CN109066556A - 一种结冰电线上的悬挂行走结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种结冰电线上的悬挂行走结构，包括臂架，所述臂架上设置有夹紧单元、行走单元、升降抱合单元和控制单元，其中，控制单元分别连接夹紧单元、行走单元和升降抱合单元；臂架上开设有并列布置的第一安装孔和安装槽，其中，升降抱合单元安装在第一安装孔内，夹紧单元安装在安装槽内，且行走单元安装在夹紧单元上；本结构能够在结有冰柱的电线上实现可靠悬挂的同时，提供沿电线行走的动力，不容易打滑，而且悬挂单元和行走单元相互独立工作互不干扰。

Description

一种结冰电线上的悬挂行走结构

技术领域

本发明涉及高压线路维护技术领域，具体涉及一种结冰电线上的悬挂行走结构。

背景技术

电力输送的安全稳定是维系国民生产生活的重要保障。我国具有广阔的高压电力输送网络，每到冬季，高压电线结冰后会对电力输送和电力巡检产生一定的威胁和困难，高压电线的除冰及巡检作业具有高危险高难度的特点，不适合采用人工作业的方法，因此最好的办法是采用机器人作业。

高压线路上存在着大量的导线间隔棒、悬垂线夹、防振锤等线路辅助设施，对于沿高压电线行进的除冰机器人和巡检机器人而言，这些都是典型的障碍物。因此对于高压电线除冰机器人的研发，需要最先解决的的问题就是实现安全可靠的行进和越障。

如果除冰机器人能够直接在结有冰柱的电线上稳定可靠地行走，那么就可以为除冰和巡检工作带来许多便利，然而由于电线两端封闭的特点，再加上结冰厚度的不确定造成的冰柱直径的不确定，使得研发能够在结冰电线上行走的机器人这一工作变得比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结冰电线上的悬挂行走结构，能够在结有冰柱的电线上实现可靠悬挂的同时，提供沿电线行走的动力，不容易打滑，而且悬挂模块和行走模块相互独立工作互不干扰。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种结冰电线上的悬挂行走结构，包括臂架，所述臂架上设置有夹紧单元、行走单元、升降抱合单元和控制单元，其中，控制单元分别连接夹紧单元、行走单元和升降抱合单元；

臂架上开设有并列布置的第一安装孔和安装槽，其中，升降抱合单元安装在第一安装孔内，夹紧单元安装在安装槽内，且行走单元安装在夹紧单元上。

优选地，升降抱合单元包括异形抱合体，异形抱合体包括两个异形抱合爪，两个异形抱合爪的一端张开，另一端铰接连接，该交接连接处连接有拉杆，所述拉杆的自由端连接有驱动丝杠，所述驱动丝杠与安装在第一安装孔底部的电机连接，电机与控制单元连接；同时，两个异形抱合爪的张合方向与臂架的行走方向垂直。

优选地，第一安装孔的侧壁上安装有两个圆杆，两个圆杆以所述异形抱合体为中心对称布置，同时，两个圆杆分别与两个异形抱合爪的外表面相切。

优选地，异形抱合爪包括圆弧段、第一直线段和第二直线段，其中，第一直线段的一端与圆弧段相切连接，第一直线段的另一端与第二直线段的一端连接，且两者之间的夹角为钝角，两个异形抱合爪的第二直线段的另一端铰接连接。

优选地，夹紧单元包括丝杠电机，丝杠电机安装在安装槽下方开设的第二安装孔内，所述丝杠电机通过带传动连接有双向丝杠，所述双向丝杠安装在安装槽内；安装槽的侧壁上开设有滑槽，滑槽的开设方向与双向丝杠的运动方向一致；所述滑槽内配合连接有夹紧部。

