一種用於可分離和融合變形的飛爬滑高壓巡線機器人的製作方法

2023-05-30 12:43:26 1

【技術領域】

本發明涉及高壓電線巡線檢測機器人領域，特別涉及一種用於可分離和融合變形的飛爬滑高壓巡線機器人。

背景技術：

高輸電線路的缺陷主要有斷股、松股、生鏽、缺損、缺失、移位、雷擊、汙穢、磨損、腐蝕等，尤其是輸電線路上金具的氧化腐蝕、接頭鬆動以及絕緣子老化、開裂和擊穿等缺陷及故障嚴重威脅輸電系統的安全運行，為此對高壓輸電線路實施有效及時的巡檢具有重要的工程意義。

目前，對輸電導線進行巡檢的方法主要有三種：

(1)地面目測法。此方法需要巡檢人員在地面採用肉眼或望遠鏡對轄區內的電力線進行觀測。由於輸電線路分布點多面廣、地理條件複雜，巡檢工人需要翻山越嶺、涉水過河、徒步或驅車巡檢。這種方法檢測時距離線塔遠，探測精度低，並且勞動強度大，工作效率低和探測精度低，可靠性差。

(2)人工巡檢法。此方法屬於帶電作業範疇，需要巡檢人員身著帶電服進行高空攀爬完成線路巡檢，危險性高強度大，對巡檢人員自身安全存在一定威脅。

(3)航測法。航測法可分為直升機巡檢和無人機巡檢兩種，其巡檢速度快，但為保持飛機與線塔的安全距離無法進行近距離檢查，惡劣天氣條件下無法巡檢。其中，直升機巡檢需飛行員，程序繁瑣，成本高；無人機巡檢，可實現自主gps導航，但載荷有限，續航時間短。

將巡檢機器人應用於高壓線特別是超高壓輸電線路的巡檢作業，不僅可以減輕工人的勞動強度，降低巡檢作業費用，並且可以提高巡檢作業質量和效率，是一種可替代原有巡檢方法的切實可行的方案，因此高壓輸電線路巡檢機器人具有強烈的市場需求和廣闊的發展前景。因此多功能、多模態高壓線路巡檢機器人關鍵技術的研究及其系統開發研製成為電網發展的迫切需要。

基於仿生學原理建立飛爬滑多模態巡檢機器人模型，使巡檢機器人能夠更好地適應複雜多樣的工作環境，充分解決新疆地區天氣惡劣，地勢險峻，高壓輸電線路長度長等問題導致的人工巡檢困難的現狀；通過對多模態高壓巡線機器人的研製，解決惡劣環境下(強電磁場、低溫、大風等)機器人運行的穩定性問題，將會把高壓巡檢機器人的巡檢方式推向複雜環境下的多功能巡檢。而對接機構的設計使得飛爬滑高壓巡線機器人更加的靈活，使得飛爬滑高壓巡線機器人可以在巡檢的過程中，線上巡檢機構和飛行機構能夠分離，提高了巡檢的效率，減少了功耗，實現真正意義上的智能巡檢。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用於可分離和融合變形的飛爬滑高壓巡線機器人，設置有對接機構，在不影響多模態巡檢機器人飛行巡檢和線上移動巡檢功能同時，機器人具有「分離體」和「融合體」兩種機構狀態，具有很強的靈活性和實用性，實現更高效率的高壓輸電線路巡檢。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種用於可分離和融合變形的飛爬滑高壓巡線機器人，包括對接機構、線上移動機構和飛行機構；

對接機構包括對接機構芯體，通過滾動軸承豎向安裝在對接機構芯體上的蝸輪軸，蝸輪軸固定安裝有蝸輪，絲槓螺母通過絲槓螺母副連接在蝸輪軸上，布置在蝸輪軸兩側的傳力杆一端通過轉動副與絲槓螺母相連、另一端通過轉動副分別連接一定位杆，定位杆與對接機構芯體通過滑動副連接，驅動電機固定在對接機構芯體中、並與蝸杆軸連接，蝸杆軸與蝸輪軸上的蝸輪配合；

