巡线机器人感应取电装置及具有该装置的取电系统的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是指一种巡线机器人感应取电装置及具有该装置的取电系统。

背景技术：

采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式。电力线及杆塔附件长期暴露在野外,因受到持续的机械张力、电气闪烙、材料老化的影响而容易产生断股、磨损、腐蚀等损伤,如不及时修复更换,原本微小的破损和缺陷就可能扩大,最终导致严重事故,造成大面积的停电和巨大的经济损失。巡线机器人技术的发展,为高压输电线的检查工作提供了新的技术手段，巡线机器人能够对线路进行巡视、检修，为电力系统的正常运行提供有效的保障。

巡线机器人在线路上需要完成行走、跨越障碍物、清理杂物、视频及图像传输等工作，这就需要足够的电力供应。现有技术中巡线机器人使用的是普通的充电电池，如镍氢电池、锂电池等，由于巡线机器人工作环境的特殊性，自身不可能携带很大的电池，因此巡线机器人每工作一段时间就需要取下充电或更换电池，这就给巡线机器人长时间持续工作带来了障碍，降低了巡线效率，且增加了危险性，这些因素会极大地限制巡线机器人的广泛使用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种既能保证巡线机器人长时间持续工作，提高巡线效率，又能提高安全性的巡线机器人感应取电装置及具有该装置的取电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一方面，提供一种巡线机器人感应取电装置，包括由导磁材料构成的可闭合磁回路的环形铁芯，所述环形铁芯上缠绕着若干匝数的线圈，所述环形铁芯的下方设置有开合控制机构。

进一步的，所述环形铁芯包括主动半环形铁芯和从动半环形铁芯。

进一步的，所述从动半环形铁芯的末端设置有凸台结构，所述主动半环形铁芯的末端设置有与所述凸台结构相嵌合的凹槽结构。

进一步的，所述环形铁芯的内侧均匀设置有用于防止磨损所述线圈外皮的滚轮，所述滚轮通过滚轮支架与所述环形铁芯连接。

进一步的，所述开合控制机构包括底座，所述底座上设置有水平排列的铁芯开合电机和齿轮传动。

进一步的，所述齿轮传动采用不完全齿轮传动。

另一方面，提供一种巡线机器人感应取电系统，包括巡线机器人，所述巡线机器人上设置有整流充电模块、电池和上述的巡线机器人感应取电装置，所述巡线机器人感应取电装置的线圈的输出端连接所述整流充电模块，所述整流充电模块的输出端连接有用于为所述巡线机器人供电的电池。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的巡线机器人感应取电装置及具有该装置的取电系统，巡线机器人正常工作时，环形铁芯在开合控制机构的作用下闭合，形成闭合的磁回路，缠绕在环形铁芯周围的线圈，在电磁感应的作用下产生感应交流电，整流充电模块将产生的交流电转换为稳定的直流电，为巡线机器人的电池充电，从而使巡线机器人实现长时间持续工作，避免巡线机器人因电量过低造成安全事故；遇到障碍物时，环形铁芯在开合控制机构的作用下分离并脱离线路，此时，不进行充电，越过障碍物后，环形铁芯在开合控制机构的作用下重新闭合，继续为电池充电。同时，闭合回路的磁场在环形铁芯内部形成回路，而非闭合回路的磁场回路在空气中，以铁芯为介质的磁场的磁通量远远大于以空气为介质的磁场的磁通量，前者产生的感应电流也远大于后者，能够明显提高充电效率。

综上，与现有技术相比，本实用新型既能保证巡线机器人长时间持续工作，提高巡线效率，又能提高安全性和电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的巡线机器人感应取电装置及具有该装置的取电系统的结构示意图；

图2为本实用新型的巡线机器人感应取电装置及具有该装置的取电系统的原理结构示意图；

图3为本实用新型的巡线机器人感应取电装置的环形铁芯内磁回路的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本实用新型提供一种巡线机器人感应取电装置，如图1-3所示，包括由导磁材料构成的可闭合磁回路的环形铁芯1，环形铁芯1上缠绕着若干匝数的线圈4，环形铁芯1的下方设置有开合控制机构5。

本实用新型的巡线机器人感应取电装置，巡线机器人正常工作时，缠绕在闭合磁回路上的线圈在电力导线一次电流的作用下产生感应电流，供巡线机器人使用，从而使巡线机器人可以实现长时间持续工作，提高巡线效率，避免巡线机器人因电量过低造成安全事故；同时，闭合回路的磁场在环形铁芯内部形成回路，而非闭合回路的磁场回路在空气中，以铁芯为介质的磁场的磁通量远远大于以空气为介质的磁场的磁通量，前者产生的感应电流也远大于后者，能够提高充电效率。与现有技术相比，本实用新型既能保证巡线机器人长时间持续工作，提高巡线效率，又能提高安全性。

