一种电力穿绳系统及其工作方法技术方案

一种电力穿绳系统及其工作方法。涉及一种用于无人机展放绳索的电力穿绳系统及其工作方法。提供了一种安全经济、操作简便且自动化水平高的电力穿绳系统及其工作方法。包括无人机和滑轮机构，所述滑轮机构吊装于杆塔上，还包括穿绳器，所述穿绳器吊装于所述无人机上，所述穿绳器与所述滑轮机构通信连接；所述穿绳器包括机械臂、平衡臂和控制单元盒，所述机械臂和平衡臂均为伸缩臂，所述控制单元盒内设有穿绳器控制单元和内置电源，所述内置电源用于给穿绳器供电，所述穿绳器控制单元用于控制穿绳器动作、及穿绳器与所述滑轮机构的通信。

【技术实现步骤摘要】
一种电力穿绳系统及其工作方法
本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种用于无人机展放绳索的电力穿绳系统及其工作方法。
技术介绍
近来年来无人机技术发展迅速，电力工程中也开始引入无人机进行展放绳索作业。现有技术中，无人机展放绳索的方法是直接将绳索扣在无人机上进行展放，在无人机到达架空杆塔时由施工人员登高、人工将绳索穿过滑轮后再继续展放。此方法具有以下缺陷：一是无人机展放的绳索到达每个架空滑轮时都必须有施工人员登高配合，劳动强度高，且登高作业危险性大；二是无人机在一个滑轮处穿绳后需降落重新载绳、不能实现多个滑轮间绳索的连续飞行展放，操作繁琐、效率低下；三是无人机穿绳操控难度较高、对操作人员对较强依赖性，难以实现穿绳作业的自动化。中国专利202010291291.X公开了一种智能滑轮及其工作方法，通过操控无人机将绳索带至滑轮附近，利用滑轮上的机械臂抓取绳索穿过滑轮，实现穿绳动作，但这种方案具有以下两种缺陷：一是每个待穿绳滑轮都必须配备智能机械臂系统，成本高昂；二是无人机在每个滑轮穿绳后都必须重新载绳、才能飞向下一滑轮处继续穿绳作业，载绳若是在高空实现，则对无人机操控技巧要求极高、难以在普通作业人员中普及；载绳若是在地面实现，则费时费力，工作效率低下。因此，如何简便、且经济高效实现杆塔滑轮的穿绳作业，成为亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提供了一种安全经济、操作简便且自动化水平高的电力穿绳系统及其工作方法。本专利技术的技术方案为：一种电力穿绳系统，包括无人机和滑轮机构，所述滑轮机构吊装于杆塔上，还包括穿绳器，所述穿绳器吊装于所述无人机上，所述穿绳器与所述滑轮机构通信连接；所述穿绳器包括机械臂、平衡臂和控制单元盒，所述机械臂和平衡臂均为伸缩臂，所述控制单元盒内设有穿绳器控制单元和内置电源，所述内置电源用于给穿绳器供电，所述穿绳器控制单元用于控制穿绳器动作、及穿绳器与所述滑轮机构的通信；所述控制单元盒连接所述平衡臂，所述平衡臂连接所述机械臂的一端，所述机械臂的另一端设有手掌，所述手掌上设有激光雷达和夹爪；所述夹爪为两个围合的半环，所述夹爪的内侧设有行程开关A，使得夹爪闭合时触发行程开关A；所述夹爪的端部设有呈一对半球状的穿绳球外壳、记为半壳一和半壳二，所述穿绳球外壳内设有一对电磁继电器，一个所述电磁继电器位于半壳一、另一所述电磁继电器位于半壳二，所述电磁继电器用于将穿绳球吸合于同侧的穿绳球外壳；所述半壳一和半壳二内均设有行程开关B，所述穿绳球吸合于穿绳球外壳的一侧时，触发同侧的所述行程开关B；所述激光雷达、行程开关A、行程开关B和电磁继电器连接所述穿绳器控制单元；所述滑轮机构包括滑轮，所述滑轮上设有滑轮控制单元和电池，所述电池用于给所述滑轮机构供电，所述滑轮控制单元用于控制所述滑轮机构工作、及滑轮机构与所述穿绳器的通信；所述滑轮的横梁上设有LED信号单元，所述滑轮的侧柱上设有光电传感器和激光测距仪；所述LED信号单元、光电传感器和激光测距仪连接所述滑轮控制单元。进一步地，所述机械臂包括依次连接的后臂、中臂、前臂和手腕，所述机械臂具有三个自由度，所述中臂围绕所述后臂旋转、形成第一自由度，所述前臂围绕所述中臂旋转、形成第二自由度，所述手掌围绕所述手腕旋转、形成第三自由度。