驅動電機轉動通過蝸杆軸帶動蝸輪旋轉，蝸輪帶動蝸輪軸旋轉，絲槓螺母相對於蝸輪軸上下移動，絲槓螺母通過傳力杆帶動定位杆移動，線上移動機構下部設有與定位杆配合的線上移動機構定位鎖緊曲面，定位杆與線上移動機構定位鎖緊曲面配合，實現分離或結合。

進一步，所述對接機構芯體上安裝有中間開孔的配重塊，對接機構各部件安裝在配重塊中間開孔位置。

進一步，對接機構芯體上用於對接時引導機構的準確對接及對接成功後承重的承重端蓋，軸承與承重端蓋連接。

進一步，線上移動機構底部設有凸起的線上移動機構斜面，承重端蓋上設有與線上移動機構斜面配合的自動對中承重曲面。

進一步，對接機構芯體上還設置有與線上移動機構對接時起引導作用的自動對中曲面和自動對中斜面。

進一步，蝸輪通過鍵連接和彈性擋圈定位安裝在蝸輪軸上。

進一步，驅動電機通過螺釘固定在對接機構芯體中、並與蝸杆軸通過鍵連接。

本發明的用於可分離和融合變形的飛爬滑高壓巡線機器人，包括對接機構、線上移動機構和飛行機構；對接機構是高壓線巡檢機器人的核心結構之一，通過對接結構機器人既擁有多種模態的組合整體機構，又擁有機構分離的功能；能夠實現飛行巡檢、線上爬行和滑行巡檢及其這三種模態間的自如切換或並行存在執行不同的巡檢任務，具有很強的靈活性和實用性。

高壓巡線檢測機器人能夠從飛行狀態到線上移動狀態、從線上移動狀態到飛行狀態的任意自如切換，以及飛行狀態和線上移動狀態同時分別存在、各執行不同線路的巡檢。線上移動機構和飛行機構通過對接機處於「融合體」時，機構處於完整連接狀態，在對接機構的作用下線上移動機構和飛行機構連接在一起，機構能夠融合在一起，進行整機的運動和巡檢；二者分離而處於「分離體」時，對接機構不再將線上移動機構和飛行機構鎖定在一起，使得飛行機構與線上移動機構分離，且分離後飛行機構與線上移動機構分別能夠進行各自的運動，並能夠同時對不同線路進行飛行巡檢和線上移動巡檢，進而實現更高效率的高壓輸電線路巡檢。

【附圖說明】

圖1是高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人處於「組合體」時立體示意圖；

圖2是高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人處於「分離體」時飛行機構的立體示意圖；

圖3是用於高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人的對接機構的立體示意圖；

圖4是與圖3頂端凹槽想配合的承重端蓋的立體示意圖；

圖5是圖3的剖視圖的立體示意圖；

圖6是高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人處於「分離體」時線上移動機構的立體示意圖；

圖中：1對接機構，2線上移動機構，3飛行機構；1-1對接機構芯體，1-2中間開孔的配重塊，1-3軸承，1-4傳力杆，1-5定位杆，1-6自動對中曲面，1-7自動對中斜面，1-8驅動電機，1-9蝸杆軸，1-10蝸輪，1-11絲槓螺母，1-12蝸輪軸，1-13承重端蓋，1-14自動對中承重曲面，2-1線上移動機構曲面一，2-2線上移動機構曲面二，2-3線上移動機構斜面，2-4線上移動機構定位鎖緊曲面。

【具體實施方式】

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1和圖2所示，高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人由對接機構1、線上移動機構2、飛行機構3三部分組成。

