一种基于无人机平台的登塔保护装置

摘要

本发明公开了一种基于无人机平台的登塔保护装置，包括挂环、闭合杆和自动锁；所述挂环包括C字形的环形套和位于环形套下端，与环形套一体成型的颈部，颈部底端设置滑轮；所述闭合杆为与环形套开口方向相反的C字形结构，闭合杆与环形套的端部可转动连接，环形套的端部设置条形槽，闭合杆上部设置在条形槽中；所述挂环顶部设置自动锁，所述自动锁包括锁壳以及可在锁壳内上下滑动的锁柱。本发明可利用无人机将闭式挂钩悬挂到杆塔上，将绳索与攀登杆塔人员连接，实现高空人员人身连续保护功能，结构简单，省时省力，安全性高。

权利要求

1.一种基于无人机平台的登塔保护装置，其特征在于：包括挂环、闭合杆和自动锁；

所述挂环包括C字形的环形套和位于环形套下端，与环形套一体成型的颈部，颈部底端设置滑轮；

所述闭合杆为与环形套开口方向相反的C字形结构，闭合杆与环形套的端部可转动连接，环形套的端部设置条形槽，闭合杆上部设置在条形槽中；

所述挂环顶部设置自动锁，所述自动锁包括锁壳以及可在锁壳内上下滑动的锁柱；

所述闭合杆上端垂直设置定位柱；

所述闭合杆上端2/5处设置销孔，环形套端部也设置销孔，闭合杆和环形套通过销轴连接，闭合杆上部可旋转至条形槽中；

所述锁柱为圆柱形结构，顶部设置柱头，中部设置限位环，柱头和限位环直径大于锁柱直径，锁壳内部设置变径通孔，所述通孔两端孔径与锁柱直径相同，中部孔径与限位环直径相同；

所述颈部底端中部设置镂空轮槽，轮槽两侧设置为带有销孔的耳板，所述滑轮设置在轮槽中，滑轮通过销轴与耳板连接；

所述闭合杆上部转动至条形槽中时，锁柱自然下滑，闭合杆上端侧面紧靠锁柱侧面。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机平台的登塔保护装置，其特征在于：所述条形槽的长度与所述闭合杆上部的长度一致。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机平台的登塔保护装置，其特征在于：自动锁设置在条形槽端部，所述锁壳与环形套固定连接。

说明书

一种基于无人机平台的登塔保护装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种登高作业安全保护工具，尤其涉及一种基于无人机平台的登塔保护装置。

背景技术

[0002] 我国的电力行业发展蒸蒸日上，用电量随着国民经济的增长也在大幅增长，伴随着电力能源行业的发展，需要远距离超高压电力输送，在进行远距离电能输送时，当前最常
用的方式是通过悬空架设的高压输电线路输送，这些悬空架设的高压输电线路往往通过高
压输电杆塔进行连接安装，因此距离地面的距离极高且跨度也相对较大，同时这些高压输
电线路往往处于户外露天状态下运行，极易受到自然环境侵蚀及生物因素的破坏，因此为
了确保输电线路运行的安全及稳定，需要检修人员定期对输电线路进行检修工作。

[0003] 输电线路杆塔一般设置脚钉或爬梯供高空作业人员攀登，作业人员攀登过程中，必须精神高度集中，脚踏实，手抓稳。作业人员发生坠落有两种情况，一种是由于作业人员
攀登过程中双手同时放开，身体失去平衡，以脚为支点发生后仰式坠落。另外一种情况是作
业人员攀登过程中脚踩空，手无法承受突然加载的身体重量从脚钉脱出，发生垂直坠落。

[0004] 国内输电线路杆塔在运行、检修、带电作业高空作业的攀登过程中，工作人员没有合适的防坠保护措施。现有的保护手段有轨道式攀登坠落保护器和采用双安全带交替保
护。这两种方法虽能够弥补攀登脚钉和爬梯过程中无安全保护的缺陷，实现了高空作业安
全闭环保护。但由于实际运用存在一定困难，国内日前仍然无法普遍采用。

