申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2019-02-27

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN109830915B

主分类号：H02G1/04

分类号：H02G1/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2019.06.25#实质审查的生效;2019.05.31#公开

摘要：本发明公开了一种用于架空线缆的包裹机器人，其包括行走机构和包裹机构，行走机构包括机架，机架的纵梁上安装有至少一个驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有用于在线缆上移动的行走轮；纵梁所在侧的机架沿长度方向开设有供线缆进入与行走轮接触的线缆进口；包裹机构包括轮盘和固定在机架一侧的支撑板，支撑板上安装有支撑轮盘、并带动其旋转的旋转装置；轮盘远离机架的一侧上具有固定粘性绝缘层的安装杆；轮盘和支撑板上均开设有供线缆进入的线缆通道。

主权项：1.用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，包括行走机构和包裹机构，所述行走机构包括机架，所述机架的纵梁上安装有至少一个驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有用于在线缆上移动的行走轮；所述纵梁所在侧的机架沿长度方向开设有供线缆进入与行走轮接触的线缆进口；所述包裹机构包括轮盘和固定在所述机架一侧的支撑板，所述支撑板上安装有支撑所述轮盘、并带动轮盘旋转的旋转装置；所述轮盘远离所述机架的一侧上具有固定粘性绝缘层的安装杆；所述轮盘和支撑板上均开设有供线缆进入的线缆通道；所述旋转装置包括至少两个通过轴承安装于支撑板上、用于支撑轮盘的转动轮；至少一个转动轮与旋转电机连接、以带动轮盘旋转；所述转动轮为摩擦轮，其圆周上开设有容纳所述轮盘的V形槽；转动轮通过摩擦驱动轮盘的转动；用于架空线缆的包裹机器人还包括行走辅助机构，所述行走辅助机构包括固定在线缆进口下侧机架上的升降机构，所述升降机构上安装有沿机架长度方向延伸的安装板，所述安装板上通过轴承安装有至少一个与所述行走轮配合夹紧线缆的从动轮；所述升降机构包括固定在线缆进口下侧机架上的升降电机，所述升降电机的输出轴上固定有升降丝杆，升降丝杆的自由端套装有固定于安装板上的螺母；所述安装板的两端均设置有其上具有滑槽的安装块，所述升降机构所在侧的机架上安装有向着行走轮方向延伸的竖梁，所述竖梁上具有与所述滑槽配合的滑块；所述安装板为方形框架，固定从动轮的轴的两端通过轴承安装于方形框架长度方向的两块侧板上。

