CN206976926U - 架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置。本实用新型涉及电力系统维护及高压线巡检机器人技术领域，其设有右侧传动支撑臂和左侧传动支撑臂，在右侧传动支撑臂上端装有坡度适应导向机构，两支撑臂下端通过滑块活动装在开口槽上；在开口槽的下方设有防倾覆机构。本实用新型可以实现大倾角线路角度自适应和行走轮稳定脱线、上线动作，具有更强的适应性与可靠性。

Description

架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置

技术领域

本实用新型涉及机器人，特别是一种架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置。

背景技术

电力工业是国民经济的基础产业，而绝缘子作为电力环节中增加爬电距离绝缘控件，在整体电力架构上不可或缺，但因环境污染而导致其电导率降低，从而产生的“污闪”事故屡见不鲜，这严重影响了居民的财产安全与城市的经济建设。

高压输电线的清理方式主要有停电清扫、不停电清扫和带电水冲洗三种，其中停电清扫因需要停电作业目前已少有采用，而带电水冲洗包括固定式水冲洗和移动式水冲洗两种，前者耗资较大且收益较低，后者操作不便且大量浪费水资源，故研究架空线上的绝缘子清扫机器人成为了大势所趋。

目前国际上的绝缘子清扫机器人分为人工搭设清扫和自动清扫两种，前者是通过人工将机器人放置在架空线上的绝缘子上进行清扫，不具有线上行走与越障功能，后者是通过人工放置在架空线上让其自动行走越障并清扫绝缘子，目前这种机器人都处于实验室阶段。

由于高空风力较大从而导致高压线具有一定的不稳定性，当今的架空高压输电线绝缘子自动清扫型机器人都存在在行走过程中由于高压线的晃动而导致自身摆动严重，甚至产生失稳而从高空掉落的情况。克服清扫机器人在行走过程中摇晃的问题是当今架空高压输电线自动清扫型机器人的重要难题，目前的解决方案有机构完全抱线、行走轮开合和抓手机构抓线三种方式，但都存在适应速度较慢、抗环境变换性差以及冗余结构设计的问题，效果均不理想。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置，以解决当今的架空高压输电线绝缘子自动清扫型机器人普遍存在行进过程稳定性较低的问题，和经常在行走过程中由于高压线的晃动而导致自身摆动严重，甚至产生失稳而从高空掉落的情况。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设有右侧传动支撑臂和左侧传动支撑臂，在右侧传动支撑臂上端装有坡度适应导向机构，两支撑臂下端通过滑块活动连接在开口槽上；在开口槽的下方设有防倾覆机构。

所述的坡度适应导向机构，包括行走轮、后侧单向弹簧导轮支架、导向轮连接杆、导向轮，以及前侧单向弹簧导轮支架组成，其中：行走轮位于轮夹盖下方，行走轮两侧设有后侧单向弹簧导轮支架与前侧单向弹簧导轮支架，两支架与两侧导向轮连接杆之间采用螺栓连接。

所述单向弹簧导轮支架和前侧单向弹簧导轮支架均设计为空心长方体形，其前部设有K型附板用于与其他机构的固接，其通过螺纹连接固定于轮夹上，并与右侧传动支撑臂固定连接为同一整体。

所述导向轮通过导向轮连接杆安装于后侧单向弹簧导轮支架、前侧单向弹簧导轮支架下侧，导向轮与后侧单向弹簧导轮支架、前侧单向弹簧导轮支架之间装有硬质弹簧件。

所述右侧传动支撑臂的下端与右滑块之间通过四根螺栓连接，左侧传动支撑臂的下端与左滑块之间通过六根螺栓连接。右滑块与左滑块均通过自由度限制保持在开口槽上；右侧传动支撑臂，其上端固定有电机的输出轴，通过该输出轴与行走轮相连；左侧传动支撑臂与右侧传动支撑臂中间设有支撑套筒，支撑套筒上的锁齿与前侧单向弹簧导轮支架相对应。

