一种输电线路杆塔爬行机器人

本发明涉及输电线路检修维护机器人，特别涉及一种输电线路杆塔爬行机器人。

背景技术：

停电、验电、装设接地线是电力施工、检修和维护中保证电力作业人员的安全技术措施。目前高压配电线路电力施工过程中验电、装设接地线均由作业人员攀爬杆塔后完成，不仅耗时、耗力，而且易出现误操作从而造成重大安全隐患。因此，电力部门迫切需要先进的技术手段应用于输电线路的检修维护作业中，代替作业人员实现沿输电线路杆塔攀爬、验电及架设接地线作业，从而减轻人员劳动强度，提高效率，确保输电线路作业人员的人身安全。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种输电线路杆塔爬行机器人，以解决人工爬杆作业存在的危险性高，劳动强度大，效率低等问题，能够代替作业工人携带作业工具攀爬输电线路混凝土杆塔，保障电力作业安全。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种输电线路杆塔爬行机器人，包括移动本体、伸缩机构、钢索锁紧机构ⅰ及钢索锁紧机构ⅱ，其中伸缩机构设置于移动本体上，所述钢索锁紧机构ⅰ和钢索锁紧机构ⅱ设置于所述伸缩机构上，且通过所述伸缩机构的驱动相互靠近或远离；同时所述钢索锁紧机构ⅰ和钢索锁紧机构ⅱ交替锁紧混凝土杆塔，从而实现输电线路杆塔爬行机器人的杆塔攀爬作业。

所述移动本体包括主支撑板及可转动地设置于所述主支撑板上下端的上支撑轮和下支撑轮，所述伸缩机构位于所述上支撑轮和下支撑轮之间。

所述伸缩机构包括伸缩驱动齿轮、伸缩齿条ⅰ、齿条安装架ⅰ、伸缩齿条ⅱ、齿条安装架ⅱ、伸缩导轨ⅰ、伸缩导轨ⅱ及旋转驱动机构，其中伸缩驱动齿轮可转动地设置于所述移动本体上，所述伸缩齿条ⅰ和所述伸缩齿条ⅱ设置于所述伸缩驱动齿轮的两侧、且均与所述伸缩驱动齿轮啮合，所述伸缩齿条ⅰ和所述伸缩齿条ⅱ分别安装在齿条安装架ⅰ和齿条安装架ⅱ上，所述伸缩导轨ⅰ和伸缩导轨ⅱ相互平行地设置于所述移动本体上，所述齿条安装架ⅰ和齿条安装架ⅱ分别与所述伸缩导轨ⅰ和伸缩导轨ⅱ滑动配合，所述旋转驱动机构设置于所述移动本体上、且与所述伸缩驱动齿轮连接。

所述旋转驱动机构包括相互连接的伸缩驱动电机和伸缩驱动减速箱，所述伸缩驱动减速箱的输出轴与所述伸缩驱动齿轮的伸缩驱动齿轮轴连接。

所述钢索锁紧机构ⅰ和钢索锁紧机构ⅱ结构相同，均包括锁紧导轨支架、锁紧驱动机构、双向直线传动机构及钢索，其中锁紧驱动机构和双向直线传动机构均设置于锁紧导轨支架上，所述锁紧驱动机构用于驱动所述双向直线传动机构实现双向动力输出，所述钢索的两端分别与所述双向直线传动机构的双向动力输出端连接，从而通过所述双向直线传动机构的带动相互靠近或远离。

所述双向直线传动机构为链传动机构，包括驱动链轮轴、主动链轮、钢索连接件ⅰ、传动链条、钢索连接件ⅱ、从动链轮、从动链轮轴，其中驱动链轮轴和从动链轮轴相互平行地设置于锁紧导轨支架上，所述主动链轮和从动链轮分别套装在所述驱动链轮轴和从动链轮轴上，且通过传动链条连接，所述驱动链轮轴与所述锁紧驱动机构连接，所述钢索的一端通过钢索连接件ⅰ与传动链条的一侧连接，另一端通过钢索连接件ⅱ与传动链条的另一侧连接，所述传动链条转动，从而带动所述钢索连接件ⅰ与所述钢索连接件ⅱ向相反方向运动。

所述锁紧导轨支架上设有与所述传动链条平行的锁紧导轨ⅰ和锁紧导轨ⅱ，所述钢索连接件ⅰ与锁紧导轨ⅰ滑动连接，所述钢索连接件ⅱ与所述锁紧导轨ⅱ滑动连接。

所述锁紧驱动机构包括相互连接的锁紧驱动电机和锁紧驱动减速箱，所述锁紧驱动减速箱的输出轴与所述驱动链轮轴连接。

所述双向直线传动机构的动力输出方向与所述伸缩机构的伸缩方向垂直。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明针对输电线路验电、装设接地线等检修维护作业，可代替人工进行混凝土杆塔攀爬，把维护作业工具传送至杆塔上方作业点。

