CN117080932A - 输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及输电线路运行维护技术领域，具体为输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，包括自平衡独轮驱动***、支臂越障***和巡视监控***；本发明通过自平衡独轮驱动***，为巡线工作带来极大的便利性，通过巡视监控***，可以及时反馈观察线路磨损、腐蚀、导线断股的情况，并可以机器人行走路线上是否有观察障碍物，通过支臂越障***，解决了机器人遇到障碍物时，无法继续巡查的问题，通过电磁感应线圈模块用于将下方线路中的电能转换成磁能，并再次转换传递向电池，使得机器人充电更加便捷，可以实现在线路上直接充电。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路运行维护技术领域，具体为输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人。
背景技术
保证输电线路的接续管正常稳定运行是现代电网建设中的重要一环，也是维持电网安全的基础环节。而如今随着特高压电网的不断建设，输电线路接续管越来越多，现场情况越来越复杂；另一方面，暴露于自然环境之下的输电线路接续管极其容易因为雷击、施工、风吹日晒等影响出现磨损、腐蚀、导线断股等故障，若不及时检修，会造成输电线路断线、短路故障，严重影响电力***的能靠运行。
现有的巡线机器人功能较为单一，需要占用大量的空间来布置还需要大量的时间，而且现有的巡线机器人防护性较差，在作业时，有可能会撞上障碍物而损坏，严重影响巡线机器人的使用寿命，不能满足使用效果，如国网山东省电力公司济南市长清区供电公司的一种巡线机器人小车(申请号：CN201610978742.0)，此发明借助于辅助行走组件及整体的设计能够避免出现雨雪天打滑现象，优化了越障过程中的越障方式，降低电磁干扰对整个设备的影响，但此发明巡视技术单一，对于复杂工况不能广泛使用；贵州电网有限责任公司的一种悬挂式多功能巡线机器人(申请号：CN202110438252.2)可以实现通过巡检装置操控悬挂滚轮悬挂在输电线路上，并驱动其进行移动，通过摄像头对其进行全方位的检查，对融冰、线上异物进行处理，但对于输电线路损坏、故障不能及时做出判断，设备安装复杂，使用成本较高。巡线机器人是沿架空高压输电线路进行巡检作业的全自动化的巡线装置，能够带电作业，沿输电导线的直线段和耐张线段实现滚动爬行，跨越及避让悬垂线夹、悬垂绝缘子、防震锤、耐张线夹、杆塔等结构型障碍，利用携带的传感仪器对接续管进行检测。由于巡线机器人近距离巡检因而精度高，不存在巡检盲区，又可以提高工作效率，节省大量的人力资源，巡线费用也相对于直升飞机巡线而言要低的多，而且避免检修停电，保证了正常供电。
因此，研究一套能够智能控制、能够跨越线路上的障碍物且保证输电线路正常运行的巡线机器人有着重大的意义。鉴于此，我们提出输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人。
发明内容
为了弥补以上不足，本发明提供了输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人。
本发明的技术方案是：
输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，包括：
自平衡独轮驱动***，包括用于在输电线路上行走的内凹车轮；
支臂越障***，安装于所述自平衡独轮驱动***上，所述支臂越障***包括第一磁吸支撑杆和第二磁吸支撑杆，所述第一磁吸支撑杆和所述第二磁吸支撑杆分别安装于所述自平衡独轮驱动***的两侧；
巡视监控***，安装于所述支臂越障***的最上端，所述巡视监控***包括摄像头、红外感应装置和CCD芯片。
优选的，所述自平衡独轮驱动***还包括独轮外壳，所述独轮外壳下方两侧分别安装有第一固定板和第二固定板，所述内凹车轮设于所述第一固定板和所述第二固定板下端之间，所述内凹车轮的两侧安装有转动轴三，两个所述转动轴三分别穿过两侧的所述第一固定板和所述第二固定板，所述转动轴三末端安装有第二同步轮。
优选的，所述独轮外壳内设有第一电机和凹槽，所述第一电机的输出端通过联轴器安装有转动轴一，所述转动轴一的一端安装有第一同步轮，所述第一同步轮的一侧安装有飞轮，所述飞轮设于所述凹槽内。
