[發(fā)明專利]一種步進(jìn)式巡線清障機(jī)器人及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710600260.6
• 申請(qǐng)日: 2017-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107248710A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高琦;唐斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): H02G1/02
• 分類號(hào): H02G1/02;B08B1/00;B25J11/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輸電線路巡檢領(lǐng)域，尤其涉及一種步進(jìn)式巡線清障機(jī)器人及其方法。

背景技術(shù)

高壓輸電線路是目前我國(guó)電力傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備，擔(dān)負(fù)著保障十幾億人口正常用電的重任，電網(wǎng)的安全運(yùn)行直接關(guān)系到了人們?nèi)粘Ｉ睿绊懼粋€(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，因此保證高壓輸電線路安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行成為了社會(huì)熱門(mén)話題。

采用高壓輸電線路是進(jìn)行中長(zhǎng)距離送電的主要方式，它不僅要承擔(dān)正常機(jī)械載荷和電力負(fù)荷的內(nèi)部壓力，還要經(jīng)受污穢、雷擊、強(qiáng)風(fēng)、滑坡、沉陷以及塑料袋、鳥(niǎo)害等的外界侵害，這些因素將會(huì)使線路上各元件加速老化，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)及清除，就可能導(dǎo)致各種線路故障，對(duì)電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定造成嚴(yán)重的威脅。且高壓輸電線路及桿塔附件會(huì)長(zhǎng)期暴露在野外，使線路受到持續(xù)的機(jī)械張力、材料老化、電氣閃絡(luò)的影響而產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時(shí)修整更換，原本微小的破損和缺陷就會(huì)擴(kuò)大，最終會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故，造成大面積的停電，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會(huì)影響。因此通過(guò)線路巡檢對(duì)輸電線路進(jìn)行定期的巡視檢查，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷和危及線路的安全隱患，提出具體的修復(fù)意見(jiàn)，以便避免事故發(fā)生、消除線路缺陷，是電力部門(mén)一項(xiàng)重要工作。

傳統(tǒng)的高壓輸電線路巡線方法采用人工巡檢和飛機(jī)巡檢。采用人工沿線巡檢的作業(yè)方式存在著很多缺陷，其危險(xiǎn)系數(shù)高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要很大的人力成本。同時(shí)也會(huì)受到高山、湖泊等惡劣自然條件的制約，造成事倍功半的結(jié)果。而后者在國(guó)內(nèi)起步較晚，需要很大的費(fèi)用，受環(huán)境制約影響大，且如果操作不當(dāng)會(huì)造成極大的人力物力的損失。因此，電力部門(mén)迫切的需要巡線機(jī)器人來(lái)取代人力進(jìn)行高壓輸電線路的維護(hù)和巡檢。

此外，由于我國(guó)電網(wǎng)覆蓋面積廣闊，所穿過(guò)的地理環(huán)境復(fù)雜，高壓輸電線路-會(huì)遭受嚴(yán)峻的冰災(zāi)事故。輸電線路出現(xiàn)覆冰情況可能會(huì)導(dǎo)致桿塔傾斜、斷線甚至倒塌，而且線路不均勻覆冰和不同期脫冰還會(huì)引起線路舞動(dòng)等現(xiàn)象，這些會(huì)引發(fā)線路跳閘、供電中斷等事故，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成嚴(yán)重影響。目前，我國(guó)還沒(méi)有成熟的除冰機(jī)器人，很多已有的機(jī)器人不具備越障功能，不能完全代替人工除冰方法。為保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高高壓輸電線路除冰的效率，開(kāi)發(fā)出既有巡線功能，還具有高效的除冰性能的機(jī)器人來(lái)取代或部分替代人工勞作一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

結(jié)合國(guó)內(nèi)高壓輸電線路巡檢越障機(jī)器人的研究現(xiàn)狀，比較各機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)，可以得出以下結(jié)論：

第一，大多數(shù)已經(jīng)用于實(shí)際工作的巡線機(jī)器人都只能在一段高壓輸電線路上進(jìn)行連續(xù)運(yùn)動(dòng)，不能夠進(jìn)行越障，這就增加了電力工人上線的次數(shù)，增大了工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了效率。

第二，對(duì)于具有越障功能的機(jī)器人往往結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，穩(wěn)定性較差，越障動(dòng)作復(fù)雜，致使控制系統(tǒng)十分復(fù)雜，這就增加了成本，使其多停留于實(shí)驗(yàn)研究階段，沒(méi)有達(dá)到實(shí)際投入使用的階段。

第三，大多數(shù)機(jī)器人的功能較為簡(jiǎn)單，僅具備單一的巡檢功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)清障和除冰功能。這樣只能反饋線路的狀況，還需進(jìn)行清理障礙，以及必要時(shí)進(jìn)行除冰工作，增加了工人的工作量。

因此，需要設(shè)計(jì)和研究具有穩(wěn)定巡線和越障功能，并輔以清障和除冰功能的高壓輸電線路巡線清障機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種步進(jìn)式巡線清障機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，控制簡(jiǎn)單，且越障原理簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)幾乎所有障礙物的越障，適用性強(qiáng)。

本發(fā)明的一種步進(jìn)式巡線清障機(jī)器人，包括：

行進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述行進(jìn)結(jié)構(gòu)為可伸縮運(yùn)動(dòng)的連桿；行進(jìn)結(jié)構(gòu)的兩端分別與第一控制箱和第二控制箱相連，第一控制箱和第二控制箱用于控制連桿的伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的步進(jìn)式蠕動(dòng)行走；

第一控制箱和第二控制箱上分別安裝有第一夾線機(jī)構(gòu)和第二夾線機(jī)構(gòu)，用來(lái)分別在第一控制箱和第二控制箱的控制下實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電線的夾緊和松開(kāi)；

所述第一控制箱上還安裝有清障機(jī)構(gòu)，其用于在第一控制箱的控制作用下清除高壓輸電線的障礙物；所述第一控制箱上還安裝有機(jī)械手，其用于在第一控制箱的控制作用下，一方面在機(jī)器人行進(jìn)和越障時(shí)懸掛在高壓輸電線上起輔助支撐的作用，保持機(jī)器人行走的穩(wěn)定；另一方面能夠進(jìn)行清障運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述機(jī)械手上還安裝有圖像采集裝置，所述圖像采集裝置用于采集高壓輸電線上的圖像并傳送至第一控制箱內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述清障機(jī)構(gòu)為除冰機(jī)構(gòu)，其用于當(dāng)高壓輸電線存在覆冰狀況時(shí)，進(jìn)行除冰運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述第一控制箱和第二控制箱均包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)置有控制器，所述控制器依次與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。