本发明专利技术公开了一种用于高压线路巡检机器人的双线圈磁力驱动装置，包括驱动体，所述驱动体由两个中心对称于高压导线且可开合的上驱动机体和下驱动机体组成，其特征在于：所述上驱动机体和下驱动机体均包括磁芯、层片、大矩形线圈和小矩形线圈，所述磁芯和层片沿高压导线的轴向贴合放置，所述大矩形线圈和小矩形线圈交替缠绕在磁芯和层片上，在相同大小尺寸下，相对于现有技术，本发明专利技术的双线圈磁力驱动装置驱动力提升达到50%以上，利用高压导线上高压电流产生的磁场对通电线圈的安培力使机器人得以移动，其取代传统的轮轨式驱动方式，从而消除机器人打滑问题；简化了驱动机构，降低了成本、机身重量、能耗及机身尺寸，可提高机器人的移动速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人技术和磁场学领域，尤其是涉及一种用于高压输电线路巡检机器人的双线圈磁力驱动装置。
技术介绍
高压输电线路作业机器人主要包括巡检机器人、除冰机器人、绝缘子清扫机器人等以及其它智能检测和维护设备。自上世纪八十年代以来，高压输电线路作业机器人一直是机器人
的研究热点。美国、日本、加拿大、中国等国家先后开展了架空高压输电线路作业机器人的研究工作。2008年，日本的Debenest等人专为高压多分裂导线研制出了名为“Expliner”的巡检机器人。2000年，加拿大魁北克水电研究院的Montambault等人研制了名为HQ Line-ROVer的遥控小车，该小车起初被用于清除电力传输线地线上的积冰，逐渐发展为用于线路巡检、维护等多用途的移动平台。2006年至今，Montambault及Pouliot等人在HQ LineROVer的基础上研制并发展了新一代巡检机器人，取名“LineScout”，其技术比较先进，功能比较齐全，该机器人不仅可以巡检线路，还可以完成导线修补、螺栓紧固等相对简单的线路维护作业。自20世纪80年代末，采用移动机器人对高压线路进行巡检已成为国内外机器人领域的研究热点。加拿大魁北克水电公司和日本关西电力公司(KEPCO)与日本电力系统公司(JPS)是国外研究高压线路巡检机器人的典型代表，前者研制出了名为“LineScout”巡检机器人，后者专为多分裂导线研制出了巡检机器人“Expliner”。国内巡检机器人的研究也取得了突破性进展，如武汉大学吴功平教授带领的研究团队已研制出了分别适应220kV单分裂线路和220-550kV多分裂线路的两种自主巡检机器人机型。国内外研究的高压巡检机器人大都采用轮臂式结构，依靠驱动轮与线路表面之间静摩擦力牵引机器人移动，当线路表面情况复杂时(如覆冰)，静摩擦力不足以克服重力而导致打滑。打滑会严重影响机器人的巡检效率，加重机器人的能源负担，损坏输电线路，打滑严重时，机器人变得难以控制。架空高压输电线路机器人的研究已经取得了较大进展，但距离实用化还有很大差距。目前，国内外研究的架空高压输电线路作业机器人在无障碍线路多采用轮轨方式牵引机器人移动，这种方式主要存在以下几个方面的问题。第一，轮轨系统中，驱动轮必须与线路接触，
因而摩擦影响不可避免，摩擦不仅损坏高压导线，而且会缩短行走轮的使用寿命；第二，轮轨式移动方式受到线路表面粘着条件的限制，容易发生打滑；第三，轮轨系统的效率有一定的局限性，因而实际研发的高压输电线路作业机器人在无障碍线路的巡航速度还无法满足实际需要；第四，轮轨系统的振动会增大架空高压导线的有害动载荷。磁力驱动技术早在20世纪30年代就已经被人们所提出,但是由于当时对这门技术尚缺乏足够的认识,而且也受到永磁材料发展局限性的制约，因此在这一时期内虽然对这一技术进行过很多的实验研究，但最终未取得较大进展。20世纪50年代一些科学技术工作者又提出对这一技术的重新探讨、研究和研制，虽有一些进步，但由于条件的限制，其结果基本与以往一样。20世纪70年代起随着现代工业的进步和发展,工业生产日益重视对新技术的吸收和对环境的保护，西方发达国家还相继制订定了严格的环境保护和产品可靠性等法规，促进了新技术、新产品的开发和利用。磁力驱动技术在这一时期又被一些科技工作者重视和关注。从而引起了进一步的深入研究，因此有了很大的发展和工业的逐步应用。专利号为201310595442.0，专利名称为一种高压输电线路作业磁力驱动机器人，通过电磁力驱动机器人能消除打滑的问题，该专利的机器人能提供的电磁力的大小由分布在内径上的矩形的个数决定。当以上机器人的内径与外径的大小确定时，布置的线圈最大数量已经可以确定，因此巡检机器人负重载荷就受到限制，无法携带更多巡检工具以及爬比较陡的坡，在实际野外作业使用范围有限。综上所述，轮式驱动的架空高压输电线路作业机器人存在打滑、效率低下和驱动模块成本高等问题，利用高压电流产生的磁场来实现磁力驱动可解决这些问题，但该类磁场是近似于圆形的环形磁场，无磁极可利用，无法沿用直线电机方式驱动机器人，要利用高压导线周围的磁场实现磁力驱动，必须采用新的方法来实现。本专利技术就是在这样的背景下展开的。
