高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置的制作方法

本实用新型属于电力变压器检测技术领域，特别涉及一种高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置及控制系统。

背景技术：

高压输电线路是整个电力系统的主动脉，其安全性和可靠性直接关系电网的稳定运行。高压输电线路不仅承受线路的机械应力、电负荷内部压力，还要经受自然环境强风、雷击、雨雪、冰雹腐蚀等外部灾害侵袭，长期运行必将出现导线断股、接触电阻变大等故障，严重危及电力系统的安全运行。传统高压线路维护依靠人工沿输电线路巡视作业，维护工作量大、费用高且比较危险。高压输电线路巡检机器人技术不断发展，逐渐取代人工输电线路巡检，降低了巡检工作强度和维护费用，提高了巡检作业的质量和管理水平。

高压输电线路巡检机器人充电技术采用太阳能充电、激光充电、电容充电方式。太阳能充电电池的输出容易受到外界环境温度、光强度变化和季节性等因素影响，且光能与太阳能之间能量转换率低，需要定期维护，限制了太阳能充电的大规模应用。激光充电方式通过光电转换器将继光或其他光源转换为电能，但大功率激光发生器的激光二极管工作寿命有限，容易产生退化。电容取电技术通过并联在母线上的并联电容分压器进行充电，对电容分压器的制作工艺要求较高，同时电容分压器之间连接在高压母线上，降低了输电系统的可靠性和安全系数。因此，研究新型高压输电线路巡检机器人充电技术，实现智能化充电和免维护，提高系统的安全性和可靠性，具有十分重要的理论意义和现实意义。

技术实现要素：

实用新型目的：

为了达到上述实用新型目的，本实用新型提出一种高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置及控制系统。

技术方案：

高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置，其特征在于：该装置包括高压导线、变换器、整流单元、蓄电池、控制系统和计算机；其中高压导线穿心的方式经过变换器的感应端，变换器的输出端与整流单元的输入端相连接，整流单元的输出端与蓄电池的充电端相连接，变换器、整流单元和蓄电池均与控制系统双向连接，控制系统的数据经过无线通讯和有线通讯技术与计算机双向连接。

控制系统包括执行机构、信号转换单元、显示单元、显示驱动、复位单元、驱动保护单元、电流检测单元、时间检测单元、电压检测单元B、温度检测单元、电压检测单元A、谐波检测单元、信号处理单元、DSP、通讯单元和滤波单元，其中执行机构的输出端与变换器相连接，执行机构的控制信号输入端与信号转换单元的信号输出端相连接，信号转换单元的信号输入端与DSP的信号输出端相连接，显示单元的信号输入端经过显示驱动与DSP的信号输出端相连接，复位单元的信号输出端与DSP的信号输入端相连接，驱动保护单元的信号输出端与整流单元的控制信号输入端相连接，驱动保护单元的信号输入端与DSP的PWM信号输出端相连接，电流检测单元、时间检测单元、电压检测单元B的测量端与整流单元相连接，电流检测单元、时间检测单元、电压检测单元B的信号输出端经过信号处理单元与DSP的信号输入端相连接，滤波单元于整流单元与蓄电池之间的直流母线两端相连接，温度检测单元、电压检测单元A、谐波检测单元的测量端与蓄电池相连接，温度检测单元、电压检测单元A、谐波检测单元的信号输出端经过信号处理单元与DSP的信号输入端相连接，计算机的通信信号输入端经过通讯单元与DSP的通信信号输出端相连接。

高压导线、变换器、整流单元、蓄电池、控制系统和计算机均设置在底盘上，底盘的下端为行走轮；

该底盘上还设置有碰撞缓冲装置，该碰撞缓冲装置包括缓冲板、缓冲盒和升降插杆；

缓冲板为由横杆和竖板构成的L形结构，缓冲板能做接近和分开底盘的移动，缓冲板的竖板设置在底盘的侧面且与底盘的侧面形成缓冲距离，缓冲板的横杆伸至底盘的底面下方的伸缩盒内，伸缩盒内设置有一级伸缩弹簧，该一级伸缩弹簧套在缓冲板的横杆上且一端与横杆固定，一端与伸缩盒内壁固定，使得横杆向内（向底盘的中部，即图4中向左的方向）移动时弹簧被压缩或拉伸；

缓冲盒设置在底盘的底部的中间位置，缓冲盒的底部连接T形连接管，T形连接管为由立管和横管构成的T字形结构，缓冲盒的底部连接T形连接管的立管，行走轮的轴插入T形连接管的底部的横管两端且行走轮的轴能相对于横管做轴向的抽插动作；

