CN115986624B - 输配电线路的带电作业清障机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输配电线路的带电作业清障机器人，其创新点在于：包括机体，以及设在机体上的自动上下线机构、行走锁紧机构和主控制机构，所述主控制机构通过自动上下线机构控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构实现线上行走、悬停的锁紧；所述机体上还设有障碍物清理总成，所述障碍物清理总成是用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构和用来清理树木障碍的树障清理机构中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构。本发明不仅能自动上下线并悬停锁紧，而且可自由组合、灵活配置不同清障机构，使其可适用不同类型障碍物清障。

Description

输配电线路的带电作业清障机器人

技术领域

本发明涉及一种清障机器人，具体涉及一种输配电线路的带电作业清障机器人。

背景技术

现有的户外输配电线路经常受到不同类型障碍物的困扰，具体情况如下：

第一，户外输配电线路经常受到树障的困扰，生长较快的树木容易影响输配电线路的输电工作，生长过快的枝叶会对输配电线路造成相间短路或者单相接地故障，目前树障清理作业分为人工清理和树障清除机器人自动清理，而人工清理不仅工作效率低，还存在较大的安全风险，而现有的树障清除机器人的切割效率低，无法完成完全巨大的树障清除工作，通常也仅能对输配电线路较外围的树障进行清理，而靠近输配电线路边缘的树障则难以进行清理，无法对树障清除干净。

第二，户外输配电线路经常受到风筝线、鱼线或薄膜袋缠绕的困扰，目前清理此类障碍物只能依靠带电作业车人工清理或者无人机喷火处理或者地面远程激光清障，人工清理不仅工作效率低，而且受地形地势的影响，以及对工作环境要求高，存在较大的安全风险，激光清障费用高、精确度低，无人机喷火对导线有损伤且飞行时对风速有要求。

第三，输配电线路的两端横担是鸟儿喜欢搭窝安家的地方，鸟儿已适应现有的驱鸟器，鸟窝的存在影响供电安全，目前清理此类障碍物只能依靠带电作业车或人工爬杆作业人工清理工作效率低，同样对工作环境地形有要求，并且还存在较大的安全风险。

由此可知，户外输配电线路上若受到树障、或者线路上受到风筝线或薄膜袋等其它异物缠绕、或者横担上鸟窝等困扰时，多数是采用人工清理方式，进行清理障碍，这种人工清理方式，不仅工作效率低，而且还存在较大的安全风险。

为此，目前市场上也研发了关于户外输配电线路的清障机器人，但是市面上的清障机器人也仅仅是可以针对树障进行清理，功能单一，而且无法实现功能上的扩展，同时，它的切割范围和切割距离受限，通常仅能对输配电线路较外围的树障进行清理，而靠近输配电线路边缘的树障则难以进行清理，无法对树障清除干净。以及有的产品施工时还需要带电作业车或者其他大型辅助机械，不能适合山地、丘陵、湖泊等地形使用。目前市面上的青藏机器人工作效率低，5cm左右的树枝需要20分钟。

发明内容

本发明的目的是：提供一种不仅能自动上下线并悬停锁紧，而且可自由组合、灵活配置不同清障机构，使其可适用不同类型障碍物清障的输配电线路的带电作业清障机器人。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种输配电线路的带电作业清障机器人，包括机体，以及设在机体上的自动上下线机构、行走锁紧机构和主控制机构，

所述主控制机构通过自动上下线机构控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构实现线上行走、悬停的锁紧；

所述机体上还设有障碍物清理总成，所述障碍物清理总成是用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构和用来清理树木障碍的树障清理机构中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构，

当所述障碍物清理总成是其中任意一个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的一种类型障碍，

当所述障碍物清理总成是其中任意两个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的两种类型障碍，

所述障碍物清理总成是同时具有三种清理机构时，机器人可同时清理线上障碍、横担障碍、树木障碍的三种不同类型障碍。

在上述技术方案中，所述自动上下线机构包括柔性变体挂绳器、绝缘挂绳、线盘、线盘电机、柔性变体挂绳器座和平衡滑轮组，所述机体的两端分别设有柔性变体挂绳器座，且每个柔性变体挂绳器座上承载对应的柔性变体挂绳器，所述线盘设在机体上，且线盘电机的动力输出轴与线盘传动连接，所述线盘上卷绕有两组绝缘挂绳，并且两组绝缘挂绳与机体上设有的平衡滑轮组滑动配合，同时两组绝缘挂绳的自由端分别穿过柔性变体挂绳器座，与一个柔性变体挂绳器可拆卸连接，所述线盘电机与主控制机构相应的连接端电连接。

两组绝缘挂绳放卷后将自由端绕在导线后固定在柔性变体挂绳器上，所述主控制机构控制线盘电机驱动线盘动作，使绝缘挂绳的收卷并实现上线，所述柔性变体挂绳器变体呈环形状使机器人整体挂装在导线上；所述主控制机构控制线盘电机驱动线盘动作，使绝缘挂绳放卷，所述柔性变体挂绳器变体呈自由状使机器人整体脱离导线，实现下线。

