一种用于导线微风振动检测的磁力攀爬机器人的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种用于导线微风振动检测的磁力攀爬机器人。


背景技术：

[0002]
电网铁塔系受强风、裹冰、地震、基础沉降、山体滑坡、采空区地质变化等因素造成应力超限或振动疲劳,在服役期内强度性能下降甚至突发倒塔事故以致产生重大经济损失。目前主要依靠线路维护人员通过目测发现铁塔的变化, 铁塔的可靠性没有相应的数据库和评估方法。近年来，输电线路导线已经发生断线事故，这在一定程度影响电能的持续供应，为了避免这一现象持续发生，应用微风振动在线监测技术是十分必要的，它能有效降低线路的危险性，削弱微风振动的不良影响。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种用于导线微风振动检测的磁力攀爬机器人，能够准确在线监测导线微风振动和测量距离，吸附机构采用强磁履带链条和电磁体的组合，能够根据作业环境调节吸附磁力大小，实现高压铁塔的智能巡检,降低人工攀爬的风险系数。
[0004]
本实用新型采用的技术方案如下：一种用于导线微风振动检测的磁力攀爬机器人，其特征在于包括前后两段行进机构，两段行进机构之间设置的关节机构，所述的关节机构包括两个相互垂直串联连接的二自由度调节机构，所述的二自由度调节机构包括回转结构，回转结构一端与行进机构连接，另一端连接摆动结构，回转结构带动所述的行进机构作回转动作，摆动结构带动所述的行进机构转弯或抬头动作，两个二自由度调节机构内端的两个摆动结构相互垂直串联连接，在前段行进机构上安装一个超声波测距装置，在后段行进机构上安装一个导线微风振动检测装置。
[0005]
所述的行进机构为履带式行进机构，包括设置在行进机构内的电磁体和设置在外部的履带，所述履带的内表面均匀设置多个履带板强磁块，所述电磁体的电流大小能够调节以改变强履带板磁块的吸附磁力。
[0006]
所述的履带由多个强磁履带板串联接构成履带链条，任意相邻的两块强磁履带板通过履带板铰链销可转动连接，每个强磁履带板内固定安装强磁块。
[0007]
所述强磁块在强磁履带板上均匀间隔设置构成内齿结构，所述的履带式行进机构内还设置主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮的外壁均设有齿且与所述的内齿结构相配。
[0008]
所述主动轮和从动轮分布在履带式行进机构的两端，所述的履带式行进机构内还设置驱动电机和充电电池，所述的驱动电机通过传动轴和传动齿连接主动轮。
[0009]
所述履带板强磁块与电磁铁同侧的磁极磁性相同。
[0010]
所述的驱动电机为步进电机，能够正转或者反转控制履带式行进机构的前进或后退。
[0011]
所述的回转结构包括相互配合的圆形支架和回转电机，回转电机动作带动圆形支架旋转。
[0012]
所述的摆动结构包括舵机支架，舵机支架中心设置舵机，舵机动作带动舵机支架摆动。
[0013]
在前段的行进机构上设置鱼眼摄像头。
[0014]
本实用新型的有益效果在于:
[0015]
1.本实用新型装载的导线微风振动在线监测装置，对于输电线路，不仅能够提高电能质量，还会有效降低工作人员的工作量，与此同时，还会降低输电故障，提高电能利用率。此外，这对变电站有序运行具有重要意义，变电站经济效益增加的同时，我国经济水平也会相应增强，从而有利于我国和谐社会的构建和社会的持续发展。
[0016]
2.本实用新型采用履带结构，通过安装在强磁履带链条内侧的履带板强磁块产生磁性吸附，同时通过电磁铁强化链条内部的履带板强磁块使强磁履带链条的磁路加强，提高了强磁履带链条在电网铁塔上的吸附力。并且通过控制电流的大小控制电磁铁的磁性，能够根据作业环境调节吸附磁力的大小，根据安全范围内最小的牵引力选用合适的吸附磁力，延长步进电机的使用寿命。
[0017]
本装置仅仅增加了行进机构内部电磁铁，以较小的体积和重量代价实现了较大吸附力和负载效果提升，并且能够有效的保护强磁块，避免其与吸附面直接发生接触，提高了强磁块的使用寿命。
[0018]
3.本实用新型将两个二自由度调节机构串联接，并增加了回转(roll)模块，通过二自由度的十字机构和两个回转模块的组合，形成一个四自由度的关节机构，再配合前后两段独立控制的行进机构，通过多个电机相互控制，机器人能够实现跃障、爬坡、转弯、翻身等功能，适合复杂的探测需求。
[0019]
