一种高压线带电作业机器人的上线装置的制作方法

本发明主要涉及高压输电线路的带电作业机器人领域，特指一种能够自动将带电作业机器人挂钩爬上、爬下高压线缆并调整其上线姿态的高压线带电作业机器人的上线装置。

背景技术：

带电作业是指在不断电的情况下，对高压输电线缆及其附属设备开展测试、检修等作业，是一种避免在检修时停电从而保证正常供电的有效作业方法。随着电网的快速发展，超高压、特高压输电线路带电作业作为电网供电可靠性的重要保障，其重要性日益突出。

目前，国内外研制的带电作业机器人，已经可以实现带电更换防震锤、带电更换间隔棒、带电清除异物、带电更换绝缘子、线缆修补、带电紧固耐张线夹引流板螺栓等作业任务。但由于高压线缆一般距地面高度较高，且带电作业机器人一般约50～70kg，对于人力而言较重，在路面条件较好或作业区域平坦开阔的地方，可采用起重机或者升降机在有人协助的情况下将其挂载在待巡检高压线缆上，而在狭窄巷道或者野外复杂环境中，则只能由工人事先爬上高压线架设滑轮后，地面人员利用滑轮通过升降绳拉拽方式将带电作业机器人提升至高压线缆高度，再由工人将其挂载在高压线缆上。

这两种将带电作业机器人挂载在高压线缆上的方法，都需要有人员配合，存在触电风险，且挂载作业准备时间长、效率低，更不适合野外复杂环境的高强度作业需求。特别是采用人力拉拽挂载带电作业机器人时，操作人员体力不足时易造成带电作业机器人跌落，发生意外事故。

技术实现要素：

本发明解决现有技术的不足而提供一种工作过程中安全、可靠、效率高，具有很强的可移植性和实用性的高压线带电作业机器人的上线装置。

为解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种高压线带电作业机器人的上线装置，包括固定在高压线带电作业机器人上机架和安装在机架上的卷绕组件，还包括爪钩组件，所述爪钩组件包括爪钩组，所述爪钩组包括用于固定在高压线缆上的钩爪和方便与无人机连接挂钩，所述爪钩组的尾端通过升降绳与卷绕组件连接，所述卷绕组件可带动高压线带电作业机器人沿升降绳移动。本装置通过无人机将爪钩组件搭载上高压线缆并通过爪钩组与高压线缆连接，通过爪钩组下面连接有升降绳，升降绳上通过卷绕组件与高压线带电作业机器人连接，通过卷绕组件工作卷绕升降绳，从而带动带电作业机器人以爪钩为受力点沿升降绳自动、迅速向高压线缆爬升，实现快速上线过程。

进一步，所述爪钩组件和卷绕组件之间还设置有固定在机架上的调姿组件，所述调姿组件包括卡箍、限位筒、电动推杆、支架、支撑轴、偏心减速器和方位电机，所述卡箍、限位筒、支架、支撑轴、偏心减速器同轴安装并且轴心设有方便升降绳穿过的通孔，所述限位筒的一端安装有卡箍，所述限位筒的另一端铰接在支架上，所述卡箍上设置有凸耳，所述支架的底部固定有支撑轴，所述支撑轴上安装有与凸耳对应的叉架，所述凸耳与叉架之间铰接有电动推杆，所述支撑轴的底部与偏心减速器的输出端连接，所述方位电机偏心安装在偏心减速器的输入端，所述偏心减速器固定在机架上，所述爪钩组件在初始状态时设置在所述限位筒内定位。当卷绕组件带动带电作业机器人爬升至高压线缆附近时，调姿组件调通过电动推杆和方位电机调整带电作业机器人与高压线缆的位置关系，使得带电作业机器人的导向轮能够顺利挂载在高压线缆上，实现带电作业机器人自动上线功能。

优选地，所述爪钩组件包括爪钩组、上连接座、限位弹簧、万向节、下连接座和吊环螺栓，所述爪钩组通过固定在爪钩组上的螺杆与上连接座连接，并通过螺母将上连接座与螺杆锁紧，所述上连接座和下连接座分别安装在万向节两端，所述限位弹簧套装在万向节外侧通过上连接座和下连接座限位，所述吊环螺栓与下连接座连接，所述升降绳固定在所述吊环螺栓上。

优选地，所述爪钩组上设有开口朝向多个方向布设的钩子，所述爪钩组在每个朝向设置至少两个钩子，所述多个钩子的根部焊接并且通过导向筒包裹起来，所述与无人机连接挂钩的高度高于爪钩组。当无人机将爪钩组从高压线缆上向下方放置时，可以确保至少两个相邻的钩子挂住高压线缆，形成受力支点并防止爪钩组转动，爪钩组的焊接部通过导向筒包裹起来，防止挂载时爪钩组卡住高压线缆。

