一种基于无人机的带电作业机器人投取装置

技术领域

本发明涉及超特高压输电线路检修设备技术领域，尤其涉及一种基于无人机的带电作业机器人投取装置。

背景技术

近年来，随着超特高压输电线路运行年限的增加，和设备的老化，带电作业的需求日益增长。带电作业机器人的应用也随之拓展，无人机技术的发展为带电作业机器人的投放和取出提供了更为便捷的方式。

检索式为TACD_ALL:(调节AND架AND电磁铁AND板AND(轨OR道)AND线路AND检修AND无人机)，获得较为接近的现有技术如下。

申请公布号为CN 113928566 A，名称为基于无人机的跟头滑车智能收放装置。在无人机上搭载滑车收放装置，滑车上挂载牵引绳，无人机通过电磁铁I将整个滑车装置吸起，挂载在地线上以后释放电磁铁；滑车作业完毕后无人机起飞，将地线上的滑车机构吸取回收。专用滑车能一次安装到位，避免了重复作业，减少了软梯、绝缘绳等工具的使用次数，从而可以降低工具的更换频率；节约了跟头滑车的悬挂时间、提高了工作效率；在符合安全规范的工况下，无需作业人员攀登杆塔实现滑车的精准投放；节省人力物力，对工作环境没有特殊要求，可有效减少作业人员高空作业，及时消除人员安全隐患，提高工作效率。

申请公布号为CN 112072542 A，名称为一种架空输电线高空传递系统及其传递作业方法。其降低登塔检修作业人员劳动强度、提高高空检修作业效率；依托无人机将连接有高空挂拆牵引装置的牵引绳牵引至高空，携带牵引绳越过导线上空后将其抛至地面，然后通过地面作业人员控制拽拉牵引绳将高空挂拆牵引装置挂入高空架空输电线路导线上，使其形成一个高空传递物件的临时施工吊点，通过在吊点下方设置一条动力绳延伸至地面形成一条便于高空传递装置攀爬升降的柔性轨道，并将高空传递装置装入在动力绳上，通过遥控或启用装置上的功能按钮即可启动高空传递装置牵引检修工器具或搭载检修作业人员顺牵引绳攀爬至高空检修作业点。

结合上述两篇专利文献和现有的技术方案，发明人分析发现在现有技术方案中存在如下技术问题。

目前无人机和带电作业机器人多采用绝缘绳软连接，无人机在投放机器人后需抛去绝缘绳返航，作业结束后需人员登塔作业取出。且受塔窗尺寸，导线排列方式，电场中电磁干扰的影响，无人机在投放过程易发生碰撞，绝缘绳缠绕、扭转等多种情况，造成无人机、机器人坠毁。以上不足使得作业难度增加，劳动强度增大、检修效率大大降低，设备安全无法保障。

对于此类情况，目前尚无专用的装置，为此，本发明的研制可有效解决以上问题。

带电作业机器人即用于在导线上进行检修作业的设备，以下简称滑车。

现有技术问题及思考：

如何解决投递或者取回滑车工作效率较低、安全性较差的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于无人机的带电作业机器人投取装置，解决投递或者取回滑车工作效率较低、安全性较差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于无人机的带电作业机器人投取装置包括台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁、控制器和无线通信装置，所述腿部包括第一至第四连接腿，所述第一连接腿包括伸缩腿、腿锁紧单元和脚锁紧单元，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述连接架固定连接在台面的顶部，所述伸缩腿的一端与台面的下部固定连接，伸缩腿的另一端与导轨活动连接，脚锁紧单元将伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱，腿锁紧单元将伸缩腿锁闭或者打开从而使得伸缩腿固定或者伸缩，所述第一至第四连接腿在台面上均匀分布，所述第一连接腿和第二连接腿在第一导轨上，所述第三连接腿和第四连接腿在第二导轨上，所述电磁铁固定连接在连接架的顶部，所述控制器与无线通信装置电连接，控制器的控制端与电磁铁电连接。

进一步的技术方案在于：还包括遥控器、无人机和吸板，所述无线通信装置固定连接在台面上，所述遥控器与无人机无线连接并通信，遥控器与无线通信装置无线连接并通信，所述无人机与吸板连接，所述吸板与电磁铁吸附固定在一起或者分离。

