CN108418137B - 一种单履带导线行走装置以及一种单履带机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单履带导线行走装置，包括履带组件以及预紧行走轮组件，可以替代人工自行在高压输电线路上行走，稳定性好，同时结构简单，制造成本低。同时还提供一种单履带机器人，在所述的单履带导线行走装置上加装清障装置或激光测量装置，可以顺利完成“白色污染”的清理工作以及测量工作，降低了施工人员的劳动强度，避免高空作业，减少了安全隐患，施工效率也得以提高。

Description

一种单履带导线行走装置以及一种单履带机器人

技术领域

本发明涉及一种高压输电线路的行走装置，特别是一种单履带导线行走装置以及一种单履带机器人。

背景技术

在高压输电线路架设施工中，导线的相对位置的测量工作十分重要，包括在交叉跨越、线路净空、线路弧垂、线路层距、线路对地等位置的测量。目前线路架线施工中配备有专业的测工，测工配备专业的测量仪器对导线进行测量。测量过程中，一般都是在地面调整测量装置后，在地面设定基准点进行测量。采用这样的方式测量时，调整工作量大，测量准确精度与测工的实际工作经验以及施工条件密切相关，测量数据误差比较大。

另外，近年来随着经济的快速发展，环境污染也随之加重，特别是“白色污染”问题尤为突出。高压输电线路受“白色污染”问题的影响十分严重，在大风等极端天气之后，经常看到线路上挂着塑料袋、衣物等杂物，存在严重的安全隐患。而此时就需要线路巡检人员登高清障，施工工程施工难度大，劳动强高，安全性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种单履带导线行走装置，可以替代人工自行在高压输电线路上行走，稳定性好，同时结构简单，制造成本低。同时还提供一种单履带机器人，在所述的单履带导线行走装置上加装清障装置或激光测量装置，可以顺利完成“白色污染”的清理工作以及测量工作，降低了施工人员的劳动强度，避免高空作业，减少了安全隐患，施工效率也得以提高。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种单履带导线行走装置，包括履带组件以及预紧行走轮组件。履带组件包括纵梁、动力装置、驱动轮、导向轮、承重轮以及履带，驱动轮以及导向轮分别设置在纵梁两端，承重轮安装在驱动轮与导向轮之间，动力装置的动力输出端与驱动轮传动连接，履带套装在驱动轮以及导向轮上，承重轮与履带抵靠。预紧行走轮组件包括行走轮、轮架、连杆以及拉紧装置，行走轮安装在轮架上，连杆的一端与轮架连接，连杆的另一端与纵梁连接，拉紧装置安装在行走轮与纵梁之间，拉紧装置将行走轮与纵梁拉紧。采用这样的结构，单履带导线行走装置在高压输电线路上行走时，履带组件位于导线上方，行走轮位于导线下方，拉紧装置将行走轮与纵梁拉紧时二者将导线抱紧，动力装置驱动驱动轮转动后带动履带运动实现行走。

进一步的，动力装置安装在驱动轮的一侧，驱动轮的另一侧设有编码器，所述动力装置包括电机以及减速机，减速机是交直轴减速机，电机安装在减速机的动力输入端，减速机的动力输出端与驱动轮传动连接。采用交直轴减速机，有效降低了整套行走装置的宽度，电机重量相对行走装置产生的力矩减小，有利于行走装置的平衡。

进一步的，轮架包括两根轮轴以及两根边杆，轮轴与边杆的端部固定连接形成方形框架，两根轮轴平行设置，轮轴上均设有行走轮，轮轴与行走轮之间设有轴承。设置两个行走轮后，行走轮与履带的抱紧效果好，降低打滑风险。

进一步的，连杆的一端与边杆的中部铰接，连杆的另一端设有挂钩，纵梁上设有挂轴，挂轴上套有轴套，挂钩挂套在轴套上，挂钩可绕轴套转动。行走装置在导线上行走时并不平坦，铰接连接的设置可以使得行走轮相对履带的位置自动微调，避免行走时发生卡死的问题。轴套的设置，有效减小了挂轴与连杆的摩擦阻力，连杆转动更加灵活。

进一步的，拉紧装置为预紧弹簧，预紧弹簧的一端与连杆的中部连接，预紧弹簧的另一端与纵梁连接。预紧弹簧既可以实现拉紧作用，同时也使得行走轮相对履带的位置可以实现浮动微调，整个行走装置的柔性好。

