[發(fā)明專利]架空高壓輸電線路巡檢機器人的磁力驅動裝置

有效

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• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN106992654B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 徐顯金;王云龍;楊智勇;劉成輝;吳龍輝;張昌漢;季永芹
• 申請（專利權）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: H02K41/02
• 分類號: H02K41/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡艷

本發(fā)明公開了一種架空高壓輸電線路巡檢機器人的磁力驅動裝置，包括磁芯和導線；所述的磁芯以高壓導線為軸線、由可開合的上磁芯和下磁芯閉合組成；磁芯和下磁芯均由導磁導電軟磁塊和導磁不導電軟磁塊交替連接構成，且整個磁芯中導磁導電軟磁塊和導磁不導電軟磁塊也是交替連接；所述的導線為U型導線，包括一條長邊和兩條短邊，采用U型導線將磁芯中所有導磁導電軟磁塊順次連接。本發(fā)明對導磁導電軟磁塊通有電流，導磁導電軟磁塊在高壓電流周圍的磁場產生的安培力可驅動機器人。本發(fā)明裝置制作簡單，可徹底避免打滑和漏磁。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人技術和電磁場學領域，尤其涉及一種架空高壓輸電線路巡檢機器人的磁力驅動裝置。

背景技術

自上世紀八十年代以來，架空高壓輸電線路作業(yè)機器人一直是機器人技術領域的研究熱點。美國、日本、加拿大、中國等國家先后開展了架空高壓輸電線路作業(yè)機器人的研究工作。2008年，日本的Debenest等人專為高壓多分裂導線研制出了名為“Expliner”的巡檢機器人，該機器人采用輪式驅動方式，依賴輪槽與線路之間的靜摩擦力推動機器人移動，對輪槽表面的材料要求較高，而且在大坡度情況下，難以保證機器人不打滑，且結構不緊湊，尺寸較大，效率低下。2000年，加拿大魁北克水電研究院的Montambault等人研制了名為HQ Line-ROVer的遙控小車，該小車起初被用于清除電力傳輸線地線上的積冰，逐漸發(fā)展為用于線路巡檢、維護等多用途的移動平臺。為了避免打滑，該機器人采用了壓緊輪機構，當機器人爬坡時，壓緊力過大，難以避免對線路的損傷。2006年至今，Montambault及Pouliot等人在HQ LineROVer的基礎上研制并發(fā)展了新一代巡檢機器人，取名“LineScout”，其技術比較先進，功能比較齊全，該機器人不僅可以巡檢線路，還可以完成導線修補、螺栓緊固等相對簡單的線路維護作業(yè)。但該機器人采用多懸臂輪式驅動方式，運行緩慢，巡檢效率低下。

20世紀90年代末，武漢大學的吳功平教授領導的科研團隊率先在國內開展架空高壓輸電線路巡線機器人的研究，在國家“十五”和“十一五”863計劃的資助下，該課題組研制成功了沿高壓導線行駛的兩種自主巡檢機器人：沿220kV導線行駛的自主巡檢機器人，以及沿(超)高壓多分裂導線行駛的自主巡檢機器人，這兩種機器人均采用輪臂復合反對稱結構和輪式驅動方式，雖然都有一定的越障能力，但機身過重，對系統(tǒng)能源要求較高，因而續(xù)航能力有限，且在大坡度線路段存在打滑現(xiàn)象，在兩段檔之間的無障礙線路段的巡航速度不理想。中科院自動化所、山東大學和遵義供電局聯(lián)合開展了“110kV輸電線路自動巡檢機器人”的研究，設計了一種三臂懸掛式巡檢機器人，該巡檢機器人機械機構比較復雜，控制難度大，巡檢效率低下。2014年湖北工業(yè)大學設計的一種架空高壓輸電線路作業(yè)磁力驅動機器人方法實現(xiàn)機器人靠高壓線周圍的磁場產生安培力驅動機器人行走，該方法在原理與技術上是可行的，但采用的結合工藝存在缺陷，打孔穿線的結合存在漏磁，當漏磁嚴重時機器人所獲得的安培力將成百倍的下降，導致安培力難以克服驅動機器人的重力和摩擦力。

架空高壓輸電線路作業(yè)機器人的研究已取得了較大進展，但距離實用化還有很大差距。目前，國內外研究的架空高壓輸電線路作業(yè)機器人均采用輪式驅動方式，這種輪式驅動方式主要存在以下幾個方面的問題。第一，輪式驅動方式需依賴行走輪與線路表面的靜摩擦力牽引機器人移動，當靜摩擦力不足以克服重力用時，容易導致行走輪打滑，尤其在上坡線路段和結冰線路段，打滑現(xiàn)象頻繁且嚴重。打滑不僅嚴重影響機器人的作業(yè)效率，而且容易損壞電線，縮短行走輪的使用壽命，同時，嚴重打滑會讓機器人變得難以控制，甚至無法移動。第二，基于直流電機的輪式驅動方式的效率有一定的局限性，因而實際研發(fā)的高壓輸電線路作業(yè)機器人在無障礙線路的巡航速度還無法滿足實際需要；第三，基于直流電機的輪式驅動方式，需要配備電機及伺服裝置、傳動機構以及行走輪，研發(fā)成本高，機體重，尺寸大。