全文数据：用于架空线缆的包裹机器人技术领域本发明涉及高空裸露线缆包裹技术，具体涉及一种用于架空线缆的包裹机器人。背景技术架空输电线路是电能传输的主要方式，它与工农业生产、人民生活密切相关。配电架空输电线路供电范围大，分布广、用户多，所处的地理环境复杂、自然条件恶劣。调查发现，目前城乡结合部和农村配电架空输电线路70％以上还是裸导线，极易受到树障、高空异物、施工机械的触碰造成线路跳闸，尤其是临近房屋、树木、鱼塘等区域，更是配网跳闸和人员触电死亡的重灾区，严重影响了供电效益，产生了不良的影响。面对此类问题，传统解决办法只能更换绝缘导线。但这种方法不仅施工周期长、电量损失大、投资大，而且受到地理位置、原有杆塔受力情况、青赔、停电时间等因素影响，相当一部分区域绝缘化改造根本难以实施。目前市面上鲜有对高空裸露线缆包裹的装置出现，仅华北电力大学研发了对高空线缆的绝缘皮进行修复包裹的“10KV架空线绝缘修复机器人”，此款配电线路绝缘修复机器人针对带有绝缘层的架空线缆，对绝缘层破损处实施包裹新的绝缘皮、完成线路修复。只是对线路部分破损处修复，每次修复距离半米左右，不可连续作业，不能形成连续的绝缘防护层。发明内容针对现有技术中的上述不足，本发明提供的用于架空线缆的包裹机器人能够在行走过程中通过包裹机构将粘性绝缘皮包裹在裸露的线缆上。为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：提供一种用于架空线缆的包裹机器人，其包括行走机构和包裹机构，行走机构包括机架，机架的纵梁上安装有至少一个驱动电机，驱动电机的输出轴上安装有用于在线缆上移动的行走轮；纵梁所在侧的机架沿长度方向开设有供线缆进入与行走轮接触的线缆进口；包裹机构包括轮盘和固定在机架一侧的支撑板，支撑板上安装有支撑轮盘、并带动其旋转的旋转装置；轮盘远离机架的一侧上具有固定粘性绝缘层的安装杆；轮盘和支撑板上均开设有供线缆进入的线缆通道。进一步地，旋转装置包括至少两个通过轴承安装于支撑板上、用于支撑轮盘的转动轮；至少一个旋转轮与旋转电机连接、以带动轮盘旋转。进一步地，机架两侧线缆进口处均设置有用于线缆导向的导向装置；导向装置包括两个固定于机架上、并相互配合的导向支撑架，两个导向支撑架上的弧形导向板的弧面朝向同一方向，使两个弧面之间的通道构成部分线缆进口。进一步地，转动轮为摩擦轮，其圆周上开设有容纳轮盘的V形槽。进一步地，用于架空线缆的包裹机器人还包括行走辅助机构，行走辅助机构包括固定在与线缆进口相对侧机架上的升降机构，升降机构上安装有沿机架长度方向延伸的安装板，安装板上通过轴承安装有至少一个与行走轮配合夹紧线缆的从动轮。进一步地，升降机构包括固定在与线缆进口相对侧机架上的升降电机，升降电机的输出轴上固定有升降丝杆，升降丝杆的自由端套装有固定于安装板上的螺母。进一步地，安装板的两端均设置有其上具有滑槽的安装块，升降机构所在侧的机架上安装有向着行走轮方向延伸的竖梁，竖梁上具有与滑槽配合的滑块。进一步地，安装板为方向框架，固定从动轮的轴的两端通过轴承安装于方向框架长度方向的两块侧板上。进一步地，行走轮为V型轮，其材质为PVC塑料。进一步地，机架上安装有两块纵梁，驱动电机固定于其中一块纵梁上，驱动电机的输出轴的自由端通过轴承固定于另一块纵梁上，行走轮固定于两块纵梁之间的驱动电机的输出轴上。本发明的有益效果为：在进行线缆包裹时，将线缆从包裹机器人机器人的线缆进口处穿入，通过行走轮悬挂在线缆上，将安装杆上固定的粘性绝缘层粘在裸露的线缆上，行走轮在带动包裹机器人前景的同时通过旋转装置带动轮盘转动，以将粘性绝缘层粘在线缆上实现裸露线缆的包裹。本方案提供的包裹机器人能够实现配电线路的带电作业，在配电网进行日常维护和紧急排除电力系统故障时，可以减少可能发生的人员危险，提高电网的安全性和可靠性；同时还节省了修复时间，使用也更加便捷，实现了机械结构创新以及机电结合创新，包裹机器人填补了目前架空裸露线缆绝缘皮自动包裹工作的技术空白，克服了人工包裹的诸多局限性。附图说明图1为用于架空线缆的包裹机器人的立体图。图2为用于架空线缆的包裹机器人的主视图。图3为用于架空线缆的包裹机器人的侧视图。图4为行走辅助机构安装在行走机构上的一个视角的立体图。图5为行走辅助机构安装在行走机构上的另一个视角的立体图。图6为行走辅助机构安装在行走机构上的侧视图。图7为放置有线缆的包裹机构的立体图。图8为用于架空线缆的包裹机器人上放置有线缆的立体图。其中，1、行走机构；11、机架；111、连接梁；112、竖向梁；113、纵梁；12、驱动电机；13、行走轮；14、线缆进口；2、导向装置；21、导向支撑架；211、弧形导向板；3、包裹机构；31、轮盘；311、安装杆；312、线缆通道；32、支撑板；33、旋转装置；331、转动轮；332、旋转电机；4、粘性绝缘层；5、行走辅助机构；51、升降机构；511、升降电机；512、升降丝杆；513、螺母；52、安装板；53、从动轮；54、安装块；55、竖梁；551、滑块；6、线缆。具体实施方式下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。如图1所示，用于架空线缆的包裹机器人包括行走机构1和包裹机构3，行走机构1包括机架11，为了便于机架11的制造及机架11悬挂在线缆6上的稳定性，将机架11设计成通过八根连接块连接而成的方形框架，在方形框架的一侧宽度方向的两根连接块上连接有一个沿长度方向布置的连接梁111，在连接梁111对侧长度方向的连接块中部均安装有一个竖向梁112，两根竖向梁112之间连接有至少一根纵梁113。