技术实现思路
本专利技术主要解决高压直流输电线路巡检机器人的打滑、巡线效率低下以及驱动力不高的问题；提供了一种能彻底消除打滑、巡线效率低下以及驱动力小等问题的磁力驱动装置。由于现有技术中外径上线圈的分布的间距比较大，可布置额外的线圈在原本已经布置线圈的间距内，在确保线圈与线圈不相交的条件下。额外载流的矩形线圈也会受到安培力，故装置所受的总安培力增大。本专利技术主要是通过下述方案解决上述的技术问题的：一种用于高压线路巡检机器人的双线圈磁力驱动装置，包括驱动体，所述驱动体由两个中心对称于高压导线且可开合的上驱动机体和下驱动机体组成，其特征在于：所述上驱动机体和下驱动机体均包括磁芯、层片、大矩形线圈和小矩形线圈，所述磁芯和层片沿高压导线的轴向贴合放置，所述大矩形线圈和小矩形线圈交替缠绕在磁芯和层片上，利用高压导线上高压电流产生的磁场对通电线圈的安培力使机器人得以移动，其取代传统的轮轨式驱动方式，从而彻底消除机器人打滑问题；简化了驱动机构，降低了成本、机身重量、能耗及机身尺寸；可提高机器人的移动速度。作为优选，所述层片采用弱导磁材料制成，其结构呈半圆管状。作为优选，所述磁芯采用强导磁材料制成，用于强化高压导线上电流产生的磁场，其结构呈半圆管状。作为优选，所述磁芯和层片均设有贯穿的轴向导向孔和径向导向孔；所述层片与磁芯结构完全一样，且两者同轴设置；所述大矩形线圈依次穿过径向导向孔缠绕在层片与磁芯上，所述小矩形线圈依次穿过径向导向孔和轴向导向孔缠绕在层片与磁芯上，通过径向导向孔中交替穿过大矩形线圈和小矩形线圈能够极大节约空间，在有限的驱动体空间上缠绕更多的线圈，从而大大增加本专利技术双线圈磁力驱动装置的驱动力。作为优选，所述大矩形线圈和小矩形线圈均为软铁材料制成，使线圈中电流更好转换为磁驱动力。作为优选，所述小矩形线圈的小径向长边是大矩形线圈的大径向长边的长度的1/3到2/3，使得小矩形线圈增加磁驱动力达到一个较优水平。作为优选，所述小矩形线圈的小轴向短边和大矩形线圈的大轴向短边长度一样。本专利技术有益效果是：取代传统的轮轨式驱动方式，从而彻底消除机器人打滑问题；简化了驱动机构，降低了成本、机身重量、能耗及机身尺寸；可提高机器人的移动速度。专利号为201310595442.0，专利名称为一种高压输电线路作业磁力驱动机器人的专利只布置了一种线圈(相当于本专利的大矩形线圈)，驱动力的大小由大矩形线圈数量决定。而本专利的优势在于：之前专利一种高压输电线路作业磁力驱动机器人无论布置的大矩形线圈数量是多少，仍然可以在此基础上布置小矩形线圈，这一点可以从几何理论上得以证明。从而获得更多的驱动力。在以下的实施部分中，大矩形线圈数量与以上对比的专利的线圈数量相同，额外布置的小矩形线圈也受到安培力的驱动力。从而获得更大的驱动力。使得巡检机器人具有更大的载荷，能够携带更多的巡检工具，适应更陡峭的巡检坡度，大幅度扩大了巡检机器人使用范围和实用性。相对
于专利号为201本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于高压线路巡检机器人的双线圈磁力驱动装置，包括驱动体（12），所述驱动体（12）由两个中心对称于高压导线（1）且可开合的上驱动机体（6）和下驱动机体（11）组成，其特征在于：所述上驱动机体（6）和下驱动机体（11）均包括磁芯（2）、层片（7）、大矩形线圈（4）和小矩形线圈（9），所述磁芯（2）和层片（7）沿高压导线（1）的轴向贴合放置，所述大矩形线圈（4）和小矩形线圈（9）交替缠绕在磁芯（2）和层片（7）上。
【技术特征摘要】
1.一种用于高压线路巡检机器人的双线圈磁力驱动装置，包括驱动体（12），所述驱动体（12）由两个中心对称于高压导线（1）且可开合的上驱动机体（6）和下驱动机体（11）组成，其特征在于：所述上驱动机体（6）和下驱动机体（11）均包括磁芯（2）、层片（7）、大矩形线圈（4）和小矩形线圈（9），所述磁芯（2）和层片（7）沿高压导线（1）的轴向贴合放置，所述大矩形线圈（4）和小矩形线圈（9）交替缠绕在磁芯（2）和层片（7）上。2.根据权利要求1所述一种双线圈磁力驱动装置，其特征在于：所述层片（7）采用弱导磁材料制成，其结构呈半圆管状。3.根据权利要求1所述一种双线圈磁力驱动装置，其特征在于：所述磁芯（2）采用强导磁材料制成，用于强化高压导线（1）上电流产生的磁场，其结构呈半圆管状。4. 根据权利要求1至3任意一项所述一种双线圈磁力驱动装置，其特征在于：所述磁芯（2）和层片（7）均设有贯...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐显金，王云龙，吴龙辉，郑拓，钟飞，杨小俊，汤亮，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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