專利名稱：跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及跨障機器人車輪結(jié)構(gòu)，具體涉及一種適用于變壓器內(nèi)部故障檢測的跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電力變壓器發(fā)生鐵芯多點接地、繞組變形、局部放電等故障時，通常需要停電檢修。檢修前為了準確判斷故障類型、故障位置，經(jīng)常需要放干變壓器中的絕緣油，再人工經(jīng)變壓器上設(shè)置的人孔進入到變壓器內(nèi)部進行勘察。工作量很大且容易由于人工進入帶來污染。因此需要研制一種微型遙控機器人，使其能夠攜帶攝像頭進入變壓器，查找故障部位。為了能夠從各種角度觀測查找故障點，該機器人應(yīng)能夠在油箱壁上行走，并且能夠跨越障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種輪式與臂式結(jié)合，永磁體與電磁體結(jié)合，利用電磁感應(yīng)原理為電磁鐵引電的跨障機器人車輪結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)在鐵質(zhì)壁面上的攀爬和障礙跨越。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)通過軸連接安裝在跨障機器人車體上，該車輪結(jié)構(gòu)由軸心連接四個結(jié)構(gòu)相同的輪臂組合而成；每個輪臂分為前臂和上臂兩部分，兩者通過關(guān)節(jié)裝置連接，上臂固定在軸心上；前臂的末端安裝磁性裝置，該磁性裝置的內(nèi)圈為永磁鐵，外圈為電磁鐵；軸心位置安裝與電磁鐵連接的微型變壓器副邊線圈，在車體上與車輪結(jié)構(gòu)的軸心相對應(yīng)的位置設(shè)置微型變壓器原邊線圈；軸心的四周與每條輪臂對應(yīng)的位置處分別裝有一個光電控制開關(guān)，在車體上，緊靠車輪結(jié)構(gòu)與車體連接軸的位置設(shè)置發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管到連接軸中心線的距離與各光電控制開關(guān)到連接軸中心線的距離相等。所述關(guān)節(jié)裝置內(nèi)設(shè)置復(fù)位彈簧。所述前臂與上臂之間的夾角為135° ；每兩個相鄰的上臂之間夾角為90°。所述軸心內(nèi)安裝與電磁鐵連接的微型變壓器副邊線圈和微型變壓器原邊線圈。本發(fā)明的有益效果為采用輪式與臂式結(jié)合的車輪結(jié)構(gòu)，利用永磁鐵提供主吸附力(利用磁力將機器人吸附在油箱壁上)，電感線圈電磁效應(yīng)提供反向磁力與永磁鐵的主磁力抵消，實現(xiàn)脫離(使機器人能夠移動)，利用電磁感應(yīng)原理為電磁鐵引電，從而實現(xiàn)爬壁和越障運行2個目標。車輪采用磁吸付設(shè)計，可以在垂直，倒置的平面上作業(yè)。車輪采用輪式與臂式結(jié)合的結(jié)構(gòu)，通過障礙能力強。利用該車輪組合制作成的小型機器人進入變壓器內(nèi)部進行故障檢測，代替人工檢查，檢測時不需要放光變壓油，有效降低人員風(fēng)險，并降低檢修成本。


圖1是車輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是輪臂零件拆分示意圖。圖3是電磁鐵與永磁鐵示意圖。圖4是電磁感應(yīng)引電裝置(車體部分)示意圖。圖5是跨障原理示意圖。圖中標號1-軸心；2-輪臂；3-磁性裝置；4-關(guān)節(jié)裝置；5-微型變壓器副邊線圈；6_光電控制開關(guān)；7-復(fù)位彈簧；8-前臂；9-上臂；10-永磁鐵；11-電磁鐵；12-微型變壓器原邊線圈； 13-發(fā)光二極管；14-障礙物。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。圖1是車輪結(jié)構(gòu)示意圖。車輪由軸心1連接四個結(jié)構(gòu)相同的輪臂2組合而成；每個輪臂2的底部裝有磁性裝置3，實現(xiàn)輪臂2與變壓器內(nèi)表面的吸附與脫離。圖2是輪臂零件拆分示意圖。每條輪臂2由前臂8和上臂9組成，中間有一個關(guān)節(jié)裝置4相連。上臂9固定在軸心1上，每兩個相鄰的上臂9之間成90°夾角。關(guān)節(jié)裝置 4中裝有復(fù)位彈簧7，自然狀態(tài)下，上臂9與前臂8成135°夾角，復(fù)位彈簧7處于不受力狀態(tài)；每當輪臂2底部磁性裝置3與鐵質(zhì)路面接觸并吸附，并且繼續(xù)前行的過程中，前臂8與上臂9的夾角由135°增大到225°，復(fù)位彈簧7被拉伸；當輪臂2與鐵質(zhì)路面脫離吸附后， 彈簧7恢復(fù)到自然狀態(tài)，從而帶動前臂8實現(xiàn)順時針90度的擺動，恢復(fù)到原來與上臂9成 135°夾角的狀態(tài)。