專利名稱：輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種用于沿高壓輸電線路地線自動(dòng)巡檢機(jī)
器人的伸縮手臂傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)關(guān)系國計(jì)民生，是現(xiàn)代社會(huì)賴以生存和發(fā)展的生命線，高壓輸電線做為 電力傳輸?shù)妮d體，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的可靠性，定期的巡查必不 可少，目前，高壓巡檢主要有二種方式一是人工巡檢，人工巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)系數(shù)高、 巡檢周期長、很多地方也由于地理?xiàng)l件的限制無法巡檢到而出現(xiàn)巡檢盲區(qū)，造成了一定的 安全隱患，二是飛機(jī)巡檢，飛機(jī)巡檢速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度小，但是檢測(cè)成本高，檢測(cè)精度難以保 證，而且受到部分特殊地貌和惡劣天氣的影響，很難做到時(shí)時(shí)巡檢，所以采用機(jī)器人自動(dòng)巡 檢將成為以后發(fā)展的必然趨勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)巡檢，機(jī)器人除了要具備輸電線上自動(dòng) 行走外，必須具備跨越各種障礙的能力，這就需要機(jī)器人不緊能在不同的水平面進(jìn)行移動(dòng)， 更要實(shí)現(xiàn)在不同鉛垂面間的移動(dòng)，對(duì)于巡檢機(jī)器人來說，手臂傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理與否直 接關(guān)系到機(jī)器人的越障能力，所以手臂機(jī)構(gòu)是決定整個(gè)機(jī)器人性能的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置，該裝置能 夠使機(jī)器人自主靈活的跨越輸電線上的各種障礙，在沒有增大機(jī)構(gòu)尺寸的前提下成倍的增 加機(jī)器人手臂的有效伸長范圍，亦即在達(dá)到相同的伸長范圍的前提下，可以成倍的縮小機(jī) 器人的手臂長度尺寸，從而使整個(gè)機(jī)器人更緊湊，更小巧。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是 本發(fā)明由手臂伸縮機(jī)構(gòu)、手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和支架機(jī)構(gòu)組成的高壓輸電線路自動(dòng)巡檢 機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置。 該裝置作為自動(dòng)巡檢機(jī)器人的伸縮手臂， 一端通過升降筒和末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械手 連接， 一端通過轉(zhuǎn)臂支架和機(jī)器人水平滑移系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)相對(duì)于機(jī)器人箱 體的運(yùn)動(dòng)。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本裝置一方面采用內(nèi)外升降筒嵌套的手臂伸縮機(jī)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)機(jī)械手相對(duì)于水平滑移系統(tǒng)的升降，另一方面采用手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械手能沿手臂旋轉(zhuǎn) 中心旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的從容越障。 手臂伸縮機(jī)構(gòu)由升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)內(nèi)絲杠旋轉(zhuǎn)，內(nèi)絲杠通過升降齒輪箱固連在外 升降筒上。內(nèi)絲杠一端通過和內(nèi)升降筒固連的下螺母嚙合實(shí)現(xiàn)內(nèi)升降筒相對(duì)于外升降筒的 升降運(yùn)動(dòng)，另一端再通過和內(nèi)絲杠固連的升降主動(dòng)齒輪把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到從動(dòng)齒輪上，從 動(dòng)齒輪和外絲杠固連，外絲杠再通過和固連在旋轉(zhuǎn)箱的的上螺母嚙合傳動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)外升降 筒相對(duì)于旋轉(zhuǎn)箱升降。這樣，內(nèi)升降筒通過絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)實(shí)現(xiàn)相對(duì)于外升降筒的升降運(yùn)動(dòng)， 外升降筒又相應(yīng)的通過絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)實(shí)現(xiàn)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)箱升降，亦即實(shí)現(xiàn)了內(nèi)升降筒以雙倍 的速度相對(duì)于旋轉(zhuǎn)箱做升降運(yùn)動(dòng)，而這個(gè)運(yùn)動(dòng)是以一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的。達(dá)到了類似伸縮天線的伸縮效果，伸縮手臂的優(yōu)點(diǎn)就是在達(dá)到相同運(yùn)動(dòng)范圍的前提下，手臂的長度尺寸可以減 少一半，這樣就大大的緊縮了機(jī)器人的尺寸，對(duì)對(duì)尺寸和重量有嚴(yán)格要求的高壓輸電線巡 檢機(jī)器人來說，這樣的機(jī)構(gòu)無疑是個(gè)很大的創(chuàng)新。 手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)臂電機(jī)帶動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)使和轉(zhuǎn)臂蝸輪固連的外升降筒可 以繞轉(zhuǎn)臂蝸輪中心線實(shí)現(xiàn)355度旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的手臂和機(jī)器人的其他部件的相對(duì) 轉(zhuǎn)動(dòng)。