优选的，所述独轮外壳内安装有第二电机，所述第二电机的输出端通过联轴器安装有转动轴二，所述转动轴二穿过所述独轮外壳，且所述转动轴二的一端安装有第三同步轮，所述第三同步轮和一个所述第二同步轮通过皮带相互连接。
优选的，所述独轮外壳内安装有支撑板，所述支撑板上安装有电池，所述电池的两侧安装有第三固定板，所述第三固定板的上方安装有电池防护罩，所述电池防护罩上设有若干个散热孔一，所述独轮外壳内安装有电磁感应线圈模块，一个所述第二同步轮和所述第一同步轮上设有同步带。
优选的，所述支臂越障***还包括支臂外壳，所述支臂外壳安装于所述独轮外壳顶端，所述支臂外壳内安装有电路控制接收器和电机驱动控制元件，所述支臂外壳内两侧分别安装有第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机的输出端通过联轴器安装有第一转轴，所述第二驱动电机的输出端通过联轴器安装有第二转轴。
优选的，所述第二转轴和所述第二磁吸支撑杆相互连接，所述第一磁吸支撑杆和所述第一转轴相互连接，所述第二磁吸支撑杆的下端安装有第二磁吸装置，所述第一磁吸支撑杆的下端安装有第一磁吸装置。
优选的，所述巡视监控***还包括监视外壳，所述监视外壳内设有固定槽，所述固定槽的***设有内壁，所述内壁上安装有限位块，所述限位块上设有若干个凹槽，所述监视外壳下方连接有安装底座，所述安装底座安装有底盘，所述底盘上设有若干个散热孔二，所述底盘的中心上设有螺栓孔，所述螺栓孔通过螺栓安装于所述支臂外壳的顶端。
优选的，所述摄像头是由摄像头本体构成，所述摄像头本体安装于所述固定槽内，所述红外感应装置是由红外感应器构成，所述红外感应器和所述CCD芯片均安装于所述摄像头本体的外表面，所述监视外壳的外表设有防尘薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1本发明通过自平衡独轮驱动***，为巡线工作带来极大的便利性。
2本发明通过巡视监控***，可以及时反馈观察线路磨损、腐蚀、导线断股的情况，并可以机器人行走路线上是否有观察障碍物。
3本发明通过支臂越障***，解决了机器人遇到障碍物时，无法继续巡查的问题，在遇到障碍物后，芯片通过电源线与红外感应器和摄像头本体相互连接，用于将光信号转换成电信号，形成图像，并反馈向液晶屏幕，然后通过遥控器上的液晶屏幕可以观察障碍物，并通过遥控器分别对第一磁吸支撑杆、第二磁吸支撑杆进行操控，遥控信号传到电路控制接收器，电路控制接收器再将信号传输给电机驱动控制元件，电机驱动控制元件再将信号传输给第一驱动电机、第二驱动电机，第一驱动电机驱动第一磁吸支撑杆、第二驱动电机驱动第二磁吸支撑杆进行交替操作，直至翻越障碍物。
4本发明通过电磁感应线圈模块用于将下方线路中的电能转换成磁能，并再次转换传递向电池，使得机器人充电更加便捷，可以实现在线路上直接充电。
附图说明
图1为本发明整体结构轴视图；
图2为本发明整体结构主视图；
图3为本发明整体结构侧视图；
图4为本发明自平衡独轮驱动***的剖视图；
图5为本发明自平衡独轮驱动***局部剖开***结构示意图；
图6为本发明第一同步轮和第二同步轮结构示意图；
图7为本发明支臂越障***的正视图；
图8为本发明巡视监控***的正视图；
图9为本发明监视外壳结构示意图；
图10为本发明巡视监控***仰视图；
图11为本发明感应充电模块电路图。
图中：1、自平衡独轮驱动***；2、支臂越障***；3、巡视监控***；4、第一固定板；5、第二固定板；6、第三固定板；7、支撑板；8、第一电机；9、第二电机；10、电池；11、内凹车轮；12、飞轮；13、独轮外壳；14、转动轴一；15、转动轴二；16、第一同步轮；17、第二同步轮；18、同步带；19、转动轴三；20、第三同步轮；21、凹槽；22、电池防护罩；23、散热孔一；24、电磁感应线圈模块；25、第一磁吸支撑杆；26、第二磁吸支撑杆；27、第一驱动电机；28、第二驱动电机；29、第一转轴；30、第二转轴；31、电路控制接收器；32、电机驱动控制元件；33、支臂外壳；34、第一磁吸装置；35、第二磁吸装置；36、遥控器；37、液晶屏幕；38、安装底座；39、监视外壳；40、固定槽；41、摄像头本体；42、内壁；43、红外感应器；44、摄像头；45、CCD芯片；46、红外感应装置；47、底盘；48、散热孔二；49、缓冲垫；50、螺栓孔；51、防尘薄膜；52、限位块；53、凹槽；54、防护网；55、上垫块；56、下垫块；57、上卡扣；58、下卡扣。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-11，本发明通过以下实施例来详述上述技术方案：