2.本发明采用钢索锁紧固定，蠕动式爬行，对不同规格型号的混凝土杆塔适应能力强。

3.本发明中的所有驱动减速箱均采用蜗轮蜗杆传递方式，具有自锁性，确保运动过程电机失电后机器人不滑落，设备安全性高。

4.本发明减轻人工劳动强度，保障作业人员人身安全。输电线路需验电及架设接地线时，机器人搭载作业工具代替人工攀爬混凝土杆塔，不但减轻人员劳动强度，提高工作效率，同时减少危险，保障人身安全。

附图说明

图1为本发明输电线路杆塔爬行机器人的结构示意图；

图2为本发明中移动本体的结构示意图；

图3为本发明中伸缩机构的主视图；

图4为本发明中伸缩机构的第一轴测图；

图5为本发明中伸缩机构的第二轴测图；

图6为本发明中钢索锁紧机构ⅰ及钢索锁紧机构ⅱ的结构示意图之一；

图7为本发明中钢索锁紧机构ⅰ及钢索锁紧机构ⅱ的结构示意图之二；

图8为本发明攀爬输电线路混凝土杆塔工作过程示意图一；

图9为本发明攀爬输电线路混凝土杆塔工作过程示意图二；

图10为本发明攀爬输电线路混凝土杆塔工作过程示意图三；

图11为本发明攀爬输电线路混凝土杆塔工作过程示意图四。

其中：1为移动本体，2为伸缩机构，3为钢索锁紧机构ⅰ，4为钢索锁紧机构ⅱ，5为混凝土杆塔，1-01为主支撑板，1-02为控制箱体，1-03为上支撑轮支架ⅰ，1-04为上支撑轮，1-05为上支撑轮轴，1-06为上支撑轮支架ⅱ，1-07为下支撑轮支架ⅰ，1-08为下支撑轮，1-09为下支撑轮轴，1-10为下支撑轮支架ⅱ，2-01为伸缩驱动齿轮，2-02为伸缩驱动齿轮轴，2-03为伸缩齿条ⅰ，2-04为齿条安装架ⅰ，2-05为伸缩齿条ⅱ，2-06为齿条安装架ⅱ，2-07为伸缩导轨ⅰ，2-08为伸缩滑块ⅰ，2-09为伸缩滑块ⅱ，2-10为伸缩导轨ⅱ，2-11为伸缩滑块ⅲ，2-12为伸缩滑块ⅳ，2-13为伸缩驱动电机，2-14为伸缩驱动减速箱，3-01为锁紧驱动电机，3-02为锁紧驱动减速箱，3-03为驱动链轮轴，3-04为主动链轮，3-05为锁紧导轨支架，3-06为锁紧导轨ⅰ，3-07为锁紧滑块ⅰ，3-08为钢索连接件ⅰ，3-09为钢索，3-10为传动链条，3-11为锁紧导轨ⅱ，3-12为钢索连接件ⅱ，3-13为锁紧滑块ⅱ，3-14为从动链轮，3-15为从动链轮轴，3-16为从动链轮安装座。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种输电线路杆塔爬行机器人，包括移动本体1、伸缩机构2、钢索锁紧机构ⅰ3及钢索锁紧机构ⅱ4，其中伸缩机构2设置于移动本体1上，钢索锁紧机构ⅰ3和钢索锁紧机构ⅱ4设置于伸缩机构2上，且通过伸缩机构2的驱动相互靠近或远离；同时钢索锁紧机构ⅰ3和钢索锁紧机构ⅱ4交替锁紧混凝土杆塔5，从而实现输电线路杆塔爬行机器人的杆塔攀爬作业。

如图2所示，移动本体1包括主支撑板1-01及可转动地设置于主支撑板1-01上下端的上支撑轮1-04和下支撑轮1-08，伸缩机构2位于上支撑轮1-04和下支撑轮1-08之间。

具体地，控制箱体1-02安装在主支撑板1-01一侧；上支撑轮1-04通过上支撑轮轴1-05连接在上支撑轮支架ⅰ1-03及上支撑轮支架ⅱ1-06上，上支撑轮支架ⅰ1-03及上支撑轮支架ⅱ1-06安装在支撑板1-01另一侧的上部；下支撑轮1-08通过下支撑轮轴1-09连接在下支撑轮支架ⅰ1-07及下支撑轮支架ⅱ1-10上，下支撑轮支架ⅰ1-07及下支撑轮支架ⅱ1-10安装在支撑板1-01上且位于上支撑轮1-04同侧的下部；上支撑轮1-04及下支撑轮1-08在输电线路杆塔爬行机器人进行攀爬作业时，支撑在混凝土杆塔5的圆柱面上。