采用大減速比的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)很大的旋轉(zhuǎn)扭矩，提放大轉(zhuǎn)臂電機(jī)的相對(duì)負(fù) 載能力。 本發(fā)明采用的伸縮手臂傳動(dòng)裝置在實(shí)現(xiàn)相同的伸縮范圍的前提下，整個(gè)系統(tǒng)的尺 寸可以減為普通手臂的一半，這樣在單倍增加整個(gè)手臂機(jī)構(gòu)尺寸的情況下就可以實(shí)現(xiàn)雙倍 的移動(dòng)范圍，從而是機(jī)器人的越障能力更強(qiáng)，同時(shí)該手臂還可以沿導(dǎo)軌相對(duì)滑動(dòng)，延伸手臂 的作業(yè)范圍。 根據(jù)上述技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案 —種輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置，包括一個(gè)支架，其特征在于所 述支架上裝有一個(gè)手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)手臂升降機(jī)構(gòu)，所述手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂蝸輪和升 降機(jī)構(gòu)的正多邊形外升降筒通過滾針保證其相對(duì)升降運(yùn)動(dòng)。 上述手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)是一個(gè)與轉(zhuǎn)臂箱固連的轉(zhuǎn)臂電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂蝸桿，轉(zhuǎn)臂 蝸桿和轉(zhuǎn)臂蝸輪嚙合，轉(zhuǎn)臂蝸輪通過滾珠置于轉(zhuǎn)臂箱內(nèi)，轉(zhuǎn)臂蝸輪內(nèi)部為正多邊形輪廓，通 過和同為正多邊形輪廓的外升降筒套裝限制其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾針保證其相對(duì)移動(dòng)。
上述手臂升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)與升降齒箱固連的升降電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)絲杠和主動(dòng) 齒輪旋轉(zhuǎn)。升降齒箱固連在外升降筒上。內(nèi)絲杠和連接在內(nèi)升降筒內(nèi)的下螺母嚙合。主動(dòng) 齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合，從動(dòng)齒輪和外絲杠固連，外絲杠和上螺母嚙合，上螺母固連在轉(zhuǎn)臂蝸 輪上。 上述支架的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)臂支架和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂箱固連，轉(zhuǎn)臂箱和轉(zhuǎn)臂箱箱蓋固 連。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)發(fā)明相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu) 點(diǎn) 1.內(nèi)、外升降筒的外形均采用正多邊形，一方面使內(nèi)升降筒易于安裝機(jī)械手，另一
方面也使手臂重量輕盈，結(jié)構(gòu)緊湊便于裝配，同時(shí)中空的內(nèi)升降筒也方便走線。
2.該裝置采用類似伸縮天線的內(nèi)外升降筒組成的伸縮機(jī)構(gòu)，使手臂的有效伸長長
度升至單臂有效伸長長度的兩倍，而手臂整體的長度尺寸卻沒有變化，從而在達(dá)到相同的
伸長范圍下，采用伸縮手臂的機(jī)器人可使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸大大縮小。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的斜視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
圖3是圖2中A-A處剖視圖。
圖4是圖3中B-B處剖視圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下 實(shí)施例一 參見圖1、圖2、圖3和圖4，本輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng) 裝置，包括一個(gè)支架，其特征在于所述支架上裝有一個(gè)手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)手臂升降機(jī)構(gòu)， 所述手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂蝸輪和升降機(jī)構(gòu)的正多邊形外升降筒通過滾針保證其相對(duì)升降 運(yùn)動(dòng)， 實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一相同，特別之處如下所述手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu) 是一個(gè)與轉(zhuǎn)臂箱固連的轉(zhuǎn)臂電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂蝸桿，轉(zhuǎn)臂蝸桿和轉(zhuǎn)臂蝸輪嚙合，轉(zhuǎn)臂蝸輪通過 滾珠置于轉(zhuǎn)臂箱內(nèi)，轉(zhuǎn)臂蝸輪內(nèi)部為正多邊形輪廓，通過和同為正多邊形輪廓的外升降筒 套裝限制其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾針保證其相對(duì)移動(dòng)。 所述手臂升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)與升降齒箱固連的升降電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)絲杠和主動(dòng) 齒輪旋轉(zhuǎn)。升降齒箱固連在外升降筒上。內(nèi)絲杠和連接在內(nèi)升降筒內(nèi)的下螺母嚙合。主動(dòng) 齒輪和從動(dòng)齒輪嚙合，從動(dòng)齒輪和外絲杠固連，外絲杠和上螺母嚙合，上螺母固連在轉(zhuǎn)臂蝸 輪上。 所述支架的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)臂支架和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂箱固連，轉(zhuǎn)臂箱和轉(zhuǎn)臂箱箱蓋固 連。 采用本發(fā)明的機(jī)器人在高壓輸電線地線上巡檢的典型動(dòng)作過程如下
