可在电力塔及线缆上行走的巡线机器人复合主动力装置的制作方法

1.本发明涉及电力巡检技术领域，具体是一种适用于电力塔及线缆上行走的巡线机器人复合主动力装置。


背景技术：

2.随着电网的规模不断增大，人工巡检的效率已经逐渐低下，复杂的电网系统更是对巡检的技术人员提出了更高的要求。电力巡检机器人的出现可以替代巡检技术人员，提高简单工作的效率，降低高危工作环境的事故发生率，很好地弥补了人工巡检的不足。而中国电网规模持续扩大，维护电网运行安全的难度也在增大，中国电力行业对电力巡检机器人的需求日益迫切。
3.目前的电力巡线机器人，只能进行线缆巡线，在遇到电力塔时就无法继续前行，只能被迫停止工作。也可以在电力塔上改造出电线一样的结构，使电力巡线机器人能按照原先滚动的方式绕过杆塔前进，可还是需要长时间停电改造，施工量和投入成本大，造成的损失也比较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种可在电力塔及线缆上行走的巡线机器人复合主动力装置，该装置安装在巡线机器人上，不仅可使巡线机器人在线缆上工作，而且可使巡线机器人绕过电力塔，保证巡线机器人的持续巡线作业。
5.本发明提供的技术方案是：
6.可在电力塔及线缆上行走的巡线机器人复合主动力装置，其特征在于：包括结构相同且均安装有电磁铁的至少两组动力组件；每组动力组件均包括可悬挂在线缆上的轮架结构、连接轮架结构的动力电机以及分别与轮架结构相配合的升降结构和动力转换结构；相邻两组动力组件中的动力电机外壳之间通过可伸缩的机械臂相连接；
7.所述轮架结构包括悬挂架、可转动地定位在悬挂架上的悬挂轮、设置在悬挂架下方的压接架、由动力电机驱动并可转动地定位在压接架上的阶梯轴以及与阶梯轴同轴固定连接的压接轮；
8.所述升降结构包括升降架、固定在升降架上的升降电机、由升降电机驱动并可绕竖直轴线转动地定位在升降架上的升降丝杆、可沿着升降架竖直滑动的升降板以及固定在升降板上并与升降丝杆螺纹连接的升降螺母；所述升降板与压接架固定连接，以便压接架随升降板同步运动；
9.所述动力转换结构包括可滑动地定位在压接架上以制止或允许压接轮转动的卡扣杆以及固定在压接架上且通过丝杆螺母组件驱动卡扣杆的动力转换电机。
10.所述电磁铁与悬挂架固定连接。
11.所述丝杆螺母组件中的动力转换丝杆的轴线、卡扣杆的轴线以及阶梯轴的轴线互相平行。
12.所述悬挂轮、压接轮的轮面均为环绕外圆周面布置且与线缆相适合的凹槽；所述悬挂轮与压接轮的轮面凹槽中心线设置在同一平面内；所述悬挂轮的转动轴线与压接轮的转动轴线互相平行。
13.所述压接架和压接轮上对应设置有便于卡扣杆穿过的若干孔位。
14.所述升降丝杆的转动轴线与压接轮的转动轴线互相垂直。
15.所述升降架包括竖直布置的承力杆以及分别固定在承力杆两端的上安装板和下安装板；所述上安装板与悬挂架固定连接。
16.所述动力电机的外壳上固定有支架，以便与巡线机器人相连接。
17.所述机械臂包括第一旋转电机、第二旋转电机、第三旋转电机、一端固定连接第一旋转电机外壳且另一端固定连接第二旋转电机转轴的第一连接臂以及一端固定连接第二旋转电机外壳且另一端固定连接第三旋转电机转轴的第二连接臂；所述第一旋转电机的转轴与其中一个动力电机外壳固定连接；所述第三旋转电机的外壳与另外一个动力电机外壳固定连接；各旋转电机转轴的轴线相互平行且均垂直于阶梯轴的转动轴线。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明安装在电力巡线机器人上，不仅可带动巡线机器人在线缆上运动，而且在巡线机器人遇到电力塔角钢时，能够辅助巡线机器人进行变形，使巡线机器人在电力塔角钢上运动并顺利绕过电力塔角钢，保证巡线机器人连续进行电缆巡检作业。
