一种带越障功能的爬杆装置的制作方法

本发明涉及电力作业工具，尤其涉及一种带越障功能的爬杆装置。

背景技术

电力工作者经常进行电线电缆的架设、维修和维护等高空作业，该项作业危险度高、劳动强度大且效率较低。

爬杆装置可替代人工登杆进行危险作业。爬杆机械人按照爬杆方式分为尺蠖式和滚轮式。尺蠖式爬杆的主要特点是上下端交替夹紧放松，通过连接部分的移动或旋转实现攀爬。滚轮式爬杆的主要特点是通过滚轮主动施加对圆柱杆的正压力，由此产生摩擦力克服重力。

在爬杆过程中，通常会遇到附着在圆柱杆上的构件，例如横担，对爬杆形成阻碍，影响爬杆装置的正常应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带越障功能的爬杆装置，以实现越障爬杆功能。

为此，本发明提供了一种带越障功能的爬杆装置，包括：基柱、沿基柱长度方向顺次设置的第一抱箍、第一主动升降滚轮、方向旋转滚轮组、第二抱箍、从动升降滚轮、第二主动升降滚轮、以及第三抱箍，其中所述第一抱箍、第一主动升降滚轮、方向旋转滚轮组、第二抱箍、从动升降滚轮、第二主动升降滚轮和第三抱箍分别由各自对应的电动推杆驱动以能够压迫杆身和离开杆身；所述第一抱箍、第二抱箍和第三抱箍还由舵机或带自锁的直流减速马达驱动以能够环抱杆身和远离杆身；所述第一主动升降滚轮和第二主动升降滚轮还由减速电机驱动以能够沿杆身升降运动；其中，所述第一抱箍和第二抱箍的开口朝向相同，第三抱箍的开口朝向相反，各抱箍的靠近末端的位置设有两个牛眼万向球，其中，所述第一抱箍、第二抱箍和第三抱箍在爬杆过程中顺次打开以避让障碍物。

进一步地，上述第一主动升降滚轮、方向旋转滚轮组、从动升降滚轮和第二主动升降滚轮设置在弹簧座上。

进一步地，上述方向旋转滚轮组包括沿杆身周向布置的第一滚轮和第二滚轮，其中，所述第一滚轮和第二滚轮由动力机构驱动以实现同步旋转、并且所述方向旋转滚轮组还由电动推杆驱动以能够相对于杆身径向移动。

进一步地，上述第一主动升降滚轮、第二主动升降滚轮和从动升降滚轮呈凹形辊状，与杆身的圆弧面配合。

进一步地，上述第一抱箍、第一主动升降滚轮、方向旋转滚轮组、第二抱箍、从动升降滚轮、第二主动升降滚轮和第三抱箍各自对应的电动推杆设置在基柱上的背对杆身的一侧，呈方柱状。

进一步地，上述基柱的截面为矩形，所述基柱的四个侧面上分别设有沿基柱长度方向延伸的安装导槽。

进一步地，上述带越障功能的爬杆装置还包括第四抱箍，所述第四抱箍的开口朝向与所述第三抱箍的开口朝向相同。

进一步地，上述带越障功能的爬杆装置还包括控制器模块、电池模块、电连接至所述控制器模块电连接的电动推杆控制模块、减速电机控制模块和直流减速马达控制模块、以及与所述控制器模块信号连接的遥控器。

本发明越障爬杆装置设有三个抱箍，两个主动升降滚轮和一个从动升降滚轮，三个抱箍在爬杆过程中顺次打开，能够实现越障功能。

本越障爬杆装置具有以下特点：1)可适应不同直径的电杆；2)可替代人工登杆进行危险作业；3)能越过电杆上各种障碍物；4)可携带多种带电作业工具；5)操控简单，只需带电作业人员在地面用遥控器操控。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置从一视角观看的立体结构；

图2示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的从另一视角观察的立体结构；

图3示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的正向结构；

图4示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的侧向结构；

图5示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的俯视结构；

图6示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的越障前的攀爬状态；

图7示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的越障准备状态；

图8示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的越障攀爬状态；

图9示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的越障恢复状态；以及

图10示出了根据本发明一实施例的越障爬杆装置的越障后的攀爬状态。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1至图10示出了根据本发明的一些实施例。

在一实施例中，结合参照1至图5，本越障爬杆装置属于滚轮式爬杆装置，也称为爬杆机器人，其包括基柱10、沿基柱顺次设置的第一抱箍20、第一主动升降滚轮30、方向旋转滚轮组40、第二抱箍50、从动升降滚轮60、第二主动升降滚轮70、以及第三抱箍80。

第一抱箍20和第二抱箍50的开口朝向相同，第三抱箍80的开口朝向相反，各抱箍呈u型、环抱角度超过180°，第一抱箍与第三抱箍二者之间、或第二抱箍与第三抱箍二者之间对杆身构成如图5所示的腰形环抱状态。

各抱箍上设有两个牛眼万向球21、51和81，该牛眼万向球能够与杆身滚动接触，实现对杆身抱紧的同时，同时允许相对杆身升降移动。

第一抱箍20由直流减速马达(带自锁)23(或者第一舵机)驱动，相对于杆身能够打开而解除抱紧。第一抱箍还由第一电动推杆25(也称为电缸、电动缸、直线执行器)驱动，能够相对于杆身径向移动，迫使两个牛眼万向球压紧杆身。

第二抱箍50由直流减速马达(带自锁)53(或者第二舵机)驱动，相对于杆身能够打开而解除抱紧。第二抱箍50还由第二电动推杆55驱动，能够相对于杆身径向移动，迫使两个牛眼万向球压紧杆身。