进一步地，所述控制单元盒内还设有陀螺仪，所述手掌上设有光电信号接收器，所述陀螺仪和所述手掌上的光电信号接收器连接所述穿绳器控制单元。进一步地，所述机械臂的底部设有圆形的支撑座，所述支撑座的顶部设有环形的旋转齿条，所述机械臂固定连接有旋转电机、旋转电机连接有旋转齿轮，所述旋转齿轮与所述旋转齿条相啮合。进一步地，所述支撑座底部设有防撞圈，所述防撞圈的底部固定连接有起落架和/或加强架。进一步地，所述支撑座上滑动连接有防尘罩，所述防尘罩上设有光电信号接收器，所述防尘罩上的光电信号接收器连接所述穿绳器控制单元。进一步地，所述光电传感器具有三组、包括位于所述侧柱两侧的L1组和L2组以及位于侧柱中部的L0组，所述L1组、L2组的水平工作范围边界与所述侧柱均呈15~30°夹角，所述光电传感器的垂直工作范围边界与所述侧柱呈15~30°夹角。进一步地，所述机械臂上设有行程开关C，所述机械臂结束穿绳操作后全缩回时触发所述行程开关C，所述行程开关C连接所述穿绳器控制单元。一种电力穿绳系统的工作方法，包括以下步骤：S1：装配、启动：在杆塔上悬挂滑轮机构，在无人机上悬挂穿绳器，将绳索的一端固定于穿绳球上，将穿绳球放入机械臂夹爪的穿绳球外壳内，闭合夹爪触发行程开关A，半壳一吸合穿绳球，穿绳器向滑轮机构发射工作开始信号，无人机起飞；S2：对接准备：穿绳器进入滑轮机构的工作范围，滑轮机构接收到工作开始信号后启动，LED信号单元发射信号、提示穿绳器准备接近滑轮的侧柱；S3：确定对接位置：S3.1：水平定位：滑轮机构的激光测距仪实时测量穿绳器的距离，LED信号单元根据距离的不同发射不同的信号、提示穿绳器进行水平位置调整；S3.2：垂直定位：水平定位完成后，LED信号单元根据穿绳器对光电传感器遮挡位置的不同发射不同信号、提示穿绳器进行垂直位置调整；S3.3：对接位置悬停：水平、垂直均定位完成后，LED信号单元发射信号、提示穿绳器悬停进行对接；S4：穿绳操作：S4.1：机械臂伸出、手掌上的激光雷达实时测量与侧柱的间距，同时，平衡臂伸出，使得控制单元盒向机械臂的端头滑动，确保机械臂水平平衡；S4.2：当手掌与侧柱间距为10~30cm时，夹爪张开、机械臂继续伸向侧柱；S4.3：当手掌与侧柱间距为2~10cm时，机械臂停止伸出，闭合夹爪、触发行程开关A；S4.4：电磁继电器工作，穿绳球从半壳一释放、并吸合于半壳二；S4.5：半壳二吸合穿绳球后触发行程开关B，夹爪张开、机械臂缩回，同时手掌上的激光雷达实时测量与侧柱的间距；S4.6：当手掌与侧柱间距为20~40cm时，夹爪闭合、触发行程开关A，手腕旋转180°、使得半壳一和半壳二位置调换，机械臂继续缩回；S4.7：机械臂全缩回，穿绳器向滑轮机构发射工作结束信号，穿绳完成。本专利技术的一种电力穿绳系统及其工作方法，通过设置无线通信连接、各自独立控制的穿绳器和滑轮机构，使得系统内部通过精确的互动完成穿绳作业，避免了操作人员登高配合步骤，提高了作业安全性；同时，本专利技术中通过穿绳器机械臂进行穿绳动作、消除了现有技术中滑轮机械臂穿绳动作的无人机反复载绳步骤，降低了操作难度、利于在普通作业人员中推广；本专利技术又因避免了在多个滑轮处重复设置机械臂，能够大幅降低施工成本。本专利技术中滑轮机构上设置的LED信号单元通过发送灯光信号，对无人机操作人员提供直观的操作提示，大幅降低了无人机穿绳操控难度，降低无人机控制对人员技巧的依赖性，使得穿绳作业的自动化水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力穿绳系统，包括无人机和滑轮机构，所述滑轮机构吊装于杆塔上，/n其特征在于，还包括穿绳器，/n所述穿绳器吊装于所述无人机上，所述穿绳器与所述滑轮机构通信连接；/n所述穿绳器包括机械臂、平衡臂和控制单元盒，/n所述机械臂和平衡臂均为伸缩臂，所述控制单元盒内设有穿绳器控制单元和内置电源，所述内置电源用于给穿绳器供电，所述穿绳器控制单元用于控制穿绳器动作、及穿绳器与所述滑轮机构的通信；/n所述控制单元盒连接所述平衡臂，所述平衡臂连接所述机械臂的一端，所述机械