一種適用于輸電線路巡檢機器人的越障機械臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種適用于輸電線路巡檢機器人的越障機械臂，包括行走機構(gòu)和支撐臂，行走機構(gòu)包括行走臂、安裝在行走臂上端的行走輪和行走電機，行走輪通過減速箱與行走電機連接，還包括輔助行走機構(gòu)和兩個連桿，所述的輔助行走機構(gòu)包括輔助行走臂和安裝在輔助行走臂上端的輔助行走輪，每個連桿的一端與行走臂鉸接、另一端與輔助行走臂鉸接，支撐臂與兩連桿的中部鉸接。本發(fā)明的行走越障機械臂結(jié)構(gòu)簡單，行走和越障由一個驅(qū)動電機即可實現(xiàn)，可根據(jù)巡檢機器人總體結(jié)構(gòu)自由組合，廣泛應用于各種輸電線路巡檢機器人的移動和越障機構(gòu)。
【專利說明】—種適用于輸電線路巡檢機器人的越障機械臂
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是巡線機器人領域，具體的說是一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路是電力系統(tǒng)極為重要的組成部分，為了保證其安全穩(wěn)定的運行，需要定期進行巡視檢查。目前采用的方法主要有人工巡檢和直升機巡檢。人工巡檢的效率低，勞動強度大，危險性高，危險的森林、懸崖線路根本無法進行人工巡檢；直升機巡檢的成本高，巡檢質(zhì)量易受氣候影響。因此，需要研制能夠攜帶通信和巡檢儀器的機器人來代替人工對輸電線路進行自動巡檢，利用攜帶的儀器對線路實施檢測，不僅可以減輕人工勞動強度，還可以提高巡檢作業(yè)質(zhì)量和效率，確保輸電線路的安全運行，對提高電網(wǎng)自動化作業(yè)水平具有重要意義。而由于輸電線路上存在防震錘、間隔棒等諸多障礙物，故要求巡檢機器人不僅能沿輸電線路快速行走，還要具備一定的越障能力。目前的巡檢機器人越障機構(gòu)大多比較復雜，驅(qū)動電機較多，不易進行越障控制。
[0003]中國專利(201310471620.9)公開一種用于高壓線的上夾持越障行走機構(gòu)，設有可伸縮夾持越障裝置和行走驅(qū)動裝置，所述行走驅(qū)動裝置包括行進輪、行進軸、固定在軸承支座上的軸承及為行進輪提供動力的電機；所述可伸縮夾持越障裝置包括中心管、中心桿以及壓縮彈簧，中心管的上下兩端分別設有上端蓋和下端蓋，中心桿的一端與行走驅(qū)動裝置中的軸承支座連接，中心桿的另一端穿過上端蓋并與設置在中心管中的銷軸連接，銷軸可在中心管的管壁上相對設置的兩個滑道中上下移動，所述中心桿位于上端蓋下部和銷軸之間的部位套設有壓縮彈簧。本發(fā)明中，行進輪在自身重力的作用下實現(xiàn)對高壓線的上夾持，并在遇到障礙物時能夠克服壓縮彈簧的彈力在豎直方向上發(fā)生偏移，以實現(xiàn)自主越障。但該夾持越障行走機構(gòu)采用單輪難以保證單獨用于巡檢機器人時線上行走越障的穩(wěn)定性。中國專利(200910273509.2)公開的一種用于輸電線除冰的機器人，包含一對沿輸電線移動的前后兩個機械臂，前臂和后臂的下端通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)分別聯(lián)接在一個能改變前臂與后臂相對距離的滑動機構(gòu)上，滑動機構(gòu)底部布置有重心調(diào)節(jié)機構(gòu)，前臂與后臂的上方為末端執(zhí)行機構(gòu)，具有一個行走機構(gòu)和一個可以抓握輸電線的夾爪機構(gòu)，在越障過程中，通過以前臂懸掛在輸電線實現(xiàn)自轉(zhuǎn)上，后臂繞其旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)公轉(zhuǎn)使后臂越過障礙物，前臂的越障過程和后臂越障原理一致，而且在越障的過程中還得調(diào)節(jié)整機的重心，使得整機自由度增多，單臂懸掛降低了其在輸電線上的平穩(wěn)性，增加了控制的難度。
[0004]中國專利(申請?zhí)?01210517176.5)公開了一種具有越障功能的線路機器人驅(qū)動臂，包括驅(qū)動輪機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)關節(jié)和升降關節(jié)，驅(qū)動輪機構(gòu)包括固定板，固定板上活動連接有驅(qū)動裝置；旋轉(zhuǎn)關節(jié)包括旋轉(zhuǎn)軸和電磁離合器，電磁離合器套設在旋轉(zhuǎn)軸上，旋轉(zhuǎn)軸的中部活動連接有連接件；升降關節(jié)包括底板，底板上設有滑動裝置和絲杠裝置，兩者通過連接板固定連接；驅(qū)動輪機構(gòu)通過固定板與旋轉(zhuǎn)關節(jié)的連接件連接，旋轉(zhuǎn)關節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的一端與升降關節(jié)的連接板相連。