用于双头滑车的落线作业装置及导线上异物的处理方法

摘要

本发明提供了一种用于双头滑车的落线作业装置及导线上异物的处理方法，所述装置包括无人机和与无人机连接的抓取器；抓取器包括舵机和相对且对称设置在舵机的两侧的两个夹持机构，无人机能控制舵机的启停；各夹持机构分别包括至少一组从上到下连接的转动关节和夹持爪，转动关节的一端与舵机能转动地连接，转动关节的另一端与夹持爪的一端能转动地连接，夹持爪的另一端朝舵机的中心线延伸；舵机驱动各转动关节转动，带动各夹持爪的另一端逐渐向内收紧，穿入挂钩并钩挂双头滑车；舵机驱动各转动关节反向转动，带动各夹持爪的另一端向外扩张并与挂钩分离。本发明的双头滑车能方便地到达任意位置，提高了清除异物的效率，避免了人工爬塔。

权利要求

1.一种导线上异物的处理方法，其特征在于，采用用于双头滑车的落线作业装置，所述用于双头滑车的落线作业装置包括无人机和与所述无人机连接的抓取器；

所述抓取器包括舵机和两个夹持机构，两个所述夹持机构相对设置且对称分布在所述舵机的两侧，所述无人机与所述舵机电连接并能控制所述舵机的启停；

各所述夹持机构分别包括至少一组从上到下依次连接的转动关节和夹持爪，所述转动关节和所述夹持爪均沿竖向设置；所述转动关节的一端与所述舵机能转动地连接，所述转动关节的另一端与所述夹持爪的一端能转动地连接，所述夹持爪的另一端朝所述舵机的中心线延伸；

通过所述无人机启动所述舵机，所述舵机驱动各所述转动关节转动，并分别带动各所述夹持爪的另一端逐渐向内收紧，各所述夹持爪的另一端穿入双头滑车的挂钩，直至能钩挂所述双头滑车；通过所述舵机驱动各所述转动关节反向转动，并分别带动各所述夹持爪的另一端逐渐向外扩张，直至与所述挂钩分离；

所述导线上异物的处理方法包括如下步骤：

步骤S10，通过操作无人机启动舵机，所述舵机驱动各转动关节转动，并分别带动各夹持爪的另一端逐渐向内收紧，各所述夹持爪的另一端穿入双头滑车的挂钩，所述双头滑车钩挂在所述夹持爪上；所述双头滑车的下滑轮上绕设一根绝缘绳，无人机搭载抓取器、所述双头滑车和所述绝缘绳同步起飞，所述无人机靠近导线上异物所在的位置；

步骤S20，所述无人机继续飞行，直至所述双头滑车靠近地线，操作所述无人机，使所述双头滑车的上滑轮钩挂在所述地线上，所述导线与所述地线近距离平行架设；所述舵机驱动各所述转动关节反向转动，并分别带动各所述夹持爪的另一端逐渐向外扩张，各所述夹持爪与所述挂钩分离，完成落线；

步骤S30，通过所述绝缘绳拉动异物清除工具逐渐上升，直至所述异物清除工具靠近并清除所述异物。

2.根据权利要求1所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，在所述步骤S10与所述步骤S20之间还包括步骤S15，所述无人机悬停，通过设置在所述无人机上的摄像头观察所述地线与所述双头滑车的相对位置。

3.根据权利要求1所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，在所述步骤S30之后还包括步骤S40，所述无人机搭载所述抓取器、所述双头滑车、所述绝缘绳和所述异物清除工具同步返回地面。

4.根据权利要求1所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，各所述夹持机构还包括至少一根横向设置的联动杆，所述联动杆的两端分别能转动地连接在各夹持机构中相对的所述夹持爪的中部。

5.根据权利要求1所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，各所述转动关节的一端通过水平设置的第一转轴分别与所述舵机能转动地连接，各所述转动关节的另一端通过水平设置的第二转轴分别与对应的所述夹持爪的一端能转动地连接。

