本發(fā)明涉及輸電線路運(yùn)維的電力設(shè)備，特別涉及一種基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、輸電線路作為電力系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，其運(yùn)維工作的質(zhì)量與效率直接關(guān)系到電力供應(yīng)的安全與穩(wěn)定。隨著國內(nèi)電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，輸電線路的運(yùn)維需求日益增長，對(duì)運(yùn)維工作的安全性、高效性提出了更高要求。其中，輸電線路鐵塔作為支撐輸電線路的關(guān)鍵設(shè)施，其人工巡檢、故障排查及搶修恢復(fù)等運(yùn)維作業(yè)不可或缺，而這些作業(yè)往往伴隨著高空墜落的風(fēng)險(xiǎn)。

2、為確保高空作業(yè)人員的安全，防墜落裝置的使用顯得尤為重要。目前，企業(yè)普遍采用的防墜器械為安全繩，它通常與保護(hù)裝置（如保險(xiǎn)器、登山扣）結(jié)合使用，通過系在腰腹部的安全繩連接，確保攀爬者在絕大部分情況下都能安全落地。然而，安全繩的成本較高，且多數(shù)輸電線路鐵塔并未自帶安全繩。高空作業(yè)人員仍需頻繁在塔材上拆裝掛鉤，使用塔材雙鉤安全繩進(jìn)行作業(yè)。這種作業(yè)方式不僅增加了作業(yè)人員的體力消耗，還有較大的安全隱患，降低作業(yè)效率和安全性。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，雖然已有一些針對(duì)輸電線路鐵塔的臨時(shí)安全繩安裝與拆卸的裝置與方法，但這些方法大多存在操作復(fù)雜、效率低下、穩(wěn)定性不足等問題。例如，一些裝置需要人工輔助進(jìn)行安全繩的安裝與拆卸，不僅增加了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還可能因人為操作失誤而導(dǎo)致安全隱患。另一些裝置則采用機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全繩的固定，但這些機(jī)械結(jié)構(gòu)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高，且在面對(duì)復(fù)雜多變的輸電線路鐵塔結(jié)構(gòu)時(shí)，適應(yīng)性較差。

4、此外，現(xiàn)有技術(shù)中的防墜落裝置大多依賴于天氣、信號(hào)等因素，一旦遇到惡劣天氣或信號(hào)不穩(wěn)定的情況，可能會(huì)影響裝置的正常運(yùn)行，從而降低作業(yè)的安全性和效率。因此，如何設(shè)計(jì)出一種能夠自動(dòng)、高效、穩(wěn)定地完成輸電線路鐵塔臨時(shí)安全繩安裝與拆卸的裝置，成為當(dāng)前輸電線路防墜領(lǐng)域亟待解決的一大問題。

5、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人，旨在通過自動(dòng)化、智能化的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)輸電線路鐵塔上臨時(shí)安全繩的快速、穩(wěn)定安裝與拆卸，提高作業(yè)效率和安全性，降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人及其工作方法，解決現(xiàn)有輸電線路運(yùn)維過程中，人工登塔作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、防墜落裝置安裝與拆卸不便，以及安全繩使用成本高且效率低的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人，包括機(jī)器人本體，機(jī)器人本體包括一組側(cè)板和外部支撐架，供電組件、中央控制組件分別固定于左右側(cè)板之間，攀爬驅(qū)動(dòng)組件嵌裝在側(cè)板前后兩端，并通過外部支撐架進(jìn)一步固定，電磁吸附式履帶與攀爬驅(qū)動(dòng)組件的外圈相連接，同時(shí)外部支撐架的前端撐起拆裝固定組件，通過供電組件對(duì)電磁吸附式履帶供電的同時(shí)，運(yùn)行攀爬驅(qū)動(dòng)組件，實(shí)現(xiàn)攜帶安全繩的機(jī)器人在輸電線路鐵塔上的攀爬。

3、優(yōu)選的方案中，所述電磁吸附式履帶外側(cè)交錯(cuò)排布兩條電磁吸附式吸盤，電磁吸附式履帶內(nèi)側(cè)嵌裝有兩條貫穿履帶的正極接口和兩條貫穿履帶的負(fù)極接口。

4、優(yōu)選的方案中，所述攀爬驅(qū)動(dòng)組件包括驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和輪盤，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)采用外置的結(jié)構(gòu)，即驅(qū)動(dòng)馬達(dá)位于電磁吸附式履帶的外部兩側(cè)，由側(cè)板和外部支撐架固定。