[0005] 轨道式攀登坠落保护器主要靠防坠器与导轨的摩擦力产生制动效果，防坠器可能会因为摩擦系数变小失效，不能正常锁止。受人体碰撞或者被衣物挂住外壳时，防坠器也可
能出现不能锁止的情况。另外，导轨投资的成本大，每基塔都要安装，防盗也是一个问题。

[0006] 双安全带交替保护通过安全带特殊的缠绕方法实现下坠过程的拉紧、锁死。通过塔材结点时必须交换安全带，增加作业人员的操作步骤，降低登塔效率，而且繁琐的操作步
骤可能增加作业人员下坠的机率。

[0007] 以上两种方法均有安全带存在，人体发生坠落时相当于形成了一个以安全带在铁塔挂点为支点的单摆。铁塔的脚钉一般设置在倾斜的主材上，人体发生坠落时可能会以单
摆形成加速度与脚钉相撞，碰伤人体。

[0008] 授权公告号为CN 206549022 U的中国专利文献公布了一种铁塔攀爬防坠落装置，包括系于人员身上的安全背心，以及固定于安全背心上的安全绳，安全绳上设有挂钩，还包
括两根直长的导轨，导轨内设有可沿着导轨上下移动的滑块，滑块上铰接有卡杆，导轨内壁
上沿导轨的长度方向设有可阻止滑块向下移动的一排棘齿，卡杆卡于棘齿内，滑块上固定
设有连接挂钩的吊环，导轨上方固定设有用于钩挂铁塔上钢材的倒钩，所述安全背心上设
有两根安全绳。本实用新型的目的在于提供一种铁塔攀爬防坠落装置，具有防坠落功能，可
在不具备使用防坠器的条件下保护攀爬铁塔人员的人身安全。但是该实用新型需首先固定
导轨，结构复杂，操作繁琐，成本高，尤其对于较高的铁塔不适用。

[0009] 授权公告号为CN 204380034 U的中国专利文献公布了一种多功能交替保护自解开移动定点通用安全带，包括自动锁紧、远程解开的多重保护挂钩，挂钩与可调及固定长度
的安全绳(19)的一端相连，安全绳(19)上设置有紧固器(20)，安全绳(19)的另一端与全身
式安全带连接。本实用新型可以远程自动解开挂钩，解决了现有装置操作繁琐、费时费力的
问题;同时，该安全带可以避免两根安全绳自打绞和相互缠绕，确保了登高更加顺利和安
全；其次，安全带能调节长度，增大了安全带适用范围；进一步形成防坠落装置与安全带集
成一体，克服了登高需带两套装置的问题。但是该实用新型通过铁塔结点时必须交换安全
带，具有极大安全隐患。

[0010] 随着无人机应用广度和深度日益增加，无人机作业规模日益扩大，无人机在电力行业中的应用取得了很好的成效。

发明内容

[0011] 有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供一种基于无人机平台的登塔保护装置，可利用无人机将闭式挂钩悬挂到杆塔上，将绳索与攀登杆塔人员连接，实现高空人员人
身连续保护功能，结构简单，省时省力，安全性高。

[0012] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于无人机平台的登塔保护装置，包括挂环、闭合杆和自动锁；所述挂环包括C字形的环形套和位于环形套下端，与环形套
一体成型的颈部，颈部底端设置滑轮；所述闭合杆为与环形套开口方向相反的C字形结构，
闭合杆与环形套的端部可转动连接，环形套的端部设置条形槽，闭合杆上部设置在条形槽
中；所述挂环顶部设置自动锁，所述自动锁包括锁壳以及可在锁壳内上下滑动的锁柱。