在上述技术方案中，所述柔性变体挂绳器包括型变簧、防护隔离网套和坨座，所述型变簧的一端固定在坨座上，且防护隔离网套套装在型变簧的外周，所述绝缘挂绳的自由端穿过型变簧的内孔后与坨座连接，所述绝缘挂绳收紧时所述型变簧和防护隔离网套变体为环形状挂装在导线上，且坨座的底部抵接在柔性变体挂绳器座上。

在上述技术方案中，所述平衡滑轮组包括导向轮、平衡滑轮和平衡滑轮导轨，所述机体的两端以及柔性变体挂绳器座的底部均设有导向轮，机体中部设有平衡滑轮导轨，所述平衡滑轮与平衡滑轮导轨滑动配合，一组绝缘挂绳同时与一个柔性变体挂绳器座底部的导向轮和机体一端的导向轮以及平滑滑轮上的一个滑轮滑动配合，另一组绝缘挂绳同时与另一个柔性变体挂绳器座底部的导向轮和机体另一端的导向轮以及平滑滑轮上的另一个滑轮滑动配合。

在上述技术方案中，所述行走锁紧机构包括开合行走挂轮、开合臂、开合电机、行走电机、开合臂锁紧单元、悬停行走挂轮锁紧单元和摄像头，

所述机体上设有两组平行布置并与机体转动连接的转轴，两组开合臂分别与对应的转轴连接，且开合臂的两端端部具有齿轮，两组开合臂通过齿轮啮合，所述机体上设有开合电机，且开合电机的输出轴上设有蜗杆，一个转轴上设有蜗轮，且蜗杆与蜗轮传动连接，所述开合臂的两端分别设有与其转动连接的开合行走挂轮，所述机体上设有摄像头，且摄像头与主控制机构相应的连接端电连接，

每个开合臂的外侧还分别设有行走电机，所述开合臂上设有两个通过同步带传动连接的同步带轮，且两个开合行走挂轮分别与对应同步带轮传动连接，所述行走电机的动力输出轴与一个同步带轮传动连接，所述开合臂的顶部设有两个开合臂合拢后进行互锁的开合臂锁紧单元，所述机体上设有对开合行走挂轮锁紧的悬停行走挂轮锁紧单元。

在上述技术方案中，所述线上障碍物清理机构包括基台、旋转电机、旋转盘、联动杆、调节滑座、拉簧、切割电机和柔性切割盘，所述基台固定在机体上，所述旋转电机安装在基台的侧面，且旋转电机的动力输出轴与旋转盘传动连接，所述旋转盘通过联动杆与基台滑动配合的调节滑座连接，所述调节滑座上设有与其转动连接的电机安装板，且拉簧的两端分别与调节滑座和电机安装板连接，所述切割电机安装在电机安装板上，且柔性切割盘套装在切割电机的动力输出轴上，所述行走锁紧机构上还设有线上图像采集的第一摄像头，所述第一摄像头、旋转电机和切割电机分别与主控制机构相应的连接端电连接。

在上述技术方案中，所述横担障碍物清理机构包括固定底座、多个绝缘管、机械手、第二摄像头和多个旋转关节，所述固定底座固定在机体一端的底部，多个绝缘管通过对应的旋转关节连为可折叠式的一体结构，且头部的绝缘管装有机械手和第二摄像头，尾部的绝缘管通过一个旋转关节与固定底座转动连接，所述第二摄像头设在固定底座上并与主控制机构相应的连接端电连接。

在上述技术方案中，所述树障清理机构包括周向旋转单元、竖臂、切割控制机构、直流电源、电锯切割单元、横臂上下旋转机构、辅助机械手、横臂和第三摄像头，所述周向旋转单元设在机体的底部，且竖臂的顶部与周向旋转单元装配，所述横臂通过横臂上下旋转机构与竖臂的下部装配，所述直流电源为电锯切割单元提供电源，

两个横臂平行布置在横臂上下旋转机构上，所述切割控制机构和直流电源设在两个横臂的一端，所述电锯切割单元和辅助机械手呈上下布置并设在两个横臂的另一端，所述电锯切割单元上还设有第三摄像头，且电锯切割单元和第三摄像头分别与切割控制机构相应的连接端电连接。

在上述技术方案中，所述周向旋转单元包括减速电机、齿圈和主旋转盘，所述主旋转盘安装在机体的底部并与其转动连接，所述齿圈套装在主旋转盘上，所述减速电机安装在机体上，且减速电机的动力输出轴上设有的齿轮与齿圈啮合，所述竖臂的顶部与主旋转盘可拆卸连接。

在上述技术方案中，所述横臂上下旋转机构包括横臂固定板、横臂旋转电机、横臂旋转限位台、竖臂固定板、弧形齿条，两个横臂平行穿过并固定在横臂固定板上，所述横臂固定板内装有横臂旋转电机和横臂旋转限位台，且横臂旋转限位台位于两个横臂之间，所述竖臂上设有竖臂固定板，且弧形齿条固定在竖臂固定板内，所述横臂旋转电机的动力输出轴上设有的齿轮与弧形齿条啮合。