输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，包括自平衡独轮驱动***1，自平衡独轮驱动***1还包括独轮外壳13，独轮外壳13下方两侧分别固定安装有第一固定板4和第二固定板5，第一固定板4和第二固定板5下端之间设有内凹车轮11，内凹车轮11的两侧固定安装有转动轴三19，两个转动轴三19分别穿过两侧的第一固定板4和第二固定板5，且两个转动轴三19分别和第一固定板4与第二固定板5转动连接，转动轴三19末端固定安装有第二同步轮17，独轮外壳13内设有第一电机8和凹槽21，第一电机8的输出端通过联轴器固定安装有转动轴一14，转动轴一14的一端固定安装有第一同步轮16，第一同步轮16的一侧固定安装有飞轮12，飞轮12设于凹槽21内。
本实施例中，独轮外壳13内固定安装有第二电机9，第二电机9的输出端通过联轴器固定安装有转动轴二15，转动轴二15穿过独轮外壳13，且转动轴二15的一端固定安装有第三同步轮20，皮带将第三同步轮20上的动能传递向第二同步轮17，独轮外壳13内固定安装有支撑板7，支撑板7上固定安装有电池10，电池10的两侧固定安装有第三固定板6，第三固定板6的上方固定安装有电池防护罩22，电池防护罩22上设有若干个散热孔一23，独轮外壳13内固定安装有电磁感应线圈模块24，电磁感应线圈模块24与电池10通过电源线相连接进行充电供电，电磁感应线圈模块24用于将下方线路中的电能转换成磁能，并再次转换传递向电池10，使得机器人充电更加便捷，可以实现在线路上直接充电，一个第二同步轮17和第三同步轮20的***之间转动安装有同步带18，自平衡独轮驱动***1是一个高阶次、多耦合的欠驱动***，结构简单，该独轮平衡车可在线路上行走，为巡线工作带来极大的便利性，第二电机9和第一电机8通过电源线相互串联，并和电池10相互连接，当第二电机9和第一电机8之间的电路连通时，第二电机9会带动第二同步轮17、转动轴三19和内凹车轮11竖直转动，行走在线路上，第一电机8会带动飞轮12飞速的转动，来确保自平衡独轮驱动***1保持平衡。
本实施例中，支臂越障***2包括支臂外壳33，支臂外壳33固定安装于独轮外壳13顶端，支臂外壳33内固定安装有电路控制接收器31和电机驱动控制元件32，支臂外壳33内两侧分别固定安装有第一驱动电机27和第二驱动电机28，第一驱动电机27的输出端通过联轴器固定安装有第一转轴29，第二驱动电机28的输出端通过联轴器固定安装有第二转轴30，第二转轴30的一端垂直固定安装有第二磁吸支撑杆26，第一转轴29的一端垂直固定安装有第一磁吸支撑杆25，第二磁吸支撑杆26的下端固定安装有第二磁吸装置35，第一磁吸支撑杆25的下端固定安装有第一磁吸装置34。
需要补充的是，第一磁吸支撑杆25的另一端至第一驱动电机27的第一转轴29的距离大于第一驱动电机27的第一转轴29至行走平面的距离，第二磁吸支撑杆26的另一端至第二驱动电机28的第二转轴30的距离大于第二驱动电机28的第二转轴30至行走平面的距离，第一驱动电机27、第二驱动电机28分别沿内凹车轮11的纵向中心线对称设置，第一磁吸支撑杆25、第二磁吸支撑杆26沿内凹车轮11的纵向中心线对称设置，第一驱动电机27、第二驱动电机28、电路控制接收器31和电机驱动控制元件32通过电源线分别相互连接，电路控制接收器31通过红外信号无线连接安装有遥控器36，遥控器36上方安装有液晶屏幕37，液晶屏幕37和巡视监控***3通过无线信号相互连接，用于反馈巡视监控***3拍摄的画面。
进一步补充的是，第一磁吸装置34、第二磁吸装置35均是由电磁吸盘构成，电磁吸盘通过电源线和电池10相连接，电磁吸盘是一种用电磁原理，通过使内部线圈通电产生磁力，经过导磁面板，将接触在面板表面的工件紧紧吸住的，通过线圈断电，磁力消失实现退磁，从而使得第一磁吸装置34、第二磁吸装置35稳定的吸附在接触的物体上，第一磁吸装置34、第二磁吸装置35使机器人在遇到障碍物时，能够更加牢固地吸附在障碍物上，第一磁吸支撑杆25、第二磁吸支撑杆26结实耐用，可有效应对各种气象条件。