进一步的技术方案在于：所述台面和腿部形成工作台，所述连接架为用于调整角度的调节架。

进一步的技术方案在于：所述连接架为鸭嘴支架。

进一步的技术方案在于：在导轨上开设有滑动孔，伸缩腿与导轨滑动连接，在伸缩腿上开设有滑动孔，所述腿锁紧单元和脚锁紧单元均为螺栓，所述腿锁紧单元为腿螺栓，所述脚锁紧单元为脚螺栓，所述腿螺栓穿过伸缩腿的滑动孔将伸缩腿锁闭或者打开，所述脚螺栓穿过导轨的滑动孔与伸缩腿连接并使得伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱。

进一步的技术方案在于：还包括绝缘绳，所述绝缘绳的一端与无人机连接，绝缘绳的另一端与吸板连接。

进一步的技术方案在于：还包括摄像头，所述摄像头与台面固定连接，摄像头与无线通信装置电连接并通信，所述控制器的控制端与摄像头电连接。

进一步的技术方案在于：还包括工作台降落伞，所述工作台降落伞与台面固定连接。

进一步的技术方案在于：还包括无人机降落伞，所述无人机降落伞与无人机固定连接。

进一步的技术方案在于：还包括滑车，所述导轨与滑车固定连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

一种基于无人机的带电作业机器人投取装置包括台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁、控制器和无线通信装置，所述腿部包括第一至第四连接腿，所述第一连接腿包括伸缩腿、腿锁紧单元和脚锁紧单元，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述连接架固定连接在台面的顶部，所述伸缩腿的一端与台面的下部固定连接，伸缩腿的另一端与导轨活动连接，脚锁紧单元将伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱，腿锁紧单元将伸缩腿锁闭或者打开从而使得伸缩腿固定或者伸缩，所述第一至第四连接腿在台面上均匀分布，所述第一连接腿和第二连接腿在第一导轨上，所述第三连接腿和第四连接腿在第二导轨上，所述电磁铁固定连接在连接架的顶部，所述控制器与无线通信装置电连接，控制器的控制端与电磁铁电连接。该技术方案，其通过台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁、控制器和无线通信装置等，实现投递或者取回滑车工作效率较高、安全性较好。

详见具体实施方式部分描述。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1中工作台的结构图；

图4是图1中鸭嘴支架的结构图；

图5是本发明实施例1的原理框图；

图6是本发明的状态图；

图7是本发明的安全策略图；

图8是应用中遥控器的数据流图；

图9是应用的结构图。

其中：1工作台降落伞、2绝缘绳、3吸板、4电磁铁、5摄像头、6工作台、7第一导轨、8鸭嘴支架、9滑车。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1：

如图1～图5所示，本发明公开了一种基于无人机的带电作业机器人投取装置包括工作台降落伞1、台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁4、摄像头5、控制器和无线通信装置，所述腿部包括第一至第四连接腿，所述第一连接腿包括伸缩腿、腿锁紧单元和脚锁紧单元，所述导轨包括第一导轨7和第二导轨。

所述连接架固定连接在台面的顶部，所述伸缩腿的一端与台面的下部固定连接，伸缩腿的另一端与导轨活动连接。

脚锁紧单元将伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱，腿锁紧单元将伸缩腿锁闭或者打开从而使得伸缩腿固定或者伸缩。

所述第一至第四连接腿在台面上均匀分布，所述第一连接腿和第二连接腿在第一导轨7上，所述第三连接腿和第四连接腿在第二导轨上。

所述电磁铁4固定连接在连接架的顶部，所述无线通信装置固定连接在台面上。

如图3所示，所述台面和腿部形成工作台6。

如图4所示，所述连接架为用于调整角度的鸭嘴支架8。

如图1和图2所示，在导轨上开设有滑动孔，伸缩腿与导轨滑动连接，在伸缩腿上开设有滑动孔，所述腿锁紧单元和脚锁紧单元均为螺栓，所述腿锁紧单元为腿螺栓，所述脚锁紧单元为脚螺栓，所述腿螺栓穿过伸缩腿的滑动孔将伸缩腿锁闭或者打开，所述脚螺栓穿过导轨的滑动孔与伸缩腿连接并使得伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱。