如圖3所示，對接機構1包括對接機構芯體1-1，對接機構芯體1-1上加工的中間開孔的配重塊1-2，通過滾動軸承安裝在對接機構芯體1-1上的蝸輪軸1-12，蝸輪軸1-12上有通過鍵連接和彈性擋圈定位的蝸輪1-10、絲槓螺母1-11通過絲槓螺母副連接在蝸輪軸1-12上，傳力杆1-4一端通過轉動副與絲槓螺母1-11相連、另一端通過轉動副與定位杆1-5相連，定位杆1-5與對接機構芯體1-1通過滑動副連接，驅動電機1-8通過螺釘固定在對接機構芯體1-1中、並與蝸杆軸1-9通過鍵連接，蝸杆軸1-9與蝸輪軸1-12上的蝸輪1-10配合，承重端蓋1-13通過螺釘固定在對接機構芯體1-1上、軸承1-3與承重端蓋1-13連接，承重端蓋1-13上的自動對中承重曲面1-14用於對接時的引導機構的準確對接及對接成功後的承重，對接機構芯體1-1上的自動對中曲面1-6，自動對中斜面1-7用於對接時的引導。

如圖4-6所示，上述樣機的工作原理如下：

1.「融合體」和「分離體」之間的變形方式。

(1)「融合體」到「分離體」的變形

高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人進行「融合體」到「分離體」的變形時，多運動模態巡檢機器人通過飛行模式運動到高壓線的正下方，保持飛行狀態，線上移動機構進行抓線，多運動模態巡檢機器人抓住高壓輸電線穩定後，驅動電機1-8正轉，通過鍵帶動蝸杆軸1-9旋轉，蝸杆軸1-9帶動蝸輪1-10旋轉，蝸輪1-10通過鍵帶動蝸輪軸1-12旋轉，在蝸輪軸1-12與絲槓螺母1-11形成的絲杆螺母副的作用下，絲槓螺母1-11相對於蝸輪軸1-12向下移動，絲槓螺母1-11通過傳力杆1-4帶動定位杆1-5向著對接機構芯體1-1軸線方向移動，隨著定位杆1-5的移動，定位杆1-5與線上移動機構定位鎖緊曲面2-4分開，失去定位鎖緊的作用，線上移動機構2與飛行機構3之間能夠產生相對運動，在飛行機構3的進行向下的飛行後，兩個機構分開，兩個機構就可以分別進行移動，分為兩個能夠同時自主進行移動和巡檢機器人。

(2)「分離體」到「融合體」的變形

高壓輸電線路多運動模態巡檢機器人進行「分離體」到「融合體」的變形時，飛行機構3通過飛行模式運動到抓在高壓線上的線上移動機構2的正下方，緩緩向上移動，在對接機構芯體1-1上的自動對中曲面1-6與線上移動機構曲面一2-1、線上移動機構曲面二2-2，自動對中斜面1-7與線上移動機構斜面2-3的作用下，線上移動機構2和飛行機構3完成對接的機構之間相對位置的要求。

在保持飛行狀態下，驅動電機1-8反轉，通過鍵帶動蝸杆軸1-9旋轉，蝸杆軸1-9帶動蝸輪1-10旋轉，蝸輪1-10通過鍵帶動蝸輪軸1-12旋轉，在蝸輪軸1-12與絲槓螺母1-11形成的絲杆螺母副的作用下，絲槓螺母1-11相對於蝸輪軸1-12向上移動，絲槓螺母1-11通過傳力杆1-4帶動定位杆1-5向著遠離對接機構芯體1-1軸線方向移動，隨著定位杆1-5的移動，定位杆1-5與線上移動機構定位鎖緊曲面2-4配合，產生定位鎖緊的作用，完成連接不能產生相對運動，形成「融合體」。

以上所述是本發明的優選實施方式，通過上述說明內容，本技術領域的相關工作人員可以在不偏離本發明技術原理的前提下，進行多樣的改進和替換，這些改進和替換也應視為本發明的保護範圍。