如图1、图4、图5和图8所示，机架11的纵梁113上安装有至少一个驱动电机12，优选驱动电机12为无刷直流减速电机，驱动电机12的输出轴上安装有用于在线缆6上移动的行走轮13；纵梁113所在侧的机架11沿长度方向开设有供线缆6进入与行走轮13接触的线缆进口14。实施时，本方案优选机架11上安装有两块纵梁113，驱动电机12固定于其中一块纵梁113上，驱动电机12的输出轴的自由端通过轴承固定于另一块纵梁113上，行走轮13固定于两块纵梁113之间的驱动电机12的输出轴上。采用上述结构进行驱动电机12及行走轮13的安装，可以避免驱动电机12在工作时产生的震动使悬挂在线缆6上的包裹机器人跟随晃动；另外为了提高包裹机器人悬挂及运动的平稳性，可以设置多个行走轮13，本方案优选设置有两个行走轮13，且每个行走轮13都与一个驱动电机12电连接。包裹机器人在线缆6上的行走由行走机构1驱动，两个行走轮13各由一个无刷直流减速电机驱动，本方案的行走机构1结构简单紧凑、传动平稳、维护更换方便。如图3、图5和图6所示，机架11两侧线缆进口14处均设置有用于线缆6导向的导向装置2；实施时，还可以在两个导向装置2之间的机架11上安装至少一个导向装置2，以提高导向装置2的稳定性，不过在两个导向装置2之间设置导向装置2时，需要注意其不能影响行走轮13的正常行走。如图6所示，导向装置2包括两个固定于机架11上、并相互配合的导向支撑架21，两个导向支撑架21上的弧形导向板211的弧面朝向同一方向，使两个弧面之间的通道构成部分线缆进口14。设置导向装置2之后，将包裹机器人采用杆件顶起后，使线缆6进入线缆进口14的开端，杆件只需要带着包裹机器人向下运动，在导向装置2的限位作用及引导下就能够快速准确地使线缆6进入导向轮的下表面、并与导向轮接触。如图1、图7和图8所示，包裹机构3包括轮盘31和固定在机架11一侧的支撑板32，支撑板32上安装有支撑轮盘31、并带动其旋转的旋转装置33；轮盘31远离机架11的一侧上具有固定粘性绝缘层4的安装杆311；轮盘31和支撑板32上均开设有供线缆6进入的线缆通道312。在本发明的一个实施例中，旋转装置33包括至少两个通过轴承安装于支撑板32上、用于支撑轮盘31的转动轮331；至少一个旋转轮与旋转电机332连接、以带动轮盘31旋转。旋转装置33采用上述结构后，其可以通过旋转电机332带动转动轮331转动，再通过转动轮331的转动实现轮盘31的旋转，以达到轮盘31带着安装杆311以线缆6为中心进行旋转，而达到将安装杆311上的粘性绝缘层4呈螺旋状缠绕在裸露的电缆上。实施时，本方案优选转动轮331为摩擦轮，其圆周上开设有容纳轮盘31的V形槽，转动轮331采用该种结构可以通过摩擦驱动轮盘31的转动，摩擦轮上V形槽的设计可以限制轮盘31轴向位移。为了保证轮盘31运动的稳定性，本方案优选轮盘31上设置有四个位于同一圆周上的转动轮331，其中两个转动轮331各与一个旋转电机332连接。另外，本方案的转动轮331不局限于上述结构，其也可以设计成齿轮，不过这种设计需要同时在轮盘31的内表面设置上与齿轮相啮合的齿。如图2、图4至图6所示，在本发明的一个实施例中，用于架空线缆的包裹机器人还包括行走辅助机构5，行走辅助机构5包括固定在与线缆进口14相对侧机架11上的升降机构51，升降机构51上安装有沿机架11长度方向延伸的安装板52，安装板52上通过轴承安装有至少一个与行走轮13配合夹紧线缆6的从动轮53。其中的安装板52为方向框架，固定从动轮53的轴的两端通过轴承安装于方向框架长度方向的两块侧板上。在包裹机器人上线包裹之前，升降机构51可以带着从动轮53向下运动至机架11底端，为包裹机器人的上线留出空隙，当包裹机器人被送上线缆6后控制升降机构51升起，使从动轮53与电线接触，增大线缆6与行走轮13及从动轮53之间的摩擦力，以提升爬坡性能，减小包裹机器人运行的震动。实施时，本方案优选升降机构51包括固定在与线缆进口14相对侧机架11上的升降电机511，具体地，升降电机511固定在机架11的连接梁111上，升降电机511的输出轴上固定有升降丝杆512，升降丝杆512的自由端套装有固定于安装板52上的螺母513。其中的升降电机511采用步进电机，其安装在连接梁111的中间，升降机构51采用丝杆、螺母513及升降电机511的相互配合，可以将升降电机511的旋转运动转化为直线运动带动从动轮53升降。如图1和图4所示，安装板52的两端均设置有其上具有滑槽的安装块54，升降机构51所在侧的机架11上安装有向着行走轮13方向延伸的竖梁55，竖梁55上具有与滑槽配合的滑块551。安装块54上的滑槽与竖梁55上的滑块551的相互配合，可以在升降机构51上升和下降过程中起到导向作用，保证升降机构51能够带着从动轮53平稳上升及下降。实施时，本方案优选行走轮13和从动轮53均为V型轮，行走轮13的材质为PVC塑料，V型轮能够适应一定范围内的不同线径，V型轮采用PVC塑料并做表面粗糙处理以增大V型轮与线缆6之间的摩擦，在遇到线路爬坡情况下可以避免打滑现象。为了实现包裹机器人悬挂至线缆6上后的自动控制，可以在机架11任一位置设置一个控制器，将旋转电机332、升降电机511和驱动电机12均与控制器连接，以实现自动控制，再在地面配备一个与控制器进行通信的遥控器，还可以实现地面远程控制。采用本方案提供的用于架空线缆的包裹机器人进行高空线缆6包裹的工作流程为：将升降机构51降至机架11底端，将轮盘31和支撑板32上的线缆通道312及机架11上的线缆进口14调整至同一方向，尽量使三者位于同一直线上，准备上线；人工采用杆件将包裹机器人顶起，将包裹机器人悬挂至线缆6上，并控制升降机构51上升以使从动轮53与行走轮13配合夹紧线缆6；将粘性绝缘层4的初始端粘连在线缆6上，同步启动驱动电机12和旋转电机332，带动轮盘31旋转以将粘性绝缘材料粘连在线缆6上。