如图1和图2所示，所述摄像头5与台面固定连接。

如图1和图2所示，所述工作台降落伞1与台面固定连接。

如图5所示，所述控制器与无线通信装置电连接，控制器的控制端与电磁铁4电连接，控制器的控制端与摄像头5电连接，摄像头5与无线通信装置电连接并通信。

其中，控制器为单片机，控制器、电磁铁、摄像头和无线通信装置本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

实施例1使用说明：

配合使用到的设备有滑车、遥控器、无人机、无人机降落伞、绝缘绳2和吸板3。

如图1和图2所示，所述绝缘绳2的一端与无人机连接，绝缘绳2的另一端与吸板3连接，所述吸板3与电磁铁4吸附固定在一起或者分离。

将所述无人机降落伞与无人机固定连接。

将所述导轨与滑车固定连接。

所述遥控器与无人机无线连接并通信，遥控器与无线通信装置无线连接并通信。

实施例2：

实施例2不同于实施例1之处在于，还包括滑车，所述导轨与滑车固定连接。

本发明公开了一种基于无人机的带电作业机器人投取装置包括滑车、工作台降落伞1、台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁4、摄像头5、控制器和无线通信装置，所述腿部包括第一至第四连接腿，所述第一连接腿包括伸缩腿、腿锁紧单元和脚锁紧单元，所述导轨包括第一导轨7和第二导轨。

所述导轨与滑车固定连接。

所述连接架固定连接在台面的顶部，所述伸缩腿的一端与台面的下部固定连接，伸缩腿的另一端与导轨活动连接。

脚锁紧单元将伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱，腿锁紧单元将伸缩腿锁闭或者打开从而使得伸缩腿固定或者伸缩。

所述第一至第四连接腿在台面上均匀分布，所述第一连接腿和第二连接腿在第一导轨7上，所述第三连接腿和第四连接腿在第二导轨上。

所述电磁铁4固定连接在连接架的顶部，所述无线通信装置固定连接在台面上。

所述台面和腿部形成工作台6。

所述连接架为用于调整角度的鸭嘴支架8。

在导轨上开设有滑动孔，伸缩腿与导轨滑动连接，在伸缩腿上开设有滑动孔，所述腿锁紧单元和脚锁紧单元均为螺栓，所述腿锁紧单元为腿螺栓，所述脚锁紧单元为脚螺栓，所述腿螺栓穿过伸缩腿的滑动孔将伸缩腿锁闭或者打开，所述脚螺栓穿过导轨的滑动孔与伸缩腿连接并使得伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱。

所述摄像头5与台面固定连接。

所述工作台降落伞1与台面固定连接。

所述控制器与无线通信装置电连接，控制器的控制端与电磁铁4电连接，控制器的控制端与摄像头5电连接，摄像头5与无线通信装置电连接并通信。

其中，控制器为单片机，控制器、电磁铁、摄像头和无线通信装置本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

将导轨与滑车固定连接在一起作为一个完整装置，节约了在现场组装的时间，使用更便利。

实施例2使用说明：

配合使用到的设备有遥控器、无人机、无人机降落伞、绝缘绳2和吸板3。

所述绝缘绳2的一端与无人机连接，绝缘绳2的另一端与吸板3连接，所述吸板3与电磁铁4吸附固定在一起或者分离。

将所述无人机降落伞与无人机固定连接。

所述遥控器与无人机无线连接并通信，遥控器与无线通信装置无线连接并通信。

实施例3：

实施例3不同于实施例2之处在于，还包括遥控器、无人机、绝缘绳2和吸板3，所述遥控器与无人机无线连接并通信，遥控器与无线通信装置无线连接并通信，所述绝缘绳2的一端与无人机连接，绝缘绳2的另一端与吸板3连接，所述吸板3与电磁铁4吸附固定在一起或者分离。

本发明公开了一种基于无人机的带电作业机器人投取装置包括滑车、遥控器、无人机、绝缘绳2、吸板3、工作台降落伞1、台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁4、摄像头5、控制器和无线通信装置，所述腿部包括第一至第四连接腿，所述第一连接腿包括伸缩腿、腿锁紧单元和脚锁紧单元，所述导轨包括第一导轨7和第二导轨。

所述导轨与滑车固定连接。

所述连接架固定连接在台面的顶部，所述伸缩腿的一端与台面的下部固定连接，伸缩腿的另一端与导轨活动连接。

脚锁紧单元将伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱，腿锁紧单元将伸缩腿锁闭或者打开从而使得伸缩腿固定或者伸缩。