优选地，所述万向节和限位弹簧外套装保护万向节和限位弹簧的锥形筒，所述锥形筒的外侧面为锥面。所述限位筒的中部通孔为与锥形筒外壁相匹配的内锥孔。这样爪钩组件通过锥形筒的外圆锥面插入调姿组件的限位筒的内圆锥面内，形成锥面配合，由此限制这两个组件的相对移动和相对转动。

所述卷绕组件包括卷绕电机、自锁减速器、卷绕盘组件和双滑轮组件，所述升降绳的中部卷绕在卷绕盘组件的卷绕盘上，所述升降绳一端通过双滑轮组件与设置在卷绕组件上方的爪钩组固定，另一端通过双滑轮组件与设置在卷绕组件下方的地面上的固定点连接，所述升降绳安装在卷绕盘组件和双滑轮组件上的部分形成“8”字型，所述卷绕盘通过自锁减速器与卷绕电机连接。通过卷绕组件的自锁功能，有效避免升降绳打滑而造成带电作业机器人跌落。

所述卷绕组件包括卷绕盘，所述双滑轮组件包括同轴设置的第一定滑轮和第二定滑轮，所述第一定滑轮和第二定滑轮的轴心与卷绕盘的轴心平行设置。

所述卷绕盘包括同轴安装在自锁减速器的输出轴上的第一卷绕半盘和第二卷绕半盘，所述第一卷绕半盘和第二卷绕半盘之间设有间隔形成与升降绳大小相匹配的绳槽，所述第一卷绕半盘和第二卷绕半盘相对的工作面为锥面，使得绳槽为v形。

所述第一卷绕半盘和第二卷绕半盘相对的工作面上以轴心为中心设有多个沿径向方向延伸的螺旋状凸楞。

由于采用上述结构，本发明的优点在于：

(1)采用机械装置自动提升并挂载带电作业机器人，效率更高，更安全。

(2)采用自锁式减速器传动，及时电气系统发生故障，可以有效保证上线装置锁止在当前位置，避免带电作业机器人跌落。

(3)采用多向爪钩挂钩高压线缆，避免上线结束后带电作业机器人随意转动。

(4)采用锥面配合实现爪钩组件和调姿组件的连接，便于快速定位连接和脱开。

(5)采用调姿组件实现带电作业机器人姿态调整，便于其将导向轮挂载在高压线缆上。

综上所述，本装置的爪钩通过无人机搭载上高压线缆并将其勾住，爪钩下面连接有升降绳、调姿组件和卷绕组件。卷绕组件安装在已有带电作业机器人上，当其工作时将卷绕升降绳，带动带电作业机器人以爪钩为受力点自动、迅速向高压线缆爬升，实现快速上线过程。当带电作业机器人爬升至高压线缆附近时，调姿组件调整带电作业机器人的空间姿态，使其能够顺利将导向轮挂载在高压线缆上，实现带电作业机器人自动上线功能。带电作业机器人的自动下线过程与上线过程相反。由于卷绕组件带自锁功能，可以有效避免升降绳打滑而造成带电作业机器人跌落。上线、下线过程无需人力干预，提高了作业的安全性，该的上述优点使其工作过程中安全、可靠、效率高，具有很强的可移植性和实用性。

附图说明

图1是本发明的总装图；

图2是本发明的轴测分解结构图；

图3是本发明的爪钩组件轴测分解图；

图4是本发明的调姿组件轴测分解图；

图5是本发明的卷绕组件轴测分解图；

附图中，

1、高压线缆，2、爪钩组件，21、爪钩组，211、爪钩，212、导向筒,213、螺杆,22、螺母,23、上连接座,24、限位弹簧,25、万向节,26、下连接座,27、锥形筒,271、圆柱孔,272、锥面,28、吊环螺栓,3、调姿组件,31、卡箍,311、凸耳,32、限位筒,321、锥形孔,33、电动推杆,34、支架,341、耳轴,35、支撑轴,351、叉架,36、减速器,37、方位电机,4、卷绕组件,41、卷绕电机,42、自锁减速器，43、卷绕盘组件，431、第一卷绕半盘，4311、凸楞，4312、锥面，432、平键，433、第二卷绕半盘，44、升降绳，45、双滑轮组件，451、销轴，452、第一定滑轮,453、轴承,454、滑轮支架,455、轴承,456、第二定滑轮，5、机架，51、带电作业机器人，52、导向轮。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。其它与此例类似结构都应视为受本发明启发而形成的，并受到相应保护。