巡檢機(jī)器人在輸電線無障礙行駛時(shí)，伸縮手臂處于收緊狀態(tài)，機(jī)器人正常前進(jìn)。
當(dāng)巡檢機(jī)器人遇到防震錘、懸垂線夾等障礙物時(shí)，在距離障礙物一定的范圍內(nèi)，光 電開關(guān)感知到障礙物，機(jī)器人停止前進(jìn)，機(jī)器人在滑移臺(tái)電機(jī)的控制下調(diào)整前后手臂的距 離和配重箱的位置。前伸縮手臂展開，使前機(jī)械手滾輪脫離輸電線，接著整個(gè)手臂在轉(zhuǎn)臂電 機(jī)的帶動(dòng)下沿轉(zhuǎn)臂蝸輪中心旋轉(zhuǎn)180度，使機(jī)械手背離輸電線，然后整個(gè)前臂在水平滑移 臺(tái)電機(jī)的帶動(dòng)下前進(jìn)，當(dāng)前臂完全越過障礙物時(shí)，滑移臺(tái)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂轉(zhuǎn)臂電機(jī)帶動(dòng) 機(jī)械手反方向旋轉(zhuǎn)180度，使機(jī)械手從新位于輸電線的正上方，接著前手臂內(nèi)縮到正常狀 態(tài)，機(jī)械手前滾輪從新壓在輸電線上，后伸縮手臂重復(fù)前臂的動(dòng)作，這樣便實(shí)現(xiàn)了一次完整 的越障過程。當(dāng)機(jī)器人需要兩手臂連接的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)一滾輪處于平行且異面的狀態(tài)時(shí)， 可使機(jī)器人一手臂A掛吊在輸電線上，手爪夾緊輸電線，另一手臂B展開，使手臂B上的滾 輪脫離輸電線，驅(qū)動(dòng)手臂A上的轉(zhuǎn)臂電機(jī)使機(jī)器人整個(gè)結(jié)構(gòu)均繞手臂A的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)需 要的角度a，然后驅(qū)動(dòng)B手臂上的轉(zhuǎn)臂電機(jī)使手臂B單獨(dú)繞B旋轉(zhuǎn)中心逆方向旋轉(zhuǎn)角度a， 只要保證兩旋轉(zhuǎn)的角度一致，就可以使機(jī)器人末端機(jī)構(gòu)滾輪處于平行且異面的狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置，包括一個(gè)支架，其特征在于所述支架上裝有一個(gè)手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和一個(gè)手臂升降機(jī)構(gòu)，所述手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂蝸輪(7)和升降機(jī)構(gòu)的正多邊形外升降筒(16)通過滾針保證其相對(duì)升降運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置，其特征在于所 述手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)是一個(gè)與轉(zhuǎn)臂箱(1)固連的轉(zhuǎn)臂電機(jī)(11)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂蝸桿(3)，轉(zhuǎn) 臂蝸桿(3)和轉(zhuǎn)臂蝸輪(7)嚙合，轉(zhuǎn)臂蝸輪(7)通過滾珠置于轉(zhuǎn)臂箱(1)內(nèi)，轉(zhuǎn)臂蝸輪(7) 內(nèi)部為正多邊形輪廓，通過和同為正多邊形輪廓的外升降筒(16)套裝限制其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通 過滾針保證其相對(duì)移動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置，其特征在于所 述手臂升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)與升降齒箱(24)固連的升降電機(jī)(12)帶動(dòng)內(nèi)絲杠(18)和 主動(dòng)齒輪(22)旋轉(zhuǎn)。升降齒箱(24)固連在外升降筒(16)上。內(nèi)絲杠(18)和連接在內(nèi)升 降筒(15)內(nèi)的下螺母(14)嚙合。主動(dòng)齒輪(22)和從動(dòng)齒輪(20)嚙合，從動(dòng)齒輪(20)和 外絲杠(17)固連，外絲杠(17)和上螺母(10)嚙合，上螺母(10)固連在轉(zhuǎn)臂蝸輪(7)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置，其特征在于所 述支架的結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)臂支架(13)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臂箱(1)固連，轉(zhuǎn)臂箱(1)和轉(zhuǎn)臂箱箱蓋 (9)固連。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)一種輸電線路自動(dòng)巡檢機(jī)器人伸縮手臂傳動(dòng)裝置。該裝置由手臂伸縮機(jī)構(gòu)、手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和支架機(jī)構(gòu)組成。手臂伸縮機(jī)構(gòu)由內(nèi)、外絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、內(nèi)外升降筒、升降電機(jī)和升降齒輪等組成，手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)臂電機(jī)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)臂箱組成。支架機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)臂支架、轉(zhuǎn)臂箱和轉(zhuǎn)臂箱箱蓋組成。該裝置采用類似伸縮天線的內(nèi)外升降筒組成的伸縮機(jī)構(gòu)，使手臂的有效伸長長度升至單臂有效伸長長度的兩倍，而手臂整體的長度尺寸卻沒有變化，從而在達(dá)到相同的伸長范圍下，采用伸縮手臂的機(jī)器人可使整個(gè)機(jī)構(gòu)的尺寸大大緊縮。
文檔編號(hào)B25J18/04GK101780674SQ201010126960
公開日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日
發(fā)明者張國賢, 張維磊, 林海斌, 金健 申請(qǐng)人:上海大學(xué)