优选的，环形铁芯1包括主动半环形铁芯2和从动半环形铁芯3。主动半环形铁芯和从动半环形铁芯可以在开合控制机构的作用下上线、离线和跨越障碍物，其之间的连线可以设计为螺旋结构或波形结构，防止环形铁芯分离时拉断线圈。另外，主动半环形铁芯2和从动半环形铁芯3上的线圈4的缠绕方向相同，线圈的缠绕方向相同可以防止产生的感应电流相互抵消，线圈缠绕的匝数应根据输电线路的电压和充电电压计算确定。主动半环形铁芯2和从动半环形铁芯3均采用导磁材料，优选采用硅钢片、坡莫合金或导磁粉末等材质。硅钢片、坡莫合金或导磁粉末具有良好的导磁性能。

为了提高主动环形铁芯和从动环形铁芯的契合度，提高巡线机器人自身的安全性，从动半环形铁芯3的末端设置有凸台结构，主动半环形铁芯2的末端设置有与凸台结构相嵌合的凹槽结构。

作为本实用新型的一种改进，环形铁芯1的内侧均匀设置有用于防止磨损线圈4外皮的滚轮14，滚轮14通过滚轮支架15与环形铁芯1连接。当遇到起伏较大的输电线路时，输电线路会和滚轮直接接触，避免接触线圈和环形铁芯，从而保护线圈的外皮，提高线圈的使用寿命。另外，在缠绕完线圈4后，还应用绝缘布将线圈4和环形铁芯1包住，起到防雨、防护的作用。

进一步的，开合控制机构5包括底座12，底座12上设置有水平排列的铁芯开合电机7和齿轮传动，齿轮传动包括用于驱动主动半环形铁芯2的主动齿轮8和与主动齿轮8连接且用于驱动从动半环形铁芯3的从动齿轮11，铁芯开合电机7通过传动轴6驱动主动齿轮8。齿轮传动方式具有工作可靠、结构紧凑、效率高和寿命长等优点，能够提高主动半环形铁芯和从动半环形贴心动作的平稳性和准确性。除了上述给出的实施方式以外，其还可以采用本领域技术人员公知的各种其他方式，此处不再赘述。

本实用新型中，齿轮传动采用不完全齿轮传动，主动齿轮8和从动齿轮11分别通过螺栓13与主动半环形铁芯2和从动半环形铁芯3固定连接。螺栓连接具有结构简单、连接可靠、装卸方便等优点。需要说明的是，本实用新型中的环形铁芯1可以采用圆形、椭圆形、方形等可以形成闭合磁回路的所有形状。

另一方面，提供一种巡线机器人感应取电系统，巡线机器人上设置有整流充电模块9、电池10和上述的巡线机器人感应取电装置，巡线机器人感应取电装置的线圈4的输出端连接整流充电模块9，整流充电模块9的输出端连接有用于为巡线机器人供电的电池10。

进一步的，整流充电模块9包括整流模块和稳压模块，其中，整流模块包括整流滤波电路16和二次整流滤波电路18，稳压模块为半桥稳压电路17，线圈4的输出端通过整流滤波电路16与半桥稳压电路17连接，半桥稳压电路17连接二次整流滤波电路18。巡线机器人感应取电系统还包括充电使能电路20、充电电流控制电路19和低电量警报装置，电池10自身携带有低压保护电路21。其中，充电电流控制电路通过获取电池信息来控制充电使能电路的开关，当电池的电量低于80％时，充电使能电路接通为电池充电，同时，电池自身携带的低压保护电路也能开启充电使能电路，当电池充满电后充电使能电路断开，当电池的电量在80％～100％之间时不充电，限制充电次数，延长电池的使用寿命，当遇到障碍物时，环形铁芯在开合控制机构的作用下分离，此时停止给电池充电，若电池电量过低时，低电量警报装置报警通知地面工作人员，防止发生安全事故。

再一方面，提供一种巡线机器人感应取电系统的充电方法，包括：

步骤1：巡线机器人正常工作时，环形铁芯1在开合控制机构5的作用下闭合，形成闭合的磁回路，线圈4内产生的感应电流经过整流充电模块9转化为稳定的直流电，为电池10充电；

步骤2：当遇到障碍物时，环形铁芯1在开合控制机构5的作用下分离，此时停止给电池10充电；

步骤3：越过障碍物后，环形铁芯1在开合控制机构5的作用下重新闭合，形成闭合的磁回路，线圈4内产生的感应电流经过整流充电模块9转化为稳定的直流电，此时，若电池10的电量低于80％将继续充电，当电池10充满电后，结束充电。

本实用新型的巡线机器人感应取电系统的充电方法，巡线机器人正常工作时，主动半环形铁芯和从动半环形铁芯在开合控制机构的作用下闭合时，形成闭合的磁回路，缠绕在环形铁芯周围的线圈，在电磁感应作用下会产生感应交流电，整流充电模块将产生的交流电转换为稳定的直流电，为巡线机器人的电池充电，从而使巡线机器人可以实现长时间持续工作，提高巡线效率，避免巡线机器人因电量过低造成安全事故；遇到障碍物时，环形铁芯在开合控制机构的作用下分离并脱离线路，此时，不进行充电，越过障碍物后，环形铁芯在开合控制机构的作用下重新闭合，若电池的电量低于80％，继续为电池充电；当电池的电量在80％～100％之间时不充电，从而限制充电次数，延长电池的使用寿命。综上，与现有技术相比，本实用新型既能保证巡线机器人长时间持续工作，提高巡线效率，又能提高安全性和电池的使用寿命。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。