[0013] 作为本发明的一种优选结构，所述闭合杆上端垂直设置定位柱。

[0014] 作为本发明的一种优选结构，所述闭合杆上端2/5处设置销孔，环形套端部也设置销孔，闭合杆和环形套通过销轴连接，闭合杆上部可旋转至条形槽中。

[0015] 进一步地，所述条形槽的长度与所述闭合杆上部的长度一致。

[0016] 进一步地，所述闭合杆上部转动至条形槽中时，锁柱自然下滑，闭合杆上端侧面紧靠锁柱侧面。

[0017] 作为本发明的一种优选结构，自动锁设置在条形槽端部，所述锁壳与环形套固定连接。

[0018] 进一步地，锁柱为圆柱形结构，顶部设置圆柱形柱头，中部设置圆环形限位环，柱头和限位环直径大于锁柱直径，锁壳内部设置圆柱形变径通孔，所述通孔两端孔径与锁柱
直径相同，中部孔径与限位环直径相同。

[0019] 作为本发明的一种优选结构，所述颈部底端中部设置镂空轮槽，轮槽两侧设置为带有销孔的耳板，所述滑轮设置在轮槽中，滑轮通过销轴与耳板连接。

[0020] 作为本发明的一种优选结构，锁柱为锥形体结构，锁柱下部直径大于上部直径，锁柱顶部设置圆柱形柱头，所述锁壳内部设置与锁柱形状对应的圆锥形通孔。

[0021] 作为本发明的一种优选结构，锁柱顶部设置钩环槽，钩环槽内设置可折叠钩环。

[0022] 作为本发明的一种优选结构，锁柱下部设置为半圆柱形，自动锁闭合时闭合杆端部紧靠在半圆柱的平面上。

[0023] 作为本发明的一种优选结构，颈部下部设置销孔，颈部下部设置U形翼板，颈部通过销轴与U形翼板两翼连接，U形翼板底部设置两个绳孔，滑轮通过销轴设置在U形翼板内并
可自由转动，绕过滑轮的吊绳两端分别穿过两个绳孔。

[0024] 本发明的有益效果是：

[0025] 1、所述闭合杆为与环形套开口方向相反的C字形结构，闭合杆与环形套的端部可转动连接，通过转动扣合形成封闭环，牢牢挂在铁塔横担上，安全方便。

[0026] 2、所述挂环顶部设置自动锁，所述自动锁包括锁壳以及可在锁壳内上下滑动的锁柱，锁柱利用重力实现自动锁定，利用无人机悬挂固定时非常方便快捷。

[0027] 3、所述闭合杆上端垂直设置定位柱，环形套和闭合杆挂在铁塔横担上之后，本发明在自身重力作用下会以近铅直方向悬挂在横担上，闭合杆自动转动到条形槽中闭合，此
时横担位于闭合杆最左侧，而定位柱防止本发明在横担上左右摆动时横担完全移到环形套
一侧，脱离闭合杆，且顶起锁柱，造成闭合杆打开，消除此安全隐患。

[0028] 4、所述闭合杆上端2/5处设置销孔，环形套端部也设置销孔，闭合杆和环形套通过销轴连接，闭合杆上部可旋转至条形槽中，所述条形槽的长度与所述闭合杆上部的长度一
致，闭合杆上部旋转到条形槽中时刚好填满条形槽。闭合杆上的销孔设置在上端2/5处，使
得闭合杆下部的长度和质量大于上部的长度和质量，重心在经过闭合杆上的销孔的铅垂线
右侧，当自动锁被打开时，闭合杆在自身重力作用下逆时针转动一定角度，且不会超过90
度，环形套和闭合环形成的密闭圈自动打开，方便从铁塔上取下本发明。

[0029] 5、所述闭合杆上部转动至条形槽中时，锁柱自然下滑，闭合杆上端侧面紧靠锁柱侧面。闭合杆上端垂直设置定位柱，定位柱侧面与锁柱侧面相抵，则闭合杆上端无法向下转
动，闭合杆被锁死，闭合杆和环形套共同形成一个封闭圆环套在铁塔横担或角铁上，安全稳
固。