6.根据权利要求1所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，各所述夹持爪的下部的内侧面上沿竖向设置一排防滑齿。

7.根据权利要求1所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，所述无人机包括主机舱体，所述舵机连接在所述主机舱体的底面上。

8.根据权利要求7所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，所述用于双头滑车的落线作业装置还包括摄像头，所述摄像头设置在所述主机舱体的底面上，并朝向所述抓取器。

9.根据权利要求1或4至8任一项所述的导线上异物的处理方法，其特征在于，各所述夹持爪的另一端呈向内弯曲的钩状。

说明书

用于双头滑车的落线作业装置及导线上异物的处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高压线路作业的技术领域，特别涉及一种用于双头滑车的落线作业装置，以及采用该装置对导线上异物进行处理的方法。

背景技术

[0002] 随着国民经济的快速发展，电力负荷需求不断增长，高压架空线路的长度以及密度也随之增加，因此架空线路上的异物缠绕也频频发生，架空线路上所缠绕的异物主要有风筝、气球、塑料袋等，严重时会有农作物塑料大棚的尼龙薄膜被风卷起后，飘挂在输电线路上。

[0003] 导线或地线上的所悬挂异物，会减小导线对地、导线与地线的安全距离以及两相之间的相间距离，随时会引发对地短路或者相间短路，造成线路跳闸或永久故障，在大雾或者毛毛雨天尤为常见。由上可知，架空输电线路上的异物会威胁线路运行的安全可靠性，要及时清除异物，对防止电网事故具有十分重要的现实意义。

[0004] 为了保证输电线路安全稳定运行、供电可靠及减少设备的非计划停电次数，清除异物时一般为带电状态下进行，即带电清除异物的方法。目前带电拆除异物方法是：以地线为通道，用双头滑车将异物拆除工具送至导线或地线上的异物处，再顺线路方向水平移动异物拆除工具将异物清除。

[0005] 传统带电异物拆除法的工作效率较低，经分析，影响效率的主要原因有如下几点，其一，该方法中，异物拆除工具首先通过人工爬塔将双头滑车放置到单根地线上，只能从地线的起始端开始行走至异物位置，双头滑车行走移动时，无法快速解决分裂导线上的异物。其二，该方法的操作难度大，人工爬塔耗时长、效率低。最后，在作业现场中交跨复杂的情况下，水平移动清除异物尤为困难。

发明内容

[0006] 为解决双头滑车无法方便地到达线路的任意位置，清除线路上异物的效率低、困难大的技术问题，本发明提出一种用于双头滑车的落线作业装置，以及一种导线上异物的处理方法，通过无人机可靠地抓取双头滑车，并将双头滑车落线放置于导线或地线上靠近异物的任意位置，提高了清除异物的效率，避免了人工爬塔。

[0007] 本发明提出一种用于双头滑车的落线作业装置，所述用于双头滑车的落线作业装置包括无人机和与所述无人机连接的抓取器；

[0008] 所述抓取器包括舵机和两个夹持机构，两个所述夹持机构相对设置且对称分布在所述舵机的两侧，所述无人机与所述舵机电连接并能控制所述舵机的启停；

[0009] 各所述夹持机构分别包括至少一组从上到下依次连接的转动关节和夹持爪，所述转动关节和所述夹持爪均沿竖向设置；所述转动关节的一端与所述舵机能转动地连接，所述转动关节的另一端与所述夹持爪的一端能转动地连接，所述夹持爪的另一端朝所述舵机的中心线延伸；

[0010] 通过所述无人机启动所述舵机，所述舵机驱动各所述转动关节转动，并分别带动各所述夹持爪的另一端逐渐向内收紧，各所述夹持爪的另一端穿入双头滑车的挂钩，直至能钩挂所述双头滑车；通过所述舵机驱动各所述转动关节反向转动，并分别带动各所述夹持爪的另一端逐渐向外扩张，直至与所述挂钩分离。

