电力线路综合维护轻便型机器人系统技术方案

一种电力线路综合维护轻便型机器人系统，所述机器人系统的各组成部分为独立可拆装模块，所述机器人系统包括：行走组件和控制组件；所述行走组件包括：棘式轮和抱爪；所述棘式轮，在电力线路上行走；所述抱爪，接收控制组件的控制，在抱紧与张开状态之间进行切换；所述控制组件，连接所述棘式轮和所述抱爪，控制所述棘式轮和所述抱爪的工作状态。该机器人系统在越障性方面通过棘式轮越过占大多数的小型障碍，而放弃耐张塔等大型障碍，取得越障性和重量之间的平衡，从而使机器人的实用性大大提高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力线路日常维护
，特别涉及一种电力线路综合维护轻便型机器人系统。
技术介绍
我国幅员辽阔、地形多变，而且近年极端天气频繁，这都对智能电网的可靠性、安全性提出了更高的要求。保障电网“坚强”、提高智能电网可靠性的重要一环是线路的巡检与维护。现行高压输电线路的运行维护模式多为人工常规作业方式，不仅劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低，特别是在电网穿越高山、大川等特殊地形，以及线路紧急故障、异常气候条件、滑坡、泥石流、冰雪等地质灾害等情况下，线路维护人员要依靠地面交通工具或徒步行走、利用肉眼来巡查电网设施、利用普通工具处理设备缺陷、人工进行覆冰清除、清障等线路作业。国家电网、南方电网统计结果显示，2008年初的冰雪灾害造成36740条IOKV及以上电力线路、1743座变压站停运，各电压等级线路杆塔倒塌及损坏97万多基，导致3348万户、1亿多人口停电，对国民经济建设及社会生活造成了严重后果。然而，目前对于输电线路覆冰多采用人工除冰的方法，不但效率低、除冰效果不好，而且作业难度大、容易造成伤亡事故。随着我国国民经济的持续快速发展，这种人工作业方式已经不适应现代化电网建设与发展的需求。“坚强智能电网”急需“坚强”、“智能”的电力巡检和维护方式。基于此，以现代智能技术为基础，研究一种高效的智能维护装备，以实现输电线路的自动日常巡检和紧急处理，进而保障智能电网的“坚强”，具有重要的现实价值和社会意义。为了实现电网的智能化，国内外的科研机构已经对巡线机器人和除冰机器人进行了实验阶段的研究，以实现巡检、除冰、异物清除、质量检查、紧急事故处理等综合作业。巡线机器人的发展大致经历了两个阶段。始于20世纪80年代末的早期巡线机器人没有越障能力，只能在一个档距内运行。这类巡线机器人的代表机型有日本佐藤建设工业株式会社于1993年研制的“架空输电导线损伤自动检测机器人”和加拿大魁北克水电研究院的krge Montambault等人研制的HQLineROVer。此外，泰国国王科技大学和日本工业大学于2001年合作研制的“自主巡线机器人”也只能在一个档距内运行、不具备越障能力。此后，加拿大魁北克水电研究院开发的Linekout、日本多家机构合作开发的Expliner 等多种机器人可以在一个耐张段内行走，但存在机构复杂、重量大、控制难度大等缺点。从上世纪末开始，国内也对巡检机器人进行了大量的研究和开发。沈阳自动化研究所研制的机器人，通过手臂绕竖直方向的轴线旋转实现越障。山东科技大学、山东大学等研制了三臂巡检机器人由行走驱动装置和柔性摆动臂机构组成。其中行走驱动装置由三个独立的单体(或称为手掌)组成，柔性摆动臂由肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手等部分组成。武汉大学、上海大学、北京航空航天大学、中科院自动化研究所等也进行了巡线机器人的研究。北京国网富达科技发展有限责任公司也在线航两栖机器人方面做了大量了研究。上述巡线机器人中，具有越障能力的，一般结构尺寸大、质量大、实用性差；不具备越障能力的，其巡线作业范围则受到极大限制。目前仍没有十分成熟、可靠的产品可用。国内外对输电线路覆冰的除冰技术和装置的开发也相当重视，先后提出了 30余种除冰技术，其中只有7种方法通过了防冰或除冰检验G种为热力法，3种为机械法)。根据工作原理，这些除冰技术可归纳为4类热力除冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法，应用最多的是热力除冰和机械除冰两种方式。