缓冲盒内设置有齿轮和两根齿条，两根齿条设置在齿轮的两侧并与齿轮啮合，两根齿条能做平行于底盘地面的移动，且在移动时驱动齿轮转动，两根齿条的运动方向相反；两根齿条分别连接一根连接杆，缓冲板的横杆的前端通过连接件连接至连接杆的中部，使用时，连接杆与缓冲板的横杆连动，连接杆上套有次级缓冲簧，连接杆一端连接至连接杆的端点，另一端与连接件连接，齿轮的中心为带有内螺纹的套孔；

升降插杆为由主杆和两个分叉的支杆构成的开口朝下的Y形结构，主杆的上端设置有外螺纹拉杆，该外螺纹拉杆与主杆之间能相对转动且轴向距离不变；外螺纹拉杆伸进齿轮的套孔内与该套孔螺纹配合，通过齿轮的旋转控制升降插杆的升降；

在T形连接管的横管的壁上开有通孔，该通孔与行走轮的轴上的凹坑位置对应，正常工作时，支杆穿过通孔后插入凹坑内将行走轮的轴与横管相对固定；当缓冲板的受到撞击时，缓冲板的横杆向内移动并推动齿轮旋转，使得升降插杆上升，使得支杆离开通孔和凹坑完成解锁。

缓冲板的上部与底盘的侧壁之间设置有缓冲弹簧。

主杆设置在立管内，立管的侧壁设置有供支杆伸出的条形通孔以供支杆实现升降。

行走轮的轴伸进横管的部分套有三级缓冲弹簧，三级缓冲弹簧一端连接行走轮的轴，另一端连接横管内壁。

本实用新型的优点及有益效果：高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置及控制系统利用感应取电技术，将高压输电线路周围的磁场转换为电能，通过DSP集中控制和管理实现智能化充电和电能管理，通过无线通讯和有线通讯将高压输电线路巡检机器人电能状态和充电情况发送给远程计算机，实现数据的多台巡检机器人的远程监管，同时系统具有电压、电流、温度和时间等参数的实时监测功能。且采用侧面防撞技术,使得行走小车的抗撞稳定性更高，专利技术具有结构简单、可靠性高、安全性好、通讯速率高等优点，为巡检机器人智能化技术的发展奠定基础。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的说明。

附图说明

图1高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置结构简图；

图2高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置控制系统结构图；

图3为碰撞缓冲装置结构示意图；

图4为右侧遇到碰撞时的状态图；

图5为齿轮几首示意图；

1、高压导线；2、变换器；3、整流单元；4、蓄电池；5、控制系统；6、计算机；7、执行机构；8、信号转换单元；9、显示单元；10、显示驱动；11、复位单元；12、驱动保护单元；13、电流检测单元；14、时间检测单元；15、电压检测单元B；16、温度检测单元；17、电压检测单元A；18、谐波检测单元；19信号处理单元；20、DSP；21、通讯单元；22、滤波单元。

具体实施方式

为了达到上述实用新型目的，本实用新型提出一种高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置及控制系统。

高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置结构简图如图1所示，装置包括高压导线1、变换器2、整流单元3、蓄电池4、控制系统5、计算机6，其中高压导线1穿心的方式经过变换器2的感应端，变换器2的输出端与整流单元3的输入端相连接，整流单元3的输出端与蓄电池4的充电端相连接，变换器2、整流单元3、蓄电池4与控制系统5双向连接，控制系统5的数据经过无线通讯和有线通讯技术与计算机6的双向相连接。

高压导线1在输电过程中线路周围产生交变磁场，变换器2利用交变磁场产生感应电动势，经过整流单元3将交流电转换为直流电，实现为蓄电池4供电。控制系统5对能量转换、整流和充电过程进行控制，并监测电压、电流、温度、时间、谐波等变量，同时将高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置的数据发送给监控中心的计算机6，实现对充电过程的远程控制和管理。

高压输电线路巡检机器人智能感应充电装置控制系统结构图如图2所示，包括执行机构7、信号转换单元8、显示单元9、显示驱动10、复位单元11、驱动保护单元12、电流检测单元13、时间检测单元14、电压检测单元B15、温度检测单元16、电压检测单元A17、谐波检测单元18、信号处理单元19、DSP20、通讯单元21、滤波单元22，其中执行机构7的输出端与变换器2相连接，执行机构7的控制信号输入端与信号转换单元8的信号输出端相连接，信号转换单元8的信号输入端与DSP20的信号输出端相连接，显示单元9的信号输入端经过显示驱动10与DSP20的信号输出端相连接，复位单元11的信号输出端与DSP20的信号输入端相连接，驱动保护单元12的信号输出端与整流单元3的控制信号输入端相连接，驱动保护单元12的信号输入端与DSP20的PWM信号输出端相连接，电流检测单元13、时间检测单元14、电压检测单元B15的测量端与整流单元3相连接，电流检测单元13、时间检测单元14、电压检测单元B15的信号输出端经过信号处理单元19与DSP20的信号输入端相连接，滤波单元22于整流单元3与蓄电池4之间的直流母线两端相连接，温度检测单元16、电压检测单元A17、谐波检测单元18的测量端与蓄电池4相连接，温度检测单元16、电压检测单元A17、谐波检测单元18的信号输出端经过信号处理单元19与DSP20的信号输入端相连接，计算机的通信信号输入端经过通讯单元21与DSP20的通信信号输出端相连接。