[0011] 进一步地，各所述夹持机构还包括至少一根横向设置的联动杆，所述联动杆的两端分别能转动地连接在各夹持机构中相对的所述夹持爪的中部。

[0012] 进一步地，各所述转动关节的一端通过水平设置的第一转轴分别与所述舵机能转动地连接，各所述转动关节的另一端通过水平设置的第二转轴分别与对应的所述夹持爪的一端能转动地连接。

[0013] 进一步地，各所述夹持爪的下部的内侧面上沿竖向设置一排防滑齿。

[0014] 进一步地，所述无人机包括主机舱体，所述舵机连接在所述主机舱体的底面上。

[0015] 更进一步地，所述用于双头滑车的落线作业装置还包括摄像头，所述摄像头设置在所述主机舱体的底面上，并朝向所述抓取器。

[0016] 进一步地，各所述夹持爪的另一端呈向内弯曲的钩状。

[0017] 本发明还提出一种导线上异物的处理方法，采用上述用于双头滑车的落线作业装置，所述导线上异物的处理方法包括如下步骤：

[0018] 步骤S10，通过操作无人机启动舵机，所述舵机驱动各转动关节转动，并分别带动各夹持爪的另一端逐渐向内收紧，各所述夹持爪的另一端穿入双头滑车的挂钩，所述双头滑车钩挂在所述夹持爪上；所述双头滑车的下滑轮上绕设一根绝缘绳，无人机搭载抓取器、所述双头滑车和所述绝缘绳同步起飞，所述无人机靠近导线或地线上异物所在的位置；

[0019] 步骤S20，所述无人机继续飞行，直至所述双头滑车靠近地线，操作所述无人机，使所述双头滑车的上滑轮钩挂在所述地线上；所述舵机驱动各所述转动关节反向转动，并分别带动各所述夹持爪的另一端逐渐向外扩张，各所述夹持爪与所述挂钩分离，完成落线；

[0020] 步骤S30，通过所述绝缘绳拉动异物清除工具逐渐上升，直至所述异物清除工具靠近并清除所述异物。

[0021] 进一步地，在所述步骤S10与所述步骤S20之间还包括步骤S15，所述无人机悬停，通过设置在所述无人机上的摄像头观察所述地线与所述双头滑车的相对位置。

[0022] 进一步地，在所述步骤S30之后还包括步骤S40，所述无人机搭载所述抓取器、所述双头滑车、所述绝缘绳和所述异物清除工具同步返回地面。

[0023] 本发明相比于现有技术的有益效果在于：本发明提出的用于双头滑车的落线作业装置，双头滑车可以通过无人机方便地搭载到达线路的任意位置。避免了传统作业中，双头滑车只能从线路的起始端行走的问题，而且可以方便地使用在分裂导线上，也可以在作业现场中交跨复杂的情况下运用。

[0024] 抓取器通过转动关节和夹持爪可以有效、可靠地抓取双头滑车。另外，设置联动杆，保证了其两端连接的两个夹持爪能同步转动，提高了夹持机构动作的准确性，保证了有效抓取。

[0025] 本发明提出的导线上异物的处理方法，通过无人机可靠地抓取双头滑车，并将双头滑车落线放置于导线或地线上靠近异物的任意位置，提高了清除异物的效率，避免了人工爬塔，节省了时间，提高了效率，保证了安全的带电作业。在作业现场中交跨复杂的情况下，双头滑车只需要水平移动较小的距离，即可清除异物，降低了作业难度。