热力除冰方法虽然除冰效果好，但是采用的融冰技术耗费的成本较高，能耗比机械除冰方法高出100多倍，并且有的需要增加线路负荷，还有的线路不便进行融冰，因此，热力融冰方法存在一定的弊端。而采用能耗低的机械碰撞除冰法，其效果比热力除冰法要高出30 100倍，其成本也远远低于热力融冰。已知的除冰机器人包括加拿大魁北克水电局研制出一种手动牵拉滑轮除冰装置，通过操作人员在地面拉动牵引绳，使滑轮沿着导线除冰方向运动，利用滚轮上前端的刀片将冰破坏；为克服手动牵拉滑轮除冰装置的不足，加拿大魁北克水电局还研制出一种远程遥控紧凑型电车除冰装置，但该装置无越障能力；此外，美国Roger Hansen于2001年专利技术了一种架空输电线路振动除冰装置，该装置为可控电子机械式振动器，半永久性安装于导线上，冰雪传感器安装于传感器附近，振动器通过一个安装于附近的电流变压器驱动；进入21世纪，随着线路覆冰现象的增多，国内对输电线路除冰的研究也在增多，例如山东电力科学研究院的非越障除冰机器人、中国科学院自动化所研制的多臂除冰机器人系统、哈尔冰工业大学的小型单导线除冰机器人等。然而，已有的机器人平台大都处于科研和实验室阶段，离实际应用还有一段距离， 在越障结构、工作电源、线路检测技术、多传感器集成及融合技术等方面尚有很多需要解决的问题。已有的电力线路机器人系统或者不能越障，或者能够越障但是机构过于复杂、质量过重、不便于到达作业现场和上、下线操作。而电力线路的现实状况是大障碍较少、小障碍很多，现有机器人实用性难于保障。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术实施例提供一种电力线路综合维护轻便型机器人系统，该系统采用独特的棘轮结构以及越障模式，能够应付电力线路上的大量小障碍，结构简单而实用。为了实现上述目的，本技术实施例提供一种电力线路综合维护轻便型机器人系统，所述机器人系统的各组成部分为独立可拆装模块，所述机器人系统包括行走组件和控制组件；所述行走组件包括棘式轮和抱爪；所述棘式轮，在电力线路上行走；所述抱爪， 接收控制组件的控制，在抱紧与张开状态之间进行切换；所述控制组件，连接所述棘式轮和所述抱爪，控制所述棘式轮和所述抱爪的工作状态。所述控制组件，控制所述抱爪在遇到小型障碍时处于抱紧状态，并控制所述棘式轮跨越该小型障碍；控制所述抱爪在遇到大型障碍时处于张开状态，等待所述机器人从电力线路上被卸下。所述机器人系统还包括主框架，连接所述行走组件和所述控制组件。所述机器人系统还包括机械除冰组件，位于所述机器人的前端，在所述控制组件的控制下旋转敲击电力线路除冰。所述控制组件包括自主作业控制系统和远端地面控制系统；所述自主作业控制系统，根据线路模型和传感器反馈信息，自主控制所述器人系统的工作状态；所述远端地面控制系统，无线连接所述自主作业控制系统，根据传感器反馈的信息，向所述自主作业控制系统发送遥操作指令，由所述自主作业控制系统根据所述遥操作指令对所述机器人系统的工作状态进行控制。所述机器人系统还包括无线数据通信系统，将所述传感器采集的视频信息无线传输给所述远端地面控制系统，以及将所述远端地面控制系统的控制命令无线传输给所述自主作业控制系统。所述控制组件，还控制所述抱爪在初始作业的上线过程以及脱离作业的下线过程中处于张开状态。本技术实施例提供的电力线路综合维护轻便型机器人系统，改变以往相同功能机器人或者不能越障或者能越障但是体形庞大、重量较重的缺点，革新以往机器人所有障碍均尝试越过的方法，在越障性方面选择越过占大多数的小型障碍，而放弃耐张塔等大型障碍，取得越障性和重量之间的平衡，从而使机器人的实用性大大提高。附图说明图Ia为本技术实施例的电力线路综合维护轻便型机器人系统在线行走时的主视图；图Ib为本技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李红旗，郭志广，王启源，曹向勇，解玉文，邓占云，王睿，
申请(专利权)人：北京国网富达科技发展有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：