本发明所具有的积极效果是：采用本发明的输配电线路的带电作业清障机器人后，由于本发明包括机体，以及设在机体上的自动上下线机构、行走锁紧机构和主控制机构，

所述主控制机构通过自动上下线机构控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构实现线上行走、悬停的锁紧；

所述机体上还设有障碍物清理总成，所述障碍物清理总成是用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构和用来清理树木障碍的树障清理机构中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构，

当所述障碍物清理总成是其中任意一个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的一种类型障碍，

当所述障碍物清理总成是其中任意两个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的两种类型障碍，

所述障碍物清理总成是同时具有三种清理机构时，机器人可同时清理线上障碍、横担障碍、树木障碍的三种不同类型障碍；

本发明的清障机器人由于具有自动上下线机构和行走锁紧机构，因此，可通过自动上下线机构控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构实现线上行走、悬停的锁紧；

又由于本发明的清障机器人可具有用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构和用来清理树木障碍的树障清理机构中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构，因此，可根据实际清障环境自由选择或组合适合的障碍物清理机构；

本发明的清障机器人可在一台设备进行功能上的扩展，实现对不同类型的障碍物进行清理，使其实现多功能、多用途的清障，既取代了传统效率低又人身安全风险系数很高的人工清理障碍方式，又不像已有技术中的清障机器人只能实现单一的树障清理，同时还能自动上线，无需额外配置带电作业车或者其他大型辅助机械，可适合全地形，包括但并不限于山地、丘陵、湖泊等地形使用，本发明的清障机器人可自动行走到故障点，不仅使用方便，方便后续维护，而且高效、安全，同时，本发明还具有不仅能自动上下线并悬停锁紧，而且可自由组合、灵活配置不同清障机构，使其可适用不同类型障碍物清障等优点。

附图说明

图1是本发明的一种具体实施方式的结构示意图；

图2是图1中去除机体外壳后的结构示意图；

图3是图1的后视图；

图4是本发明的自动上下线机构和行走锁紧机构的结构示意图(去除机体一侧侧板)；

图5是图4的立体结构示意图；

图6是本发明行走锁紧机构的结构示意图(打开状态)；

图7是图6中去除悬停行走挂轮锁紧单元的结构示意图；

图8是图7的另一种状态示意图(合拢状态)；

图9是本发明线上障碍物清理机构的立体结构示意图；

图10是本发明横臂上下旋转机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及给出的实施例，对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

如图1～10所示，一种输配电线路的带电作业清障机器人，包括机体1，以及设在机体1上的自动上下线机构2、行走锁紧机构3和主控制机构4，

所述主控制机构4通过自动上下线机构2控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构3实现线上行走、悬停的锁紧；

所述机体1上还设有障碍物清理总成，所述障碍物清理总成是用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构5、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构6和用来清理树木障碍的树障清理机构7中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构，

当所述障碍物清理总成是其中任意一个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的一种类型障碍，

当所述障碍物清理总成是其中任意两个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的两种类型障碍，

所述障碍物清理总成是同时具有三种清理机构时，机器人可同时清理线上障碍、横担障碍、树木障碍的三种不同类型障碍。

如图3、4所示，为了能实现自动上下线，所述自动上下线机构2包括柔性变体挂绳器21、绝缘挂绳22、线盘23、线盘电机24、柔性变体挂绳器座25和平衡滑轮组26，所述机体1的两端分别设有柔性变体挂绳器座25，且每个柔性变体挂绳器座25上承载对应的柔性变体挂绳器21，所述线盘23设在机体1上，且线盘电机24的动力输出轴与线盘23传动连接，所述线盘23上卷绕有两组绝缘挂绳22，并且两组绝缘挂绳22与机体1上设有的平衡滑轮组26滑动配合，同时两组绝缘挂绳22的自由端分别穿过柔性变体挂绳器座25，与一个柔性变体挂绳器21可拆卸连接，所述线盘电机24与主控制机构4相应的连接端电连接，

两组绝缘挂绳22放卷后将自由端绕在导线后固定在柔性变体挂绳器21上，所述主控制机构4控制线盘电机24驱动线盘23动作，使绝缘挂绳22的收卷并实现上线，所述柔性变体挂绳器21变体呈环形状使机器人整体挂装在导线上。

本发明机器人自动上下线的过程是：上线前，先进行放线，可利用无人机将两组绝缘挂绳22的自由端绕过输配电线路的导线，然后将其固定在对应的柔性变体挂绳器座25上，此时，驱动所述线盘电机24，对两组绝缘挂绳22进行收卷，卷绕在线盘23上，同时，带动机体1上升到导线上，所述柔性变体挂绳器21整体变成环形状，完成机器人的自动上线，当所述行走锁紧机构3挂装之后，柔性变体挂绳器维持在松弛的状态，并且所述柔性变体挂绳器的外周与导线还存在一定空间，上升时使其变形成一个环形结构，能垂吊在导线上，完成挂装，行走时又因为自身的张力较高、能自动复位悬浮在导线上便于机体1行走。

