專利名稱：一種輸電線路作業(yè)用可越障機器人及其越障方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及一種輸電線路作業(yè)用可越障機器人及其越障方法。
背景技術(shù)：
為了保障電力線路的正常運行，需要對輸電線路進行定期維護。巡檢不僅了解掌握線路 的運行狀況，也能及時發(fā)現(xiàn)線路及設(shè)備的缺陷和周邊環(huán)境情況的變化，為線路維修維護提供 資料。目前主要是采用人工目測檢查的方式，但我國輸電線路里程長、覆蓋范圍廣，有些線 路還跨越山區(qū)、大河、草地及原始森林等，這就使巡檢工作勞動強度大且難以保證巡檢到位 率并且影響巡檢質(zhì)量。為了彌補在這些線路上人工巡檢的不足，就迫切需要用基于機器人技 術(shù)的巡線機器人來輔助人工巡檢。這不僅保證了巡檢效率、巡檢質(zhì)量，也降低了巡檢成本。
而輸電線路導(dǎo)地線上通常有間隔棒、防振錘等障礙物，跨越這些障礙物是輸電線路作業(yè) 機器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的之一在于提供一種可適合單導(dǎo)線和多分裂導(dǎo)線的、 能完成多種作業(yè)的輸電線路作業(yè)用可越障機器人。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種輸電線路作業(yè)用可越障機器人的越障方法。
本發(fā)明的可越障機器人通過以下技術(shù)方案實現(xiàn) 一種可輸電線路作業(yè)用可越障機器人， 包括機身、前擺臂、后擺臂、前滾輪、后滾輪、前臂滑塊、后臂滑塊和輔助臂，其中所述機 身上安裝有兩個圓柱軸和兩個滾輪電機，所述前擺臂和后擺臂可以繞所述的兩個圓柱軸轉(zhuǎn)動， 所述前滾輪通過前臂滑塊安裝在前擺臂上，從而前滾輪可以夾緊或放松導(dǎo)線，所述后滾輪通 過后臂滑塊安裝在后擺臂上，從而后滾輪也可以夾緊或放松導(dǎo)線，所述輔助臂安裝在機身的 對稱軸線位置，輔助臂可向上伸出并抓握導(dǎo)線，也可以松開導(dǎo)線并縮回復(fù)位。
其中，所述機身上還安裝有探測器，用于探測機器人與障礙物的距離。
其中，所述探測器安裝在機身的前后兩端部。
其中，所述機身上還安裝有電源。
其中，所述電源是蓄電池或發(fā)電機。
其中，所述電源是利用輸電線路的抽能裝置，抽能裝置利用交流互感原理，互感線圈套 在導(dǎo)線上，從輸電線路上抽取所需能量，為機器人提供能源供給。一種輸電線路作業(yè)用可越障機器人的越障方法，包括以下步驟
(1) 機器人正常行進時，前擺臂和后擺臂均擺向與行進方向相反的方向，前滾輪和后滾 輪均夾緊導(dǎo)線，同時輔助臂松開導(dǎo)線并縮回，機器人在兩個滾輪電機的驅(qū)動下快速前進；
(2) 當(dāng)機器人接近導(dǎo)線上的障礙物時，機身上的探測器捕獲到障礙物接近的信號，并且 測量到機器人與障礙物的距離小于一定數(shù)值時，機器人進入越障模式，越障動作的第一步是 機器人慢速前進接近障礙物，直到前擺臂的轉(zhuǎn)動軸軸線到達障礙物的中點下方，機器人停止 前進運動；
(3) 機器人伸出輔助臂并抓握導(dǎo)線，以便前滾輪在松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)， 然后機器人的前擺臂繞其圓柱軸向前擺動，從而使前滾輪繞過障礙物，并在障礙物前方重新 抓握導(dǎo)線，從而使前擺臂越過障礙物，然后前滾輪抓握導(dǎo)線，輔助臂松開導(dǎo)線并縮回；
(4) 后擺臂跨越障礙的動作與前擺臂的動作相似，機器人慢速前進，直到后擺臂的轉(zhuǎn)動 軸的軸線到達在障礙物的中點下方時，機器人停止前進運動，然后機器人伸出輔助臂并抓握 住導(dǎo)線，以便后滾輪松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)，然后機器人的后擺臂松開導(dǎo)線并 繞其圓柱軸向前擺動，從而使后滾輪繞過障礙物，后滾輪在障礙物前方重新抓握導(dǎo)線，然后 輔助臂松開導(dǎo)線并縮回，從而使后擺臂越過障礙物。