5、優(yōu)選的方案中，所述外部支撐架還包括設(shè)置在外部支撐架正前方的伸縮器，以及設(shè)置在外部支撐架尾部的u型卡槽，伸縮器頂端與拆裝固定組件固定。

6、優(yōu)選的方案中，所述電磁吸附式吸盤包括電磁吸附式吸盤主體和電磁吸盤觸發(fā)式插頭，電磁吸附式吸盤主體包括電磁鐵、與電磁吸附式履帶相連的吸盤底座、固定在電磁鐵下方兩端的吸盤上支架、固定在吸盤底座上方兩端的吸盤下支架、設(shè)置于吸盤上支架與下支架之間的穩(wěn)定器，以及電磁鐵與吸盤底座之間的主彈性組件。

7、優(yōu)選的方案中，所述電磁吸盤觸發(fā)式插頭包括外層絕緣的吸盤保護(hù)殼、在吸盤保護(hù)殼與電磁鐵之間的次彈性組件、以及一端連接在吸盤保護(hù)殼內(nèi)側(cè)一端貫穿電磁鐵的插頭正極和插頭負(fù)極，插頭正極和插頭負(fù)極的上端分別與電磁鐵的正極和負(fù)極電連接，插頭負(fù)極還內(nèi)置有吸盤控制組件。

8、優(yōu)選的方案中，所述電磁吸盤觸發(fā)式插頭還包括貫穿吸盤底座并分別與電磁吸附式履帶中的正極接口與負(fù)極接口電連接的吸盤正極觸點(diǎn)和吸盤負(fù)極觸點(diǎn)；吸盤正極觸點(diǎn)和吸盤負(fù)極觸點(diǎn)中間分別空出與插頭正極和插頭負(fù)極粗細(xì)相適應(yīng)的部分。

9、優(yōu)選的方案中，所述拆裝固定組件包括固定支架、固定在固定支架后方的安全繩、以及固定支架前端開口處連接的單向開關(guān)，單向開關(guān)末端金屬片通過氣動(dòng)彈簧與固定支架相連接。

10、基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人的工作方法，是采用上述任意一項(xiàng)所述的基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人，所述方法包含如下步驟：

11、step1：基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人安裝調(diào)試合格后，先打開設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，確保各部件之間聯(lián)通，并且保證與操作人員的控制系統(tǒng)通訊正常，再將機(jī)器人沿著目標(biāo)攀爬方向放置于輸電線路鐵塔之上；

12、step2：當(dāng)機(jī)器人的底面與輸電線路鐵塔貼合時(shí)，電磁吸附式吸盤上的吸盤保護(hù)殼受到擠壓時(shí)，次彈性組件收縮，從而使插頭正極和插頭負(fù)極的下端分別插入吸盤正極觸點(diǎn)和吸盤負(fù)極觸點(diǎn)并且電連接，最終使與插頭電連接的電磁鐵工作；同時(shí)吸盤控制組件能夠調(diào)整電磁鐵的吸附強(qiáng)度，保證機(jī)器人吸附在豎直的輸電線路鐵塔之上；

13、step3：機(jī)器人接收到向上攀爬信號(hào)后，攀爬驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)履帶向前轉(zhuǎn)動(dòng)，履帶前方的電磁吸附式吸盤接觸到輸電線路鐵塔表面，重復(fù)step2過程，在驅(qū)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)吸盤的吸附功能，在電磁吸附吸盤電連接而工作的基礎(chǔ)上，在攀爬過程中若遇到凸起障礙，電磁吸附式吸盤上端進(jìn)一步受到擠壓，此時(shí)，在穩(wěn)定器的作用下主彈性組件穩(wěn)定壓縮，使電磁吸附式吸盤的縱向距離適應(yīng)吸盤所吸附的地形；該機(jī)器人可接著在攀爬驅(qū)動(dòng)組件的帶動(dòng)下攀爬以完成越障任務(wù)；

14、step4：當(dāng)機(jī)器人將要攀爬至輸電線路頂端后，機(jī)器人接收到調(diào)整拆裝固定組件高度的信號(hào)，伸縮器可自動(dòng)調(diào)節(jié)其高度；最終隨著機(jī)器人向上的攀爬，輸電線路頂端的架桿擠壓單向開關(guān)使其向內(nèi)開啟，在架桿進(jìn)入固定支架內(nèi)部一段距離后，單向開關(guān)閉合，從而實(shí)現(xiàn)拆裝固定組件的固定；