当然，若驱动所述线盘电机24反转，则两组绝缘挂绳22从线盘23上进行放卷，完成机器人的自动下线。

如图5所示，为了使结构更合理，所述柔性变体挂绳器21包括型变簧211、防护隔离网套212和坨座213，所述型变簧211的一端固定在坨座213上，且防护隔离网套212套装在型变簧211的外周，所述绝缘挂绳22的自由端穿过型变簧211的内孔后与坨座213连接，所述绝缘挂绳22收紧时所述型变簧211和防护隔离网套212变体为环形状挂装在导线上，且坨座213的底部抵接在柔性变体挂绳器座25上。其中，设计的型变簧211的好处是：既能进行变形，使其变形成一个环形结构，能垂吊在导线上，完成挂装，又因为自身的张力较高、能自动复位悬浮在导线上便于机体1行走，所述防护隔离套网212的作用是：一，防止绝缘挂绳22和型变簧211发生缠绕；二，防止绝缘挂绳与导线之间的摩擦太大，不便坨座213后续下线。

如图4所示，为了防止机器人自动上下线过程中，出现左右倾斜的情况，要确保自身平衡，所述平衡滑轮组26包括导向轮261、平衡滑轮262和平衡滑轮导轨263，所述机体1的两端以及柔性变体挂绳器座25的底部均设有导向轮261，机体1中部设有平衡滑轮导轨263，所述平衡滑轮262与平衡滑轮导轨263滑动配合，一组绝缘挂绳22同时与一个柔性变体挂绳器座25底部的导向轮261和机体1一端的导向轮261以及平滑滑轮262上的一个滑轮滑动配合，另一组绝缘挂绳22同时与另一个柔性变体挂绳器座25底部的导向轮261和机体1另一端的导向轮261以及平滑滑轮262上的另一个滑轮滑动配合。

如图4、5、6、7、8所示，为了实现机器人能够在导线上自由行走，所述行走锁紧机构3包括开合行走挂轮31、开合臂32、开合电机33、行走电机34、开合臂锁紧单元35、悬停行走挂轮锁紧单元36和摄像头39，

所述机体1上设有两组平行布置并与机体1转动连接的转轴37，两组开合臂32分别与对应的转轴37连接，且开合臂32的两端端部具有齿轮，两组开合臂32通过齿轮啮合，所述机体1上设有开合电机33，且开合电机33的输出轴上设有蜗杆，一个转轴37上设有蜗轮，且蜗杆与蜗轮传动连接，所述开合臂32的两端分别设有与其转动连接的开合行走挂轮31，所述机体1上设有摄像头39，且摄像头39与主控制机构4相应的连接端电连接，

每个开合臂32的外侧还分别设有行走电机34，所述开合臂32上设有两个通过同步带传动连接的同步带轮38，且两个开合行走挂轮31分别与对应同步带轮38传动连接，所述行走电机34的动力输出轴与一个同步带轮38传动连接，所述开合臂32的顶部设有两个开合臂32合拢后进行互锁的开合臂锁紧单元35，所述机体1上设有对开合行走挂轮31锁紧的悬停行走挂轮锁紧单元36。

本发明机器人行走工作过程是：如图7所示，驱动所述开合电机33，所述开合电机33输出的动力在蜗轮蜗杆的作用下带动转轴37转动，同时两组开合臂32上齿轮啮合，完成两组开合臂的打开，如图8所示，当然，若反向驱动开合电机33，则两组开合臂32合拢后，导线就卡入两组开合行走挂轮31对合后的槽内，驱动所述行走电机34动作，所述行走电机34带动一个同步带轮38转动，并在同步带作用下带动另一个同步带轮38随动，这样，就可以使机器人在线上行走。

如图9所示，为了方便清理线上障碍物，例如，风筝线、鱼线或薄膜袋缠绕等其它障碍物，所述线上障碍物清理机构5包括基台51、旋转电机52、旋转盘53、联动杆54、调节滑座55、拉簧56、切割电机57和柔性切割盘58，所述基台51固定在机体1上，所述旋转电机52安装在基台51的侧面，且旋转电机52的动力输出轴与旋转盘53传动连接，所述旋转盘53通过联动杆54与基台51滑动配合的调节滑座55连接，所述调节滑座55上设有与其转动连接的电机安装板59，且拉簧56的两端分别与调节滑座55和电机安装板59连接，所述切割电机57安装在电机安装板59上，且柔性切割盘58套装在切割电机57的动力输出轴上，所述行走锁紧机构3上还设有线上图像采集的第一摄像头50，所述第一摄像头50、旋转电机52和切割电机57分别与主控制机构4相应的连接端电连接。