臂的另一端设有手掌，所述手掌上设有激光雷达和夹爪；/n所述夹爪为两个围合的半环，所述夹爪的内侧设有行程开关A，使得夹爪闭合时触发行程开关A；/n所述夹爪的端部设有呈一对半球状的穿绳球外壳、记为半壳一和半壳二，所述穿绳球外壳内设有一对电磁继电器，一个所述电磁继电器位于半壳一、另一所述电磁继电器位于半壳二，所述电磁继电器用于将穿绳球吸合于同侧的穿绳球外壳；所述半壳一和半壳二内均设有行程开关B，所述穿绳球吸合于穿绳球外壳的一侧时，触发同侧的所述行程开关B；/n所述激光雷达、行程开关A、行程开关B和电磁继电器连接所述穿绳器控制单元；/n所述滑轮机构包括滑轮，所述滑轮上设有滑轮控制单元和电池，/n所述电池用于给所述滑轮机构供电，所述滑轮控制单元用于控制所述滑轮机构工作、及滑轮机构与所述穿绳器的通信；/n所述滑轮的横梁上设有LED信号单元，所述滑轮的侧柱上设有光电传感器和激光测距仪；/n所述LED信号单元、光电传感器和激光测距仪连接所述滑轮控制单元。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电力穿绳系统，包括无人机和滑轮机构，所述滑轮机构吊装于杆塔上，
其特征在于，还包括穿绳器，
所述穿绳器吊装于所述无人机上，所述穿绳器与所述滑轮机构通信连接；
所述穿绳器包括机械臂、平衡臂和控制单元盒，
所述机械臂和平衡臂均为伸缩臂，所述控制单元盒内设有穿绳器控制单元和内置电源，所述内置电源用于给穿绳器供电，所述穿绳器控制单元用于控制穿绳器动作、及穿绳器与所述滑轮机构的通信；
所述控制单元盒连接所述平衡臂，所述平衡臂连接所述机械臂的一端，所述机械臂的另一端设有手掌，所述手掌上设有激光雷达和夹爪；
所述夹爪为两个围合的半环，所述夹爪的内侧设有行程开关A，使得夹爪闭合时触发行程开关A；
所述夹爪的端部设有呈一对半球状的穿绳球外壳、记为半壳一和半壳二，所述穿绳球外壳内设有一对电磁继电器，一个所述电磁继电器位于半壳一、另一所述电磁继电器位于半壳二，所述电磁继电器用于将穿绳球吸合于同侧的穿绳球外壳；所述半壳一和半壳二内均设有行程开关B，所述穿绳球吸合于穿绳球外壳的一侧时，触发同侧的所述行程开关B；
所述激光雷达、行程开关A、行程开关B和电磁继电器连接所述穿绳器控制单元；
所述滑轮机构包括滑轮，所述滑轮上设有滑轮控制单元和电池，
所述电池用于给所述滑轮机构供电，所述滑轮控制单元用于控制所述滑轮机构工作、及滑轮机构与所述穿绳器的通信；
所述滑轮的横梁上设有LED信号单元，所述滑轮的侧柱上设有光电传感器和激光测距仪；
所述LED信号单元、光电传感器和激光测距仪连接所述滑轮控制单元。


2.根据权利要求1所述的一种电力穿绳系统，其特征在于，所述机械臂包括依次连接的后臂、中臂、前臂和手腕，所述机械臂具有三个自由度，所述中臂围绕所述后臂旋转、形成第一自由度，所述前臂围绕所述中臂旋转、形成第二自由度，所述手掌围绕所述手腕旋转、形成第三自由度。


3.根据权利要求2所述的一种电力穿绳系统，其特征在于，所述控制单元盒内还设有陀螺仪，所述手掌上设有光电信号接收器，所述陀螺仪和所述手掌上的光电信号接收器连接所述穿绳器控制单元。


4.根据权利要求1所述的一种电力穿绳系统，其特征在于，所述机械臂的底部设有圆形的支撑座，所述支撑座的顶部设有环形的旋转齿条，所述机械臂固定连接有旋转电机、旋转电机连接有旋转齿轮，所述旋转齿轮与所述旋转齿条相啮合。


5.根据权利要求4所述的一种电力穿绳系统，其特征在于，所述支撑座底部设有防撞圈，所述防撞圈的底部固定连接有起落架和/或加强架。


6.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，殷文彬，滑惠玲，樊仁刚，王剑，陆伟建，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司，扬州广源集团有限公司，国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32