所述第一至第四连接腿在台面上均匀分布，所述第一连接腿和第二连接腿在第一导轨7上，所述第三连接腿和第四连接腿在第二导轨上。

所述电磁铁4固定连接在连接架的顶部，所述无线通信装置固定连接在台面上。

所述台面和腿部形成工作台6。

所述连接架为用于调整角度的鸭嘴支架8。

在导轨上开设有滑动孔，伸缩腿与导轨滑动连接，在伸缩腿上开设有滑动孔，所述腿锁紧单元和脚锁紧单元均为螺栓，所述腿锁紧单元为腿螺栓，所述脚锁紧单元为脚螺栓，所述腿螺栓穿过伸缩腿的滑动孔将伸缩腿锁闭或者打开，所述脚螺栓穿过导轨的滑动孔与伸缩腿连接并使得伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱。

所述摄像头5与台面固定连接。

所述工作台降落伞1与台面固定连接。

所述绝缘绳2的一端与无人机连接，绝缘绳2的另一端与吸板3连接，所述吸板3与电磁铁4吸附固定在一起或者分离。

所述遥控器与无人机无线连接并通信，遥控器与无线通信装置无线连接并通信，所述控制器与无线通信装置电连接，控制器的控制端与电磁铁4电连接，控制器的控制端与摄像头5电连接，摄像头5与无线通信装置电连接并通信。

其中，控制器为单片机，遥控器、无人机、控制器、电磁铁、摄像头和无线通信装置本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

实施例4：

实施例4不同于实施例3之处在于，还包括无人机降落伞，所述无人机降落伞与无人机固定连接。

本发明公开了一种基于无人机的带电作业机器人投取装置包括滑车、遥控器、无人机、绝缘绳2、吸板3、无人机降落伞、工作台降落伞1、台面、腿部、连接架、导轨、电磁铁4、摄像头5、控制器和无线通信装置，所述腿部包括第一至第四连接腿，所述第一连接腿包括伸缩腿、腿锁紧单元和脚锁紧单元，所述导轨包括第一导轨7和第二导轨。

所述导轨与滑车固定连接。

所述连接架固定连接在台面的顶部，所述伸缩腿的一端与台面的下部固定连接，伸缩腿的另一端与导轨活动连接。

脚锁紧单元将伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱，腿锁紧单元将伸缩腿锁闭或者打开从而使得伸缩腿固定或者伸缩。

所述第一至第四连接腿在台面上均匀分布，所述第一连接腿和第二连接腿在第一导轨7上，所述第三连接腿和第四连接腿在第二导轨上。

所述电磁铁4固定连接在连接架的顶部，所述无线通信装置固定连接在台面上。

所述台面和腿部形成工作台6。

所述连接架为用于调整角度的鸭嘴支架8。

在导轨上开设有滑动孔，伸缩腿与导轨滑动连接，在伸缩腿上开设有滑动孔，所述腿锁紧单元和脚锁紧单元均为螺栓，所述腿锁紧单元为腿螺栓，所述脚锁紧单元为脚螺栓，所述腿螺栓穿过伸缩腿的滑动孔将伸缩腿锁闭或者打开，所述脚螺栓穿过导轨的滑动孔与伸缩腿连接并使得伸缩腿与导轨固定连接在一起或者松脱。

所述摄像头5与台面固定连接。

所述工作台降落伞1与台面固定连接。

所述绝缘绳2的一端与无人机连接，绝缘绳2的另一端与吸板3连接，所述吸板3与电磁铁4吸附固定在一起或者分离。

所述无人机降落伞与无人机固定连接。

所述遥控器与无人机无线连接并通信，遥控器与无线通信装置无线连接并通信，所述控制器与无线通信装置电连接，控制器的控制端与电磁铁4电连接，控制器的控制端与摄像头5电连接，摄像头5与无线通信装置电连接并通信。

其中，控制器为单片机，遥控器、无人机、控制器、电磁铁、摄像头和无线通信装置本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。