附图说明
20.图1为本发明悬挂在线缆上的主视结构示意图。
21.图2为动力组件的立体结构示意图之一。
22.图3为动力组件的立体结构示意图之二。
23.图4为动力组件的右视结构示意图。
24.图5.1为悬挂架与悬挂轮的立体结构示意图。
25.图5.2是图5.1的爆炸视图。
26.图6.1为压接架与压接轮的立体结构示意图。
27.图6.2是图6.1的爆炸视图。
28.图7.1为升降结构的立体结构示意图。
29.图7.2是图7.1的爆炸视图。
30.图8为悬角固定结构的立体结构示意图。
31.图9为动力电机的立体结构示意图。
32.图10为动力转换结构的立体结构示意图。
33.图11.1为机械臂的立体结构示意图之一。
34.图11.2为机械臂的立体结构示意图之二。
35.图12为本发明由线缆向电力塔角钢转移的运动状态示意图之一。
36.图13为图12的主视结构示意图。
37.图14为本发明由线缆向电力塔角钢转移的运动状态示意图之二。
38.图15为图14的主视结构示意图。
39.图16为本发明由线缆向电力塔角钢转移的运动状态示意图之三。
40.图17为图16的主视结构示意图。
41.图18为本发明在电力塔角钢上的运动状态示意图之一。
42.图19为图18的俯视结构示意图。
43.图20为本发明在电力塔角钢上的运动状态示意图之二。
44.图21为图20的俯视结构示意图。
45.附图标号：
46.1、悬挂架；2、悬挂轮；3、压接架；4、压接轮；5、升降板；6、阶梯轴；7、悬角固定结构；7.1、固定架；7.2、连接板；7.3、连接杆；8、承力杆；8.1、上安装板；8.2、下安装板；9、升降丝杆；10、升降电机；11、升降螺母；12、动力电机；13、支架；14、动力转换电机；15、卡扣杆；16、动力转换螺母；17、动力转换丝杆；18、线缆；19、孔位；20、机械臂；21、第一旋转电机；22、第二旋转电机；23、第三旋转电机；24、第一连接臂；25、第二连接臂；26、电力塔角钢；27、电磁铁。
具体实施方式
47.以下结合附图所示的实施例进一步说明。
48.如图1所示的可在电力塔及线缆上行走的巡线机器人复合主动力装置，在使用时与巡线机器人(图中未显示)相连接，可作为巡线机器人的主动力装置，带动巡线机器人在线缆或/和角钢上运动。该主动力装置包括结构相同的至少两组动力组件(本实施例中的动力组件采用两组)，并且每组动力组件上均固定安装有电磁铁27，以便通过电磁铁将主动力装置整体吸附在电力塔角钢26上。
49.如图2至图4所示，每组动力组件均包括轮架结构、动力电机12、升降结构和动力转换结构。所述轮架结构可将动力组件整体悬挂于线缆18上。所述动力电机与轮架结构相连接；如图9所示，本实施例中，动力电机的外壳上固定有支架13，以方便连接外部的巡线机器人。所述升降结构和动力转换结构分别与轮架结构相配合，其中升降结构可带动轮架结构夹紧或脱离线缆18，动力转换结构可制止或允许压接轮的转动，以适应巡线机器人在线缆或电力塔角钢上的不同运动方式。