本发明针对线上障碍物清理的工作过程是：所述第一摄像头50可采集到线上障碍物的图片，并通过主控制机构4实时反馈到显示界面，可观察后续清理线上障碍物的实时情况，驱动所述旋转电机52，带动旋转盘53转动，由于旋转盘53是偏心盘，在联动杆54的作用下，可带动调节滑座55在基台51上下滑动，调整切割盘53的切割角度，并依靠拉簧56的拉力作用勾着电机安装板59自动复位，驱动所述切割电机57，带动柔性切割盘58转动，对线上障碍物实时切割。综上所述，本发明的机体上升到导线后，通过拉簧56的作用，柔性切割盘58具有一点压力，压在导线上，也具有适应导线仰角的作用，通过直流减速电机驱动，柔性切割盘可进行前后滑动，并切割线上障碍物。由于本发明的切割盘是柔性切割盘，这样设计的好处在于：本发明的切割盘只针对线上障碍物进行清理，而不会对导线造成损伤。

如图4、5所示，为了方便清理横担障碍物，例如，鸟窝等其它障碍物，所述横担障碍物清理机构6包括固定底座61、多个绝缘管62、机械手63、第二摄像头64和多个旋转关节65，所述固定底座61固定在机体1一端的底部，多个绝缘管62通过对应的旋转关节65连为可折叠式的一体结构，且头部的绝缘管62装有机械手63和第二摄像头64，尾部的绝缘管62通过一个旋转关节65与固定底座61转动连接，所述第二摄像头64与主控制机构4相应的连接端电连接。所述旋转关节65包括电机，以及与电机轴传动连接可使绝缘管62伸展和收拢不同状态的变形机构。所述机械手63包括机械手爪以及驱动机械手爪抓取动作的驱动机构。

本发明针对横担障碍物清理的工作过程是：所述第二摄像头64可采集到横担障碍物的图片，并通过主控制机构4实时反馈到显示界面，可观察后续清理横担上障碍物的实时情况，可在旋转关节65的作用下，使得绝缘管62从折叠状态，变形为伸展状态，利用机械手63抓取(清理)横担上的障碍物。

如图2、3、4、5所示，为了方便清理树障，所述树障清理机构7包括周向旋转单元71、竖臂72、切割控制机构73、直流电源74、电锯切割单元75、横臂上下旋转机构76、辅助机械手77、横臂78和第三摄像头79，所述周向旋转单元71设在机体1的底部，且竖臂72的顶部与周向旋转单元71装配，所述横臂78通过横臂上下旋转机构76与竖臂72的下部装配，所述直流电源74为电锯切割单元75提供电源，

两个横臂78平行布置在横臂上下旋转机构76上，所述切割控制机构73和直流电源74设在两个横臂78的一端，所述电锯切割单元75和辅助机械手77呈上下布置并设在两个横臂78的另一端，所述电锯切割单元75上还设有第三摄像头79，且电锯切割单元75和第三摄像头79分别与切割控制机构73相应的连接端电连接。

本发明的树障清理机构7是能够清理户外配电线路线下2.8米，左右侧2.5米的树障，树障的具体清理过程是：根据树障的实际位置，所述竖臂72通过周向旋转单元71旋转，使辅助机械手77靠近树障并贴合在树障一侧的外壁上，

所述切割控制机构73输出控制信号，所述横臂上下旋转机构76可带动横臂78上下旋转，进一步调整电锯切割单元75的电锯片的上下高度，本发明的电锯77和辅助机械手78组合后形成类似剪刀式的结构，也能对周边的树枝完成清理一下，完成树障清理。

如图5所示，为了使得结构更加合理，实现竖臂的周向旋转，所述周向旋转单元71包括减速电机711、齿圈712和主旋转盘713，所述主旋转盘713安装在机体1的底部并与其转动连接，所述齿圈712套装在主旋转盘713上，所述减速电机711安装在机体1上，且减速电机711的动力输出轴上设有的齿轮与齿圈712啮合，所述竖臂72的顶部与主旋转盘713可拆卸连接。

所述竖臂72的具体转动过程是：驱动所述减速电机711工作，通过减速电机711动力输出轴上的齿圈带动主旋转盘713随着齿圈712转动，进而与主旋转盘713连接的竖臂72随之转动，实现竖臂72圆周方向的转动。

如图10所示，为了能够实现上下调整电锯77的高度，所述横臂上下旋转机构76包括横臂固定板761、横臂旋转电机762、横臂旋转限位台763、竖臂固定板764、弧形齿条765，两个横臂78平行穿过并固定在横臂固定板761上，所述横臂固定板761内装有横臂旋转电机762和横臂旋转限位台763，且横臂旋转限位台763位于两个横臂78之间，所述竖臂72上设有竖臂固定板764，且弧形齿条765固定在竖臂固定板764内，所述横臂旋转电机762的动力输出轴上设有的齿轮与弧形齿条765啮合。

本发明针对电锯调整高度的具体过程是：驱动所述横臂旋转电机762动作，所述设在横臂固定板761上的弧形齿条765围绕横臂旋转电机762的动力输出轴上的齿轮转动，使得横臂固定板761上的横臂78转动，所述横臂78与横臂旋转限位台763相抵时，对横臂78向下转动的限位，反之，所述横臂旋转限位台763相抵时，对横臂78向上转动的限位。