优选地，夹紧部由两个结构相同的夹紧部本体组成，所述夹紧部本体为工字型结构，所述工字型结构的下端两侧设置有滑动凸耳，所述滑动凸耳与滑槽相配合；

工字型结构的下端中间位置均安装有丝杠螺母，双向丝杠的两端分别与两个所述丝杠螺母配合连接；

工字型结构的上端侧壁上开设有半圆形凹槽，两个半圆形凹槽相向布置，组合形成圆孔结构与冰柱相配合；

每个半圆形凹槽底部均设置有行走单元。

优选地，行走单元包括弹簧钉轮和驱动电机，驱动电机安装在夹紧部上，其输出轴与弹簧钉轮连接；

所述弹簧钉轮设置有多个，均布在半圆形凹槽的底部。

优选地，弹簧钉轮包括轮体，所述轮体的外表面上沿其周向方向呈阵列式开设有安装孔，所述安装孔内安装有弹簧，所述弹簧的自由端连接有钉子，所述钉子的尖部朝向外侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种结冰电线上的悬挂行走结构，当在冰柱上向前行走时，通过升降抱合单元和夹紧单元将该结构悬挂在高压电线上，同时，通过行走单元在冰柱上向前行走，该结构中的升降抱合模块对高压电线不是简单的抱合悬挂，它使夹紧单元和行走单元不受竖直向下的力，从而使行走单元和悬挂单元相互独立工作不受彼此干扰；同时，本结构能够在结有冰柱的电线上实现可靠悬挂的同时，提供沿电线行走的动力，不容易打滑。

进一步的，通过丝杠与拉杆之间的作用，实现了异性抱合体的张开或闭合，进而实现了升降抱合体对高压电线的悬挂或解除。

进一步的，通过驱动电机驱动双向丝杠，进而通过双向丝杠带动夹紧部对高压电线的悬挂或解除。

进一步的，通过弹簧钉轮与高压电线外表面的切合，同时通过驱动电机驱动滚轮的运动，进而实现后臂在高压电线上的行走。

附图说明

图1是悬挂行走结构的整体结构立体示意图；

图2是悬挂行走结构的整体结构的主视图；

图3是B-B剖视图；

图4是臂架的结构示意图；

图5是升降抱合单元的结构示意图；

图6是夹紧单元的结构示意图；

图7是弹簧钉轮的结构示意图；

图8是弹簧钉轮的剖视图；

其中，1、臂架2、异形抱合爪3、拉杆4、驱动丝杠5、电机6、驱动电机7、夹紧部8、弹簧钉轮9、高压电线10、冰柱11、联轴器12、圆杆13、丝杠电机14、带传动15、双向丝杠101、第一安装孔102、安装槽103、第二安装孔104、滑槽201、圆弧段202、第一直线段203、第二直线段701、凸耳702、丝杠螺母703、半圆形凹槽801、轮体802、钉子803、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1-图3所示，本发明提供的一种结冰电线上的悬挂行走结构，包括臂架1，所述臂架上设置有夹紧单元、行走单元、升降抱合单元和控制单元，其中，控制单元分别连接夹紧单元、行走单元和升降抱合单元，夹紧单元用于将行走模块推向结冰的电线然后使行走模块紧贴在电线9上的冰柱10表面；行走单元用于提供沿电线行进的动力；升降抱合单元用于抱紧电线9上的冰柱10表面。具体地：

如图4所示，臂架1为长方体结构，长方体结构上开设有第一安装孔101和安装槽102，其中，升降抱合单元安装在第一安装孔101内，夹紧单元安装在安装槽102内，且行走单元安装在夹紧单元上。

控制单元具备基本的存储、计算以及发送控制脉冲的功能，例如DSP2812芯片；

升降抱合单元包括异形抱合体，异形抱合体连接有拉杆3，所述拉杆3内设置有驱动丝杠4，所述驱动丝杠4与安装在第一安装孔101内的电机5连接，电机5与控制单元连接，其输出轴上设置有联轴器11。

如图5所示，异形抱合体包括两个异形抱合爪2，两个异形抱合爪2的一端张开，另一端铰接连接，同时，在该连接处设置有扭簧，使得两个异形抱合爪2在不受其他外力的情况下处于常开状态；同时，两个异形抱合爪2的张合方向与臂架的行走方向垂直。