如图3-4所示，伸缩机构2包括伸缩驱动齿轮2-01、伸缩齿条ⅰ2-03、齿条安装架ⅰ2-04、伸缩齿条ⅱ2-05、齿条安装架ⅱ2-06、伸缩导轨ⅰ2-07、伸缩导轨ⅱ2-10及旋转驱动机构，其中伸缩驱动齿轮2-01可转动地设置于移动本体1上，伸缩齿条ⅰ2-03和伸缩齿条ⅱ2-05设置于伸缩驱动齿轮2-01的两侧、且均与伸缩驱动齿轮2-01啮合，伸缩齿条ⅰ2-03和伸缩齿条ⅱ2-05分别安装在齿条安装架ⅰ2-04和齿条安装架ⅱ2-06上，伸缩导轨ⅰ2-07和伸缩导轨ⅱ2-10相互平行地设置于移动本体1上，齿条安装架ⅰ2-04和齿条安装架ⅱ2-06分别与伸缩导轨ⅰ2-07和伸缩导轨ⅱ2-10滑动配合，旋转驱动机构设置于移动本体1上、且与伸缩驱动齿轮2-01连接。

如图5所示，旋转驱动机构包括相互连接的伸缩驱动电机2-13和伸缩驱动减速箱2-14，伸缩驱动减速箱2-14的输出轴与伸缩驱动齿轮2-01的伸缩驱动齿轮轴2-02连接。

具体地，伸缩驱动电机2-13连接在伸缩驱动减速箱2-14上，伸缩驱动减速箱2-14安装在移动本体1的主支撑板1-01一侧，伸缩驱动减速箱2-14上连接的伸缩驱动齿轮轴2-02从移动本体1的主支撑板1-01另一侧伸出，伸缩驱动齿轮2-01安装在伸缩驱动齿轮轴2-02上；伸缩导轨ⅰ2-07及伸缩导轨ⅱ2-10布置在伸缩驱动齿轮2-01两侧且连接在移动本体1的主支撑板1-01上，齿条安装架ⅰ2-04通过伸缩滑块ⅰ2-08和伸缩滑块ⅱ2-09安装在伸缩导轨ⅰ2-07上，齿条安装架ⅱ2-06通过伸缩滑块ⅲ2-11和伸缩滑块ⅳ2-12安装在伸缩导轨ⅱ2-10上；伸缩齿条ⅰ2-03固连在齿条安装架ⅰ2-04上，伸缩齿条ⅱ2-05固连在齿条安装架ⅱ2-06上，伸缩齿条ⅰ2-03及伸缩齿条ⅱ2-05与伸缩驱动齿轮2-01形成啮合关系；伸缩驱动齿轮2-01旋转时，伸缩齿条ⅰ2-03带动齿条安装架ⅰ2-04沿伸缩导轨ⅰ2-07进行对应移动，同时伸缩齿条ⅱ2-05也带动齿条安装架ⅱ2-06沿伸缩导轨ⅱ2-10进行对应移动，从而完成伸缩机构2的伸缩运动。

如图6-7所示，钢索锁紧机构ⅰ3和钢索锁紧机构ⅱ4结构相同，均包括锁紧导轨支架3-05、锁紧驱动机构、双向直线传动机构及钢索3-09，其中锁紧驱动机构和双向直线传动机构均设置于锁紧导轨支架3-05上，锁紧驱动机构用于驱动双向直线传动机构实现双向动力输出，双向直线传动机构的动力输出方向与伸缩机构2的伸缩方向垂直。钢索3-09的两端分别与双向直线传动机构的双向动力输出端连接，从而通过双向直线传动机构的带动相互靠近或远离。

双向直线传动机构为链传动机构，包括驱动链轮轴3-03、主动链轮3-04、钢索连接件ⅰ3-08、传动链条3-10、钢索连接件ⅱ3-12、从动链轮3-14、从动链轮轴3-15，其中驱动链轮轴3-03和从动链轮轴3-15相互平行地设置于锁紧导轨支架3-05上，主动链轮3-04和从动链轮3-14分别套装在驱动链轮轴3-03和从动链轮轴3-15上，且通过传动链条3-10连接，驱动链轮轴3-03与锁紧驱动机构连接，钢索3-09的一端通过钢索连接件ⅰ3-08与传动链条3-10的一侧连接，另一端通过钢索连接件ⅱ3-12与传动链条3-10的另一侧连接，传动链条3-10转动，从而带动钢索连接件ⅰ3-08与钢索连接件ⅱ3-12向相反方向运动。

锁紧导轨支架3-05上设有与传动链条3-10平行的锁紧导轨ⅰ3-06和锁紧导轨ⅱ3-11，钢索连接件ⅰ3-08与锁紧导轨ⅰ3-06滑动连接，钢索连接件ⅱ3-12与锁紧导轨ⅱ3-11滑动连接。

