无人机吊运自主上线高压线路带电绝缘漆环形涂覆系统的制作方法

本发明涉及带电作业，具体为无人机吊运自主上线高压线路带电绝缘漆环形涂覆系统。

背景技术：

1、高压架空输电线路在长期裸露运行中，导线出现腐蚀、散股或绝缘层老化等缺陷，需要进行带电涂覆绝缘漆作业以恢复绝缘及机械性能；近年来，采用无人机吊运涂覆机器人进行上线作业的方式逐步替代人工登塔，降低作业风险。

2、在无人机吊运涂覆设备进行空中转场时，柔性吊索导致下方挂载的设备发生晃动，进而干扰无人机的飞控姿态解算；而在设备靠近并切入目标导线执行上线动作时，若系统保持刚性连接，则缺乏必要的柔顺缓冲，对导线产生刚性冲击；现有的涂覆机器人在执行上线抱线动作时，配置独立的电机及传动组件来驱动机构开合，这不仅增加设备的自重与系统复杂性，而且在空中风载荷引起相对位移时，机械对接与脱离动作的可靠性较低。

3、在涂覆作业持续进行的过程中，随着后置储漆箱内涂料的不断消耗，机器人整体重量持续下降且质心发生前移；传统设备缺乏重心动态补偿机制，出现驱动轮偏载打滑或脱线的情况；同时夹紧机构施加在导线上的径向夹紧力为恒定值，在设备总载荷减轻后，过剩的夹紧力会加剧对导线外层铝股的机械磨损；此外绝缘漆在喷涂时会产生漆雾逸散，附着并污染周围的机械运动部件；当设备遇到防震锤等线路金具需要停机越障时，残留在喷嘴和管路内部的快固化绝缘漆会在等待期间发生交联反应，导致管路固化堵塞，使得越障后的喷涂作业难以连续开展。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了无人机吊运自主上线高压线路带电绝缘漆环形涂覆系统，解决了现有无人机吊运涂覆设备空地对接开合复杂、设备重心与夹紧力无法随涂料消耗动态适配，以及停机越障会导致管路固化堵塞的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、无人机吊运自主上线高压线路带电绝缘漆环形涂覆系统，系统包括：

4、吊运无人机，机身设置有刚性锁止托架以及位于刚性锁止托架下方的v型减震吊索，用于在空中转场阶段锁合下方载荷，并在到达目标导线上方时解除锁合转为柔性悬吊状态；

5、涂覆机器人，挂载于所述吊运无人机下方并配置有机载主控单元，包括卷扬牵引机构、行走夹紧机构、环形喷涂腔体、储料电控仓和张力连杆组件；所述卷扬牵引机构包含双路卷扬伺服电机与绝缘牵引带；

6、所述绝缘牵引带的端部牵引挂耳与所述v型减震吊索可拆卸搭接；所述张力连杆组件连接于所述卷扬牵引机构、所述行走夹紧机构和所述环形喷涂腔体之间，用于将所述绝缘牵引带的瞬时提拉张力转化为克服系统复位弹簧的机械驱动力，以维持所述行走夹紧机构和所述环形喷涂腔体的撑开状态；

7、地面控制台，与所述吊运无人机及所述涂覆机器人建立通信连接，所述地面控制台用于接收视频图像并生成控制指令发送至所述机载主控单元，由所述机载主控单元处理解析后独立调节行走速度、喷涂泵压及涂层厚度；

8、张力连杆组件将绝缘牵引带受到的提拉张力转化为横向推力，使涂覆机器人在挂载受力状态下保持张开姿态切入导线；

9、落线受重力支撑后提拉张力消失，机构在复位弹簧作用下闭合并夹紧导线；此结构去除独立的开合驱动电机，通过受力状态切换实现机构动作跟随，简化设备上线的动作时序。

10、进一步的，所述行走夹紧机构包含左右对称的绝缘摆臂和聚氨酯高压绝缘滚轮；所述张力连杆组件内部配置有线性滑动受力座与对称剪叉式连杆；

11、所述绝缘牵引带受力带动所述线性滑动受力座沿内部导轨向上平移，并经所述对称剪叉式连杆传递并转换为横向推力，以纯机械传动方式向外侧维持撑开所述绝缘摆臂与所述环形喷涂腔体；