本申请的目的：

近年来，随着超特高压输电线路运行年限的增加，和设备的老化，带电作业的需求日益增长。带电作业机器人的应用也随之拓展，无人机技术的发展为带电作业机器人的投放和取出提供了更为便捷的方式。目前无人机和带电作业机器人多采用绝缘绳软连接，无人机在投放机器人后需抛去绝缘绳返航，作业结束后需人员登塔作业取出。且受塔窗尺寸，导线排列方式，电场中电磁干扰的影响，无人机在投放过程易发生碰撞，绝缘绳缠绕、扭转等多种情况，造成无人机、机器人坠毁。以上不足使得作业难度增加，劳动强度增大、检修效率大大降低，设备安全无法保障。

对于此类情况，目前尚无专用的装置，为此，本发明的研制可有效解决以上问题。

技术方案说明：

如图9所示，本发明用于超、特高压输电线路带电作业机器人的无人机投放和取出。包括导轨、工作台6、工作台降落伞1、鸭嘴支架、电磁铁、吸板、绝缘绳2、摄像头，无人机降落伞。超、特高压输电线路带电作业机器人即滑车9。导轨包括第一导轨7和第二导轨。

为了实现上述目的，本装置采取以下技术方案：

步骤一：将工作台支腿分别与机器人上的导轨连接，通过调节连接位置和支腿长度，并人工试吊，实现无人机起吊后机器人基本保持水平。

步骤二：根据消缺投放位置的导线倾斜角度，调节鸭嘴支架预偏，使无人机接触导线时更平稳。

步骤三：连接无人机-绝缘绳-铁盘。

步骤四：电磁铁通电后，使铁盘吸附电磁铁，无人机起飞并将机器人投放至指定位置。

步骤五：机器人正确放置后电磁铁断电，铁盘与机器人脱离，无人机返航。

步骤六：作业结束后，电磁铁通电，操作无人机，在摄像头的辅助下使铁盘吸附电磁铁。

步骤七：无人机吊取机器人离开导线并返回地面，作业结束。

步骤三至步骤七均在基于降落伞的安全策略的保护下进行。

如图1所示，所述导轨，位于机器人上端，固定安装，用于调节支腿的安装位置，根据机器人搭载的模块重量和分布，调节至电磁铁吸附释放平台位于机器人的重心线上。

如图3所示，所述工作台及支腿包括四支长度可调节的非金属硬质伸缩杆，使电磁铁平台高于机器人一定高度，排除导线的电磁环境对铁盘吸附电磁铁的干扰。

所述电磁铁为通电即可有30kg吸附磁力的电磁铁，型号为KK-P34/25。

所述摄像头，即可通过图传辅助操作人员判断吸板与电磁铁位置。

如图4所示，所述鸭嘴支架位于平台下方与支腿相连，可调节预偏角度使机器人与导线倾斜角度相近，降低投放难度。

所述工作台降落伞，固定在工作台上。用于执行安全策略的开伞操作保护带电作业机器人安全。

所述无人机降落伞即无人机机身安装的降落伞，用于执行安全策略的开伞操作保护无人机安全。

所述安全策略，即在发生无人机炸机或电磁铁故障等高空坠落风险时执行开伞动作保障无人机及机器人安全着陆，降低设备损失和人员风险的操作策略。具体策略如下：

无人机遥控器上有联动开关，可以人工选择无人机降落伞与机器人降落伞是否联动使用。

如图6所示，当无人机已吊起机器人并升空时，将联动开关打开，系统处于联动工作状态下：

如图7和图8所示，当机器人已投放完毕，无人机单独飞行作业(投放后返回，作业后升空)，关闭联动开关，安全策略在非联动形式下进行，即无人机和机器人降落伞均单独控制，互不影响。

本发明不仅可以实现带电作业机器人的投放和取出，使得作业简单化，提高作业效率同时执行了合理的安全策略，保证作业的安全性。

本申请保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：

1、可以为带电作业机器人与无人机提供稳定可靠的连接装置，解决了目前无人机投放机器人难度大，可靠性低且无法取回机器人的问题，避免了作业人员登塔回收机器人的步骤，降低作业难度，提高作业效率，缩短了作业时间；

2、可以执行合理安全策略，保证了无人机、机器人在故障时在降落伞的保护下可靠着陆，降低了人员的危险和设备的损失。

目前，本发明的技术方案已经进行了中试，即产品在大规模量产前的较小规模试验；中试完成后，在小范围内开展了用户使用调研，调研结果表明用户满意度较高；现在已开始着手准备产品正式投产进行产业化(包括知识产权风险预警调研)。