一種分裂線路移動平臺的製作方法
2023-05-23 18:14:56 1
專利名稱：一種分裂線路移動平臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種架空輸電線路移動平臺，尤其是在一個耐張段內沿分裂線路移動平臺。
背景技術：
我國華北、東北、華東、華中、南方電網都已建成500kV架空輸電線路和跨省聯絡 線，並將逐步形成跨大區互聯的骨幹網絡。我國幅員遼闊，500kV骨幹網絡長期暴露在野 外，因受到持續的機械張力、風吹日曬、材料老化的影響，經常出現斷股、磨損、腐蝕等損傷， 如不及時修復更換，原本微小的破損和缺陷就可能擴大，最終導致嚴重事故，造成大面積停 電，從而帶來極大的經濟損失和嚴重的社會影響。目前，架空輸電線路帶電檢修採用人工登塔方式進行，費工費力且極具危險。 隨著機器人技術的發展，國內外開始嘗試採用移動機器人平臺攜帶檢測裝置和作業工 具進行帶電檢修作業。加拿大魁北克水電公司研製的LineScout機器人(Pub.No. US2008/0276823A1)能夠在單股或分裂導線上移動並跨越防振錘、絕緣子串等金具，但 Linekout機器人自身配置一套輔助支架，整體重量超過100公斤，因此能耗較高。國內主 要有中科院瀋陽自動化所(CN100387405C)和武漢大學(CN1003795^C)研製的兩臂移動機 器人，也能在單股或分裂導線上跨越防振錘、絕緣子串等，但是越障效率較低，且狹長的移 動平臺不利於集成多種檢測和作業工具。由於500kV架空輸電線路多為四分裂導線形式，未來750kV、IOOOkV線路也採用六 分裂或八分裂導線形式，因此可以考慮設計專用於分裂線路的移動平臺，在此平臺上集成 多種檢修作業工具，形成通用的或一系列的作業機器人。
發明內容
本發明針對目前現有解決方案的上述缺陷，提供了一種結構簡單、重量輕、越障效 率較高的可在分裂(雙分裂、四分裂、六分裂、八分裂等)導線上進行遙控作業的架空輸電 線路用的分裂線路移動平臺。該平臺以輸電導線為作業路徑，跨越並避開各種障礙物(防 振錘、壓接管、間隔棒、懸垂線夾及絕緣子串等)，配備有攝像機可以觀測運行線路情況，及 時發現線路和金具缺陷，並且可以擴展其他作業型機械臂完成線路清障等工作。機器人動 作靈活，工作範圍大，在越障過程中具有保護裝置，安全可靠性高。本發明採用的技術方案為—種分裂線路移動平臺，它主要由行走裝置、驅動臂裝置、防傾倒裝置以及電源控 制箱組成；行走裝置設置在電纜上，並與驅動臂裝置連接，在行走裝置末端設有防傾倒裝置。所述行走裝置為四個移動輪I、II、III、IV，驅動臂裝置分別與四個行走輪連接； 除最後一個移動輪IV外，其餘各移動輪上分別設有攝像頭；在移動輪II和移動輪IV上分 別設有驅動裝置。
所述驅動臂裝置分為結構相同的四組，每組均與一個相應的移動輪連接，中間兩 組驅動臂裝置錯位布置；各組驅動臂裝置分別包括一個機械臂，機械臂與升降機構和旋轉 機構連接。所述升降機構為絲槓傳動電機，它與絲槓連接，絲槓安裝在機械臂上；同時在機械 臂上還固聯旋轉臂，旋轉臂與旋轉驅動電機連接。所述防傾倒裝置為安裝在行走裝置末端移動輪IV的蝸輪蝸杆，它與防傾倒輪I和 防傾倒輪II連接。所述驅動裝置為驅動電機I和驅動電機II，驅動電機I通過同步帶I與移動輪II 連接，驅動電機II通過同步帶II與移動輪IV連接。本發明分裂線路移動平臺，主要由行走裝置、驅動臂裝置、防傾倒裝置和電源控制 箱構成。機器人的行走裝置採用4移動輪結構，分別為驅動輪I、驅動輪II、驅動輪III和 驅動輪IV，除驅動輪IV外，其餘移動輪上方配備有可觀察線路和金具狀況的攝像頭。機器人的驅動臂裝置採用4臂結構，分別為前臂——驅動臂I，中間臂——驅動臂 II、驅動臂III和後臂一驅動臂IV。