4.本实用新型横截面积小，能够在狭长型管道中进行作业；前后行进机构分别用两个步进电机控制，能实现正向和反向的爬行，同时抓地性也更强。
[0020]
5.本实用新型的机器人采用内置的充电电池作为电源，避免机器人拖缆线，减轻机器人的重量，减轻机器人在管道内部运动的阻力。搭载的功能装置(鱼眼摄像头)能随时360
°
观察叶片内部状况并对信号进行存储和传输，同时能够对机器人实时状态进行观测和定位。
附图说明
[0021]
图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0022]
图2为本实用新型超声波测距装置结构示意图。
[0023]
图3为本实用新型导线微风震动检测装置示意图。
[0024]
图4为行进机构的内部结构示意图。
[0025]
图5为本实用新型强磁履带板的结构示意图。
[0026]
图6为履带板强磁块与电磁体的结构示意图。
[0027]
图7为本实用新型关节机构的示意图。
[0028]
图中：1.行进机构，2.主动轮，3.从动轮，4.电磁体，5.电池盒，6. 关节机构，7.舵机，8.舵机支架，9.圆形支架，10回转电机，11.强磁块，12. 强磁履带板13.履带板铰链销
14.鱼眼摄像头15.超声波测距装置16.前顶板 17.导线微风振动检测装置18.后顶板。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0030]
如图1-图7所示的一种用于导线微风振动检测的磁力攀爬机器人，包括前段行进机构1和后段行进机构，在前段的行进机构上设置鱼眼摄像头14。两段行进机构之间设置的关节机构6，所述的关节机构包括两个相互垂直串联连接的二自由度调节机构，所述的二自由度调节机构包括回转结构，回转结构一端与行进机构连接，另一端连接摆动结构，回转结构带动所述的行进机构作回转动作，摆动结构带动所述的行进机构转弯或抬头动作，两个二自由度调节机构内端的两个摆动结构相互垂直串联连接，所述的行进机构为履带式行进机构，在前段行进机构上安装一个超声波测距装置15，在后段行进机构上安装一个导线微风振动检测装置17。测距装置固定连接前顶板16，导线微风振动检测装置17固定连接后顶板18。
[0031]
履带由多个强磁履带板12串联接构成履带链条，任意相邻的两块强磁履带板通过履带板铰链销13可转动连接，每个强磁履带板内固定安装强磁块11。履带板强磁块通过胶水与强磁履带板固定粘接，也可以通孔卡扣或其他方式固定，
[0032]
所述强磁块在强磁履带板上均匀间隔设置构成内齿结构，所述的履带式行进机构内还设置主动轮2和从动轮3，所述主动轮和从动轮的外壁均设有齿且与所述的内齿结构相配。
[0033]
所述主动轮和从动轮分布在履带式行进机构的两端，所述的履带式行进机构内还设置驱动电机和充电电池，所述的驱动电机通过传动轴和传动齿连接主动轮。
[0034]
所述履带板强磁块与电磁铁同侧的磁极磁性相同。使得电磁铁4的磁能能够通过电池盒5底部与强磁履带板12的接触穿透至强磁履带板12的外侧与吸附面的导磁体产生磁场外部循环，使得整体结构的磁通量增大。所述电磁体的电流大小能够调节以改变强履带板磁块的吸附磁力。
[0035]
所述的驱动电机为步进电机，能够正转或者反转控制履带式行进机构的前进或后退。
[0036]
所述的回转结构包括相互配合的圆形支架9和回转电机10，回转电机动作带动圆形支架旋转。所述的摆动结构包括舵机支架8，舵机支架中心设置舵机7，舵机动作带动舵机支架摆动。
[0037]
本实用新型在具体实施时，行进机构的工作方式为，步进电机带动主动轮动作，主动轮和从动轮均与履带链条，主动轮和从动轮的动作带动履带链条移动，当步进电机反转时，主动轮带着整体向相反方向移动。
[0038]
自主翻身：两个回转电机分别控制两段行进机构的翻转。在自主翻身时，为了防止出现扭绞状态，分为四步：第一步前部的舵机先旋转一定角度，第二步前部的回转电机转动前段行进机构使其翻转，第三步后部的回转电机转动后段行进机构，第四步调整舵机使整体回到直线。
[0039]
本发明装载的导线微风振动在线监测装置，能够准确在线监测导线微风振动和测量距离，吸附机构采用强磁履带链条和电磁体的组合，能够根据作业环境调节吸附磁力大小，实现高压铁塔的智能巡检，降低人工攀爬的风险系数。
[0040]
上述内容仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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