输电线路带电作业机器人缓缓下降；

B4）当输电线路带电作业机器人下降到地面后，解开绝缘绳（6）卡设或固定在下穿孔（5）的一端，然后通过电动卷线机（7）收绝缘绳（6），使得绝缘绳（6）分别和箱体（1）以及导线分离后被收回至电动卷线机（7）上。