圖3是電磁鐵與永磁鐵示意圖。磁性裝置3分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層為永磁鐵11，固定安裝在輪臂2的末端，外層為電磁鐵11。圖4是電磁感應(yīng)引電裝置(車體部分)示意圖。本品使用的電磁感應(yīng)引電裝置類似一個微型變壓器。軸心1位置安裝與電磁鐵11連接的微型變壓器副邊線圈5，在車體上與車輪結(jié)構(gòu)的軸心1相對應(yīng)的位置設(shè)置微型變壓器原邊線圈12。在車體上，緊靠車輪結(jié)構(gòu)與車體連接軸的位置設(shè)置發(fā)光二極管13，該發(fā)光二極管到連接軸中心線的距離與各光電控制開關(guān)6到連接軸中心線的距離相等。車輪軸心1四周與每條輪臂2對應(yīng)的位置處分別裝有一個光電控制開關(guān)6。車輪在前進的過程中，當某條輪臂2處于與鐵質(zhì)路面將要脫離接觸的位置，與之對應(yīng)的光電控制開關(guān)6恰好與車體上的發(fā)光二級管13相對，從而使開關(guān)打開， 該輪臂2上的電磁鐵11通電，產(chǎn)生的反磁力與永磁鐵10的主磁力抵消，實現(xiàn)了輪臂2的脫離。圖5是跨障原理示意圖。車輪在鐵質(zhì)路面上前行時，利用永磁鐵10提供主吸附力 (利用磁力將車輪吸附在鐵質(zhì)路面上)，電感線圈(微型變壓器原邊線圈12、微型變壓器副邊線圈5)電磁效應(yīng)提供反向磁力實現(xiàn)脫離(使車輪能夠移動)，遇到障礙物時，前一個臂跨過障礙，之前吸附在箱壁上的臂電磁鐵11通電脫離吸附，通過關(guān)節(jié)裝置4中的彈簧7，實現(xiàn)前臂8順時針90°的擺動，為下一次的吸附做好準備。進而本發(fā)明在鐵質(zhì)路面上穩(wěn)定地行走和跨障。
權(quán)利要求
1.跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)，通過軸連接安裝在跨障機器人車體上，其特征在于，該車輪結(jié)構(gòu)由軸心⑴連接四個結(jié)構(gòu)相同的輪臂⑵組合而成；每個輪臂⑵分為前臂 (8)和上臂(9)兩部分，兩者通過關(guān)節(jié)裝置(4)連接，上臂(9)固定在軸心(1)上；前臂(8) 的末端安裝磁性裝置(3)，該磁性裝置⑶的內(nèi)圈為永磁鐵(10)，外圈為電磁鐵(11)；軸心 (1)位置安裝與電磁鐵(11)連接的微型變壓器副邊線圈(5)，在車體上與車輪結(jié)構(gòu)的軸心 (1)相對應(yīng)的位置設(shè)置微型變壓器原邊線圈(12)；軸心(1)的四周與每條輪臂(2)對應(yīng)的位置處分別裝有一個光電控制開關(guān)(6)，在車體上，緊靠車輪結(jié)構(gòu)與車體連接軸的位置設(shè)置發(fā)光二極管(13)，該發(fā)光二極管到連接軸中心線的距離與各光電控制開關(guān)(6)到連接軸中心線的距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述關(guān)節(jié)裝置⑷內(nèi)設(shè)置復(fù)位彈簧(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述前臂(8) 與上臂(9)之間的夾角為135° ；每兩個相鄰的上臂(9)之間夾角為90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述光電控制開關(guān)(6)為對射式光電控制開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及跨障機器人車輪結(jié)構(gòu)，具體涉及一種適用于變壓器內(nèi)部故障檢測的跨障機器人輪臂結(jié)合式車輪結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由軸心連接四個結(jié)構(gòu)相同的輪臂組合而成；每個輪臂分為前臂和上臂兩部分，兩者通過關(guān)節(jié)裝置連接，上臂固定在軸心上；前臂的末端安裝磁性裝置，該磁性裝置的內(nèi)圈為永磁鐵，外圈為電磁鐵；利用永磁鐵提供主吸附力，利用磁力將機器人吸附在油箱壁上，電感線圈電磁效應(yīng)提供反向磁力與永磁鐵的主磁力抵消，實現(xiàn)脫離，使機器人能夠移動，利用電磁感應(yīng)原理為電磁鐵引電，從而實現(xiàn)爬壁和越障運行2個目標。
文檔編號B62D57/024GK102501913SQ201110354800
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者劉驍, 張西子, 李興睿, 李衛(wèi)國, 李巖松, 阿吉奈, 陳亦駿, 陳攀峰, 陳艷 申請人:華北電力大學(xué)