所述防倾覆机构，包括连接板右侧支撑、横块、固定连接板、轴套、转轴、连接板左侧支撑和防倾覆弹簧，其中：连接板右侧支撑和连接板左侧支撑均焊接于开口槽上，并通过固定连接板两侧的凸起实现配合固定；位于下方的固定连接板内部的转轴上设有轴套与两侧的横块、转轴通过两侧通孔与外部凸起配合，横块通过两侧的八根防倾覆弹簧与固定连接板相连接；左滑块与右滑块装在开口槽的上部。

所述固定连接板设计为空心四面长方体盖板型，两侧打通孔，并设有外部凸起；该固定连接板通过两块筋板与轴套相连。

本实用新型为具有双限制系统的行走轮防倾覆导向装置，因此与现有技术相比具有以下主要的有益效果：

1.因通过行走轮内部两侧的双导轮旁硬质弹簧压缩量的改变，使支架在受弹簧力作用后让轮夹盖旋转至与高压线平行，从而实现行走过程中的防倾覆功能；

2.因具有越障时的防倾覆弹簧阻力约束功能，使得整机能在数秒内实现与高压线的相对平行，并保持机械臂的稳定，故可以保证整机在越障过程中与高压线的相对平行；

3.能有效实现架空高压输电线绝缘子清扫机器人在越障过程中，对不同坡度引流线的运动自适应，并保持机箱空间平稳性，比其它现有技术具有更强的适应性与工作可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的导向轮部分示意图；

图3位本实用新型的导向机构示意图。

图中：1.行走轮，2.后侧单向弹簧导轮支架，3.导向轮连接杆，4.导向轮，5.右侧传动支撑臂，6.右滑块，7.开口槽，8.连接板右侧支撑，9.横块，10.固定连接板，11.前侧单向弹簧导轮支架，12.支撑套筒，13.锁头端盖，14.锁芯控制电机，15.左侧传动支撑臂，16.中心齿轮，17.开合齿条，18.左滑块，19.轴套，20.转轴，21.连接板左侧支撑，22.防倾覆弹簧，23.轮夹盖。

具体实施方式

本实用新型涉及电力系统维护及高压线巡检机器人技术领域。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型。

本实用新型提供的架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置，该装置的结构如图1所示，设有右侧传动支撑臂5和左侧传动支撑臂15，在右侧传动支撑臂5上端装有坡度适应导向机构，两支撑臂下端通过滑块活动装在开口槽7上；在开口槽7的下方设有防倾覆机构。

所述的坡度适应导向机构，包括行走轮1、后侧单向弹簧导轮支架2、导向轮连接杆3、导向轮4，以及前侧单向弹簧导轮支架11组成。

如图2所示，行走轮1位于轮夹盖23下方，其两侧设有后侧单向弹簧导轮支架2与前侧单向弹簧导轮支架11，两支架与两侧导向轮连接杆3之间采用螺栓连接。当行走轮1运行于高压线上时，单侧导向轮4辅助前进，导线坡度发生变化后，弹簧元件发生形变，由于轮夹盖23与右侧传动支撑臂5固定约束传递反力于导向轮4，使其压紧高压线。

所述单向弹簧导轮支架2与11均设计为空心长方体形，前部设有K型附板用于与其他机构的固接，其通过螺纹连接固定于轮夹上，并与右侧传动支撑臂5固定连接为同一整体。

所述导向轮连接杆3与单侧导向轮4之间同样采用螺栓连接，以保证导向轮4相对位置的稳定。当行走轮1运行于高压线上时，单侧导向轮4辅助前进。

所述单侧导向轮4通过导向轮连接杆3安装于后侧单向弹簧导轮支架2、前侧单向弹簧导轮支架11下侧，单侧导向轮4与后侧单向弹簧导轮支架2、前侧单向弹簧导轮支架11之间安装有硬质弹簧件。当整机倾斜时，单侧导向轮4通过内部弹簧元件将反力传递至右侧传动支撑臂5。当高压线角度发生变化时，硬质弹簧件改变弹簧压缩量，通过弹簧作用传动至右侧传动支撑臂5完成角度调整动作：右侧传动支撑臂5受力后，单侧导向轮4在轴套19与转轴20作用下旋转角度，直至与高压线倾斜角度相同。由此可以实现在工作过程中行走轮1、单侧导向轮4和右侧传动支撑臂5与高压线始终保持空间平行关系，让整机在高压线上行进的过程中保持相对稳定，以适应不同角度的高压线。