(5) 機器人保持前擺臂和后擺臂都擺向機器人的前進方向的狀態(tài)前行一段距離，在探測 器測量到機器人離開障礙區(qū)一定距離之后，機器人需要復(fù)位，使前擺臂和后擺臂重新擺向與 前進方向相反的方向，以便為下一次跨越障礙做好準(zhǔn)備。
(6) 在前擺臂和后擺臂的復(fù)位過程中，為了給前擺臂的向后復(fù)位騰出空間，先使后擺臂 向后復(fù)位，機器人伸出輔助臂并抓握導(dǎo)線，以便后滾輪松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)， 然后后擺臂繞其圓柱軸向后擺動，然后后滾輪重新抓握導(dǎo)線，騰出空間后，前擺臂即可向后 復(fù)位，輔助臂仍然抓握導(dǎo)線，以便前滾輪松開導(dǎo)線時保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)，然后前擺臂繞 其圓柱軸向后擺動，然后前滾輪重新抓握導(dǎo)線，縮回輔助臂后，機器人完成一個完整的跨越 障礙的循環(huán)，重新進入快速前進模式。
該機器人的越障方法，當(dāng)感知探測器探測到障礙物存在時，首先將兩個前臂的"輪式手" 松開導(dǎo)線，接下來將兩個臂向外擺，轉(zhuǎn)過180度后繞過障礙物，再次抓握導(dǎo)線，此時已越過 障礙。后兩臂采用同樣方法跨越障礙。機器人跨越障礙后，再將四支臂"倒"回來，為下次 越障做準(zhǔn)備。
本發(fā)明的有益效果在于這種越障機器人及其越障方法，既適合單導(dǎo)線，也適合多分裂導(dǎo)線。，既可以用于巡線機器人，也可以用于除冰等高壓輸電線路導(dǎo)地線上的其他作業(yè)。該方 法步驟清晰、簡單。上述跨越導(dǎo)線障礙的方法步驟清晰、簡單。所有驅(qū)動電機均為順序工作 狀態(tài)，無需多電機聯(lián)動，控制系統(tǒng)的制作與程序編制相當(dāng)容易，具有很好的現(xiàn)場適應(yīng)性。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
圖1是機器人正常行進圖，其中圖1中機身上的箭頭表示行進方向；
圖2是機器人伸出輔助臂并抓握導(dǎo)線，以便前滾輪松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài); 圖3是機器人的前擺臂5繞其軸向前擺動；
圖4是機器人慢速行進，直到后擺臂8的轉(zhuǎn)動軸停在障礙物的中點下方； 圖,5是機器人伸出輔助臂并抓握導(dǎo)線； 圖6是機器人的后擺臂繞其軸向前擺動； 圖7是機器人保持附圖7的狀態(tài)向前行進一段距離； 圖8是機器人的后擺臂向后復(fù)位； 圖9是機器人的前擺臂向后復(fù)位。
具體實施例方式
參見附圖l，機器人在導(dǎo)線l上行進，并不時遇到障礙物2，例如是間隔棒、防振錘、懸
垂線夾等。機器人的主體為機身3，其重心在對稱軸線上標(biāo)記有⑩符號的位置處。機身3上 安裝有兩個圓柱軸，前擺臂5和后擺臂8可以繞這兩個軸轉(zhuǎn)動。帶槽的前滾輪7通過前臂滑 塊6安裝在前擺臂5上，從而前滾輪7可以夾緊或放松導(dǎo)線1。同樣，帶槽的后滾輪10通過 后臂滑塊9安裝在后擺臂8上，從而后滾輪10也可以夾緊或放松導(dǎo)線1。
輔助臂4安裝在機身3的對稱軸線位置。輔助臂4可向上伸出并抓握導(dǎo)線，也可以松開 導(dǎo)線并縮回。
如圖1所示機器人正常行進時，前擺臂5和后擺臂8均擺向行進方向的相反方向，附圖1 中機身上的箭頭表示行進方向，前滾輪7和后滾輪10均夾緊導(dǎo)線，此時，輔助臂4松開導(dǎo)線 并縮回。機器人在兩個滾輪電機的驅(qū)動下快速前進。
當(dāng)機器人接近導(dǎo)線上的障礙物2時，該障礙物為一防震錘，機器人探測器捕獲到障礙物 接近的信號，機器人進入越障模式。越障動作的第一步是機器人慢速接近障礙，直到前擺臂 5的轉(zhuǎn)動軸停在障礙物的中點下方，機器人停止前進運動，如附圖1所示。