权利要求：1.用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，包括行走机构和包裹机构，所述行走机构包括机架，所述机架的纵梁上安装有至少一个驱动电机，所述驱动电机的输出轴上安装有用于在线缆上移动的行走轮；所述纵梁所在侧的机架沿长度方向开设有供线缆进入与行走轮接触的线缆进口；所述包裹机构包括轮盘和固定在所述机架一侧的支撑板，所述支撑板上安装有支撑所述轮盘、并带动其旋转的旋转装置；所述轮盘远离所述机架的一侧上具有固定粘性绝缘层的安装杆；所述轮盘和支撑板上均开设有供线缆进入的线缆通道。2.根据权利要求1所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述旋转装置包括至少两个通过轴承安装于支撑板上、用于支撑轮盘的转动轮；至少一个旋转轮与旋转电机连接、以带动轮盘旋转。3.根据权利要求1所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述机架两侧线缆进口处均设置有用于线缆导向的导向装置；所述导向装置包括两个固定于机架上、并相互配合的导向支撑架，两个所述导向支撑架上的弧形导向板的弧面朝向同一方向，使两个弧面之间的通道构成部分线缆进口。4.根据权利要求1-3任一所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述转动轮为摩擦轮，其圆周上开设有容纳所述轮盘的V形槽。5.根据权利要求1所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，还包括行走辅助机构，所述行走辅助机构包括固定在与线缆进口相对侧机架上的升降机构，所述升降机构上安装有沿机架长度方向延伸的安装板，所述安装板上通过轴承安装有至少一个与所述行走轮配合夹紧线缆的从动轮。6.根据权利要求5所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述升降机构包括固定在与线缆进口相对侧机架上的升降电机，所述升降电机的输出轴上固定有升降丝杆，升降丝杆的自由端套装有固定于安装板上的螺母。7.根据权利要求5或6所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述安装板的两端均设置有其上具有滑槽的安装块，所述升降机构所在侧的机架上安装有向着行走轮方向延伸的竖梁，所述竖梁上具有与所述滑槽配合的滑块。8.根据权利要求5或6所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述安装板为方向框架，固定从动轮的轴的两端通过轴承安装于方向框架长度方向的两块侧板上。9.根据权利要求1-3、5、6任一所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述行走轮为V型轮，其材质为PVC塑料。10.根据权利要求1-3、5、6任一所述的用于架空线缆的包裹机器人，其特征在于，所述机架上安装有两块纵梁，所述驱动电机固定于其中一块纵梁上，驱动电机的输出轴的自由端通过轴承固定于另一块纵梁上，所述行走轮固定于两块纵梁之间的驱动电机的输出轴上。

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