一种高压线路飞走式巡检机器人的线上行走装置

本发明涉及一种高压输电线路巡检装置，具体为一种高压线线上行走装置。

背景技术：

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2、随着输电规模的剧增与电力巡检技术的发展，传统的人工巡检已无法满足快速发展的输电线路需求，无人机巡检、机器人巡检逐步成为了新的可行的解决方案，其能够替代人工巡检，提高巡检效率和准确性，降低安全风险。

3、虽然无人机巡检有诸多优势，但仍存在飞行时间受限、依赖操作技能等不足，需要在实际应用中进行综合考虑和管理；机器人巡检成本高昂、重量过大、结构强度不足、在运行中难以位姿调整及难以适应不同坡度的电力线等缺点，致使其在电网中普及面临一定的挑战和难度。

4、飞走式巡检机器人结合无人机可快速上下线，灵活飞跃障碍物的优点和机器人高续航、多传感器集成的优点，是电力巡检系统中一种高效、可靠的巡检设备，但现有的飞走式巡检机器人的行走装置多为臂式结构，其重量大、结构复杂性高、且关节之间有运动限制，对于复杂的输电线路情况的适应性有待提高。

5、中国专利cn202110132410.1公开了一种架空输电线缆飞走式巡检机器人落线装置，涉及电力设备领域，包括飞行模块、行走模块、压紧模块、控制模块和检测模块，该机器人能够在高压电力线上快速精确落线，从而有效解决了飞走结合的多运动模式机器人上线困难及耗时过多的瓶颈问题。

6、上述装置中的行走模块在向右旋合的输电线路上行走时，行走轮与输电线之间的局部摩擦会引起的行走装置产生向右偏转的现象，导致行走装置在线上小幅振动，对线上图像采集产生影响；此外，该行走模块缺少安全保护装置，以及附线能力有待提升的问题，综上所述，该行走装置仍有改进之处。

7、因此，有必要研究出一种高压线路飞走式巡检机器人的线上行走装置来提高机器人的安全性、附线能力及行走的稳定性来解决上述技术问题。

技术实现思路

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2、本发明的目的在于：针对电网中输电线路的不同坡度，当电力线坡度的变化时，各个结构之间通过电机的主动控制与钢丝绳、弹簧、卷曲结构的被动配合来调整位姿变化，使各行走轮始终与电力线贴合，改善了辅助压紧轮与辅助行走轮不同坡度下的附线能力；防坠组件保证飞走式巡检机器人在线上行走的过程中不发生坠机风险；通过行走轮轮壁内侧纹路的改变来抵消电力线自身向右旋合引发的行走装置侧偏的不利影响；同时通过钢丝绳牵引实现辅助行走轮附线、辅助压紧轮压线、防坠组件抱合电力线并锁死的联动工作，简化了行走装置上线、压线、离线流程。

3、为实现上述目的，本发明的技术方案是发明一种高压线路飞走式巡检机器人的线上行走装置，包括丝杠抬升组件（1）、主压紧组件（2）、辅助压紧组件（3）、防坠组件（4）、主行走组件（5）、辅助行走组件（6），其特征在于：

4、所述丝杠抬升组件（1）包括，行走装置工作台底座（11），圆柱形支撑臂（12），滚珠丝杠（13），丝杠螺母座（14），丝杠电机固定台（15），丝杠电机（16），所述行走装置工作台底座（11）安装于丝杠抬升组件（1）最下侧，所述行走装置工作台底座（11）下侧固定于巡检机器人飞行模块的中心仓上方，所述两根圆柱形支撑臂（12）安装于行走装置工作台底座（11）上方两侧，所述滚珠丝杠（13）安装于行走装置工作台底座（11）上方中间位置，所述丝杠螺母座（14）安装于滚珠丝杠（13）圆周外侧，所述丝杠电机固定台（15）安装于丝杠抬升组件（1）最上方，所述丝杠电机（16）安装于丝杠电机固定台（15）上方；

5、所述主压紧组件（2）包括，主压紧装置工作台（21），主压紧轮支撑杆（22），主压紧轮（23），主压紧轮连接轴（24），所述主压紧装置工作台（21）安装于丝杠螺母（14）与两根圆柱形支撑臂（12）的圆周外侧，所述主压紧轮支撑杆（22）安装于主压紧装置工作台（21）上方中间位置，所述主压紧轮（23）通过主压紧轮连接轴（24）固定安装于主压紧轮支撑杆（22）上方；