锁紧驱动机构包括相互连接的锁紧驱动电机3-01和锁紧驱动减速箱3-02，锁紧驱动减速箱3-02的输出轴与驱动链轮轴3-03连接。

本发明的实施例中，锁紧驱动电机3-01连接在锁紧驱动减速箱3-02上，锁紧驱动减速箱3-02安装在锁紧导轨支架3-05的一端，驱动链轮轴3-03连接在锁紧驱动减速箱3-02上，主动链轮3-04安装在驱动链轮轴3-03的伸出端；从动链轮3-14通过从动链轮轴3-15安装在从动链轮安装座3-16上，从动链轮安装座3-16安装在锁紧导轨支架3-05的另一端，主动链轮3-04与从动链轮3-14通过传动链条3-10连接在一起从而完成运动及动力的传递；锁紧导轨ⅰ3-06固连在锁紧导轨支架3-05的一侧，锁紧导轨ⅱ3-11固连在锁紧导轨支架3-05的另一侧，钢索连接件ⅰ3-08通过锁紧滑块ⅰ3-07安装在锁紧导轨ⅰ3-06上，钢索连接件ⅱ3-12通过锁紧滑块ⅱ3-13安装在锁紧导轨ⅱ3-11上；钢索3-09的两端分别连接到钢索连接件ⅰ3-08和钢索连接件ⅱ3-12上，钢索连接件ⅰ3-08和钢索连接件ⅱ3-12分别固连在对应侧的传动链3-10上，当传动链条3-10在主动链轮3-04的带动下运动时，传动链条3-10带动钢索连接件ⅰ3-08及钢索连接件ⅱ3-12进行对应运动，从而完成钢索3-09的锁紧或松开。

本发明的实施例中伸缩驱动减速箱2-14及锁紧驱动减速箱3-02中的运动和动力传递均采用蜗轮蜗杆传递方式。

一种输电线路杆塔爬行机器人，可携带验电、装设接地线等作业工具在混凝土杆塔5上爬行。输电线路杆塔爬行机器人通过钢索锁紧机构ⅰ3和钢索锁紧机构ⅱ4安装在混凝土杆塔5上；伸缩机构2的伸缩驱动齿轮2-01正反向旋转带动钢索锁紧机构ⅰ3和钢索锁紧机构ⅱ4靠近或远离，同时配合钢索锁紧机构ⅰ3和钢索锁紧机构ⅱ4顺序锁紧混凝土杆塔5，从而实现输电线路杆塔爬行机器人的杆塔攀爬作业。机器人攀爬输电线路混凝土杆塔过程如下：

当输电线路停电检修维护时，验电、装设接地线是保证电力作业人员的安全技术措施，此时将携带验电、装设接地线作业工具的本发明安装在输电线路混凝土杆塔上，本发明工作过程如下：

第一步，机器人伸缩机构2中的伸缩驱动电机2-13动作带动伸缩驱动齿轮2-01旋转，使钢索锁紧机构ⅰ3及钢索锁紧机构ⅱ4处于打开状态，然后安装机器人到混凝土杆塔5上，通过锁紧驱动电机3-01动作使钢索锁紧机构ⅰ3及钢索锁紧机构ⅱ4中的钢索3-09分别锁紧到混凝土杆塔5上，具体状态如图8所示。

第二步，钢索锁紧机构ⅱ4中的锁紧驱动电机3-01动作使钢索3-09松开,然后伸缩机构2中的伸缩驱动电机2-13动作带动伸缩驱动齿轮2-01旋转，使钢索锁紧机构ⅰ3及钢索锁紧机构ⅱ4两部件收缩到距离最短，这样机器人沿混凝土杆塔5完成第一步爬行动作，如图9所示。

第三步，钢索锁紧机构ⅱ4中的锁紧驱动电机3-01动作使钢索3-09锁紧,然后钢索锁紧机构ⅰ3中的锁紧驱动电机3-01动作使钢索3-09松开，为机器人进行下一步爬行动作做准备,如图10所示。

第四步，伸缩机构2中的伸缩驱动电机2-13动作带动伸缩驱动齿轮2-01旋转，使钢索锁紧机构ⅰ3及钢索锁紧机构ⅱ4两部件伸展到距离最长，这样机器人沿混凝土杆塔5完成第二步爬行动作，如图11所示。

第五步，钢索锁紧机构ⅰ3中的锁紧驱动电机3-01动作使钢索3-09锁紧，此时机器人处于图8所示的初始状态，若继续沿混凝土杆塔5向上爬行，则重复上述步骤直至机器人爬行到指定作业位置。

当机器人携带的作业工具完成输电线路的验电及架设接地线等作业任务时，机器人沿混凝土杆塔5向下爬行，向下爬行过程为向上爬行的逆过程，机器人返回到初始安装位置后作业结束。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。