如图3所示，右侧传动支撑臂5的下端与右滑块6之间通过四根螺栓连接，左侧传动支撑臂15的下端与左滑块18之间通过六根螺栓连接。右滑块6与左滑块18均通过自由度限制保持在开口槽7上。

所述右侧传动支撑臂5，其上端固定有电机的输出轴，通过该输出轴与行走轮1相连。左侧传动支撑臂15与右侧传动支撑臂5中间设有支撑套筒12，其上的锁齿与前侧单向弹簧导轮支架11相对应。

所述防倾覆机构，包括连接板右侧支撑8、横块9、固定连接板10、轴套19、转轴20、连接板左侧支撑21和防倾覆弹簧22。

所述连接板右侧支撑8和连接板左侧支撑21均焊接于开口槽7上，并通过固定连接板10两侧的凸起实现配合固定。位于下方的固定连接板10内部的转轴20上设有轴套19与两侧的横块9，转轴20通过两侧通孔与外部凸起配合，而横块9通过两侧的八根防倾覆弹簧22与固定连接板10相连接。从而实现内部机构的稳定。

所述开口槽7为本机器人的锁合机构中齿轮齿条机构的支撑部件，其上部装配有左滑块18与右滑块6，其在本防倾覆机构中主要起支撑连接作用。

所述固定连接板10设计为空心四面长方体盖板型，两侧打通孔，并设有外部凸起。

所述转轴轴套19装配在转轴20上，为活动连接，并通过两块筋板与固定连接板10相连。

所述防倾覆弹簧22设有八根，底部焊接在固定连接板10内。当进行越障或爬坡动作时，从前单向弹簧导轮支架11或后单向弹簧导轮支架2内的弹簧反力由右侧传动支撑臂5传递至其下的横块9后，根据最小势能原理，虽然不同的防倾覆弹簧22的受力情况不同，但均通过使转轴20产生转动趋势以形成反力平衡的后侧单向弹簧导轮支架2、前侧单向弹簧导轮支架11内的弹簧元件压力。防倾覆弹簧22受力整体平衡后，上部的导向轮4、右侧传动支撑臂5与左侧传动支撑臂15均将实现对于高压线的相对平行，而下部的固定连接板10由于与上部机构铰接，仍保持运行前姿态。

所述横块9用于限制防倾覆弹簧22的位移。当行走轮1脱离高压线时，后侧单向弹簧导轮支架2、前侧单向弹簧导轮支架11内的弹簧形变释放，根据最小势能原理，防倾覆弹簧22弹簧力倾向于零，故使横块9具有转动趋势，回到前述坡度改变前的姿态，而横块9通过与转轴20保持固定空间位置，保证了防倾覆弹簧22空间位置的稳定，即保证整机的空间位置相对平稳，避免倾覆现象发生。

所述锁合机构，主要由支撑套筒12，锁头端盖13、锁芯控制电机14以及锁芯传动轴组成，锁芯控制电机14通过螺栓连接在锁头端盖13上，而锁头端盖13中部打孔，通过法兰与左侧传动支撑臂15左侧由螺栓连接；支撑套筒12配合在锁芯传动轴上，该锁芯传动轴末端配合有锁芯，其前端设有凸起锁齿；锁槽通过螺栓连接固定在轮夹盖23上的前侧单向弹簧导轮支架11的侧面，与左侧的锁芯保持精确的平行度关系。

所述齿轮齿条机构，主要由中心齿轮16、开合齿条17、左滑块18、开口槽7以及右滑块6组成。其中中心齿轮16与开合齿条17组成齿轮齿条机构的主要传动机构，两者与两侧的左滑块18与右滑块6相连接，通过下部的齿轮齿条机构电机正反转，带动中心齿轮16顺时针或逆时针旋转，从而可以带动左侧传动支撑臂15和右侧传动支撑臂5相向运动或反向运动，由此可以实现机械臂上部的开合过程。