[0030] 6、自动锁设置在条形槽端部，所述锁壳与环形套固定连接，锁柱为圆柱形结构，顶部设置圆柱形柱头，中部设置圆环形限位环，柱头和限位环直径大于锁柱直径，锁壳内部设
置圆柱形变径通孔，所述通孔两端孔径与锁柱直径相同，中部孔径与限位环直径相同，锁柱
可在锁壳内部的通孔内上下滑动，且由于限位环的作用，锁柱不会滑出锁壳。

[0031] 7、所述颈部底端中部设置镂空轮槽，轮槽两侧设置为带有销孔的耳板，所述滑轮设置在轮槽中，滑轮通过销轴与耳板连接。耳板与颈部为一体结构，安全稳固，滑轮与耳板
之间缝隙非常小，防止使用过程中安全绳跳线、卡线。

[0032] 8、锁柱为锥形体结构，锁柱下部直径大于上部直径，锁柱顶部设置圆柱形柱头，所述锁壳内部设置与锁柱形状对应的圆锥形通孔。锥形体结构既可以实现锁柱在锁壳通孔内
的上下滑动，又能利用其下部直径大于上部直径的特性对锁柱的滑动范围进行限位，防止
锁柱过度上滑脱离锁壳，圆柱形柱头防止锁柱从下部脱离锁壳。

[0033] 9、锁柱顶部设置钩环槽，钩环槽内设置可折叠钩环。钩环方便与无人机吊线连接，实现利用无人机自动提起锁柱，继而取下该登塔保护装置。

[0034] 10、锁柱下部设置为半圆柱形，自动锁闭合时闭合杆端部紧靠在半圆柱的竖直平面上，与平面相贴时对闭合杆转动的限制作用更强，面接触与线接触相比，锁闭作用更彻
底，装置的安全性和稳定性更好。

[0035] 11、颈部下部设置销孔，颈部下部设置U形翼板，颈部通过销轴与U形翼板两翼连接，U形翼板底部设置两个绳孔，滑轮通过销轴设置在U形翼板内且可自由转动，绕过滑轮的
吊绳两端分别穿过两个绳孔。翼板和滑轮之间缝隙非常小，防止滑轮跳线，绳孔可限制安全
绳摆动，防止滑落跳线，安全可靠。

附图说明

[0036] 图1为本发明实施例一自然打开状态整体结构示意图；

[0037] 图2为本发明实施例一闭合状态整体结构示意图；

[0038] 图3为本发明实施例一自动锁剖开结构示意图；

[0039] 图4为本发明闭合杆转动过程中向上顶起锁柱示意图；

[0040] 图5为本发明闭合杆完全转动至条形槽且锁柱自动落下示意图；

[0041] 图6为本发明实施例一使用时与自动拆卸锁配合示意图；

[0042] 图7为本发明实施例二自动锁剖开结构示意图；

[0043] 图8为本发明实施例三钩环及钩环槽结构示意图；

[0044] 图9为本发明实施例四自动锁结构示意图；

[0045] 图10为本发明实施例五滑轮及U形翼板结构示意图。

[0046] 图中标号：1‑挂环，2‑闭合杆，3‑自动锁，4‑环形套，5‑颈部，6‑滑轮，7‑条形槽，8‑锁壳，9‑锁柱，10‑定位柱，11‑柱头，12‑限位环，13‑钩环槽，14‑钩环，15‑轮槽，16‑耳板，17‑
U形翼板，18‑绳孔，19‑锁芯，20‑自动拆卸锁,21‑锁臂。