进一步的，行走轮的圆柱面上设有沿周向设置的轮槽，轮槽包括大R轮槽以及小R轮槽，小R轮槽设置在大R轮槽中，大R轮槽沿行走轮轴向的宽度大于小R轮槽的宽度。在普通导线上行走时，导线半圆与小R轮槽接触，行走时行走轮与导线的接触可靠，保证了行走装置在导线上行走的直线度，避免走偏导致整个机器人脱落。而在架线施工中，线路档距之间存在导线(对接头)连接接续管，由于接续管外径比导线大，且为六边形，机器人行走不能通过，行走轮上大R轮槽的设计解决了机器人在导线上行走时通过导线接续管的难题。

进一步的，预紧行走轮组件有两组，两组预紧行走轮组件分别设置在纵梁的两端。两组预紧行走轮组件的设置，使得行走轮的数量增加到四个，纵梁的长度得以增长，行走装置的承载能力也随之增强。

本发明还提供一种单履带机器人，包括如上所述的单履带导线行走装置，且还包括悬挂式机箱组件以及功能组件，功能组件是清障装置或激光测量装置，所述功能组件安装在单履带导线行走装置上，悬挂式机箱组件包括悬挂臂以及电控机箱，电控机箱内设有电控装置，电控机箱设置在纵梁设有预紧行走轮组件的一侧，悬挂臂的一端与纵梁固定连接，悬挂臂的另一端与电控机箱可调整连接，电控机箱相对驱动轮轴线方向位置可调。采用这样的结构，可以通过调整电控箱的位置来调整机器人的重心，提高机器人的运行稳定性。

进一步的，功能组件是清障装置，清障装置包括连接支架、高速电机以及割刀，连接支架设置在纵梁的两端，连接支架的一端与纵梁固定连接，高速电机设置在连接支架另一端竖直方向的两侧，高速电机的动力输出端背对纵梁，割刀安装在高速电机的动力输出端上。安装清障装置时，机器人可以完成输电线路上的杂物的清理工作，而两端均设置割刀可以更便捷地清理输电线路上的杂物。

进一步的，功能组件还可以是激光测量装置，激光测量装置设置在纵梁的两端。设置激光测量装置时，机器人可进行多角度的测量，例如在交叉跨越、线路净空、线路弧垂、线路层距、线路对地等位置的测量。测量数据通过发射器传至地面基站，操作人员读取数据并进行通讯指挥架线施工人员，整机速度可无极变速，在测量位置可慢速、前后行走测量，寻找最佳的测量位置，精准测量。

综上所述，这样的单履带导线行走装置，可以替代人工自行在高压输电线路上行走，稳定性好，同时结构简单，制造成本低。同时还提供一种单履带机器人，在所述的单履带导线行走装置上加装清障装置或激光测量装置，可以顺利完成“白色污染”的清理工作以及测量工作，降低了施工人员的劳动强度，避免高空作业，减少了安全隐患，施工效率也得以提高。

附图说明

图1是本实施例单履带导线行走装置的结构示意图；

图2是本实施例单履带导线行走装置的俯视结构示意图；

图3是本实施例单履带导线行走装置预紧行走轮组件的结构示意图；

图4是本实施例单履带导线行走装置预紧行走轮组件的俯视结构示意图；

图5是本实施例单履带导线行走装置预紧行走轮组件的侧视结构示意图；

图6是本实施例单履带机器人的结构示意图；

其中，导线-0，履带组件-1，纵梁-11，挂轴-111，轴套-112，动力装置-12，电机-121，减速机-122，驱动轮-13，导向轮-14，承重轮-15，履带-16，编码器-17，预紧行走轮组件-2，行走轮-21，大R轮槽-211，小R轮槽-212，轮架-22，轮轴-221，边杆-222，轴承-223，连杆-23，拉紧装置-24，悬挂式机箱组件-3，悬挂臂-31，电控机箱-32，功能组件-4，连接支架-41，高速电机-42，割刀-43。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种单履带导线行走装置，包括履带组件1以及预紧行走轮组件2。履带组件1包括纵梁11、动力装置12、驱动轮13、导向轮14、承重轮15以及履带16，驱动轮13以及导向轮14分别设置在纵梁11两端，承重轮15安装在驱动轮13与导向轮14之间，动力装置12的动力输出端与驱动轮13传动连接，履带16套装在驱动轮13以及导向轮14上，承重轮15与履带 16抵靠。预紧行走轮组件2包括行走轮21、轮架22、连杆23以及拉紧装置24，行走轮21安装在轮架22上，连杆23的一端与轮架22连接，连杆23的另一端与纵梁11连接，拉紧装置24安装在行走轮21与纵梁11之间，拉紧装置24将行走轮21与纵梁11拉紧。

