一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器 |
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| 申请号 | CN202410153601.X | 申请日 | 2024-02-04 | 公开(公告)号 | CN118004418A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 国网山东省电力公司东营供电公司; | 发明人 | 张建强; 刘志涛; 陈红英; 夏大朋; 孙晓彤; 孙晓云; 刘玉秀; 薄成哲; 李峰; 王伟; 程法民; 李常勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器，包括 基座 ，所述基座上设置有挂钩、 锁 紧闭合杆和驱动机构；所述挂钩设置于基座上方；所述锁紧闭合杆与基座转动连接，在转动连接处设置驱动机构，所述驱动机构驱动锁紧闭合杆转动，实现锁紧闭合杆与挂钩组成一个可开合的挂环；所述挂钩转动连接有手动开合保险器，所述手动开合保险器的另一端与驱动机构传动连接，手动开合保险器控制驱动机构离合分离器运动，实现驱动机构与锁紧闭合杆的连接或分离。本发明通过无人机安放及摘取安全挂钩的方式，可以有效对第一个登塔人员及最后一个下塔人员使用防坠落安全绳进行保护，防止坠落事故发生。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器，其特征在于，包括基座（6），所述基座（6）上设置有挂钩（1）、锁紧闭合杆（3）和驱动机构； |
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| 说明书全文 | 一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器技术领域背景技术[0002] 现使用的坠落防护连接器为人工挂设，在进行杆塔登高作业时，第一名攀登人员徒手登到杆塔顶部后将连接器挂于杆塔上，连接器另一端悬挂安全绳，为后续人员登高做 防护。高空作业结束后，最后一名人员将连接器取下后徒手下杆，因第一名和最后一名工作 人员均无连接器安全绳的保护，登高作业的安全风险很大。 发明内容[0003] 针对上述问题，本发明提供一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器，该连接器通过采用无人机安放及摘取安全挂钩的方式，可以有效对第一个登塔人员及最后一个下塔人 员使用防坠落安全绳保护，防止坠落事故发生。 [0004] 一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器，包括基座，所述基座上设置有挂钩、锁紧闭合杆和驱动机构；所述挂钩设置于基座上方；所述锁紧闭合杆与基座转动连接，在转动连 接处设置驱动机构，所述驱动机构驱动锁紧闭合杆转动，实现锁紧闭合杆与挂钩组成一个 可开合的挂环； 所述挂钩转动连接有手动开合保险器，所述手动开合保险器的另一端与驱动机构 传动连接，手动开合保险器控制驱动机构运动，实现驱动机构与锁紧闭合杆的连接或分离。 [0008] 优选的，所述平移机构包括滑动杆，所述滑动杆与固定座滑动连接，所述固定座安装于基座的表面，所述滑动杆的外部套装有离合分离器，所述离合分离器与手动开合保险 器传动连接。 [0010] 优选的，所述滑动杆外部还套装有第一复位弹簧，所述第一复位弹簧安装于分离器远离第一传动机构的一侧。 [0011] 优选的，所述基座的表面转动安装有开合保险器传动轴，所述手动开合保险器通过该开合保险器传动轴与离合分离器传动连接。 [0012] 优选的，所述滑动杆远离第一传动机构的一端设置有用于为第一传动机构提供驱动力的第二传动机构，所述第二传动机构具有导向机构。 [0013] 优选的，所述第一传动机构与所述离合分离器位于固定座的两个相背侧。 [0016] 优选的，所述挂钩的上方连接有无人机抓取环。 [0017] 优选的，所述无人机抓取环为环状结构，所述无人机抓取环的内表面为圆弧结构，所述无人机抓取环的下端通过卡口与挂钩以槽板方式进行机械连接。 [0018] 优选的，所述基座上还设置有摄像头云台，所述摄像头云台无线通讯配置有地面控制终端。 [0019] 优选的，所述手动开合保险器与挂钩之间设置有第二复位弹簧。 [0020] 与现有技术相比,本发明的有益效果是：（1）本发明设置与挂钩配合的锁紧闭合杆，驱动机构驱动锁紧闭合杆转动，实现锁 紧闭合杆与挂钩组成一个可开合的挂环；实现了通过无人机进行连接器的安放及摘取，解 决了第一个登塔人员及最后一个下塔人员无安全绳的保护安全风险，可有效保护工作人 员； （2） 通过无线方式控制锁紧闭合杆动作，利用电机的高阻力锁定锁紧闭合杆的状 态，设备具有较高安全性； （3）增加传动离合器，在应急情况下人员通过手动开合保险器解除高阻力锁定，方 便操作锁紧闭合杆的开合； （4）采用摄像头云台，在无人机安放连接器、锁定锁紧闭合杆时，地面人员可以视 觉确定连接点的牢固性； （5）抓取环的上框部分设计为内圆弧状，抓取环在被无人机抓取后，由于重力因 素，在无人机抓手上自动滑于抓取环的最顶端与抓手接触，可以使本装置保持竖直状态； （6）挂钩开口处设计为外翘形状，便于在进行安放时挂钩与杆塔结构件进行钩挂。 附图说明 [0021] 为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案,下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作 是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根 据这些附图获得其他相关的附图。 [0022] 图1为本发明整体结构图；图2为传动侧离合器结合状态结构示意图； 图3为传动侧离合器分离状态结构示意图； 图4为传动侧手动开合保险器结构示意图； 图5为控制侧结构示意图； 图6为手动开合保险器剖面示意图； 图7为转动传动机构及卡簧的位置示意图； 图中：1‑挂钩，2‑抓取环，201‑抓取环连接器，3‑锁紧闭合杆，301‑连接轴，302‑限 位杆，303‑限位开关，304‑第一连接轴水封，305‑第一从动齿轮，306‑第二连接轴水封，4‑开关及指示灯组，5‑摄像头云台，6‑基座，601‑传动侧底壳，602‑传动侧上盖，603‑控制侧底壳，604‑控制侧上盖，605‑中间板，7‑手动开合保险器，701‑第二复位弹簧，702‑开合保险器传动杆，703‑开合保险器传动轴，704‑开合保险器传动轴水封，705‑开合保险器传动拨杆， 706‑转接杆， 801‑第一主动齿轮，802‑滑动杆，803‑直线导向机构，804‑固定座，805‑离合分离支架，806‑离合分离器，807‑转动传动机构，808‑第一复位弹簧，809‑第二从动齿轮， 810‑转接轮，811‑第二主动齿轮，812‑卡簧，813‑电机固定座，9‑控制电路板，10‑电池组件， 11‑电机。 具体实施方式[0023] 下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例 所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围 完整的传达给本领域的技术人员。 [0024] 在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”“轴向”“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。 [0025] 在本发明中，附图2、附图3、附图4和附图7中展示的传动侧，是针对附图1、附图5和附图6中的后侧的内部结构。即附图2、附图3、附图4和附图7中的左端其实是附图1、附图5和附图6中所示平面的右端。 [0026] 本发明公开如图1‑7所示的一种用于无人机悬挂的坠落防护连接器，包括挂钩1、抓取环2、锁紧闭合杆3、开关及指示灯组4、摄像头云台5、基座6、手动开合保险器7、驱动机构、控制电路板9、电池组件10等。 [0027] 所述挂钩1为连接器的主要受力结构，同时作为抓取环2、控制机构的主要附着主体；挂钩1开口处设计为外翘形状，便于与杆塔结构件进行钩挂，供无人机抓取。所述抓取环 2主要为环状结构，上端采用内圆弧形式，用于在被无人机抓取后，由于重力因素，在无人机抓手上自动滑于抓取环的最顶端与无人机的抓手接触，可以使本装置钩挂到杆塔上之后保 持竖直状态。抓取环2下端采用卡口形式与挂钩1以槽板方式进行机械连接，具体为：抓取环 2下端设置抓取环连接器201，该抓取环连接器201内部设置卡槽，挂钩1卡入该卡槽后用盖 板与卡槽扣合，通过螺钉将盖板与卡槽固定，将挂钩1牢固挤压于卡槽内，相比于在挂钩1上 穿孔与抓取环2固定，该结构不会破环挂钩1的结构，不会影响挂钩1的力学性能。 [0028] 其中，锁紧闭合杆3的开合控制可以用电动控制，也可以在应急状态下由人工进行开合操作，锁紧闭合杆3在关闭状态时因受电机11及传动离合器的高阻力锁定，在进行人工 应急操作时，通过压动手动开合保险器7将传动离合器置于分离状态后，可对锁紧闭合杆3 进行打开操作。 [0029] 挂钩1下方连接基座6，所述基座6包括与挂钩1一体式连接的中间板605，如图1所示，所述中间板605的前侧依次设置有控制侧底壳603、控制侧上盖604，所述中间板605的后 侧依次设置有传动侧底壳601、传动侧上盖602。传动侧底壳601、控制侧底壳603通过螺钉与 中间板连接，传动侧上盖602、控制侧上盖604分别通过螺钉与传动侧底壳601、控制侧底壳 603连接，形成封闭空间。 [0030] 如图2所示，驱动机构包括位于中间板605前侧的传动离合器和用于驱动传动离合器运动的电机11，传动离合器又包括位于左端的第一传动机构、位于中间的平移机构和位 于右端的第二传动机构。 [0031] 第一传动机构包括第一从动齿轮305、第一主动齿轮801；平移机构包括滑动杆802、直线导向机构803、固定座804、离合分离支架805、离合分离器806、转动传动机构807和第一复位弹簧808；第二传动机构包括第二从动齿轮809、转接轮810、第二主动齿轮811和电 机11。 [0032] 关于第一传动机构与平移机构的连接，如图2、图3、图4和图7所示：在锁紧闭合杆3的下端加工倒U形开口，该倒U形开口插入到中间板605的外部，连接轴301贯穿中间板605之 后与锁紧闭合杆3固定连接，通过连接轴301与锁紧闭合杆3固定连接带动锁紧闭合杆3与挂 钩1配合，完成锁紧闭合杆3与挂钩1组成的挂环的开合动作。 [0033] 连接轴301的两端均凸出于锁紧闭合杆3倒U形开口的两外侧面，位于图4中的中间板605前侧面的连接轴凸出部分安装有第一从动齿轮305，在滑动杆802的左端安装第一主 动齿轮801，该第一主动齿轮801与第一从动齿轮305啮合传动。如图3所示，在滑动杆802的 右端安装第二从动齿轮809，滑动杆802位于第一主动齿轮801与第二从动齿轮809之间的部 分、在其外部套装有直线导向机构803，该直线导向机构803为直线轴承，该直线导向机构 803与固定座804连接，滑动杆802可沿直线导向机构803在左右方向滑动。位于图3所示状态 固定座804右侧的滑动杆802外部套装有离合分离器806，该离合分离器806与固定座804传 动连接，离合分离器806右侧的滑动杆802外部套装有转动传动机构807，该转动传动机构 807为推力球轴承，在转动传动机构807的右侧、在滑动杆802外部套装有第一复位弹簧808。 [0034] 具体的，如图2、图3和图4所示，离合分离器806的侧面转动连接有离合分离支架805，该离合分离支架805的上端与固定座804转动连接，离合分离支架805的下端通过如图3 所示的转接杆706与开合保险器传动拨杆705连接。 [0035] 直线导向机构803为滑动杆802提供径向固定且可轴向滑动的水平移动支撑，转动传动机构807将第一复位弹簧808的弹力转化为滑动杆802的轴向推力，在正常工作时通过 推力转换使第一主动齿轮801在轴向与第一从动齿轮305紧密啮合。 [0036] 如图7所示，转动传动机构807与滑动杆802依靠转动传动机构807两侧的卡簧812形成相对固定。 [0037] 如图2、图3、图4和图7所示，第一复位弹簧808的右端通过电机固定座813进行固定，电机固定座813固定于传动侧底壳601。第一复位弹簧808在装配状态下进行预压缩安 装，形成向左右两侧的轴向弹力，由于电机固定座813是固定的，故第一复位弹簧808向左右 两侧的预压缩弹力转变为只向左端作用于转动传动机构807，由转动传动机构807作用于离 合分离器806，使离合分离器806与固定座804紧密贴合，固定座804固定于传动侧底壳601， 形成对离合分离器806及转动传动机构807的支撑及限位作用，同时离合分离器806的轴向 移动带动滑动杆802的轴向移动，使第一主动齿轮801与第一从动齿轮305形成啮合，通过固 定座804的限位作用，可以使第一主动齿轮801与第一从动齿轮305的距离达到完全啮合位 置，此时由于第一复位弹簧808的预压力状态一直存在，在第一主动齿轮801与第一从动齿 轮305进行啮合传动时不会脱齿。 [0038] 转动传动机构807一面与离合分离器806接触、另一面与第一复位弹簧808接触，第一复位弹簧808的作用力将转动传动机构807沿第一复位弹簧808的伸长方向进行作用，转 动传动机构807在与离合分离器806及固定座804紧密贴合后到达工作位，此时第一主动齿 轮801与第一从动齿轮305达到啮合状态可以进行动力传动。 [0039] 如图6所示，手动开合保险器7的上端通过转轴与挂钩1连接。