具体实施方式

[0047] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0048] 实施例一

[0049] 如图1‑6所示，一种基于无人机平台的登塔保护装置，包括挂环1、闭合杆2和自动锁3。

[0050] 挂环1包括C字形的环形套4和位于环形套4下端，与环形套4一体成型的颈部5，颈部5底端设置滑轮6；所述颈部5底端中部镂空设置轮槽15，轮槽15两侧设置为带有销孔的耳
板16，所述滑轮6设置在轮槽15中，滑轮6通过销轴与耳板16连接。耳板16与颈部5为一体结
构，安全稳固，滑轮6与耳板16之间缝隙非常小，防止使用过程中安全绳跳线、卡线。

[0051] 所述闭合杆2的形状为C字形结构，开口方向与环形套4相反，闭合杆2与环形套4的端部可转动连接，环形套4的端部设置条形槽7，闭合杆2上部设置在条形槽7中。

[0052] 所述闭合杆2为与环形套4开口方向相反的C字形结构，闭合杆2与环形套4的端部可转动连接，通过转动扣合形成封闭环，牢牢挂在铁塔横担上，安全方便。

[0053] 所述闭合杆2上端垂直设置定位柱10，定位柱10为长方体形，环形套4和闭合杆2挂在铁塔横担上之后，本发明在自身重力作用下会以近铅直方向悬挂在横担上，闭合杆2自动
转动到条形槽7中闭合，此时横担位于闭合杆2最左侧，而定位柱10垂直闭合杆2，防止本发
明在横担上左右摆动时横担完全移到环形套4一侧，脱离闭合杆2从而顶起锁柱9，造成闭合
杆2打开。

[0054] 所述闭合杆2的上端2/5处设置销孔，环形套4端部也设置销孔，闭合杆2和环形套4通过销轴连接，闭合杆2上部可旋转至条形槽7中，所述条形槽7的长度与所述闭合杆2上部
的长度一致，闭合杆2上部旋转到条形槽7中时刚好填满条形槽7。闭合杆2上的销孔设置在
上端2/5处，使得闭合杆2下部的长度和质量大于上部的长度和质量，重心在过销孔的铅垂
线的右侧，当自动锁3被打开时，闭合杆2在自身重力作用下逆时针转动一定角度，且不会超
过90度，环形套4和闭合环形成的密闭圈自动打开，方便从铁塔上取下本发明。

[0055] 所述挂环1顶部设置自动锁3，所述自动锁3包括锁壳8以及可在锁壳8内上下滑动的锁柱9，自动锁3利用重力实现自动锁定，利用无人机悬挂固定时非常方便快捷。

[0056] 自动锁3设置在条形槽7左端，所述锁壳8与环形套4固定连接。锁柱9为圆柱形结构，顶部设置圆柱形柱头11，中部设置圆环形限位环12，柱头11和限位环12直径大于锁柱9
的直径，锁壳8内部设置圆柱形变径通孔，所述通孔两端孔径与锁柱9直径相同，中部孔径与
限位环12直径相同，锁柱9可在锁壳8内部的通孔内上下滑动，且由于限位环12的作用，锁柱
9不会滑出锁壳8。

[0057] 闭合杆2上部转动至条形槽7中时，锁柱9自然下滑，闭合杆2上端侧面紧靠锁柱9侧面。闭合杆2上端垂直设置长方体形的定位柱10，定位柱10侧面与锁柱9侧面相抵，则闭合杆
2上端无法向下转动，闭合杆2被锁死，闭合杆2和环形套4共同形成一个封闭圆环套在铁塔
横担或角铁上，安全稳固。

[0058] 本发明在配合可通过触发底部锁芯19自动打开的自动拆卸锁20使用效果最好，该自动拆卸锁20的锁芯19被锁柱9向上顶起时触发自动拆卸锁20的锁臂21向两边弹开从而与
本发明自动分离，实现通过无人机将本发明遥控悬挂固定在铁塔上，节省大量人力和时间
成本，提高电力工人的工作效率和工作安全性。