本实施例中，纵梁11采用铝合金材料，驱动轮13、承重轮15以及导向轮 14采用工程塑料材质，整体重量轻。履带16则采用橡胶履带，保护导线0。采用这样的结构，单履带导线行走装置在高压输电线路上行走时，履带组件1位于导线0上方，行走轮21位于导线0下方，拉紧装置24将行走轮21与纵梁11 拉紧时二者将导线0抱紧，动力装置12驱动驱动轮13转动后带动履带16运动实现行走。

如图2所示，动力装置12安装在驱动轮13的一侧，驱动轮13的另一侧设有编码器17，所述动力装置12包括电机121以及减速机122，减速机122是交直轴减速机，电机121安装在减速机122的动力输入端，减速机122的动力输出端与驱动轮13传动连接。采用交直轴减速机，有效降低了整套行走装置的宽度，电机121重量相对行走装置产生的力矩减小，有利于行走装置的平衡。本实施例中采用2000线编码器进行转速计数，且与驱动轮13同轴连接，转速信号采集精确度高。

如图3和图4所示，轮架22包括两根轮轴221以及两根边杆222，轮轴221 与边杆222的端部固定连接形成方形框架，两根轮轴221平行设置，轮轴221 上均设有行走轮21，轮轴221与行走轮21之间设有轴承223。设置两个行走轮 21后，行走轮21与履带16的抱紧效果好，降低打滑风险。

又如图3和图5所示，连杆23的一端与边杆222的中部铰接，连杆23的另一端设有挂钩，纵梁11上设有挂轴111，挂轴111上套有轴套112，挂钩挂套在轴套112上，挂钩可绕轴套112转动。行走装置在导线0上行走时并不平坦，铰接连接的设置可以使得行走轮21相对履带16的位置自动微调，避免行走时发生卡死的问题。轴套112的设置，有效减小了挂轴111与连杆23的摩擦阻力，连杆23转动更加灵活。轴套112也可以是普通轴承或者滑动轴承。

本实施例中，拉紧装置24为预紧弹簧，预紧弹簧的一端与连杆23的中部连接，预紧弹簧的另一端与纵梁11连接。预紧弹簧既可以实现拉紧作用，同时也使得行走轮21相对履带16的位置可以实现浮动微调，整个行走装置的柔性好。

同时，如图4所示，行走轮21的圆柱面上设有沿周向设置的轮槽，轮槽包括大R轮槽211以及小R轮槽212，小R轮槽212设置在大R轮槽211中，大 R轮槽211沿行走轮21轴向的宽度大于小R轮槽212的宽度。在普通导线0上行走时，导线0半圆与小R轮槽212接触，行走时行走轮21与导线0的接触可靠，保证了行走装置在导线0上行走的直线度，避免走偏导致整个行走装置脱落。而在架线施工中，线路档距之间存在导线(对接头)连接接续管，由于接续管外径比导线0大，且为六边形，行走装置不能通过，行走轮21上大R轮槽 211的设计解决了机器人在导线0上行走时通过导线接续管的难题。

又如图1所示，作为优选，预紧行走轮组件2有两组，两组预紧行走轮组件2分别设置在纵梁11的两端。两组预紧行走轮组件2的设置，使得行走轮21 的数量增加到四个，纵梁11的长度得以增长，行走装置的承载能力也随之增强。

如图6所示，本发明还提供一种单履带机器人，包括如上所述的单履带导线行走装置，且还包括悬挂式机箱组件3以及功能组件4，所述功能组件4 安装在单履带导线行走装置上，悬挂式机箱组件3包括悬挂臂31以及电控机箱 32，电控机箱32内设有电控装置，电控机箱32设置在纵梁11设有预紧行走轮组件2的一侧，悬挂臂31的一端与纵梁11固定连接，悬挂臂31的另一端与电控机箱32可调整连接，电控机箱32相对驱动轮13轴线方向位置可调。电控机箱32内部安装PLC控制器、电源、遥控接收器等电控装置。采用这样的结构，可以通过调整电控机箱32的位置来调整机器人的重心，提高机器人的运行稳定性。

具体的，功能组件4是清障装置，清障装置包括连接支架41、高速电机42 以及割刀43，连接支架41设置在纵梁11的两端，连接支架41的一端与纵梁 11固定连接，高速电机42设置在连接支架41另一端竖直方向的两侧，高速电机42的动力输出端背对纵梁11，割刀43安装在高速电机42的动力输出端上。安装清障装置时，机器人可以完成输电线路上的杂物的清理工作，而两端均设置割刀43可以更便捷地清理输电线路上的杂物。