50.如图5.1、图5.2、图6.1、图6.2所示，所述轮架结构包括悬挂架1、悬挂轮2(图中为两个)、压接架3、阶梯轴6和压接轮4。所述悬挂架上固定连接有所述电磁铁。两个悬挂轮均可转动地定位在悬挂架上；所述压接架设置在悬挂架的下方。所述阶梯轴作为压接轮的转轴，由动力电机进行驱动；其中阶梯轴的大轴端(即图4中阶梯轴的左端)通过轴承可转动地与压接架连接，阶梯轴的中部与所述压接轮同轴固定连接，阶梯轴的小轴一端(即图4中阶梯轴的右端)通过轴承可转动地与升降结构中的升降板5连接。所述悬挂轮和压接轮的轮面均为环绕外圆周面布置且与线缆相适合的凹槽，并且悬挂轮与压接轮的轮面凹槽中心线设置在同一平面内，可以保证将本装置安全稳定地悬挂在同一根线缆上。所述悬挂轮的转动轴线与压接轮的转动轴线互相平行。
51.如图7.1、图7.2所示，所述升降结构包括升降架、升降电机10、升降丝杆9、升降板5和升降螺母11。所述升降架包括竖直布置且相互平行的两根承力杆8以及分别固定在承力杆两端的上安装板8.1和下安装板8.2；所述上安装板、升降电机同时与悬挂架固定连接。所述升降丝杆平行于承力杆且其转动轴线与压接轮的转动轴线互相垂直(其中压接轮的转动
轴线水平布置，升降丝杆的转动轴线竖直布置)；所述升降丝杆一端与升降电机的输出轴同轴连接，另一端可转动地连接在下安装板上，以便升降丝杆在升降电机的驱动下绕竖直轴线转动。所述升降板上开设有与承力杆滑动配合的滑孔，以便升降板沿着升降架竖直滑动。所述升降螺母固定在升降板上，升降螺母与升降丝杆螺纹连接；当升降丝杆转动时，升降螺母沿着升降丝杆作竖直运动，进而带动升降板竖直运动。所述升降板通过悬角固定结构与压接架固定连接，以便压接架随升降板同步运动；也可采用其他固定结构将升降板与压接架固定连接。如图8所示，本实施例中，所述悬角固定结构包括与压接架固定连接的固定架7.1、与升降板固定连接的连接板7.2以及将固定架与连接板连接为一体的连接杆7.3。
52.如图10所示，所述动力转换结构包括动力转换电机14、由动力转换丝杆17和动力转换螺母16组成的丝杠螺母组件以及卡扣杆15。所述动力转换丝杆的轴线、卡扣杆的轴线以及阶梯轴的轴线互相平行。所述动力转换电机固定在压接架上；所述动力转换丝杆通过轴承可转动地定位在压接架上，并且由动力转换电机驱使转动；所述动力转换螺母与动力转换丝杆螺纹连接，并且与所述卡扣杆固定连接；压接架和压接轮上对应设置有便于卡扣杆穿过的若干孔位19，卡扣杆可通过所述孔位定位在压接架上，并且根据需要插入或退出压接轮上的孔位，从而实现对压接轮转动的制止或允许。
53.动力转换结构的工作原理如下：
54.当卡扣杆只穿过压接架的孔位而未穿过压接轮的孔位时，动力电机转动，此时动力组件处于主动力状态，在压接轮的带动下，可带动动力组件整体沿线缆运动(由于两组动力组件中的动力电机外壳通过机械臂相互固定，所以动力电机外壳无法转动，压接轮可作为动力驱动轮)。当卡扣杆在动力转换电机的驱动下穿过压接轮的孔位时，压接架与压接轮固定，此时动力电机转动，压接轮不能旋转工作，由于动力电机的输出轴与阶梯轴、压接轮、压接架相固定，使得动力电机的外壳绕着压接轮轴线旋转，实现动力转换，以便巡线机器人在电力塔角钢上运动。
55.相邻两组动力组件中的动力电机外壳之间通过机械臂20(可直接外购)相连接；机械臂设置成可伸缩结构，以调整相邻两组动力组件之间的距离。如图11.1和图11.2所示，所述机械臂包括第一旋转电机21、第二旋转电机22、第三旋转电机23、一端固定连接第一旋转电机外壳且另一端固定连接第二旋转电机转轴的第一连接臂24以及一端固定连接第二旋转电机外壳且另一端固定连接第三旋转电机转轴的第二连接臂25；所述第一旋转电机的转轴与其中一个动力电机外壳固定连接；所述第三旋转电机的外壳与另外一个动力电机外壳固定连接；各旋转电机转轴的轴线相互平行且均垂直于阶梯轴的转动轴线。