本发明所述主控制机构4和切割控制机构73分别用来控制不同的电机动作，以及获取不同摄像头采集到的图像视频。

本发明所述主控制机构4包括电源和以单片机为核心，以及与单片机连接的信号交换模块(通讯模块)、电机控制模块以及图像传输模块，机器人上部也就是位于所述机体上的电机与对应的电机控制模块电连接，摄像头与图像传输模块电连接。

所述切割控制机构73是以单片机为核心，以及与单片机连接的信号交换模块(通讯模块)、电机控制模块和图像传输模块电连接，所述树障清理机构7的电机与电机控制模块电连接，摄像头与切割控制73的图像传输模块电连接。

本发明的工作过程是：所述主控制机构4与上位机通信连接，所述摄像头39与显示设备通信连接，通过显示设备显示摄像头39采集到的实时画面，

上线：上线前，先进行放线，即驱动所述线盘电机24动作，使两组绝缘挂绳22从线盘23上进行放卷，利用无人机将两组绝缘挂绳22的自由端绕过输配电线路的导线8，然后将其固定在对应的柔性变体挂绳器座25上，此时，驱动所述线盘电机24，对两组绝缘挂绳22进行收卷，卷绕在线盘23上，同时，带动机体1上升到导线8上，所述型变簧211和防护隔离网套212闭合，使所述柔性变体挂绳器21整体变成环形状，完成机器人的自动上线；

挂装行走：驱动所述开合电机33动作，所述开合电机33输出的动力在蜗轮蜗杆的作用下带动转轴37转动，同时两组开合臂32上齿轮啮合，完成两组开合臂的打开，当然，若反向驱动开合电机33，则两组开合臂32合拢后，导线8就卡入两组开合行走挂轮31对合后的槽内，并且可通过摄像头39采集到的实时画面，确认机器人的整体通过开合行走挂轮31精准吊装在导线上，当所述行走锁紧机构3挂装之后，通过开合臂锁紧单元35动作，完成两组开合臂32的互锁，柔性变体挂绳器维持在松弛的状态，并且所述柔性变体挂绳器的外周与导线还存在一定空间，这是为了方便机体1在导线上行走。

驱动所述行走电机34动作，所述行走电机34带动一个同步带轮38转动，并在同步带作用下带动另一个同步带轮38随动，这样，就可以使机器人在线上行走；所述机体1通过悬停行走挂轮锁紧单元36确保机器人整体当下悬停在当前位置，并且不会在导线上晃动。

根据现场实际障碍物的类型，选择对应的清障结构进行清理：

清理树障：本发明的树障清理机构7是能够清理户外配电线路线下2.8米，左右侧2.5米的树障，所述切割控制机构73与上位机通信连接，所述摄像头39、第一摄像头50、第二摄像头64和第三摄像头79与显示设备通信连接，

根据所述和第三摄像头79获取到树障的实际位置，所述竖臂72通过周向旋转单元71旋转，驱动所述减速电机711工作，通过减速电机711动力输出轴上的齿圈带动主旋转盘713随着齿圈712转动，进而与主旋转盘713连接的竖臂72随之转动，实现竖臂72圆周方向的转动，使辅助机械手77靠近树障并贴合在树障一侧的外壁上，

调整电锯的高度，驱动所述横臂旋转电机762动作，所述设在横臂固定板761上的弧形齿条765围绕横臂旋转电机762的动力输出轴上的齿轮转动，确保电锯切割单元75靠近树障另一侧的外壁上，使所述电锯切割单元75和辅助机械手78能同时贴合在树木的外周，并能形成一股夹紧力，

所述切割控制机构73接收到上位机发出的指令并输出控制信号，控制电锯切割单元75动作，本发明的树木清障机构也能对周边的树枝完成清理一下，完成树障清理。

清理线上障碍：所述第一摄像头50与显示设备通信连接，并且第一摄像头50采集到的实时画面能够显示在显示设备上。

所述第一摄像头50可采集到线上障碍物的图片，并通过主控制机构(含电源)4实时反馈到显示界面，可观察后续清理线上障碍物的实时情况，驱动所述旋转电机52，带动旋转盘53转动，由于旋转盘53是偏心盘，在联动杆54的作用下，可带动调节滑座55在基台51上下滑动，调整切割盘53的切割角度，并依靠拉簧56的拉力作用勾着电机安装板59自动复位，驱动所述切割电机57，带动柔性切割盘58转动，对线上障碍物实时切割。例如，风筝线、渔线或薄膜袋等其它障碍物。

清理横担障碍：所述第二摄像头64与显示设备通信连接，

所述第二摄像头64可采集到横担障碍物的图片，并通过主控制机构(含电源)4实时反馈到显示界面，可观察后续清理横担上障碍物的实时情况，可在旋转关节65的作用下，使得绝缘管62从折叠状态，变形为伸展状态，利用机械手63抓取(清理)横担上的障碍物，例如，鸟窝等其它障碍物。

当机器人完成任意一种类型障碍物清理后，所述驱动所述线盘电机24反转，则两组绝缘挂绳22从线盘23上进行放卷，完成机器人的自动下线，从坨座213上拆开两组绝缘挂绳22的自由端，并对绝缘挂绳进行收卷，完成所有动作。