第一安装孔101的侧壁上安装有两个圆杆12，两个圆杆以所述异形抱合体为中心对称布置，同时，异形抱合爪2在闭合状态时，其外表面与两个圆杆12的外表面相切。

异形抱合爪2的横截面的等距中线分为三段，分别为圆弧段201、第一直线段202和第二直线段203，所述圆弧段201为四分之一圆弧结构，所述第一直线段202与所述圆弧段201相切，所述第二直线段203与所述第一直线段202之间的夹角为钝角，两个异形抱合爪2在所述第二直线段203的末端处铰接连接。

升降抱合单元的结构特征的优势在于，只需要电机5驱动丝杠4带动拉杆3下降，就可以完成两个动作，一个是异形抱合爪2的抱合，另一个是抱合后的异形抱合爪2下降并紧贴冰柱上表面，这对于简化控制逻辑以及减少元器件使用的复杂度非常有利。

如图6所示，夹紧单元包括丝杠电机13，丝杠电机13安装在安装槽102下方开设的第二安装孔103内，所述丝杠电机13通过带传动14连接有双向丝杠15，所述双向丝杠15安装在安装槽102内。

同时，安装槽102的侧壁上开设有滑槽104，滑槽104的开设方向与双向丝杠15的运动方向一致；所述滑槽104内配合连接有夹紧部7。

夹紧部7由两个结构相同的夹紧部本体组成，所述夹紧部本体为工字型结构，所述工字型结构的下端两侧设置有滑动凸耳701，所述滑动凸耳701与滑槽104相配合。

同时，每个工字型结构的下端中间位置均安装有丝杠螺母702，双向丝杠15的两端分别与两个所述丝杠螺母702配合连接。

通过丝杠电机13驱动第双向丝杠15实现两个夹紧部本体的闭合或张开。

两个工字型结构的上端相向的一侧壁上均开设有半圆形凹槽703，所述半圆形凹槽703组合形成圆孔结构与冰柱10相配合。

每个所述半圆形凹槽703的底部均设置有行走单元；行走单元包括弹簧钉轮8和驱动电机6，驱动电机6与控制单元连接，其输出轴与弹簧钉轮8连接；所述弹簧钉轮8设置有多个，均布在半圆形凹槽703内。

如图7、图8所示，弹簧钉轮8包括轮体801，所述轮体801的外表面上沿其周向方向呈阵列式开设有安装孔，所述安装孔内安装有弹簧803，所述弹簧803的自由端连接有钉子802，所述钉子802的尖部朝向外侧。

该结构利用弹簧钉轮8作为驱动轮，由于钉尖在冰面的防滑能力以及夹紧部7的夹紧力，很好的解决了冰柱10上容易打滑的问题，同时由于夹紧部7和弹簧钉轮8的结构特点，其对冰柱10的不同直径具有较宽泛的适用性。

该结构通过增加升降抱合模块，使夹紧部7和弹簧钉轮8基本不受竖直向下的力，从而使行走模块和悬挂模块相互独立工作不受彼此干扰。由于异形抱合爪2需要悬挂的是冰柱的上沿，而冰柱直径又是不确定的，要使夹紧部7和弹簧钉轮8不受竖直向下的力，就需要抱合爪在抱合后必须还能够上下移动从而与冰柱上沿贴合，实现悬挂。

工作过程：

驱动两个夹紧部本体相向运动，直至两个夹紧部本体中的弹簧钉轮8夹紧高压电线9上的冰柱10；在夹紧过程中，对于夹紧部7的行程控制方法是：

当丝杠电机13上设置的第二感应模块检测到夹紧部的负载增大到设定的阈值时，认定已经夹紧到位，同时关闭丝杠电机13，两个夹紧部本体不再移动。这里的原理是：在夹紧的过程中，弹簧钉轮8上与电线冰柱10最接近的那部分钉子的钉尖最先接触上冰柱10，这些钉子开始压缩尾部的弹簧803，弹簧803的压缩产生的弹性力导致夹紧部的负载增大，在实际应用中，可以根据弹簧钉轮8沿冰柱10滚动时不容易发生打滑所需要的夹紧力来设定负载阈值，当负载增大到这个阈值时，夹紧部7不再继续移动。

开启升降抱合模块的电机5，驱动拉杆3下行，异形抱合爪2抱合，然后电机5继续驱动拉杆3下行，直至异形抱合爪2紧贴冰柱10的上沿。异形抱合爪2下行时的行程控制方法是：