本实用新型提供的架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置，其工作过程如下：

将应用本实用新型的机器人安置于高压线上后，此时导向轮4内的硬质弹簧不受压缩，其辅助行走轮1运行完成前进运动；当运行至坡度高压线时导向轮4内部弹簧压缩，导向轮4在弹簧力的作用下通过导向轮连接杆3，带动后侧单向弹簧导轮支架2与右侧传动支撑臂5绕导向转轴20转动，直至与高压线平行，由此完成对坡度高压线运行的适应。此时机械臂下侧由于防倾覆弹簧22作用位移，整机空间位置相对稳定，故不会发生空间偏摆。

当机器人运行至防震锤或绝缘子线夹前，需要机械臂动作以越过障碍物时，行走轮1在推杆作用下向上抬升脱线，通过导向轮4内的硬质弹簧件将此时反力传递至下部固定连接板10，此时不同的防倾覆弹簧22压拉情况不同，故通过横块9对固定连接板10产生约束，限制其位移，并由八根弹簧在短时间内自调整受力，在数秒后弹簧间受力均匀时，即可实现整机与高压线的相对平行，保证在整机脱线后行走轮1与右侧传动支撑臂5不会发生空间倾覆。

Claims (7)

1.架空高压输电线绝缘子清扫机器人的行走轮防倾覆导向装置，其特征是设有右侧传动支撑臂(5)和左侧传动支撑臂(15)，在右侧传动支撑臂(5)上端装有坡度适应导向机构，两支撑臂下端通过滑块活动装在开口槽(7)上；在开口槽(7)的下方设有防倾覆机构。

2.根据权利要求1所述的行走轮防倾覆导向装置，其特征在于所述的坡度适应导向机构，包括行走轮(1)、后侧单向弹簧导轮支架(2)、导向轮连接杆(3)、导向轮(4)，以及前侧单向弹簧导轮支架(11)组成，行走轮(1)位于轮夹盖(23)下方，行走轮两侧设有后侧单向弹簧导轮支架(2)与前侧单向弹簧导轮支架(11)，两支架与两侧导向轮连接杆(3)之间采用螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的行走轮防倾覆导向装置，其特征在于所述单向弹簧导轮支架(2)和前侧单向弹簧导轮支架(11)均设计为空心长方体形，其前部设有K型附板用于与其他机构的固接，其通过螺纹连接固定于轮夹上，并与右侧传动支撑臂(5)固定连接为同一整体。

4.根据权利要求2所述的行走轮防倾覆导向装置，其特征在于导向轮(4)通过导向轮连接杆(3)安装于后侧单向弹簧导轮支架(2)、前侧单向弹簧导轮支架(11)下侧，导向轮(4)与后侧单向弹簧导轮支架(2)、前侧单向弹簧导轮支架(11)之间装有硬质弹簧件。

5.根据权利要求1所述的行走轮防倾覆导向装置，其特征在于右侧传动支撑臂(5)的下端与右滑块(6)之间通过四根螺栓连接，左侧传动支撑臂(15)的下端与左滑块(18)之间通过六根螺栓连接，右滑块(6)与左滑块(18)均通过自由度限制保持在开口槽(7)上；右侧传动支撑臂(5)，其上端固定有电机的输出轴，通过该输出轴与行走轮(1)相连；左侧传动支撑臂(15)与右侧传动支撑臂(5)中间设有支撑套筒(12)，支撑套筒(12)上的锁齿与前侧单向弹簧导轮支架(11)相对应。

6.根据权利要求1所述的行走轮防倾覆导向装置，其特征在于所述防倾覆机构，包括连接板右侧支撑(8)、横块(9)、固定连接板(10)、轴套(19)、转轴(20)、连接板左侧支撑(21)和防倾覆弹簧(22)，其中：连接板右侧支撑(8)和连接板左侧支撑(21)均焊接于开口槽(7)上，并通过固定连接板(10)两侧的凸起实现配合固定；位于下方的固定连接板(10)内部的转轴(20)上设有轴套(19)与两侧的横块(9)，转轴(20)通过两侧通孔与外部凸起配合，横块(9)通过两侧的八根防倾覆弹簧(22)与固定连接板(10)相连接；左滑块(18)与右滑块(6)装在开口槽(7)的上部。

7.根据权利要求6所述的行走轮防倾覆导向装置，其特征在于所述固定连接板(10)设计为空心四面长方体盖板型，两侧打通孔，并设有外部凸起；该固定连接板(10)通过两块筋板与轴套(19)相连。