12、剪叉式连杆对绝缘摆臂的运动轨迹进行物理约束，使得左右两侧部件在张开与闭合过程中保持同步位移，防止发生偏载卡滞。

13、进一步的，所述涂覆机器人还包括机载微型空压机和气动引流机构，所述气动引流机构包含前置旋转毛刷与射流集气分配阀；所述机载主控单元控制所述机载微型空压机输出压缩高压气源；

14、所述射流集气分配阀接收来自所述机载微型空压机输出的压缩高压气源并将引入分流腔体，将气源分为两路，第一支路气路朝向外部用于吹散剥离的粉尘，第二支路气路连通至所述环形喷涂腔体的前端进口，用于在所述环形喷涂腔体内部建立微正压气动风帘；

15、射流集气分配阀将单一气源分流，第一支路气路清除导线表层粉尘，第二支路气路形成的微正压风帘阻断漆雾颗粒向腔体前端的逸散路径，降低漆雾对周围机械部件的附着污染。

16、进一步的，所述环形喷涂腔体顶部开设有供导线切入的导向槽，且内部圆周阵列设有12组扇形雾化喷嘴；所述储料电控仓内配置有密封储漆箱与高压定量供漆泵；

17、所述机载主控单元依据接收到的控制指令电控驱动所述高压定量供漆泵，将所述密封储漆箱内的自固化绝缘硅橡胶涂料压入所述12组扇形雾化喷嘴，漆雾在微正压气动风帘的作用下向后方单向流动并附着于高压导线；

18、圆周阵列的喷嘴结合微正压风帘的后向引导气流，使漆雾沿导线轴向与周向分布，提高涂料在导线表面的附着均匀度与覆盖率。

19、进一步的，所述储料电控仓内部设有内部独立清洗溶剂罐；所述涂覆机器人还包括废漆封存系统，所述废漆封存系统包含位于所述环形喷涂腔体底部的单向废漆收集匣及旁路微型雾化器；

20、所述机载主控单元控制所述旁路微型雾化器同步向所述单向废漆收集匣内注入清洗溶剂气雾形成气相隔离层，抑制废漆发生交联固化；清洗溶剂挥发后在废液上方形成气相隔离层，隔绝废液涂料与外界空气接触，延缓交联固化反应，保持废液流动性以便于集中清理。

21、进一步的，所述涂覆机器人还包括重心补偿组件，所述重心补偿组件包含变阻尼滑动导轨及液位称重传感器；所述储料电控仓内部的大容量防水锂电池安装于所述变阻尼滑动导轨的滑块上；

22、所述液位称重传感器实时采集箱体内剩余自固化绝缘硅橡胶涂料的重量物理数据并反馈传输至所述机载主控单元；所述机载主控单元依据接收到的重量变化数据进行质心偏移解算，并驱动所述变阻尼滑动导轨，促使搭载所述大容量防水锂电池的所述滑块向后平移，以补偿因后置密封储漆箱内部涂料持续消耗而导致的质心前移；

23、主控单元依据涂料消耗引起的重量变化数据驱动电池组件滑块移动，对设备重心偏移量进行伺服补偿，防止质心前移引起驱动轮打滑脱线。

24、进一步的，所述行走夹紧机构配置有同步伺服丝杆；在总重量随涂料消耗动态下降时，所述机载主控单元依据所述液位称重传感器反馈的总重下降数据实时求解出当前状态下所需的径向夹紧力目标数值，并同步控制所述同步伺服丝杆减小对聚氨酯高压绝缘滚轮输出的保持扭矩，促使聚氨酯高压绝缘滚轮施加于高压导线表面的径向物理挤压力随总重下降发生比例卸载；

25、同步伺服丝杆根据设备总重量变化实时调整保持扭矩，使滚轮施加在导线上的挤压力随载荷同步下降，降低恒定高夹紧力对导线外层造成的机械磨损。

26、进一步的，所述吊运无人机机腹底部配置有微型绞车及连接于所述微型绞车的带有磁吸导向对接漏斗的高压绝缘牵引绳索；

27、所述机载主控单元通过配置的低时延无线射频模块向所述吊运无人机发送附带三维空间坐标信息的作业结束指令，触发所述吊运无人机控制所述微型绞车执行收缆动作；

28、高压绝缘牵引绳索末端的自适应锁扣顺着漏斗内壁滑动并扣锁于固定在所述张力连杆组件顶端的金属牵引挂环内部，并在所述微型绞车收卷时形成向上提拉张力，促使机构完全张开彻底脱离高压导线；