附图说明

[0026] 图1为本发明的用于双头滑车的落线作业装置的立体示意图；

[0027] 图2为本发明的用于双头滑车的落线作业装置的主视示意图；

[0028] 图3为本发明的用于双头滑车的落线作业装置的俯视示意图；

[0029] 图4为本发明的用于双头滑车的落线作业装置的抓取器的主视示意图；

[0030] 图5为本发明的导线上异物的处理方法在双头滑车落线后的主视示意图；

[0031] 图6为本发明的导线上异物的处理方法的无人机靠近导线上异物的主视示意图；

[0032] 图7为本发明的导线上异物的处理方法的无人机靠近导线上异物的俯视示意图。

[0033] 附图标记：

[0034] 100-用于双头滑车的落线作业装置；

[0035] 10-无人机；12-主机舱体；

[0036] 20-抓取器；22-舵机；

[0037] 24-夹持机构；242-转动关节；244-夹持爪；

[0038] 245-防滑齿；246-联动杆；

[0039] 26-第一转轴；28-第二转轴；

[0040] 30-摄像头；

[0041] 200-双头滑车；210-挂钩；220-上滑轮；230-下滑轮；

[0042] 300-绝缘绳；

[0043] 1-地线；2-导线；3-异物。

具体实施方式

[0044] 以下结合附图，对本发明上述的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

[0045] 请参阅图1至图3所示，本发明提出一种用于双头滑车的落线作业装置100，用于双头滑车的落线作业装置100包括无人机10和抓取器20，抓取器20与无人机10连接。请参阅图4所示，抓取器20包括舵机22和两个夹持机构24，两个夹持机构24相对设置，且两个夹持机构24对称分布在舵机22的两侧，无人机10与舵机22电连接并能控制舵机22的启停。舵机22为抓取器20提供驱动力，保证其具有足够的抓取力。

[0046] 各夹持机构24分别包括至少一组从上到下依次连接的转动关节242和夹持爪244，转动关节242和夹持爪244均沿竖向设置。转动关节242的一端与舵机22能转动地连接，转动关节242的另一端与夹持爪244的一端能转动地连接，夹持爪244的另一端朝舵机22的中心线延伸。如图4所示，夹持爪244的另一端(即夹持爪244的下端)逐渐朝内收拢。

[0047] 通过无人机10启动舵机22，舵机22驱动各转动关节242转动，各转动关节242分别带动各夹持爪244的另一端逐渐向内收紧，请结合图2和图5所示，各夹持爪244的另一端穿入双头滑车200的挂钩210，直至能钩挂双头滑车200。通过舵机22驱动各转动关节242反向转动，各转动关节242分别带动各夹持爪244的另一端逐渐向外扩张，直至与挂钩210分离。

[0048] 本发明的用于双头滑车的落线作业装置100，双头滑车200可以通过无人机10方便地搭载到达线路的任意位置。避免了传统作业中，双头滑车200只能从线路的起始端行走的问题，而且可以方便地使用在分裂导线上，也可以在作业现场中交跨复杂的情况下运用。抓取器20通过转动关节242和夹持爪244可以有效、可靠地抓取双头滑车200。

[0049] 如图1和图2所示，本实施例中，各夹持机构24分别设置四组转动关节242和夹持爪244，左侧的夹持机构24和右侧的夹持机构24分别形成一个机械手，两个夹持机构24(两只机械手)向内抓合双头滑车200最上方的挂钩210，从而钩挂住双头滑车200。如图4所示，各夹持机构24中的一组转动关节242和夹持爪244，分别形成一根机械手的手指。

[0050] 较优地，各夹持机构24分别包括至少两组从上到下依次连接的转动关节242和夹持爪244，各夹持机构24分别形成至少两根机械手的手指，左侧和右侧的夹持机构24至少有四根手指，可保证可靠、有效的抓合。

[0051] 进一步地，如图4所示，各夹持机构24还包括至少一根横向设置的联动杆246，联动杆246的两端分别能转动地连接在各夹持机构24中相对的夹持爪244的中部。也就是说，联动杆246的一端能转动地连接在其中一个夹持机构24的夹持爪244的中部，其另一端能转动地连接在另一个夹持机构24中与该夹持爪244相对的夹持爪244的中部。联动杆246保证了其两端连接的两个夹持爪244能同步转动，提高了夹持机构24动作的准确性，保证了有效抓取。

[0052] 进一步地，如图4所示，各转动关节242的一端通过水平设置的第一转轴26分别与舵机22能转动地连接，各转动关节242的另一端通过水平设置的第二转轴28分别与对应的夹持爪244的一端能转动地连接，使各转动关节242和各夹持爪244均在竖直平面内转动。