56.本实施例的工作方式如下：
57.方式一：如图1所示，当巡线机器人需要沿线缆直线滚动行进时，两组动力组件均处于主动力状态(即两组动力组件中的卡扣杆均未穿过压接轮的孔位)，机械臂的三个旋转电机不工作，此时两组动力组件中的动力电机外壳通过机械臂固定连接(第一连接臂与第二连接臂位置相互重叠)，这样就相当于固定了动力电机的外壳，防止动力电机在线缆上工作时外壳发生转动，以便为巡线机器人提供平稳的工作环境。之后启动两个动力电机同步旋转，使两组动力组件中的悬挂轮和压接轮同步滚动，实现巡线机器人沿线缆运动。
58.方式二：如图12至图17所示，当巡线机器人沿着线缆前行至电力塔角钢处，需要从线缆转移至电力塔角钢上时，两组动力组件均进行动力转换(即两组动力组件中的卡扣杆
均穿过压接轮的孔位)，其中靠近电力塔角钢一侧的动力组件(图13中为右侧动力组件)的升降电机工作，使该组动力组件的压接轮和悬挂轮分开，此时远离电力塔角钢一侧的动力组件(图13中为左侧动力组件)仍保持悬挂在线缆上(见图12、图13)。然后机械臂的三个旋转电机相互配合，使机械臂伸长(即第一连接臂与第二连接臂分开一定夹角，下同)，并通过电磁铁将右侧动力组件吸附在电力塔角钢上(见图14、图15)。接着，机械臂的三个旋转电机相互配合，使机械臂收缩(即第一连接臂与第二连接臂位置相互重叠，下同)，并通过电磁铁将左侧动力组件吸附至电力塔角钢上。如此即可将巡线机器人由线缆转移至电力塔角钢上(见图16、图17)。
59.方式三：如图18至图21所示，当巡线机器人需要在电力塔角钢上运动时，两组动力组件均进行动力转换，然后左侧动力组件(即图19和图21中位于上侧的动力组件)的电磁铁通电后固定在电力塔角钢上，右侧动力组件(即图19和图21中位于下侧的动力组件)的电磁铁断电。通过机械臂的三个旋转电机相互配合，使机械臂伸长，将右侧动力组件调整至电力塔角钢相应的落点位置，并通过电磁铁将右侧动力组件吸附固定在该落点位置上。之后左侧动力组件的电磁铁断电，通过机械臂的三个旋转电机相互配合，使机械臂收缩，电磁铁通电后即可将左侧动力组件吸附固定在电力塔角钢上，完成巡线机器人在电力塔角钢上的一次位移；循环上述操作，即可实现巡线机器人在电力塔角钢上的连续运动。
60.方式四：当巡线机器人绕过电力塔，需要从电力塔角钢转移到电力塔另一侧的线缆上时，两组动力组件均进行动力转换，左侧动力组件的电磁铁通电，右侧动力组件的电磁铁断电，机械臂的三个旋转电机相互配合，使机械臂伸长，然后左侧动力组件的动力电机工作，将右侧动力组件调整至线缆高度位置，通过机械臂的三个旋转电机以及升降电机相互配合，将右侧动力组件悬挂固定在线缆上，此时左侧动力组件仍吸附固定在电力塔角钢上。之后，左侧动力组件的电磁铁断电，通过机械臂的三个旋转电机相互配合，使机械臂收缩，右侧动力组件的动力电机工作，将左侧动力组件调整至线缆高度位置，在机械臂的三个旋转电机以及升降电机相互配合下，左侧动力电机也悬挂在线缆上(此时左侧动力组件仍然在右侧动力组件的左侧)。如此即可完成巡线机器人运动形态的辅助变形，顺利绕过电力塔角钢，保证巡线机器人连续进行电缆巡检作业。
61.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。