如图1和图2所示，本发明的高压线带电作业机器人的上线装置，它包括爪钩组件2、调姿组件3、卷绕组件4等几部分。爪钩组件2上的升降绳44缠绕在卷绕组件4的第一卷绕半盘431和第二卷绕半盘433形成的v形槽内，升降绳44的两端通过第一定滑轮452和第二定滑轮456分别与调姿组件3和地面固定点连接。调姿组件3安装在带电作业机架5上，卷绕组件4也安装在带电作业机架5上，且处于调姿组件3的下方。

参见图1、图2和图3，爪钩组件2包括爪钩组21、螺母22、上连接座23、限位弹簧24、万向节25、下连接座26、锥形筒27、吊环螺栓28等。爪钩组21通过螺杆213安装在上连接座23上，并通过螺母22锁紧，限位弹簧24套装在万向节25外侧，上连接座23和下连接座26分别安装在万向节25两端，防止限位弹簧24沿轴向脱落。下连接座226、吊环螺栓28通过螺纹安装在锥形筒27内部，形成一个整体。

爪钩组21上设计有各个朝向的多个钩子211，一般至少4个。当无人机将其从高压线缆1上方向下放置时，可以确保至少2个相邻的钩子挂住高压线缆，形成受力支点并防止爪钩组21转动。爪钩组21上的导向筒212将钩子根部焊接部位包裹起来，防止挂载时卡住高压线缆。

锥形筒27内部为不通的圆柱孔271，用以容纳万向节和限位弹簧，不通圆柱孔271的底面安装下连接座26、吊环螺栓28。锥形筒27外侧为圆锥面272，当卷绕组件4卷缠升降绳44至爪钩组件2与调姿组件3连接在一起时，锥形筒27的外圆锥面272将插入调姿组件3的限位筒32的内圆锥面321内，形成锥面配合，由此限制这两个组件的相对移动和相对转动。

参见图1、图2和图4，调姿组件3包括由卡箍31、限位筒32、电动推杆33、支架34、支撑轴35、偏心减速器36、方位电机37等，且除方位电机外，其余零件的几何中心处都设计有圆形通孔，便于穿引升降绳44。卡箍31安装在限位筒32的一端，并通过凸耳311与电动推杆33的一端以铰链连接，支撑轴35固定安装在支架34的底部中间位置，并通过其上的叉架351与电动推杆33的另一端以铰链连接，限位筒32外壁沿径向对称设计有圆柱孔，限位筒32通过安装在圆柱孔内的一对耳轴341与支架34连接在一起，使得限位筒32可以相对于支架34绕耳轴341自由转动。支撑轴35的底部固定在偏心减速器36的输出端，方位电机37偏心地安装在偏心减速器36的输入端。当方位电机37转动时，将带动支撑轴35、支架34、限位筒32、电动推杆33、卡箍31等零件绕其轴线转动。当电动推杆33伸缩时，可以操纵限位筒32绕耳轴341相对于支架34和支撑轴35的转动运动。限位筒32内部设计有一个与锥形筒27配合的内锥孔321。

参见图1、图2和图5，卷绕组件4包括卷绕电机41、自锁减速器42、卷绕盘组件43、升降绳44、双滑轮组件45等。卷绕电机41安装在自锁减速器42的输入端，卷绕盘组件43安装在自锁减速器42的输出轴上，并通过平键确保两个第一卷绕半盘431和第二卷绕半盘433随输出轴一起同步转动。双滑轮组件45和自锁减速器42固定安装在同一个底板上，双滑轮组件的第一定滑轮452和第二定滑轮456上的槽与两个第一卷绕半盘431和第二卷绕半盘433形成的v形槽平行。升降绳44缠绕在第一卷绕半盘431和第二卷绕半盘433形成的v形槽与第一定滑轮452、第二定滑轮456上形成“8”字型，其中升降绳44向上的绳头穿过调姿组件3，并系紧在爪钩组件2的吊环螺栓28上。

第一卷绕半盘431的工作面设计为锥面，且锥面上沿半径方向设计有呈均匀分布的螺旋状凸楞，以增大对升降绳的摩擦力。第二卷绕半盘433的工作面结构与第一卷绕半盘431结构的相同，只是螺旋状凸楞旋向相反。

使用时，爪钩组件2通过无人机搭载上高压线缆1并爪钩组件2勾在高压线缆1上，然后卷绕组件4带动带电作业机器人51将卷绕升降绳，带动带电作业机器人51以爪钩为受力点自动、迅速向高压线缆1爬升，实现快速上线过程，当带电作业机器人51爬升至高压线缆1附近时，调姿组件3调整带电作业机器人的空间姿态，使其能够顺利将导向轮52挂载在高压线缆1上，实现带电作业机器人自动上线功能，带电作业机器人的自动下线过程与上线过程相反，由于卷绕组件4带自锁功能，可以有效避免升降绳44打滑而造成带电作业机器人1跌落。