需要说明的是，在遇到障碍物后，通过遥控器36上的液晶屏幕37可以观察障碍物，并通过遥控器36分别对第一磁吸支撑杆25、第二磁吸支撑杆26进行操控，遥控信号传到电路控制接收器31，电路控制接收器31再将信号传输给电机驱动控制元件32，电机驱动控制元件32再将信号传输给第一驱动电机27、第二驱动电机28，第一驱动电机27驱动第一磁吸支撑杆25、第二驱动电机28驱动第二磁吸支撑杆26进行交替操作，直至翻越障碍物，第一驱动电机27上第一转轴29的中轴线在行走平面上的投影与内凹车轮11的中轴线在行走平面上的投影垂直，第二驱动电机28中第二转轴30的中轴线在行走平面上的投影与内凹车轮11的中轴线在行走平面上的投影垂直，第一磁吸支撑杆25、第二磁吸支撑杆26位于内凹车轮11的侧方，第一驱动电机27、第二驱动电机28、电路控制接收器31、电机驱动控制元件32分别通过电源线和电池10相互连接。
本实施例中，巡视监控***3还包括监视外壳39，监视外壳39内设有固定槽40，固定槽40的***设有内壁42，内壁42上固定安装有限位块52，限位块52上设有若干个凹槽53，监视外壳39下方固定连接有安装底座38，安装底座38固定安装有底盘47，底盘47上设有若干个散热孔二48，若干个散热孔二48用于将摄像头本体41产生的热量快速的散发出去，避免摄像头本体41因高温而出现机械故障，提高了使用寿命，底盘47的中心上设有螺栓孔50，螺栓孔50通过螺栓固定安装于支臂外壳33的顶端，固定槽40内固定安装有摄像头44，摄像头44是由摄像头本体41构成，摄像头本体41下方紧贴固定安装有防护网54，防护网54固定安装于固定槽40中的内壁42上，摄像头本体41上安装有红外感应装置46，红外感应装置46是由红外感应器43构成，红外感应器43和CCD芯片45均固定安装于摄像头本体41的外表面，监视外壳39的外表涂有一层防尘薄膜51，防尘薄膜51的厚度值范围为一毫米至两毫米，安装底座38的***固定安装有上卡扣57和下卡扣58，安装底座38上方和监视外壳39之间固定安装有上垫块55，安装底座38的下方和支臂外壳33之间固定安装有下垫块56，下垫块56和支臂外壳33之间固定安装有缓冲垫49，摄像头本体41与电池10通过电源线相连接。
需要介绍的是，CCD芯片45是将光信号转换成电信号的芯片，如在数码相机、摄像机中，将我们看到的光信号转换成电信号再经过处理，变成我们看到的数码照片，CCD芯片45通过电源线与红外感应器43和摄像头本体41相互连接，用于将光信号转换成电信号，形成图像，并反馈向液晶屏幕37。
本实施例中，在使用本发明机器人对输电线路进行巡查时，首先连通第二电机9和第一电机8之间的电路，第一电机8会带动飞轮12飞速的转动，来确保自平衡独轮驱动***1保持平衡，第二电机9会带动第二同步轮17、转动轴三19和内凹车轮11竖直转动，并将内凹车轮11放置于输电线路上，行走在线路上，为巡线工作带来极大的便利性，在遇到障碍物后，CCD芯片45通过电源线与红外感应器43和摄像头本体41相互连接，用于将光信号转换成电信号，形成图像，并反馈向液晶屏幕37，可以及时反馈观察线路磨损、腐蚀、导线断股的情况，并可以机器人行走路线上是否有观察障碍物，然后通过遥控器36上的液晶屏幕37可以观察障碍物，并通过遥控器36分别对第一磁吸支撑杆25、第二磁吸支撑杆26进行操控，遥控信号传到电路控制接收器31，电路控制接收器31再将信号传输给电机驱动控制元件32，电机驱动控制元件32再将信号传输给第一驱动电机27、第二驱动电机28，第一驱动电机27驱动第一磁吸支撑杆25、第二驱动电机28驱动第二磁吸支撑杆26进行交替操作，直至翻越障碍物，与其他巡线装置相比操作更加简单、人工成本更低、工作效率更高，并通过电磁感应线圈模块24用于将下方线路中的电能转换成磁能，并再次转换传递向电池10，使得机器人充电更加便捷，可以实现在线路上直接充电。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于，包括：
自平衡独轮驱动***(1)，包括用于在输电线路上行走的内凹车轮(11)；
支臂越障***(2)，安装于所述自平衡独轮驱动***(1)上，所述支臂越障***(2)包括第一磁吸支撑杆(25)和第二磁吸支撑杆(26)，所述第一磁吸支撑杆(25)和所述第二磁吸支撑杆(26)分别安装于所述自平衡独轮驱动***(1)的两侧；
巡视监控***(3)，安装于所述支臂越障***(2)的最上端，所述巡视监控***(3)包括摄像头(44)、红外感应装置(46)和CCD芯片(45)。