如图4所示，手动开合保险器7的下端设置倒U形开口，该倒U形开口插入到中间板605的外部，在手动开合保险器7 的上端和下端之间，通过倒V型的第二复位弹簧701的支撑作用形成打开状态。 [0040] 如图3和图4所示，该开合保险器传动拨杆705远离离合分离支架805的一端连接有开合保险器传动轴703，开合保险器传动轴703远离开合保险器传动拨杆705的一侧设置有 开合保险器传动杆702，该开合保险器传动杆702与手动开合保险器7的下端传动连接。 [0041] 开合保险器传动拨杆705通过转接杆706与离合分离支架805连接，离合分离器806带动滑动杆802运动使得第一主动齿轮801与第一从动齿轮305分离的过程为：向挂钩1方向 摁压手动开合保险器7，手动开合保险器7受压后，其下端驱动开合保险器传动杆702、开合 保险器传动轴703、开合保险器传动拨杆705，开合保险器传动拨杆705通过转接杆706带动 离合分离支架805沿离合分离支架805与固定座804的铰结点进行圆弧路线动作，通过离合 分离支架805的推动，离合分离器806向右侧运动，完成第一主动齿轮801与第一从动齿轮 305的分离，解除电机11对锁紧闭合杆3的高阻力锁定状态，从而手动打开锁紧闭合杆3进行 应急操作；操作完成后松开手动开合保险器7，第二复位弹簧701的恢复力将手动开合保险 器7进行复位，同时第一复位弹簧808推动转动传动机构807、滑动杆802、第一主动齿轮801 向左运动，完成重新啮合。 [0042] 所述控制电路板9为电动控制中心，以无线方式接受地面终端遥控信号进行锁紧闭合杆3的开合动作及驱动摄像头云台5的运转，接收限位开关303的信号对锁紧闭合杆3动 作进行闭环控制，同时将锁紧闭合杆3位置信号一路以指示灯组进行指示，另一路发送至地 面控制终端供地面人员判断工作状态，地面控制终端通过接收的摄像头信号，可视觉判断 挂钩挂靠位置的牢固性。 [0043] 连接轴301和开合保险器传动轴703与传动侧底壳601连接处采用轴承方式进行密封，防尘、防水。 [0045] 手动将锁紧闭合杆3打开后，此时手动开合保险器7通过第二复位弹簧701的弹力作用进行复位，同时，离合机构在第一复位弹簧808的轴向弹力作用下推动转动传动机构 807、离合分离器806返回到限位状态，在转动传动机构807的带动下第一主动齿轮801轴向 运动与第一从动齿轮305再次形成啮合状态。 [0046] 第二被动齿轮809的厚度大于离合操作时转动传动机构807的轴向位移长度及第二被动齿轮809与转接轮810的必须啮合长度之和，确保在进行离合操作时，第二从动齿轮 809与转接轮810不会出现脱齿情况。 [0047] 连接轴301位于中间板605前侧面的凸出部分安装有如图5所示的限位杆302，在中间板上安装有限位开关303，该限位开关为两组，两组限位开关303分别位于限位杆302的两 侧，锁紧闭合杆3通过连接轴301与限位杆302形成传动连接，锁紧闭合杆3到达开合位置时 通过限位杆302拨动限位开关303，形成电信号，供控制电路板判断锁紧闭合杆3的位置，进 而控制电机11停机，同时将位置信号发送至地面终端。 [0048] 连接轴301与传动侧底壳601、控制侧底壳603连接处分别通过第一连接轴水封304、第二连接轴水封306进行连接，进行水汽密封，开合保险器传动轴703与传动侧底壳601 连接处通过开合保险器传动轴水封704进行水汽密封。 [0049] 第一主动齿轮801和第一从动齿轮305均为锥齿轮，第二主动齿轮811、转接轮810和第二从动齿轮809均为圆柱齿轮。 [0050] 摄像头云台5固定于控制侧上盖604处，通过控制电路板9对摄像头云台进行控制以及将视频信号以无线形式转发至地面控制终端。 本发明利用无人机将坠落防护连接器安放于杆塔顶端，坠落防护连接器内有驱动 机构，可对连接器的锁紧闭合杆3进行开合控制，连接器内设有检测锁紧闭合杆3位置的限 位开关303，可通过连接器内控制电路板9将锁紧闭合杆3的位置信号发送至地面控制终端， 用于地面操作人员判断锁紧闭合杆3的开合状态，以进行收放操作；同时连接器装有摄像头 云台5，控制电路板将视频信号无线发送至地面终端，供地面人员视觉确认连接器的工作状 态及与杆塔的固定情况，同时可做到对杆塔作业人员的安全作业情况起到实时监控。 [0051] 以上所述仅为本发明的优远实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何 修改﹑等同替换,改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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