29、磁吸导向对接漏斗的内壁斜面与磁场吸附力引导自适应锁扣在空中晃动状态下与金属牵引挂环完成对准扣合，微型绞车收卷建立的提拉张力为机构张开提供物理驱动力，完成空间物理复联与脱网分离。

30、进一步的，所述刚性锁止托架内部设置有电磁驱动推杆和机械锁扣；所述机载主控单元或所述吊运无人机向所述刚性锁止托架输出反向控制电信号，使得所述电磁驱动推杆缩回并带动所述机械锁扣执行反向退让动作；

31、所述机械锁扣卡入所述涂覆机器人顶部的配合定位槽内以限定柔性绳索处于刚性抗扰动状态，或反向退让失去顶层刚性支撑使得载荷在地球重力作用下相对于吊运无人机机身发生向下的空间位移；

32、刚性锁止托架与机械锁扣在转场期间锁定柔性绳索，消除载荷晃动对无人机飞控姿态解算的干扰；在下放载荷时机械锁扣退让，载荷受重力作用下沉，恢复v型减震吊索的柔性悬吊状态。

33、进一步的，所述储料电控仓内部还配置有双目视觉与激光雷达双感知避障单元和气液联动切换电磁阀；当所述双目视觉与激光雷达双感知避障单元识别到线路金具障碍物时，向所述机载主控单元发送中断触发信号；

34、所述机载主控单元接收所述中断触发信号后下发制动指令并切断供漆回路，同时控制所述气液联动切换电磁阀切换进液源，连通内部独立清洗溶剂罐与高压气源，将清洗溶剂压入所述环形喷涂腔体的扇形雾化喷嘴管路执行强制置换清洗；

35、在遇到障碍物停机时，气液联动切换电磁阀连通清洗溶剂与高压气源，将喷嘴管路内的残余涂料置换排空，防止涂料在越障等待期间于管路内发生交联固化堵塞，保证越障后涂覆作业的连续性。

36、本发明提供了无人机吊运自主上线高压线路带电绝缘漆环形涂覆系统。具备以下有益效果：

37、1、本发明通过刚性锁止托架与张力连杆组件的结构协同，优化设备的空中转场与上线对接流程；在无人机转场阶段，利用电磁推杆与机械锁扣锁定吊索，消除载荷晃动对飞控姿态解算的干扰；在执行上线动作时，张力连杆组件将向上的瞬时提拉张力直接转化为横向机械推力，使机构维持张开姿态切入导线，落线受重力支撑后提拉张力消失，机构在复位弹簧作用下自主闭合并抱死导线；设计免去独立的开合驱动电机，简化高空对接的动作时序并降低机械故障率。

38、2、本发明通过液位称重传感器与主控单元构建自适应伺服调节机制，解决涂覆过程中载荷动态下降引发的运行状态失衡问题；主控单元依据涂料消耗的重量变化数据，一方面驱动搭载大容量电池的滑块向后平移，实时补偿由于前侧涂料减少造成的质心前移，防止设备偏载或打滑；另一方面同步控制伺服丝杆减小对聚氨酯绝缘滚轮的保持扭矩，使施加于导线的径向物理挤压力随总重下降按比例卸载，避免恒定高夹紧力对导线外层铝股造成不必要的机械磨损。

39、3、本发明通过射流分配与气液联动回路设计，降低涂覆作业中的漆雾污染与管路固化风险；系统利用射流集气分配阀在喷涂腔体内建立微正压风帘，从物理流体层面阻断漆雾颗粒向前端机械部件的逸散路径；利用旁路雾化器在废漆表面生成清洗溶剂气相层，隔绝空气以抑制废液交联固化；并在避障系统触发停机指令时，通过气液联动电磁阀瞬间切断供漆并通入高压溶剂置换排空管路，防止涂料在越障等待期间于喷嘴内部发生固化堵塞，保障系统长航时作业的喷涂连续性。