另外，功能组件4还可以是激光测量装置，激光测量装置设置在纵梁11的两端。设置激光测量装置时，机器人可进行多角度的测量，例如在交叉跨越、线路净空、线路弧垂、线路层距、线路对地等位置的测量。测量数据通过发射器传至地面基站，操作人员读取数据并进行通讯指挥架线施工人员，整机速度可无极变速，在测量位置可慢速、前后行走测量，寻找最佳的测量位置，精准测量。

综上所述，这样的单履带导线行走装置，可以替代人工自行在高压输电线路上行走，稳定性好，同时结构简单，制造成本低。同时还提供一种单履带机器人，在所述的单履带导线行走装置上加装清障装置或激光测量装置，可以顺利完成“白色污染”的清理工作以及测量工作，降低了施工人员的劳动强度，避免高空作业，减少了安全隐患，施工效率也得以提高。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种单履带导线行走装置，其特征在于：包括履带组件以及预紧行走轮组件；

所述履带组件包括纵梁、动力装置、驱动轮、导向轮、承重轮以及履带，所述驱动轮以及导向轮分别设置在纵梁两端，所述承重轮安装在驱动轮与导向轮之间，所述动力装置的动力输出端与驱动轮传动连接，所述履带套装在驱动轮以及导向轮上，所述承重轮与履带抵靠；

所述预紧行走轮组件包括行走轮、轮架、连杆以及拉紧装置，所述行走轮安装在轮架上，所述连杆的一端与轮架连接，所述连杆的另一端与纵梁连接，所述拉紧装置安装在行走轮与纵梁之间，所述拉紧装置将行走轮与纵梁拉紧；

所述轮架包括两根轮轴以及两根边杆，所述轮轴与边杆的端部固定连接形成方形框架，所述两根轮轴平行设置，所述轮轴上均设有行走轮，所述轮轴与行走轮之间设有轴承；

所述连杆的一端与边杆的中部铰接，所述连杆的另一端设有挂钩，所述纵梁上设有挂轴，所述挂轴上套有轴套，所述挂钩挂套在轴套上，所述挂钩可绕轴套转动；

所述拉紧装置为预紧弹簧，所述预紧弹簧的一端与连杆的中部连接，所述预紧弹簧的另一端与纵梁连接。

2.按照权利要求1所述的单履带导线行走装置，其特征在于：所述动力装置安装在驱动轮的一侧，所述驱动轮的另一侧设有编码器，所述动力装置包括电机以及减速机，所述减速机是交直轴减速机，所述电机安装在减速机的动力输入端，所述减速机的动力输出端与驱动轮传动连接。

3.按照权利要求2所述的单履带导线行走装置，其特征在于：所述行走轮的圆柱面上设有沿周向设置的轮槽，所述轮槽包括大R轮槽以及小R轮槽，所述小R轮槽设置在大R轮槽中，所述大R轮槽沿行走轮轴向的宽度大于小R轮槽的宽度。

4.按照权利要求3所述的单履带导线行走装置，其特征在于：所述预紧行走轮组件有两组，所述两组预紧行走轮组件分别设置在纵梁的两端。

5.一种单履带机器人，其特征在于：包括如权利要求1-4任一项所述的单履带导线行走装置，且还包括悬挂式机箱组件以及功能组件，所述功能组件是清障装置或激光测量装置，所述功能组件安装在单履带导线行走装置上，所述悬挂式机箱组件包括悬挂臂以及电控机箱，所述电控机箱内设有电控装置，所述电控机箱设置在纵梁设有预紧行走轮组件的一侧，所述悬挂臂的一端与纵梁固定连接，所述悬挂臂的另一端与电控机箱可调整连接，所述电控机箱相对驱动轮轴线方向位置可调。

6.按照权利要求5所述的单履带机器人，其特征在于：所述功能组件是清障装置，所述清障装置包括连接支架、高速电机以及割刀，所述连接支架设置在纵梁的两端，所述连接支架的一端与纵梁固定连接，所述高速电机设置在连接支架另一端竖直方向的两侧，所述高速电机的动力输出端背对纵梁，所述割刀安装在高速电机的动力输出端上。

7.按照权利要求6所述的单履带机器人，其特征在于：所述功能组件是激光测量装置，所述激光测量装置设置在纵梁的两端。