[0059] 登塔前，工作人员首先将无人机和自动拆卸锁20通过吊绳连接，将安全绳绕在滑轮6上，然后用自动拆卸锁20夹紧在本发明环形套4上部，使得锁柱9上端轻抵在自动拆卸锁
锁芯19底部。然后无人机起飞，此时被自动拆卸锁20夹持并悬吊在无人机下部的登塔保护
装置的闭合杆2与环形套4处于非闭合状态。然后无人机将本发明的登塔保护装置载运到铁
塔的横担或其他角铁上方，将闭合杆2与环形套4之间的开口对准横担，放下登塔保护装置。
此时横担挡在定位柱10处，且在登塔保护装置及自动拆卸锁20自身的重力作用下，闭合杆2
的定位柱10一端逐渐转动到条形槽7中，直至闭合杆2和环形套4闭合成一个封闭环。闭合杆
2转动过程中，其设置有定位柱10的一端会首先接触锁柱9底端，随着闭合杆2绕处于其上端
2/5处的销孔继续转动，会将锁柱9向上顶起，直至定位柱10完全转动到条形槽7中后，锁柱9
会在自身重力作用下自动落下，落下后锁柱9的侧面与定位柱侧面抵在一起，闭合杆2无法
继续转动，实现对闭合杆2的自动锁定。而锁柱9被向上顶起时，其上端同时向上顶起自动拆
卸锁20的锁芯19，触发自动拆卸锁20的锁臂21向两边弹开，本发明与自动拆卸锁20自动分
离，无人机携带自动拆卸锁20安全返回，完成本发明登塔保护装置的悬挂作业。

[0060] 然后电力工作人员将安全绳连接到登塔人员身上，即可利用悬挂在铁塔上的登塔保护装置和安全绳实现登塔以及高空作业过程中的连续安全保护。

[0061] 高空工作结束后，由最后一位下塔人员负责将吊绳连接在该登塔保护装置锁柱9的柱头11上，待其安全到达地面后，工作人员将吊绳再次连接在无人机底部，无人机起飞到
达一定高度后会向上拉动锁柱9，闭合杆2端部的定位柱10失去锁柱9的限制，闭合杆2可转
动，无人机进一步升高，闭合杆打开，无人机载运登塔保护装置脱离铁塔，飞回地面后完成
本次作业。

[0062] 实施例二

[0063] 如图7所示，本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：锁柱9为锥形体结构，锁柱9下部直径大于上部直径，锁柱9顶部设置圆柱形柱头11，所述锁壳8内部设置与锁
柱9形状对应的圆锥形通孔。锥形体结构既可以实现锁柱9在锁壳8通孔内的上下滑动，又能
利用其下部直径大于上部直径的特性对锁柱9的滑动范围进行限位，防止锁柱9过度上滑脱
离锁壳8，圆柱形柱头11防止锁柱9从下部脱离锁壳8。

[0064] 实施例三

[0065] 如图8所示，本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：锁柱9顶部设置钩环槽13，钩环槽13内设置可折叠钩环14。钩环14更方便与无人机吊绳连接，实现利用无人机
自动提起锁柱9，继而取下该登塔保护装置。

[0066] 实施例四

[0067] 如图9所示，本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：锁柱9下部设置为半圆柱形，自动锁3闭合时闭合杆2端部紧靠在半圆柱的竖直平面上，与平面相贴时对闭合
杆2转动的限制作用更强，面接触与线接触相比，锁闭作用更彻底，装置的安全性和稳定性
更好。

[0068] 实施例五

[0069] 如图10所示，本实施例和实施例一的结构基本相同，其区别在于：颈部5下部设置销孔，颈部5下部两侧设置U形翼板17，颈部5通过销轴与U形翼板17两翼连接，U形翼板17底
部设置两个绳孔18，滑轮6通过销轴设置在U形翼板17内且可自由转动，绕过滑轮6的吊绳两
端分别穿过两个绳孔18。U形翼板两翼和滑轮6之间缝隙非常小，防止滑轮6跳线，绳孔18可
限制安全绳摆动，防止滑落跳线，安全可靠。

[0070] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案
的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。