在附圖2中，機器人伸出輔助臂4并抓握導(dǎo)線1，以便前滾輪7在松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)。
在附圖3中，機器人的前擺臂5繞其軸向前擺動，從而使前滾輪7繞過障礙物，并在障 礙物前方重新抓握導(dǎo)線，這樣，前擺臂5就越過了障礙物。
如附圖4所示，然后前滾輪7抓握導(dǎo)線1，輔助臂4松開導(dǎo)線1并縮回，后擺臂8跨越障 礙的動作與前擺臂5的動作相似，即機器人慢速行進，直到后擺臂8的轉(zhuǎn)動軸到達在障礙物 的中點下方時，機器人停止前進運動。
如附圖5所示，機器人然后伸出輔助臂4并抓握住導(dǎo)線1，以便后滾輪10松開導(dǎo)線時仍 保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)。
如附圖6所示，機器人的后擺臂8松開導(dǎo)線1并繞其轉(zhuǎn)動軸向前擺動，從而使后滾輪IO 繞過障礙物。在附圖7中，后滾輪10在障礙物前方重新抓握導(dǎo)線，然后輔助臂4松開導(dǎo)線并 縮回。這樣，后擺臂8也越過了障礙物。
機器人保持附圖7中所示的狀態(tài)前擺臂5和后擺臂8都擺向機器人的前進方向前行一 段距離，在探測器測量到機器人離開障礙區(qū)一定距離之后，機器人要把前擺臂5和后擺臂8 重新擺向與前進方向相反的方向，從而復(fù)位，以便為下一次跨越障礙做好準(zhǔn)備。
在前擺臂5和后擺臂8的復(fù)位過程中，為了給前擺臂5的向后復(fù)位騰出空間，所以先使 后擺臂8向后復(fù)位，如附圖8所示，機器人伸出輔助臂4并抓握導(dǎo)線1，以便后滾輪10松開 導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)。然后后擺臂8繞其軸向后擺動，然后后滾輪10重新抓握導(dǎo) 線l。
騰出空間后，前擺臂5即可向后復(fù)位，如附圖9所示，輔助臂4仍然抓握導(dǎo)線1，以便前 滾輪7松開導(dǎo)線時保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)。然后前擺臂5繞其軸向后擺動，然后前滾輪7重 新抓握導(dǎo)線l。
至此，機器人就完成了一個完整的跨越障礙2的循環(huán)?？s回輔助臂4后，機器人就可以 重新進入快速前進模式了。
此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實施例對本發(fā)明進行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不 脫離本發(fā)明的范圍下進行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實施例僅僅是例證性 的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1、一種輸電線路作業(yè)用可越障機器人，包括機身3、前擺臂5、后擺臂8、前滾輪7、后滾輪10、前臂滑塊6、后臂滑塊9和輔助臂4，其特征在于所述機身3上安裝有兩個圓柱軸和兩個滾輪電機，所述前擺臂5和后擺臂8可以繞所述的兩個圓柱軸轉(zhuǎn)動，所述前滾輪7通過前臂滑塊6安裝在前擺臂5上，從而前滾輪7可以夾緊或放松導(dǎo)線1，所述后滾輪10通過后臂滑塊9安裝在后擺臂8上，從而后滾輪10也可以夾緊或放松導(dǎo)線1，所述輔助臂4安裝在機身3的對稱軸線位置，輔助臂4可向上伸出并抓握導(dǎo)線，也可以松開導(dǎo)線并縮回復(fù)位。
2、 如權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于所述機身3上還安裝有探測器，用于探測機 器人與障礙物的距離。
3、 如權(quán)利要求1-2所述的機器人，其特征在于所述探測器安裝在機身3的前后兩端部。
4、 如權(quán)利要求1-3所述的機器人，其特征在于所述機身3上還安裝有電源。
5、 如權(quán)利要求l-4所述的機器人，其特征在于所述電源是蓄電池或發(fā)電機。