本发明的清障机器人由于具有自动上下线机构和行走锁紧机构，因此，可通过自动上下线机构控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构实现线上行走、悬停的锁紧；

又由于本发明的清障机器人可具有用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构和用来清理树木障碍的树障清理机构中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构，因此，可根据实际清障环境自由选择或组合适合的障碍物清理机构；

本发明的清障机器人可在一台设备上实现对不同类型的障碍物进行清理，进行功能上的扩展，本发明采用智能树障锯，智能高速软性切割盘，智能多角度伸缩机械手臂解决线路各种障碍物，使其实现多功能、多用途的清障，既取代了传统效率低又人身安全风险系数很高的人工清理障碍方式，又不像已有技术中的清障机器人只能实现单一的树障清理，同时还能自动上线、带电作业，无需额外配置带电作业车或者其他大型辅助机械，可适合全地形，包括但并不限于山地、丘陵、湖泊等地形使用，本发明的清障机器人可自动行走到故障点，不仅使用方便，方便后续维护，而且高效、安全，同时，本发明还具有不仅能自动上下线并悬停锁紧，而且可自由组合、灵活配置不同清障机构，使其可适用不同类型障碍物清障等优点。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：包括机体（1），以及设在机体（1）上的自动上下线机构（2）、行走锁紧机构（3）和主控制机构（4），

所述主控制机构（4）通过自动上下线机构（2）控制机器人整体实现上线、下线，机器人完成上线后，通过行走锁紧机构（3）实现线上行走、悬停的锁紧；

所述机体（1）上还设有障碍物清理总成，所述障碍物清理总成是用来清理线上障碍的线上障碍物清理机构（5）、用来清理横担上障碍的横担障碍物清理机构（6）和用来清理树木障碍的树障清理机构（7）中的任意一个清理机构，或是同时具有其中任意两个清理机构，或是同时具有三个清理机构，

当所述障碍物清理总成是其中任意一个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的一种类型障碍，

当所述障碍物清理总成是其中任意两个清理机构时，机器人可清理与其匹配的线上障碍、横担障碍、树木障碍中的两种类型障碍，

所述障碍物清理总成是同时具有三种清理机构时，机器人可同时清理线上障碍、横担障碍、树木障碍的三种不同类型障碍，

所述自动上下线机构（2）包括柔性变体挂绳器（21）、绝缘挂绳（22）、线盘（23）、线盘电机（24）、柔性变体挂绳器座（25）和平衡滑轮组（26），所述机体（1）的两端分别设有柔性变体挂绳器座（25），且每个柔性变体挂绳器座（25）上承载对应的柔性变体挂绳器（21），所述线盘（23）设在机体（1）上，且线盘电机（24）的动力输出轴与线盘（23）传动连接，所述线盘（23）上卷绕有两组绝缘挂绳（22），并且两组绝缘挂绳（22）与机体（1）上设有的平衡滑轮组（26）滑动配合，同时两组绝缘挂绳（22）的自由端分别穿过柔性变体挂绳器座（25），与一个柔性变体挂绳器（21）可拆卸连接，所述线盘电机（24）与主控制机构（4）相应的连接端电连接，

两组绝缘挂绳（22）放卷后将自由端绕在导线后固定在柔性变体挂绳器（21）上，所述主控制机构（4）控制线盘电机（24）驱动线盘（23）动作，将绝缘挂绳（22）收卷并实现上线，所述柔性变体挂绳器（21）变体成呈环形状使机体（1）整体挂装在导线上，

所述平衡滑轮组（26）包括导向轮（261）、平衡滑轮（262）和平衡滑轮导轨（263），所述机体（1）的两端以及柔性变体挂绳器座（25）的底部均设有导向轮（261），机体（1）中部设有平衡滑轮导轨（263），所述平衡滑轮（262）与平衡滑轮导轨（263）滑动配合，一组绝缘挂绳（22）同时与一个柔性变体挂绳器座（25）底部的导向轮（261）和机体（1）一端的导向轮（261）以及平滑滑轮（262）上的一个滑轮滑动配合，另一组绝缘挂绳（22）同时与另一个柔性变体挂绳器座（25）底部的导向轮（261）和机体（1）另一端的导向轮（261）以及平滑滑轮（262）上的另一个滑轮滑动配合，

所述行走锁紧机构（3）包括开合行走挂轮（31）、开合臂（32）、开合电机（33）、行走电机（34）、开合臂锁紧单元（35）、悬停行走挂轮锁紧单元（36）和摄像头（39），

所述机体（1）上设有两组平行布置并与机体（1）转动连接的转轴（37），两组开合臂（32）分别与对应的转轴（37）连接，且开合臂（32）的两端端部具有齿轮，两组开合臂（32）通过齿轮啮合，所述机体（1）上设有开合电机（33），且开合电机（33）的输出轴上设有蜗杆，一个转轴（37）上设有蜗轮，且蜗杆与蜗轮传动连接，所述开合臂（32）的两端分别设有与其转动连接的开合行走挂轮（31），所述机体（1）上设有摄像头（39），且摄像头（39）与主控制机构（4）相应的连接端电连接，