当电机5上设置的第一感应模块检测到电机5的主轴负载突然增大到设定的阈值时，认定已经下降到位，关闭电机5，异形抱合爪2不再继续下行。这里的原理是：当异形抱合爪2下降到开始接触冰柱10的上沿，接触面的压力会通过异形抱合爪2、拉杆3和丝杠4传递给电机5的主轴，此时电机5的主轴继续旋转已经无法使异形抱合爪2继续下降，阻力突然增大，电机5的主轴负载就会突然增大，而这一特征就可以作为下降到位的信号。

启动行走单元的驱动电机6，驱动弹簧钉轮8转动，从而带动前臂前进。

Claims (8)

1.一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，包括臂架(1)，所述臂架(1)上设置有夹紧单元、行走单元、升降抱合单元和控制单元，其中，控制单元分别连接夹紧单元、行走单元和升降抱合单元；

臂架(1)上开设有并列布置的第一安装孔(101)和安装槽(102)，其中，升降抱合单元安装在第一安装孔(101)内，夹紧单元安装在安装槽(102)内，且行走单元安装在夹紧单元上。

2.根据权利要求1所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，升降抱合单元包括异形抱合体，异形抱合体包括两个异形抱合爪(2)，两个异形抱合爪(2)的一端张开，另一端铰接连接，该交接连接处连接有拉杆(3)，所述拉杆(3)的自由端连接有驱动丝杠(4)，所述驱动丝杠(4)与安装在第一安装孔(101)底部的电机(5)连接，电机(5)与控制单元连接；同时，两个异形抱合爪(2)的张合方向与臂架的行走方向垂直。

3.根据权利要求2所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，第一安装孔(101)的侧壁上安装有两个圆杆(12)，两个圆杆以所述异形抱合体为中心对称布置，同时，两个圆杆(12)分别与两个异形抱合爪(2)的外表面相切。

4.根据权利要求2所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，异形抱合爪(2)包括圆弧段(201)、第一直线段(202)和第二直线段(203)，其中，第一直线段(202)的一端与圆弧段(201)相切连接，第一直线段(202)的另一端与第二直线段(203)的一端连接，且两者之间的夹角为钝角，两个异形抱合爪(2)的第二直线段(203)的另一端铰接连接。

5.根据权利要求1所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，夹紧单元包括丝杠电机(13)，丝杠电机(13)安装在安装槽(102)下方开设的第二安装孔(103)内，所述丝杠电机(13)通过带传动(14)连接有双向丝杠(15)，所述双向丝杠(15)安装在安装槽(102)内；安装槽(102)的侧壁上开设有滑槽(104)，滑槽(104)的开设方向与双向丝杠(15)的运动方向一致；所述滑槽(104)内配合连接有夹紧部(7)。

6.根据权利要求5所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，夹紧部(7)由两个结构相同的夹紧部本体组成，所述夹紧部本体为工字型结构，所述工字型结构的下端两侧设置有滑动凸耳(701)，所述滑动凸耳(701)与滑槽(104)相配合；

工字型结构的下端中间位置均开设有丝杠螺母(702)，双向丝杠(15)的两端分别与两个所述丝杠螺母(702)螺纹连接；

工字型结构的上端侧壁上开设有半圆形凹槽(703)，两个半圆形凹槽(703)相向布置，组合形成圆孔结构与冰柱(10)相配合；

每个半圆形凹槽(703)底部均设置有行走单元。

7.根据权利要求6所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，行走单元包括弹簧钉轮(8)和驱动电机(6)，驱动电机(6)安装在夹紧部(7)上，其输出轴与弹簧钉轮(8)连接；

所述弹簧钉轮(8)设置有多个，均布在半圆形凹槽(703)的底部。

8.根据权利要求7所述的一种结冰电线上的悬挂行走结构，其特征在于，弹簧钉轮(8)包括轮体(801)，所述轮体(801)的外表面上沿其周向方向呈阵列式开设有安装孔，所述安装孔内安装有弹簧(803)，所述弹簧(803)的自由端连接有钉子(802)，所述钉子(802)的尖部朝向外侧。