專利名稱：一種輸電線路自主越障巡線機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種巡線機器人，尤其是沿導線行走、進行檢測、作業(yè)的輸電線路自主越障巡線機器人。
背景技術：
超高壓輸電線路是高壓電網(wǎng)的重要組成部分，為保證其在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性，需要定期的開展巡檢工作；由于輸電線路分布點多，遠離城鎮(zhèn)，地形復雜，并且導線暴漏在野外，長期風吹雨淋，且受到持續(xù)的機械張力，電氣閃烙，材料老化的影響，容易引起磨損，斷股，腐蝕等損傷，若不及時修復更換，易引起嚴重的事故，造成大面積停電及經(jīng)濟財產損失。所以，必須對輸電線路進行定期的巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的安全運行情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預防事故的發(fā)生；長期以來，我國對輸電線路的巡檢主要依靠人工，或望遠鏡，或紅外熱成像儀，邊走邊看，一些特殊的巡檢還需要電力工人攀上高壓線路進行檢查，費時費力，危險性極大，有些原始森林、山崖線路人工根本無法巡檢。利用機器人帶電巡檢和維護超高壓輸電網(wǎng)絡，不但可以減輕工人千里巡線和帶電作業(yè)的勞動強度，而且可提高檢測精度和檢測效率，取代人直接工作在高危險的場合，同時大大減少人力資源，對提高電網(wǎng)自動化作業(yè)水平、保障電網(wǎng)安全運行具有重要意義。
中國專利ZL200410061316. 8公開了一種沿架空高壓輸電線路行駛的機器人，包括一對沿輸電線運動的小臂機械手機構，二個小臂機械手的下端分別聯(lián)接在一個能改變二個小臂相對距離的大臂的傳動機構上，各小臂分別具有4個自由度，小臂上方為末端執(zhí)行機構，該末端執(zhí)行機構具有一個掛在輸電線上的驅動輪及其第一驅動機構、一個從動輪和一個可抓握輸電線的夾緊機構。綜合分析，此專利主要有如下缺點該專利機器人在遇到防震錘或者絕緣子串時，通過底部的滑臺將前后兩個小臂相互交替，來實現(xiàn)越障的功能。這種前臂變后臂，后臂變前臂，交替越障的形式，越障效率非常低，特別是在跨越絕緣子串時，耗時較長，再者，在越障過程中，對末端執(zhí)行機構的加持力要求較高。
中國專利201010525761.0公開了一種懸掛型巡線機器人，它由，包括行走和吊艙兩部分。行走部分由兩節(jié)軀干和三個驅動輪爪組成。兩節(jié)型軀干成雙平行四邊形結構，保證三個驅動輪爪朝向相同，軀干上的5臺電機驅動軀干縱擺、橫擺和伸縮，使每一個越障驅動輪可以實現(xiàn)三自由度平動上下線。每個驅動輪爪包含驅動輪和夾緊裝置，電機帶動驅動輪使機器人在線上移動。由電機、滾珠絲桿副、彈簧以及夾緊輪等構成的夾緊裝置保證驅動輪與線之間有足夠的摩擦力。吊艙與行走部分通過兩條鋼帶連接，吊艙上的兩臺電機通過鋼帶調整自身相對于軀干的重心位置，以保證跨越障礙時機構的靈活性。綜合分析，此專利主要有如下缺點該專利機器人驅動部分的軀干上需要5臺電機來驅動縱擺、橫擺和伸縮， 軀干機械結構復雜，不易控制；同時，在越障過程中需要通過鋼帶帶動吊艙來調整整個機器人的重心位置，這種方式極易導致機器人在重心調整過程中發(fā)生傾覆，控制復雜。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種輸電線路自主越障巡線機器人，其結構簡單緊湊，可互換性強，能夠橫跨在地線、分裂導線等單股導線上運行，可跨越輸電導線上各種障礙物(防震錘、間隔棒、懸垂絕緣子串等)，攜帶攝像頭、紅外檢測儀等設備對導線、金具、鐵塔等進行故障檢測。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案。
—種輸電線路自主越障巡線機器人，包括若干個 結構相同的驅動臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅動臂包括驅動輪機構、升降關節(jié)、旋轉關節(jié)、導向輪機構及導槽；驅動輪機構包括驅動輪，所述驅動臂分布在機器人一側，驅動臂通過驅動輪懸掛在分裂導線上，所述驅動輪機構下端通過旋轉關節(jié)與升降關節(jié)連接，升降關節(jié)和電池控制箱固定在聯(lián)板上；所述驅動臂上安裝有導向輪機構，導向輪機構包括導向輪軸承座、導向輪及軸承；所述導向輪通過軸承與導向輪軸承座鉸接，導向輪軸承座固定在驅動臂上，所述聯(lián)板上開有導槽，導向輪位于導槽內，導向輪可沿固定在聯(lián)板上的導槽滑動。