每个开合臂（32）的外侧还分别设有行走电机（34），所述开合臂（32）上设有两个通过同步带传动连接的同步带轮（38），且两个开合行走挂轮（31）分别与对应同步带轮（38）传动连接，所述行走电机（34）的动力输出轴与一个同步带轮（38）传动连接，所述开合臂（32）的顶部设有两个开合臂（32）合拢后进行互锁的开合臂锁紧单元（35），所述机体（1）上设有对开合行走挂轮（31）锁紧的悬停行走挂轮锁紧单元（36）。

2.根据权利要求1所述的输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：所述柔性变体挂绳器（21）包括型变簧（211）、防护隔离网套（212）和坨座（213），所述型变簧（211）的一端固定在坨座（213）上，且防护隔离网套（212）套装在型变簧（211）的外周，所述绝缘挂绳（22）的自由端穿过型变簧（211）的内孔后与坨座（213）连接，所述绝缘挂绳（22）收紧时所述型变簧（211）和防护隔离网套（212）变体为环形状挂装在导线上，且坨座（213）的底部抵接在柔性变体挂绳器座（25）上。

3.根据权利要求1所述的输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：所述线上障碍物清理机构（5）包括基台（51）、旋转电机（52）、旋转盘（53）、联动杆（54）、调节滑座（55）、拉簧（56）、切割电机（57）和柔性切割盘（58），所述基台（51）固定在机体（1）上，所述旋转电机（52）安装在基台（51） 的侧面，且旋转电机（52）的动力输出轴与旋转盘（53）传动连接，所述旋转盘（53）通过联动杆（54）与基台（51）滑动配合的调节滑座（55）连接，所述调节滑座（55）上设有与其转动连接的电机安装板（59），且拉簧（56）的两端分别与调节滑座（55）和电机安装板（59）连接，所述切割电机（57）安装在电机安装板（59）上，且柔性切割盘（58）套装在切割电机（57）的动力输出轴上，所述行走锁紧机构（3）上还设有线上图像采集的第一摄像头（50），所述第一摄像头（50）、旋转电机（52）和切割电机（57）分别与主控制机构（4）相应的连接端电连接。

4.根据权利要求1所述的输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：所述横担障碍物清理机构（6）包括固定底座（61）、多个绝缘管（62）、机械手（63）、第二摄像头（64）和多个旋转关节（65），所述固定底座（61）固定在机体（1）一端的底部，多个绝缘管（62）通过对应的旋转关节（65）连为可折叠式的一体结构，且头部的绝缘管（62）装有机械手（63）和第二摄像头（64），尾部的绝缘管（62）通过一个旋转关节（65）与固定底座（61）转动连接，所述第二摄像头（64）装在固定底座（61）上并与主控制机构（4）相应的连接端电连接。

5.根据权利要求1所述的输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：所述树障清理机构（7）包括周向旋转单元（71）、竖臂（72）、切割控制机构（73）、直流电源（74）、电锯切割单元（75）、横臂上下旋转机构（76）、辅助机械手（77）、横臂（78）和第三摄像头（79），所述周向旋转单元（71）设在机体（1）的底部，且竖臂（72）的顶部与周向旋转单元（71）装配，所述横臂（78）通过横臂上下旋转机构（76）与竖臂（72）的下部装配，所述直流电源（74）为电锯切割单元（75）提供电源，

两个横臂（78）平行布置在横臂上下旋转机构（76）上，所述切割控制机构（73）和直流电源（74）设在两个横臂（78）的一端，所述电锯切割单元（75）和辅助机械手（77）呈上下布置并设在两个横臂（78）的另一端，所述电锯切割单元（75）上还设有第三摄像头（79），且电锯切割单元（75）和第三摄像头（79）分别与切割控制机构（73）相应的连接端电连接。

6.根据权利要求5所述的输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：所述周向旋转单元（71）包括减速电机（711）、齿圈（712）和主旋转盘（713），所述主旋转盘（713）安装在机体（1）的底部并与其转动连接，所述齿圈（712）套装在主旋转盘（713）上，所述减速电机（711）安装在机体（1）上，且减速电机（711）的动力输出轴上设有的齿轮与齿圈（712）啮合，所述竖臂（72）的顶部与主旋转盘（713）可拆卸连接。

7.根据权利要求5所述的输配电线路的带电作业清障机器人，其特征在于：所述横臂上下旋转机构（76）包括横臂固定板（761）、横臂旋转电机（762）、横臂旋转限位台（763）、竖臂固定板（764）、弧形齿条（765），两个横臂（78）平行穿过并固定在横臂固定板（761）上，所述横臂固定板（761）内装有横臂旋转电机（762）和横臂旋转限位台（763），且横臂旋转限位台（763）位于两个横臂（78）之间，所述竖臂（72）上设有竖臂固定板（764），且弧形齿条（765）固定在竖臂固定板（764）内，所述横臂旋转电机（762）的动力输出轴上设有的齿轮与弧形齿条（765）啮合。