6、 如權(quán)利要求1-6所述的機器人，其特征在于所述電源是利用輸電線路的抽能裝置，抽 能裝置利用交流互感原理，互感線圈套在導(dǎo)線上，從輸電線路上抽取所需能量，為機器人提 供能源供給。
7、 . 一種使用權(quán)利要求1-6所述的機器人的輸電線路越障方法，包括以下步驟(1) 機器人正常行進時，前擺臂5和后擺臂8均擺向與行進方向相反的方向，前滾輪7 和后滾輪10均夾緊導(dǎo)線1，同時輔助臂4松開導(dǎo)線并縮回，機器人在兩個滾輪電機的驅(qū)動下 快速前進；(2) 當(dāng)機器人接近導(dǎo)線上的障礙物2時，機身3上的探測器捕獲到障礙物接近的信號， 并且測量到機器人與障礙物的距離小于一定數(shù)值時，機器人進入越障模式，越障動作的第一 步是機器人慢速前進接近障礙物，直到前擺臂5的轉(zhuǎn)動軸軸線到達障礙物的中點下方，機器 人停止前進運動；(3) 機器人伸出輔助臂4并抓握導(dǎo)線1，以便前滾輪7在松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適 當(dāng)姿態(tài)，然后機器人的前擺臂5繞其圓柱軸向前擺動，從而使前滾輪7繞過障礙物，并在障 礙物前方重新抓握導(dǎo)線，從而使前擺臂5越過障礙物，然后前滾輪7抓握導(dǎo)線1，輔助臂4 松開導(dǎo)線l并縮回；(4) 后擺臂8跨越障礙的動作與前擺臂5的動作相似，機器人慢速前進，直到后擺臂8 的轉(zhuǎn)動軸的軸線到達在障礙物的中點下方時，機器人停止前進運動，然后機器人伸出輔助臂 4并抓握住導(dǎo)線1，以便后滾輪IO松開導(dǎo)線時仍保持機器人的適當(dāng)姿態(tài)，然后機器人的后擺臂8松開導(dǎo)線1并繞其圓柱軸向前擺動，從而使后滾輪10繞過障礙物，后滾輪10在障礙物 前方重新抓握導(dǎo)線，然后輔助臂4松開導(dǎo)線并縮回，從而使后擺臂8越過障礙物。(5) 機器人保持前擺臂5和后擺臂8都擺向機器人的前進方向的狀態(tài)前行一段距離，在 探測器測量到機器人離開障礙區(qū)一定距離之后，機器人需要復(fù)位，使前擺臂5和后擺臂8重 新擺向與前進方向相反的方向，以便為下一次跨越障礙做好準(zhǔn)備。(6) 在前擺臂5和后擺臂8的復(fù)位過程中，為了給前擺臂5的向后復(fù)位騰出空間，先使 后擺臂8向后復(fù)位，機器人伸出輔助臂4并抓握導(dǎo)線1，以便后滾輪10松開導(dǎo)線時仍保持機 器人的適當(dāng)姿態(tài)，然后后擺臂8繞其圓柱軸向后擺動，然后后滾輪10重新抓握導(dǎo)線1，騰出 空間后，前擺臂5即可向后復(fù)位，輔助臂4仍然抓握導(dǎo)線1，以便前滾輪7松開導(dǎo)線時保持 機器人的適當(dāng)姿態(tài)，然后前擺臂5繞其圓柱軸向后擺動，然后前滾輪7重新抓握導(dǎo)線1，縮 回輔助臂4后，機器人完成一個完整的跨越障礙2的循環(huán)，重新進入快速前進模式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輸電線路作業(yè)用的可越障機器人及其越障方法，該機器人包括機身、前擺臂、后擺臂、前滾輪、后滾輪、前臂滑塊、后臂滑塊和輔助臂，當(dāng)機器人感知探測器探測障礙物存在時，首先將兩個前臂的“輪式手”松開導(dǎo)線，接下來將兩個臂向外擺，轉(zhuǎn)過180度后繞過障礙物，再次抓握導(dǎo)線，此時已越過障礙。后兩臂采用同樣方法跨越障礙。機器人跨越障礙后，再將四支臂“倒”回來，為下次越障做準(zhǔn)備。該機器人既適合單導(dǎo)線，也適合多分裂導(dǎo)線，還可完成多種作業(yè)要求。該方法步驟清晰、簡單。所有驅(qū)動電機均為順序工作狀態(tài)，無需多電機聯(lián)動，控制系統(tǒng)的制作與程序編制相當(dāng)容易，具有很好的現(xiàn)場適應(yīng)性。
文檔編號B25J9/16GK101579858SQ20091008691
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者翔 李, 李紅旗, 詹涵菁, 陳志高, 陳懿夫, 陳明達 申請人:中國電力科學(xué)研究院