6、所述辅助压紧组件（3）为左右对称装置，包括钢丝绳卷筒组（31），辅助压紧装置底座（32），卷曲线板（33），卷曲关节（34），连杆（35），弹簧（36），辅助压紧轮（37），钢丝绳（38），销轴（39），所述钢丝绳卷筒组（31）安装于主压紧装置工作台（21）下侧中间位置，所述辅助压紧装置底座（32）安装于主压紧装置工作台（21）上侧最远两端，所述卷曲线板（33）通过销轴（39）铰接于辅助压紧装置底座（32）铰接孔内，所述六个卷曲线板（33）与五个卷曲关节（34）之间通过销轴（39）依次铰接，所述两根连杆（35）的一端通过销轴（39）分别安装于最远端卷曲线板（33）的铰接孔上，两根连杆（35）的另一端通过销轴（39）与辅助压紧轮（37）连接，所述弹簧（36）一端安装于最远端卷曲线板（33）上两侧的固定孔内，另一端安装于连杆（35）的固定孔内，所述钢丝绳（38）由钢丝绳卷筒组（31）输出，经主压紧装置工作台（21）最远端的底部线槽（211）与线槽（212）引出，依次通过六对卷曲线板（33）与卷曲关节（34）的上侧线槽（3301）与下侧线槽（3401），最终固定于最远端卷曲线板（33）上侧固定杆（332）与下侧固定杆（333）；

7、所述防坠组件（4）为前后对称装置，与辅助压紧装置组件（3）类似，包括防坠装置底座（41），卷曲线板（33），卷曲关节（34），卡扣式末端关节（341），和配对的卡扣式末端关节（342），钢丝绳（38），所述防坠装置底座（41）安装于主压紧装置工作台（21）远端，位于最远端辅助压紧装置底座（32）的内侧，所述前后两块卷曲线板（33），通过销轴（39）分别固定于防坠装置底座（41）前后两端的铰接孔内，所述前后八对卷曲线板（33）与卷曲关节（34）通过销轴（39）依次交替铰接于铰接孔内，所述卡扣式末端关节（341）通过销轴（39）铰接于防坠组件（4）前侧最远端卷曲关节（34）的铰接孔内，所述配对的卡扣式末端关节（342）通过销轴（39）铰接于防坠组件（4）后侧最远端卷曲关节（34）的铰接孔内，所述钢丝绳（38）由钢丝绳卷筒组（31）内卷筒（3141）与卷筒（3151）内引出，经主压紧装置工作台（21）远端的底部两侧的两对线槽（214）与线槽（213）引出，前侧钢丝绳（38）经过八对卷曲线板（33）与卷曲关节（34）的上侧线槽（3301）与下侧线槽（3401），最终固定于防坠组件（4）前侧最远端卡扣式末端关节（341）上、下的固定杆（3411）、（3412）上，后侧钢丝绳（38）固定于防坠组件（4）后侧最远端卡配对的卡扣式末端关节（342）的锁芯（3421）上；

8、所述主行走组件（5）包括，主行走轮壳体罩（51），主行走轮电机（52），转轴（53），主行走轮（54），所述主行走轮壳体罩（51）安装与丝杠电机固定台（15）上方，所述主行走轮电机（52）与转轴（53）连接，安装于主行走轮壳体罩（51）固定孔内，所述主行走轮（54）其内壁有向左倾斜的纹路，与转轴（53）连接，安装于主行走轮壳体罩（51）正下方，随着主行走轮电机（52）的运转，从而带动主行走轮（54）的正转反转，实现装置线上行走的功能；

9、所述辅助行走组件（6）为左右对称结构，包括定滑轮支架（61），定滑轮（62），钢丝绳（38），辅助行走轮支架（63），辅助行走轮（64），转轴（65），所述定滑轮支架（61）安装于主行走轮壳体罩（51）中间偏后位置，所述定滑轮（62）安装于定滑轮支架（61）上侧两端的铰接孔内，所述辅助行走轮支架（63）安装于主行走轮壳体罩（51）两侧的铰接孔内，所述辅助行走轮（64）通过转轴（65）固定于辅助行走轮支架（63）远端的铰接孔内，所述的钢丝绳（38）由主压紧装置工作台（21）上的固定孔（2101）引出，经定滑轮（62）转向，固定于辅助行走轮支架（63）的上侧固定杆。

10、进一步，为实现飞走式巡检机器人的上线及线上行走流程的简化，行走装置可在丝杠电机（16）和电机（311）的运转下和钢丝绳（38）、卷曲线板（33）、卷曲关节（34）、连杆（35）、弹簧（36）的配合下，实现主压紧组件（2）压线、辅助压紧组件（3）附线、防坠组件（4）抱合锁死和辅助行走组件（6）附线的协同运动。

11、进一步，为实现飞走式巡检机器人在线上运行的过程中始终附着电力线，所述辅助压紧组件（3）和辅助行走组件（6）在钢丝绳（38）的拉动下结合自身特性，与卷曲线板（33）和卷曲关节（34）的相互角位移限制以及弹簧（36）连杆（35）的相互配合下，可实现随电力线坡度的改变柔性改变自身的状态，使辅助行走轮（64）、辅助压紧轮（37）在弹簧（36）和钢丝绳（38）的作用下始终与电力线贴合。