[0053] 进一步地，如图4所示，各夹持爪244的下部的内侧面上沿竖向设置一排防滑齿245。防滑齿245提高了挂钩210与各夹持爪244之间的摩擦阻力，使穿入挂钩210的各夹持爪
244不会打滑，保证了有效的夹持。

[0054] 进一步地，无人机10包括主机舱体12，舵机22连接在主机舱体12的底面上。较优地，抓取器20安装在无人机10的垂直向下，无人机10起落架收起后保证双头滑车20位于无人机10的最低位置。本实施例中，无人机10采用多旋翼飞行装置，多旋翼飞行装置主要包括动力平台、飞行控制器、通讯设备、云台及图像采集装置和地面站视频监视器。动力平台主要包括主机舱体12、旋翼机臂、电气舱、外保护框架和快装拆卸结构。无人机10属于现有技术，在此不再详细赘述。

[0055] 抓取器20安装在无人机10的底部，具有一定的独立性，可通过云台挂板连接，无人机10提供一个PWM(脉冲宽度调制)的专用接口，用于控制抓取器20。抓取器20执行机械手操作关系到整个装置能否有效控制，能否顺利并且高效的完成双头滑车200的抓取任务，因此，抓取器20(即机械手)的设计对整个机构而言显得十分重要。

[0056] 夹持爪244的功能类似于人手，都是通过相互接触完成目标物体的抓取。但夹持爪244的功能与作用达不到人手那种精确度要求，其基本结构一般取决于作用对象的特性和作业要求。对待抓取的双头滑车200的结构形式与抓取方式进行分析，在满足使用要求的前提下，尽量节省材料，减轻夹持爪244的重量。

[0057] 在对抓取器20进行设计的时候，应考虑抓取器20(即机械手)的手指数量，关节数量以及抓取方式等等。抓取器20直接与双头滑车200的挂钩210相接触，所以在抓取双头滑车200的时候，要考虑抓取器20的夹持力的大小，避免因为夹持力不够而使双头滑车200脱落，造成损失或事故。

[0058] 抓取器20靠末端执行抓取动作的夹持爪244夹紧挂钩210，并通过无人机10携带双头滑车200飞行，执行后续的落线作业。由于双头滑车200的重量和夹持爪244在夹持的过程中产生的振动力和惯性力，机械手的夹持爪244必须具有一定的夹持力，以防止双头滑车200在抓取过程中掉落。抓取器20的舵机22还要提供足够的驱动力，一般情况下，机械手的夹持爪244抓取工件的夹紧力是舵机22提供的驱动力的2～3倍。

[0059] 各夹持爪244(即机械手的手指)在抓取双头滑车200的过程中，手指的张开和闭合距离要适合，以便能够顺利抓取双头滑车，同时在抓取的过程中双头滑车200的中心位置不能产生太大的偏移。为使夹持爪244在抓取双头滑车200时保持相对精确的位置，根据双头滑车200的形状设计合适的手爪(夹持爪244)形状。

[0060] 更进一步地，请参阅图6所示，用于双头滑车的落线作业装置100还包括摄像头30，摄像头30设置在主机舱体12的底面上，并朝向抓取器20。图6中A表示摄像头30的视角，以便无人机10的操控人员能从地面站视频监视器中进行观测飞行落线位置。较优地，摄像头30为小型摄像机或照相机。

[0061] 进一步地，如图4所示，各夹持爪244的另一端呈向内弯曲的钩状。

[0062] 如图5所示，双头滑车200包括从上到下依次设置的挂钩210、上滑轮220和下滑轮230，上滑轮220与下滑轮230间隔设置，两者的轴线相互垂直，在上滑轮220与下滑轮230之间设置连接支架，连接支架的侧面设置供线路穿入的通道。双头滑车200属于现有技术，在此不再详细赘述。