其中驅動臂II裝有驅動電機I，驅動臂IV裝有驅動 電機II，分別通過同步帶I、II驅動移動輪II和IV運動，從而使機器人前後移動。機器人的每個驅動臂均包括有絲槓傳動裝置和旋轉裝置，因此具有豎直方向的移 動和水平方向的旋轉兩個自由度。以驅動臂I為例，其包括主要由機械臂、絲槓傳動電機、 旋轉臂和旋轉驅動電機構成。其中，絲槓傳動電機的輸出軸通過齒輪嚙合方式帶動絲槓運 動，並進一步的，帶動機械臂實現豎直方向的移動(抬起或落下)，旋轉驅動電機的輸出軸 通過齒輪嚙合方式帶動旋轉臂轉動，由於旋轉臂與機械臂通過螺栓固定，因此能夠進一步 的帶動機械臂轉動。通過以上絲槓傳動裝置和旋轉裝置的配合運動，使移動輪I實現脫離 和重新返回導線I的動作。當機器人前臂即驅動臂I抬起時，重心前移，機器人有前傾的趨勢，為了保證機器 人的穩定，中間兩個驅動臂II和III錯位布置，並且在後臂一驅動臂IV上安裝有可以自 由開合的防傾倒裝置。防傾倒輪裝置由蝸輪蝸杆機構和防傾倒輪I、防傾倒輪II組成，其 中，蝸輪蝸杆機構由蝸杆驅動電機，蝸杆，蝸輪I，蝸輪II，蝸輪支架I和蝸輪支架II組成， 並通過防傾倒裝置連接板與驅動臂IV相連接。在機器人重心有前傾的趨勢，例如抬起驅動 臂I時，蝸杆驅動電機通過與蝸杆相嚙合的齒輪帶動蝸杆轉動，並進一步的帶動蝸輪I和蝸 輪II作順/逆時針方向的旋轉，最終通過蝸輪支架I和蝸輪支架II帶動防傾倒輪I和防 傾倒輪II作順/逆時針方向的旋轉，使防傾倒裝置閉合，防止驅動臂IV上的驅動輪IV與 導線I脫離。由於移動平臺前方為作業型機械臂預留了安裝空間，正常運動情況下，機器人 整體重心靠前，因此，當抬起驅動臂IV(移動輪IV越障)時，機器人不會出現重心後傾的趨 勢。機器人工作時在分裂線路下方的兩根導線I、II上行駛，由於設計的防傾倒輪I和 防傾倒輪II旋轉閉合後形成的空間足夠大，因此，在遇到防振錘時可以直接壓過，而不會 發生防傾倒輪I和防傾倒輪II與防振錘幹涉的情況；在遇到間隔棒或絕緣子串時，進行越 障動作。以機器人跨越間隔棒時的動作規劃為例首先，防傾倒輪I、II閉合，防止後臂一 驅動臂IV上的移動輪IV與導線I脫離。其次，絲槓傳動電機帶動絲槓旋轉，並進一步的，帶 動機械臂向上移動，移動輪I抬起並脫離導線I，之後旋轉驅動電機帶動旋轉臂和機械臂作旋轉運動，使前臂——驅動臂I擺開。再次，驅動臂II上的驅動電機I和後臂——驅動臂IV 上的驅動電機II驅動移動輪I、II轉動，並進一步的，驅動機器人向前移動，使前臂——驅 動臂I越過間隔棒。最後，旋轉驅動電8帶動旋轉臂和機械臂作反向旋轉運動，使前臂—— 驅動臂I迴轉至導線I的上方，之後絲槓傳動電機帶動絲槓反向旋轉，並進一步的，帶動機 械臂向下移動，移動輪I重新落回至導線I上。至此，移動輪I的越障過程結束。至此，移 動輪Ii的越障過程結束。移動輪II和移動輪III的越障過程與此類似。當移動輪IV越 障時，首先，蝸杆驅動電機通過與蝸杆相嚙合的齒輪帶動蝸杆反向轉動，並進一步的帶動蝸 輪I和蝸輪II作逆/順時針方向的旋轉，最終通過蝸輪支架I和蝸輪支架II帶動防傾倒 輪I和防傾倒輪II作逆/順時針方向的旋轉，使防傾倒裝置打開，之後按照移動輪I的越 障過程進行越障動作。當驅動輪IV越過間隔棒重新落回導線上後，防傾倒裝置重新閉合， 機器人繼續前行。本發明的有益效果是結構簡單、重量輕、越障效率較高的可在分裂(雙分裂、四 分裂、六分裂、八分裂等)導線上進行遙控作業的架空輸電線路移動平臺。該平臺以輸電 導線為作業路徑，跨越並避開各種障礙物(防振錘、壓接管、間隔棒、懸垂線夾及絕緣子串 等)，配備有攝像機可以觀測運行線路情況，及時發現線路和金具缺陷，並且可以擴展其他 作業型機械臂完成線路清障等工作。機器人動作靈活，工作範圍大，在越障過程中具有保護 裝置，安全可靠性高。