第三抱箍80由者直流减速马达(带自锁)83(或第三舵机)驱动，相对于杆身能够打开而解除抱紧。第三抱箍80还由第三电动推杆85驱动，能够相对于杆身径向移动，迫使两个牛眼万向球压紧杆身。

第一主动升降滚轮30呈凹形辊状，与杆身的圆弧形壁面配合，该第一主动升降滚轮由第四电动推杆35驱动，能够相对于杆身径向移动，迫使滚轮压紧杆身。

第一主动升降滚轮30与第一抱箍20的两个牛眼万向球21自杆身的相对两侧压紧杆身，施加正压力。第一主动升降滚轮30还由第一动力机构33(例如减速电机)驱动旋转，利用摩擦力实现升降移动。

方向旋转滚轮组40包括沿杆身周向布置的第一滚轮和第二滚轮，该第一滚轮和第二滚轮由第二动力机构43(或者直流减速马达带自锁机构)同步旋转，还由第五电动推杆45驱动，能够相对于杆身径向移动，迫使第一滚轮和第二滚轮压紧杆身。

从动升降滚轮60呈凹形辊状，与杆身的圆弧形壁面配合，该从动升降滚轮60由第六电动推杆65驱动，能够相对杆身径向移动，迫使滚轮压紧杆身。

从动升降滚轮60与第二抱箍50的两个牛眼万向球自杆身的相对两侧压紧杆身，施加正压力。

第二主动升降滚轮70呈凹形辊状，与杆身的圆弧形壁面配合，该第二主动升降滚轮70由第七电动推杆75驱动，能够相对于杆身径向移动，迫使滚轮压紧杆身。

第二主动升降滚轮70与第三抱箍80的两个牛眼万向球自杆身的相对两侧压紧杆身，施加正压力。第二主动升降滚轮还由第三动力机构73(例如减速电机)驱动旋转，利用摩擦力实现升降移动。

第一主动升降滚轮30、方向旋转滚轮组40、从动升降滚轮60和第二主动升降滚轮70设置在各自对应的弹簧座31、41、61和71上，以适应杆身柱面起伏，适应杆径变化。

在本发明中，上述爬杆接触部件安装在基柱10的面对杆身的一侧，基柱的背对杆身的一侧设置有第一至第七电动推杆。这些电动推杆的外形呈方柱状，宽度一致，能够通过板条13固连。

基柱10的截面呈矩形，四个侧面即基柱的面对杆身的一侧、左右两侧和背对杆身的一侧分别设有沿基柱长度方向延伸的安装导槽11，各电动推杆的外壁连接至基座的左右两侧的安装导槽上。

基座10的背对杆身的一侧还固连有方块状的电器模块，例如电池模块91、带有遥控功能的控制器模块92、电动推杆控制模块93、减速电机控制模块94、直流减速马达控制模块95等。

另外，在基座10上设置有视觉传感器和压力传感器，其中，视觉传感器例如相机用于检测爬杆情况。多个压力传感器设置在各电动推杆上，用于检测爬杆部件对杆身压迫的压力。

带电作业工具(图中未示出)直接连接至基柱上，或者通过转接件过渡连接至基柱上，实现越障爬杆装置携带作业工作攀爬至作业位置。该带电作业工具包括但不限于绝缘穿刺线夹的带电接火装置、接地线夹的带电接火装置。

本发明的越障爬杆装置的爬杆越障过程如下：

如图6所示，第一抱箍、第一主动升降滚轮、第二抱箍、从动升降滚轮、第二主动升降滚轮、第三抱箍压紧杆身，方向旋转滚轮组远离杆身，第一主动升降滚轮和/或第二主动升降滚轮转动，驱动爬杆装置整体升降移动。

如图7所示，当爬杆过程中遇到障碍物时，第一抱箍由第一电动推杆驱动，由原先压迫杆身的状态变为非接触状态，然后由第一舵机驱动第一抱箍向外偏转一个角度，以便能够让过障碍物。

在此过程中，若有需要，也可使第一主动升降滚轮远离杆身。

如图8所示，第二主动升降滚轮动作，带动爬杆装置整体向上行走一段距离，使第一抱箍和第一主动升降滚轮越过障碍物。

如图9所示，在第一抱箍和第二主动升降滚轮越过障碍物后，回复原位，完成第一抱箍的越障动作。

第二抱箍重复上述动作，完成第二抱箍的越障动作。接下来第三抱箍重复上述动作，完成第三抱箍的越障动作，从而实现整个爬杆装置越过障碍沿杆身向上攀爬。

爬杆装置沿杆身下降运动时的越障动作先后顺序为：首先第三抱箍越障、然后第二抱箍越障、最后第一抱箍越障。

本越障爬杆装置还可以实现沿杆身周向运动，实现避障动作或方便作业操作。具体地，方向旋转滚轮组由第五推杆驱动，压迫杆身，然后由第二动力机构驱动沿杆身周向运动。

本越障爬杆装置具有以下技术优势：

1)整个装置小巧轻便，便于携带；2)可适应多种环境；3)整个装置可围绕电感进行360°旋转；4)动力来源只需一块电池，无需外接电源；5)有多个传感器可实时监控爬杆越障情况。

在另一实施例中，本越障爬杆装置还设置第四抱箍，该第四抱箍位于从动升降滚轮的下方，其开口朝向与第三抱箍的开口朝向相同。在本实施例中，无论是爬杆状态，还是越障过程，增加了第四抱箍后，总有开口朝向相反的两个抱箍对杆身形成一个腰形环抱，提高了在爬杆过程中的抗环境扰动能力，例如在风吹工况下，本越障爬杆装置对杆身的环抱仍然可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。