[0063] 本发明还提出一种导线上异物的处理方法，采用上述用于双头滑车的落线作业装置100，导线上异物的处理方法包括如下步骤：

[0064] 步骤S10，通过操作无人机10启动舵机22，舵机22驱动各转动关节242转动，并分别带动各夹持爪244的另一端逐渐向内收紧，各夹持爪244的另一端穿入双头滑车200的挂钩210，双头滑车200钩挂在夹持爪244上；请参阅图6和图7所示，双头滑车200的下滑轮230上绕设一根绝缘绳300，无人机10搭载抓取器20、双头滑车200和绝缘绳300同步起飞，无人机
10靠近导线2或地线1上异物3所在的位置；本实施例中，异物3位于导线2上；

[0065] 步骤S20，无人机10继续飞行，直至双头滑车200靠近地线1，操作无人机10，使双头滑车200的上滑轮220钩挂在地线1上，如图5所示；舵机22驱动各转动关节242反向转动，并分别带动各夹持爪244的另一端逐渐向外扩张，各夹持爪244与挂钩210分离，完成落线；

[0066] 步骤S30，通过绝缘绳300拉动异物清除工具逐渐上升，直至异物清除工具靠近并清除异物3。

[0067] 本发明的导线上异物的处理方法，通过无人机10可靠地抓取双头滑车200，并将双头滑车200落线放置于导线2或地线1上靠近异物3的任意位置，提高了清除异物3的效率，避免了人工爬塔，节省了时间，提高了效率，保证了安全的带电作业。在作业现场中交跨复杂的情况下，双头滑车200只需要水平移动较小的距离，即可清除异物，降低了作业难度。

[0068] 异物清除工具的结构和使用方法均属于现有技术，在此不再详细赘述。本实施例中采用的异物清除工具呈条状，其两端具有毛刺，将异物清除工具固定到绝缘绳300上。拉动绝缘绳300，使绝缘绳300在下滑轮230上滑动，直至异物清除工具靠近异物3；然后通过反复上下拖拽绝缘绳300的方式，使毛刺多次接触并钩挂异物3，从而使异物3附着到毛刺上。

[0069] 进一步地，在步骤S10与步骤S20之间还包括步骤S15，如图6所示，无人机10悬停，通过设置在无人机10上的摄像头30观察地线1与双头滑车200的相对位置。

[0070] 进一步地，在步骤S30之后还包括步骤S40，无人机10搭载抓取器20、双头滑车200、绝缘绳300和异物清除工具同步返回地面。

[0071] 本发明的用于双头滑车的落线作业装置100可以用于输电线路，特别是高压输电线路的带电作业。

[0072] 采用本发明的用于双头滑车的落线作业装置100，进行本发明的导线上异物的处理方法的具体流程为：使用无人机10底部的抓取器20抓住双头滑车200的挂钩210，将双头滑车200竖直抓起。无人机10搭载摄像头30，操控人员通过无线电遥控的飞行控制器操纵无人机10起飞，无人机10飞行至地面两米左右飞行控制器收起起落架，在摄像头30辅助下，以6米每秒的速度接近输电线路上异物3附近大约十米左右，再缓慢飞近目标(异物3)。

[0073] 当到达目标上方的地线1的高度时，如图6和图7所示，利用旋翼无人机10可悬停的特性，稳定悬停，便于地面站操控人员通过摄像头30观察无人机10与地线1的位置，在距离异物五米的位置开始执行双头滑车200的落线操作。通过摄像头30的视角A判断地线1与双头滑车200的相对位置，地面上的操控人员进行操作。完成落线后，通过无人机10远程控制抓取器20的夹持爪244放开，无人机10与双头滑车200分离，无人机10飞行远离地线1。

[0074] 利用双头滑车200将下滑轮230上的绝缘绳300及其上捆绑的异物清除工具拉至异物3所在高度，通过绝缘绳300拖动双头滑车200开始在地线1上行走，靠近异物3并进行异物清除作业，完成清理作业后，操控无人机10抓取双头滑车200返回地面。

[0075] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。