圖1為發明實施例中分裂線路移動平臺總體結構圖(主視圖)。圖2為圖1的左視圖。圖3為圖1的後視圖。圖4為防傾倒裝置結構圖。圖中1、移動輪1，2、移動輪11，3、移動輪111，4、移動輪IV，5、驅動臂1，6、驅動臂 II，7、驅動臂III，8、驅動臂IV，9、蝸輪蝸杆機構，10、電源控制箱，11、驅動電機I，12、驅動 電機II，13、同步帶I，14、同步帶II，15、機械臂，16、絲槓傳動電機，17、旋轉臂，18、旋轉驅 動電機，19、絲槓，20、防傾倒輪I，21、防傾倒輪II，22、導線I，23、導線II，24、防傾倒裝置連 接板，25、蝸杆驅動電機，26、蝸杆，27、蝸輪I，28、蝸輪II，29、蝸輪支架I，30、蝸輪支架II。
具體實施例方式下面對本發明作示例性說明，不對本發明的保護範圍作具體限定，其技術特徵的 等同替代方式和/或明顯變形方式應當落在本發明的保護範圍之內。參照說明附圖1和圖2，本發明分裂線路移動平臺，其包括主要由行走裝置、驅動 臂裝置、防傾倒裝置和電源控制箱構成。機器人的行走裝置採用4個移動輪結構，分別為前 輪——移動輪II，中間輪——移動輪112和移動輪1113，以及後輪——移動輪IV4。除移動 輪IV4外，其餘各移動輪上方配備有可觀察線路和金具狀況的攝像頭。機器人的驅動臂裝置採用4臂結構，分別為前臂——驅動臂15，中間臂——驅動 臂116、驅動臂III7和後臂——驅動臂IV8。其中驅動臂116裝有驅動電機111，驅動臂 III7裝有驅動電機1112，分別通過同步帶113、同步帶1114驅動移動輪112和移動輪IV4運動，從而使機器人前後移動。機器人的每個驅動臂均包括有絲槓傳動裝置和旋轉裝置，因此具有豎直方向的移 動和水平方向的旋轉兩個自由度。以驅動臂15為例，其包括主要由機械臂15、絲槓傳動電 機16、旋轉臂17和旋轉驅動電機18構成。其中，絲槓傳動電機16的輸出軸通過齒輪嚙合 方式帶動絲槓19運動，並進一步的，帶動機械臂15實現豎直方向的移動(抬起或落下)，旋 轉驅動電機18的輸出軸通過齒輪嚙合方式帶動旋轉臂17轉動，由於旋轉臂17與機械臂15 通過螺栓固定，因此能夠進一步的帶動機械臂15轉動。通過以上絲槓傳動裝置和旋轉裝置 的配合運動，使移動輪Il實現脫離和重新返回導線122的動作。當機器人驅動臂15抬起時，重心前移，機器人有前傾的趨勢，為了保證機器人的 穩定，中間兩個驅動臂116和驅動臂III7錯位布置，並且在驅動臂IV8上安裝有可以自由 開合的防傾倒裝置。防傾倒輪裝置由蝸輪蝸杆機構9和防傾倒輪120、防傾倒輪1121組成， 其中，蝸輪蝸杆機構9由蝸杆驅動電機25，蝸杆26，蝸輪127，蝸輪11 ，蝸輪支架1 和蝸 輪支架1130組成，並通過防傾倒裝置連接板24與驅動臂IV8相連接。在機器人重心有前 傾的趨勢，例如抬起驅動臂15時，蝸杆驅動電機25通過與蝸杆沈相嚙合的齒輪帶動蝸杆 26轉動，並進一步的帶動蝸輪127和蝸輪11 作順/逆時針方向的旋轉，最終通過蝸輪支 架1 和蝸輪支架1130帶動防傾倒輪120和防傾倒輪1121作順/逆時針方向的旋轉，使 防傾倒裝置閉合，防止驅動臂IV8上的驅動輪IV4與導線122脫離。由於移動平臺前方為 作業型機械臂預留了安裝空間，正常運動情況下，機器人整體重心靠前，因此，當抬起驅動 臂IV8(移動輪IV越障)時，機器人不會出現重心後傾的趨勢。機器人工作時在分裂線路下方的兩根導線122、1123上行駛，由於設計的防傾倒 輪120和防傾倒輪1121旋轉閉合後形成的空間足夠大，因此，在遇到防振錘時可以直接壓 過，而不會發生防傾倒輪120和防傾倒輪1121與防振錘幹涉的情況；在遇到間隔棒或絕緣 子串時，進行越障動作。