高压导线（1）、变换器（2）、整流单元（3）、蓄电池（4）、控制系统（5）和计算机（6）均设置在底盘（09）上，底盘（09）的下端为行走轮（010）；

该底盘上还设置有碰撞缓冲装置，该碰撞缓冲装置包括缓冲板（011）、缓冲盒（012）和升降插杆；

缓冲板（011）为由横杆和竖板构成的L形结构，缓冲板（011）能做接近和分开底盘（09）的移动，缓冲板（011）的竖板设置在底盘（09）的侧面且与底盘（09）的侧面形成缓冲距离，缓冲板（011）的横杆伸至底盘（09）的底面下方的伸缩盒（025）内，伸缩盒（025）内设置有一级伸缩弹簧（026），该一级伸缩弹簧（026）套在缓冲板（011）的横杆上且一端与横杆固定，一端与伸缩盒（025）内壁固定，使得横杆向内（向底盘（09）的中部，即图4中向左的方向）移动时弹簧被压缩或拉伸；

缓冲盒（012）设置在底盘（09）的底部的中间位置，缓冲盒（012）的底部连接T形连接管，T形连接管为由立管（014）和横管（015）构成的T字形结构，缓冲盒（012）的底部连接T形连接管的立管（014），行走轮（010）的轴插入T形连接管的底部的横管（015）两端且行走轮（010）的轴能相对于横管（015）做轴向的抽插动作；

缓冲盒（012）内设置有齿轮（016）和两根齿条（017），两根齿条（017）设置在齿轮（016）的两侧并与齿轮（016）啮合，两根齿条（017）能做平行于底盘（09）地面的移动，且在移动时驱动齿轮（016）转动，两根齿条（017）的运动方向相反；两根齿条（017）分别连接一根连接杆（018），缓冲板（011）的横杆的前端通过连接件（027）连接至连接杆（018）的中部，使用时，连接杆（018）与缓冲板（011）的横杆连动，连接杆（018）上套有次级缓冲簧（028），连接杆（018）一端连接至连接杆（018）的端点，另一端与连接件（027）连接，齿轮（016）的中心为带有内螺纹的套孔；

升降插杆为由主杆（013）和两个分叉的支杆（019）构成的开口朝下的Y形结构，主杆（013）的上端设置有外螺纹拉杆，该外螺纹拉杆与主杆（013）之间能相对转动且轴向距离不变；外螺纹拉杆伸进齿轮（016）的套孔内与该套孔螺纹配合，通过齿轮（016）的旋转控制升降插杆的升降；

在T形连接管的横管（015）的壁上开有通孔（020），该通孔与行走轮（010）的轴上的凹坑（021）位置对应，正常工作时，支杆（019）穿过通孔（020）后插入凹坑（021）内将行走轮（010）的轴与横管（015）相对固定；当缓冲板（011）的受到撞击时，缓冲板（011）的横杆向内移动并推动齿轮（016）旋转，使得升降插杆上升，使得支杆（019）离开通孔（020）和凹坑（021）完成解锁。

缓冲板（011）的上部与底盘（09）的侧壁之间设置有缓冲弹簧（022）。

主杆（013）设置在立管（014）内，立管（014）的侧壁设置有供支杆（019）伸出的条形通孔（023）以供支杆（019）实现升降。

行走轮（010）的轴伸进横管（015）的部分套有三级缓冲弹簧（024），三级缓冲弹簧（024）一端连接行走轮（010）的轴，另一端连接横管（015）内壁。

遇到碰撞时，如图4所示，以右侧遇到碰撞为例，右侧遇到碰撞，缓冲板011竖板被挤压，缓冲弹簧022被挤压完成一级缓冲，缓冲板011横杆向内（图中的左侧）移动使得次级缓冲簧（028）拉伸，完成二级缓冲，之后如果力还存在，那么次级缓冲簧（028）就会带动连接杆（018）向内移动进而向内推动齿条017，使得齿轮016旋转，进而使得外螺纹拉杆带动升降插杆上升，使得支杆019离开通孔020和凹坑021完成解锁，而与此同时，如果冲击力继续，那么底盘09向图中的左侧移动，这时，左侧的三级缓冲弹簧024被拉伸而右侧的三级缓冲弹簧024被压缩完成三级缓冲，很好的保护整个底盘尤其是行走轮与底盘09的连接，避免损坏后重新维修。撞击结束后，将底盘复位，将支杆019重新插入通孔020和凹坑021完成临时锁定。