電池控制箱可以包括鋰電池組，為機器人供電。
所述導槽包括豎向引導槽以及豎向引導槽兩端的橫向引導槽。
所述驅動輪機構包括驅動電機、驅動輪、驅動軸、傳動裝置及固定板；所述固定板一端通過旋轉關節(jié)與升降關節(jié)連接，另一端鉸接驅動軸；所述驅動軸兩端分別設有驅動輪及傳動裝置；傳動裝置可以是齒輪傳動或者同步帶傳動或者渦輪蝸桿傳動等；驅動電機與傳動裝置連接固定。
所述升降關節(jié)包括底板、絲杠、絲杠螺母、直線導軌、滑塊、直流電機、連接板、限位開關及軸承座；所述絲杠通過軸承座與底板相連，絲杠一端與直流電機相連，絲杠上設置有絲杠螺母；所述直線導軌固定在底板上，與絲杠平行，直線導軌上設置有可自由滑動的滑塊，連接板將絲杠螺母和滑塊固定在一起，連接板連接旋轉關節(jié)；絲杠底部固定有限位開關，用于控制升降關節(jié)下端的極限位置。
所述旋轉關節(jié)包括旋轉軸承座、旋轉軸、軸承及U型連接件；所述旋轉軸通過軸承與旋轉軸承座鉸接；所述旋轉軸上固定有U型連接件，U型連接件與驅動輪機構的固定板相連。
所述驅動臂分布在機器人一側，驅動臂間的有效距離稍大于輸電線上最大障礙物的長度。
本發(fā)明主要由分布在同側的若干個驅動臂構成，每個驅動臂都可以為機器人提供驅動力，并且每個驅動臂都包括結構相同的驅動輪機構、升降關節(jié)、旋轉關節(jié)、導向輪機構及導槽；驅動輪機構都通過旋轉關節(jié)與升降關節(jié)相連；驅動輪機構下方都固定有導向輪機構，驅動輪機構在升降關節(jié)的帶動下沿導槽上下自由移動。
本發(fā)明的工作原理本發(fā)明可在地線、分裂導線的單股導線上運行，每個驅動臂都能為機器人提供驅動力， 在機器人遇到防震錘時無需做越障動作即可壓過。
在機器人接近間隔棒、懸垂絕緣子串時，首先前端的驅動臂開始進行越障動作，升降關節(jié)的直流電機驅動絲杠轉動，通過直線導軌和滑塊帶動驅動輪機構上升，驅動輪機構可沿固定在其下端的旋轉關節(jié)左右轉動，同時，由固定在驅動輪機構上的導向輪作用下沿著導槽的固定軌跡向上移動，當導向輪移動到導槽的彎角處時，驅動輪已經(jīng)抬起并完全脫離導線，此時導向輪開始帶動驅動輪向外側偏移，從而使驅動輪擺開導線及障礙物。
在自動控制下機器人中間和后端兩個驅動臂帶動機器人前進，待前端兩個驅動臂越過障礙物后機器人停止前進，前端兩個升降關節(jié)開始下降，帶動驅動輪做與之前相反的動作，使驅動輪重新騎在導線上。
之后，機器人中間及后端的驅動臂都以前端驅動臂相同的方式越過障礙物。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明由于采用若干個結構相同驅動臂，結構簡單緊湊，互換性強，可在單股導地線上運行，跨越輸電導線上各種障礙物(防震錘、間隔棒、懸垂絕緣子串等)。由于每個臂的結構都相同，在越障時路徑規(guī)劃相對簡單，可操作性強，無需在跨越障礙的過程中手動對設備進行控制。


圖I為本發(fā)明的立體結構示意圖。
圖2為本發(fā)明驅動臂結構示意圖。
圖3為本發(fā)明驅動輪機構結構示意圖。
圖4本發(fā)明升降關節(jié)結構示意圖。
圖5本發(fā)明旋轉關節(jié)結構示意圖。
圖6本發(fā)明導向輪機構結構示意圖。其中1驅動臂，2聯(lián)板，3電池控制箱，4驅動輪機構，5升降關節(jié)，6旋轉關節(jié)，7導向輪機構，8導槽，9驅動軸，10驅動輪，11傳動裝置，12驅動電機，13固定板，14底板，15絲杠， 16直線導軌，17連接板，18絲杠螺母，19滑塊，20限位開關，21軸承座，22直流電機，23U型連接件，24旋轉軸，25第一軸承，26旋轉軸承座，27導向輪軸承座，28導向輪，29第二軸承。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明在可在地線、單股導線上運行，如圖1、2所示，包括三個結構相同的驅動臂I、聯(lián)板2及電池控制箱3，其中驅動臂I都包括結構相同的驅動輪機構4、升降關節(jié)5、旋轉關節(jié)6、導向輪機構7及導槽8 ;驅動臂I通過驅動輪10懸掛在分裂導線上，驅動輪機構4 下端通過旋轉關節(jié)6與升降關節(jié)5連接，升降關節(jié)5固定在聯(lián)板2上；驅動臂I上都安裝有導向輪機構7，導向輪28可沿固定在聯(lián)板2上的導槽8滑動。
如圖3所示，驅動輪機構4包括驅動軸9、驅動輪10、傳動裝置11、驅動電機12及固定板13 ;其中，驅動軸9兩端分別設有驅動輪10及傳動裝置11，并鉸接在固定板13上， 傳動裝置11設置在固定板13上，驅動電機12設置在傳動裝置11外殼上；驅動輪機構4下端設有導向輪機構7。