以機器人跨越間隔棒時的動作規劃為例首先，防傾倒輪I20、II21 閉合，防止驅動臂IV8上的驅動輪IV4與導線122脫離。其次，絲槓傳動電機16帶動絲槓 19旋轉，並進一步的，帶動機械臂15向上移動，移動輪Il抬起並脫離導線122，之後旋轉驅 動電機18帶動旋轉臂17和機械臂15作旋轉運動，使機械臂15擺開。再次，驅動臂116上 的驅動電機111和驅動臂IV8上的驅動電機1112驅動移動輪112、IV4轉動，並進一步的， 驅動機器人向前移動，使機械臂15越過間隔棒。最後，旋轉驅動電機18帶動旋轉臂17和 機械臂15作反向旋轉運動，使機械臂15迴轉至導線122的上方，之後絲槓傳動電機16帶 動絲槓19反向旋轉，並進一步的，帶動機械臂15向下移動，移動輪Il重新落回至導線122 上。至此，移動輪Il的越障過程結束。移動輪112和移動輪III3的越障過程與此類似。當 移動輪IV4越障時，首先，蝸杆驅動電機25通過與蝸杆沈相嚙合的齒輪帶動蝸杆沈反向 轉動，並進一步的帶動蝸輪127和蝸輪11 作逆/順時針方向的旋轉，最終通過蝸輪支架 129和蝸輪支架1130帶動防傾倒輪120和防傾倒輪1121作逆/順時針方向的旋轉，使防傾 倒裝置打開，之後按照移動輪Il的越障過程進行越障動作。當驅動輪IV4越過間隔棒重新 落回導線上後，防傾倒裝置重新閉合，機器人繼續前行。
權利要求
1.一種分裂線路移動平臺，其特徵是，它主要由行走裝置、驅動臂裝置、防傾倒裝置以 及電源控制箱組成；行走裝置設置在電纜上，並與驅動臂裝置連接，在行走裝置末端設有防 傾倒裝置。
2.如權利要求1所述的分裂線路移動平臺，其特徵是，所述行走裝置為四個移動輪I、 II、III、IV，驅動臂裝置分別與四個行走輪連接；除最後一個移動輪IV外，其餘各移動輪上 分別設有攝像頭；在移動輪II和移動輪IV上分別設有驅動裝置。
3.如權利要求1或2所述的分裂線路移動平臺，其特徵是，所述驅動臂裝置分為結構相 同的四組，每組均與一個相應的移動輪連接，中間兩組驅動臂裝置錯位布置；各組驅動臂裝 置分別包括一個機械臂，機械臂與升降機構和旋轉機構連接。
4.如權利要求3所述的分裂線路移動平臺，其特徵是，所述升降機構為絲槓傳動電機， 它與絲槓連接，絲槓安裝在機械臂上；同時在機械臂上還固聯旋轉臂，旋轉臂與旋轉驅動電 機連接。
5.如權利要求2所述的分裂線路移動平臺，其特徵是，所述防傾倒裝置包括蝸輪蝸杆 機構和防傾倒輪I、防傾倒輪II，其中，蝸輪蝸杆機構包括蝸杆驅動電機、蝸杆、蝸輪I、蝸輪 II、蝸輪支架I和蝸輪支架II，蝸輪蝸杆機構安裝在防傾倒裝置連接板上，防傾倒裝置連接 板與驅動臂IV相連接；蝸杆與渦輪I和渦輪II連接，渦輪I與渦輪支架I連接，渦輪支架 I與防傾倒輪I連接，渦輪II與渦輪支架II連接，渦輪支架II與防傾倒輪II連接；
6.如權利要求2所述的分裂線路移動平臺，其特徵是，所述驅動裝置為驅動電機I和驅 動電機II，驅動電機I通過同步帶I與移動輪II連接，驅動電機II通過同步帶II與移動 輪IV連接。
全文摘要
本發明涉及一種分裂線路移動平臺。該平臺以輸電導線為作業路徑，跨越並避開各種障礙物(防振錘、壓接管、間隔棒、懸垂線夾及絕緣子串等)，配備有攝像機可以觀測運行線路情況，及時發現線路和金具缺陷，並且可以擴展其他作業型機械臂完成線路清障等工作。機器人動作靈活，工作範圍大，在越障過程中具有保護裝置，安全可靠性高。它主要由行走裝置、驅動臂裝置、防傾倒裝置以及電源控制箱組成；行走裝置設置在電纜上，並與驅動臂裝置連接，在行走裝置末端設有防傾倒裝置。
文檔編號H02G1/02GK102074915SQ20101058004
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者張峰, 曹雷, 趙金龍, 郭銳 申請人:山東電力研究院