12、所述的钢丝绳卷筒组（31）包括卷筒组底板（310），电机（311），主动齿轮（312），惰轮（313），齿轮（314）与卷筒（3141），齿轮（315）与卷筒（3151），齿轮（316）与卷筒（3161），齿轮（317）与卷筒（3171），齿轮（318）与卷筒（3181），齿轮（319）与卷筒（3191），齿轮（320）与卷筒（3201），齿轮（321）与卷筒（3211），齿轮（322）与卷筒（3221），齿轮（323）与卷筒（3231），齿轮（324）与卷筒（3241），齿轮（325）与卷筒（3251），中间轮（326），其中齿轮（314）、齿轮（316）、齿轮（319）、齿轮（320）、齿轮（322）、齿轮（325）实现的功能一致，齿轮（315）、齿轮（317）、齿轮（318）、齿轮（321）、齿轮（323）、齿轮（324）实现的功能一致且与上述功能相反。

13、所述卷曲线板（33）的外形为上下扁平两侧带有圆形凸起的板状结构，所述卷曲关节（34）的外形为上下平窄且两侧带有圆形凹陷的棱柱形结构，卷曲线板（33）通过销轴（39）与卷曲关节（34）铰接，可在一定角度范围内的卷曲摆动。

14、所述卡扣式末端关节（341）的近端与卷曲线板（33）的一端相同，通过销轴（39）与其他的卷曲关节（34）铰接；卡扣式末端关节（341）的远端为卡扣式外形，且两侧带有倾斜角度为45°的三角形突出体，卡扣式末端关节（341）的上下两平面对称分布有上侧固定杆（3411）与下侧固定杆（3412）。

15、所述的配对的卡扣式末端关节（342）包括锁芯（3421），锁腔（3422），弹簧（3423），转向座（3424），定滑轮（3425），上侧固定杆（3426），上侧线槽（3427），下侧线槽（3428），所述配对的卡扣式末端关节（342）的近端与卷曲线板（33）的一端相同，通过销轴（39）与其他的卷曲关节（34）铰接；所述两锁芯（3421）的内侧外形为倾斜角度45°的三角形突出体，与卡扣式末端关节（341）远端两侧的三角形突出体相互配合，所述两锁芯（3421）的外侧为与钢丝绳（38）连接固定杆，可拉动锁芯（3421）向两侧运动；配对的卡扣式末端关节（342）的远端内凹部分为中空的锁腔（3422），其两侧上下两侧各有两对滑槽，用于限制两侧锁芯（3421）的移动方向，锁芯（3421）与弹簧（3423）、钢丝绳（38）的配合来实现锁芯（3421）在导轨内的运动。

16、进一步，为实现飞走式巡检机器人在线上运行的过程中改善线上行走的稳定性，所述的主行走轮（54）轮壁内侧有向左倾斜的纹路，主行走轮（54）在电力线上行走过程中产生的向左侧偏的运动趋势来抵消由电力线右旋引起的侧偏影响。

17、所述的卡扣式末端关节（341）和配对的卡扣式末端关节（342）在钢丝绳（38）的带动下可实现上锁与解锁功能。

18、本发明的有益效果是：

19、1、 本发明设计采用了卷曲线板、卷取关节、钢丝绳、连杆、弹簧、辅助压紧轮和辅助行走轮的相互配合，通过钢丝绳的提拉以及自身柔性特点和弹簧、连杆的配合，使辅助压紧轮和辅助行走轮能够随电力线坡度变化而实时改变自身的姿态，能够在运行的过程中实时贴合电力线。

20、2、 本发明设计采用了防坠组件，保证飞走式巡检机器人在线上的安全巡检，且将防坠装置组件安装于主压紧工作台上，与辅助压紧组件共用一台电机，减少了动力输入并减轻了整机重量。

21、3、 本发明设计通过丝杠电机和钢丝绳卷筒电机的带动及钢丝绳与卷曲结构、连杆、弹簧的配合下，实现了辅助行走轮附线、主压紧轮压线、辅助压紧轮附线、防坠组件抱合电力线的协同联动。

22、4、 本发明设计通过钢丝绳卷筒组中各个齿轮的排列组合与钢丝绳卷筒的配合，实现各个钢丝绳卷筒的运动分解，使相邻的钢丝绳卷筒输出两条反向运动的钢丝绳。

23、5、 本发明设计采用了内壁为左旋纹路的主行走轮，主行走轮在线上行走的过程中产生了向左的运动趋势，抵消了由电力线右旋产生的向右运动的趋势，使得行走装置在线上运行的过程中更加的稳定。