如圖4所示，升降關節(jié)5包括底板14、絲杠15、直線導軌16、連接板17、絲杠螺母 18、滑塊19、限位開關20、軸承座21及直流電機22 ;其中，絲杠15兩端通過軸承座21固定在底板14上，絲杠15 —端通過軸承座21與直流電機22相連；在絲杠15 —側平行設置有直線導軌16，直線導軌16上有可上下自由滑動的滑塊19，滑塊19與設置在絲杠15上的絲杠螺母18通過連接板17連接固定，在連接板17上固定有旋轉關節(jié)6 ;絲杠15底部固定有限位開關20，用于控制升降關節(jié)5下端的極限位置。
如圖5所示，旋轉關節(jié)6包括U型連接件23，旋轉軸24，第一軸承25，旋轉軸承座 26 ;其中，旋轉軸24通過第一軸承25與旋轉軸承座26鉸接，U型連接件23固定在旋轉軸 24的一端。
如圖6所示，導向輪機構7包括第二軸承29，導向輪軸承座27，導向輪28 ;其中， 導向輪28通過第二軸承29與導向輪軸承座27鉸接。
上述雖然結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。
權利要求
1.一種輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，包括若干個結構相同的驅動臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅動臂包括驅動輪機構、升降關節(jié)、旋轉關節(jié)、導向輪機構及導槽；驅動輪機構包括驅動輪，所述驅動臂分布在機器人一側，驅動臂通過驅動輪懸掛在分裂導線上， 所述驅動輪機構下端通過旋轉關節(jié)與升降關節(jié)連接，升降關節(jié)和電池控制箱固定在聯(lián)板上；所述驅動臂上安裝有導向輪機構，導向輪機構包括導向輪軸承座、導向輪及軸承；所述導向輪通過軸承與導向輪軸承座鉸接，導向輪軸承座固定在驅動臂上，所述聯(lián)板上開有導槽，導向輪位于導槽內。
2.如權利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，所述導槽包括豎向引導槽以及豎向引導槽兩端的橫向引導槽。
3.如權利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，所述驅動輪機構包括驅動電機、驅動輪、驅動軸、傳動裝置及固定板；所述固定板一端通過旋轉關節(jié)與升降關節(jié)連接，另一端鉸接驅動軸；所述驅動軸兩端分別設有驅動輪及傳動裝置；驅動電機與傳動裝置連接固定。
4.如權利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，所述升降關節(jié)包括底板、絲杠、絲杠螺母、直線導軌、滑塊、直流電機、連接板、限位開關及軸承座；所述絲杠通過軸承座與底板相連，絲杠一端與直流電機相連，絲杠上設置有絲杠螺母；所述直線導軌固定在底板上，與絲杠平行，直線導軌上設置有可自由滑動的滑塊，連接板將絲杠螺母和滑塊固定在一起，連接板連接旋轉關節(jié)；絲杠底部固定有限位開關。
5.如權利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，所述旋轉關節(jié)包括旋轉軸承座、旋轉軸、軸承及U型連接件；所述旋轉軸通過軸承與旋轉軸承座鉸接；所述旋轉軸上固定有U型連接件，U型連接件與驅動輪機構的固定板相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸電線路自主越障巡線機器人，包括若干個結構相同的驅動臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅動臂包括驅動輪機構、升降關節(jié)、旋轉關節(jié)、導向輪機構及導槽；驅動輪機構包括驅動輪，所述驅動臂分布在機器人一側，驅動臂通過驅動輪懸掛在分裂導線上。本發(fā)明由于采用若干個結構相同驅動臂，結構簡單緊湊，互換性強，可在單股導地線上運行，跨越輸電導線上各種障礙物。由于每個臂的結構都相同，在越障時路徑規(guī)劃相對簡單，可操作性強，無需在跨越障礙的過程中手動對設備進行控制。
文檔編號H02G1/02GK102938544SQ20121051220
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2012年12月5日
發(fā)明者曹雷, 郭銳, 張峰, 賈娟 申請人:山東電力集團公司電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司