[发明专利]一种电力穿绳系统及其工作方法

权利要求书

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，所述滑轮机构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、滑轮机构与所述穿绳器的通信；

所述滑轮机构的横梁上设有LED信号单元，所述滑轮机构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所述的一种电力穿绳系统，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述的一种电力穿绳系统，其特征在于，所述光电传感器具有三组，均位于所述侧柱远离所述滑轮的表面，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。

8.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。

9.权利要求1-8任一所述的一种电力穿绳系统的工作方法，其特征在于，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，夹爪越过侧柱闭合，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。