15、step5：當(dāng)機(jī)器人接收到返回的信號(hào)后，氣動(dòng)彈簧撐開單向開關(guān)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)組件運(yùn)作，使輸電線路頂端架桿脫離固定支架；最終驅(qū)動(dòng)組件反向作用，在向下的方向重復(fù)step4過程，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人原路返回至起始位置。

16、本發(fā)明所提供的基于電磁吸附的自動(dòng)拆裝安全繩機(jī)器人及其工作方法，具有如下有益效果：

17、1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有輸電線路運(yùn)維過程中，人工登塔作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大、防墜落裝置安裝與拆卸不便，以及安全繩使用成本高且效率低的問題；

18、2、本發(fā)明電磁吸附式履帶的設(shè)計(jì)，通過電磁吸附力實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在輸電線路鐵塔上的穩(wěn)定攀爬，提高了攀爬的效率和安全性；

19、3、本發(fā)明使用履帶式機(jī)器人攀爬輸電線路鐵塔的方式進(jìn)行安全繩的運(yùn)輸，并在鐵塔頂端進(jìn)行自鎖固定，不會(huì)受限于天氣、信號(hào)等因素的影響，更加穩(wěn)定與高效；

20、4、本發(fā)明拆裝固定組件的自鎖固定設(shè)計(jì)，通過單向開關(guān)和氣動(dòng)彈簧的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了安全繩在鐵塔頂端的穩(wěn)定固定，提高了防墜落裝置的安全性和可靠性；

21、5、本發(fā)明相較傳統(tǒng)的輸電線路運(yùn)維人工登塔作業(yè)，解決了輸電線路運(yùn)維的安全問題，該機(jī)器人能夠自動(dòng)完成安全繩的安裝和拆卸，降低了人工登塔作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)；

22、6、本發(fā)明解決了安全繩的頻繁拆裝問題，多數(shù)高空作業(yè)人員仍然使用需要頻繁在塔材上拆裝掛鉤的塔材雙鉤安全繩，該機(jī)器人能夠自動(dòng)完成安全繩的固定和釋放，提高了工作效率；

23、7、本發(fā)明適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)輸電線路鐵塔的狹長結(jié)構(gòu)，通過外置的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和外部支撐架的設(shè)計(jì)，讓機(jī)器人兩條履帶之間的距離減小，使其更加適應(yīng)輸電線路鐵塔的狹長結(jié)構(gòu)；其次，通過電磁吸盤中彈性組件的吸附與收縮功能高效地完成越障過程，該機(jī)器人能夠適應(yīng)不同形狀和尺寸的輸電線路鐵塔；另外，本發(fā)明采用由外部支撐架連接的雙履帶結(jié)構(gòu)，可以通過調(diào)控兩條履帶轉(zhuǎn)動(dòng)的相對(duì)速度調(diào)整機(jī)器人的行進(jìn)方向，使機(jī)器人適應(yīng)輸電線路鐵塔復(fù)雜的分支情況；

24、8、本發(fā)明設(shè)計(jì)的電磁吸附式吸盤的獨(dú)立通電和斷電機(jī)制，只有貼在輸電線路鐵塔壁面的電磁吸附式吸盤才會(huì)被觸發(fā)通電，有效避免了長時(shí)間工作導(dǎo)致的過熱和浪費(fèi)電的情況；

25、9、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)單個(gè)吸盤吸附強(qiáng)度的控制，使人工對(duì)于機(jī)器人的操控更加靈活，也能應(yīng)對(duì)更加崎嶇的輸電線路鐵塔的金屬面壁，更便于在操控過程中給予整體機(jī)器人反饋；另外，當(dāng)單個(gè)吸盤出現(xiàn)因?yàn)橐馔舛a(chǎn)生的線路斷路、磁鐵磁性減弱等問題時(shí)，該設(shè)計(jì)更便于拆卸并更換單個(gè)電磁吸附式吸盤；

26、10、本發(fā)明可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以集成智能導(dǎo)航系統(tǒng)與環(huán)境感知模塊，能夠自主規(guī)劃攀爬路徑，避開障礙物，并在緊急情況下自主決策停止或調(diào)整姿態(tài)，確保作業(yè)安全，其高適應(yīng)性設(shè)計(jì)，讓其在各種復(fù)雜地形與惡劣天氣下均能穩(wěn)定工作，顯著提升了輸電線路維護(hù)的效率與安全性；

27、11、本發(fā)明通過自動(dòng)化和智能化的設(shè)計(jì)，提高了輸電線路運(yùn)維的安全性和效率，降低了人工登塔的風(fēng)險(xiǎn)，提高了工作效率，對(duì)未來高空作業(yè)的防墜方法有一定啟發(fā)作用。