2.如权利要求1所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述自平衡独轮驱动***(1)还包括独轮外壳(13)，所述独轮外壳(13)下方两侧分别安装有第一固定板(4)和第二固定板(5)，所述内凹车轮(11)设于所述第一固定板(4)和所述第二固定板(5)下端之间，所述内凹车轮(11)的两侧安装有转动轴三(19)，两个所述转动轴三(19)分别穿过两侧的所述第一固定板(4)和所述第二固定板(5)，所述转动轴三(19)末端安装有第二同步轮(17)。
3.如权利要求2所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述独轮外壳(13)内设有第一电机(8)和凹槽(21)，所述第一电机(8)的输出端通过联轴器安装有转动轴一(14)，所述转动轴一(14)的一端安装有第一同步轮(16)，所述第一同步轮(16)的一侧安装有飞轮(12)，所述飞轮(12)设于所述凹槽(21)内。
4.如权利要求2所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述独轮外壳(13)内安装有第二电机(9)，所述第二电机(9)的输出端通过联轴器安装有转动轴二(15)，所述转动轴二(15)穿过所述独轮外壳(13)，且所述转动轴二(15)的一端安装有第三同步轮(20)，所述第三同步轮(20)和一个所述第二同步轮(17)通过皮带相互连接。
5.如权利要求2所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述独轮外壳(13)内安装有支撑板(7)，所述支撑板(7)上安装有电池(10)，所述电池(10)的两侧安装有第三固定板(6)，所述第三固定板(6)的上方安装有电池防护罩(22)，所述电池防护罩(22)上设有若干个散热孔一(23)，所述独轮外壳(13)内安装有电磁感应线圈模块(24)，一个所述第二同步轮(17)和所述第一同步轮(16)上设有同步带(18)。
6.如权利要求2所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述支臂越障***(2)还包括支臂外壳(33)，所述支臂外壳(33)安装于所述独轮外壳(13)顶端，所述支臂外壳(33)内安装有电路控制接收器(31)和电机驱动控制元件(32)，所述支臂外壳(33)内两侧分别安装有第一驱动电机(27)和第二驱动电机(28)，所述第一驱动电机(27)的输出端通过联轴器安装有第一转轴(29)，所述第二驱动电机(28)的输出端通过联轴器安装有第二转轴(30)。
7.如权利要求6所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述第二转轴(30)和所述第二磁吸支撑杆(26)相互连接，所述第一磁吸支撑杆(25)和所述第一转轴(29)相互连接，所述第二磁吸支撑杆(26)的下端安装有第二磁吸装置(35)，所述第一磁吸支撑杆(25)的下端安装有第一磁吸装置(34)。
8.如权利要求6所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述巡视监控***(3)还包括监视外壳(39)，所述监视外壳(39)内设有固定槽(40)，所述固定槽(40)的***设有内壁(42)，所述内壁(42)上安装有限位块(52)，所述限位块(52)上设有若干个凹槽(53)，所述监视外壳(39)下方连接有安装底座(38)，所述安装底座(38)安装有底盘(47)，所述底盘(47)上设有若干个散热孔二(48)，所述底盘(47)的中心上设有螺栓孔(50)，所述螺栓孔(50)通过螺栓安装于所述支臂外壳(33)的顶端。
9.如权利要求8所述的输电线路接续管自平衡轮式巡线机器人，其特征在于：所述摄像头(44)是由摄像头本体(41)构成，所述摄像头本体(41)安装于所述固定槽(40)内，所述红外感应装置(46)是由红外感应器(43)构成，所述红外感应器(43)和所述CCD芯片(45)均安装于所述摄像头本体(41)的外表面，所述监视外壳(39)的外表设有防尘薄膜(51)。
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- 2023-06-06 CN CN202310662411.6A patent/CN117080932B/zh active Active
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