這種越障機器人需要兩個驅(qū)動電機，利用升降關節(jié)的電機驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動輪機構(gòu)上移以及旋轉(zhuǎn)關節(jié)的旋轉(zhuǎn)電機帶動驅(qū)動輪機構(gòu)向?qū)Ь€外側(cè)擺動，從而使驅(qū)動輪擺開導線及障礙物，由于越障過程中驅(qū)動輪離開導線容易導致機器人越障失衡掉下輸電線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了提供一種既能沿輸電線路平穩(wěn)行走、又能在無外力幫助作用下自行跨越間隔棒、防震錘等障礙，代替人工進行輸電線路巡檢的結(jié)構(gòu)簡單、控制容易的一種適用于輸電線路巡檢機器人的越障機械臂。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:包括行走機構(gòu)和支撐臂，行走機構(gòu)包括行走臂、安裝在行走臂上端的行走輪和行走電機，行走輪通過減速箱與行走電機連接，還包括輔助行走機構(gòu)和兩個連桿，所述的輔助行走機構(gòu)包括輔助行走臂和安裝在輔助行走臂上端的輔助行走輪，每個連桿的一端與行走臂鉸接、另一端與輔助行走臂鉸接，支撐臂與兩連桿的中部鉸接。
[0007]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0008]1.在輔助行走機構(gòu)上安裝有由夾緊電機、夾緊輪支架和夾緊輪構(gòu)成的夾緊機構(gòu)，夾緊電機安裝在輔助行走臂上，夾緊輪支架與夾緊電機的輸出軸連接，夾緊輪安裝在夾緊輪支架上，輔助行走臂上還安裝兩個限位開關。
[0009]2.行走臂和輔助行走臂長度不相等。
[0010]3.行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為“類Y”形狀。
[0011]4.兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
[0012]本發(fā)明提供的一種適用于輸電線路巡檢機器人的越障機械臂具有以下的優(yōu)點:
1.本發(fā)明的行走越障機械臂可以應用于輸電線路巡檢機器人，代替人工巡檢，節(jié)省了人力成本，提高輸電線路巡檢工作效率。2.本發(fā)明采用平行四邊形結(jié)構(gòu)實現(xiàn)行走臂的越障，利用平行四邊形的變形適應性將V型行走輪遇到間隔棒(或防震錘)的阻力轉(zhuǎn)化為行走輪抬高的動力，實現(xiàn)行走臂的越障；在輔助行走臂的輔助行走輪遇到間隔棒時，行走機構(gòu)I繞行走輪轉(zhuǎn)動使行走機構(gòu)I抬高以越過間隔棒；當行走臂的行走輪遇到間隔棒時，行走機構(gòu)II繞輔助行走輪轉(zhuǎn)動使行走機構(gòu)II抬高以越過間隔棒。3.本發(fā)明采用夾持機構(gòu)運動范圍在夾緊輪張開極限位置和剛好與V型行走輪配合夾緊輸電線的極限位置之間，可以根據(jù)需要調(diào)整V型夾緊輪的位置實現(xiàn)不同的目的:1)與V型行走輪配合夾住輸電線，減少了行走輪從線上掉下的危險；2)行走至上坡線路時，調(diào)整夾緊輪增大對輸電線的正壓力，從而增加行走輪行走所需的摩擦力，防止行走輪打滑。4.本發(fā)明的行走越障機械臂結(jié)構(gòu)簡單，行走和越障由一個驅(qū)動電機即可實現(xiàn)，可廣泛應用于各種輸電線路巡檢機器人的移動和越障機構(gòu)，即可以單臂使用，也可多臂聯(lián)合使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2是本發(fā)明第一視角的結(jié)構(gòu)示意圖及局部放大圖；
[0015]圖3是本發(fā)明第二視角的結(jié)構(gòu)示意圖及局部放大圖；
[0016]圖4是本發(fā)明左側(cè)視圖；
[0017]圖5是本發(fā)明減速箱的分解視圖；[0018]圖6是本發(fā)明越過間隔棒時的運動過程示意圖；
[0019]圖7是本發(fā)明應用于一種巡檢機器人的示意圖；
[0020]圖8是本發(fā)明實施例三的主視圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種實施例作具體的介紹:
[0022]實施案列一:結(jié)合圖1?6，一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，包括用于在輸電線路上行走的輪組機械臂、夾緊機構(gòu)和支撐臂8 ;輪組機械臂包括行走機構(gòu)I和行走機構(gòu)II，行走機構(gòu)I和行走機構(gòu)II利用銷軸9與兩相同的第一連桿6和第二連桿7連接形成平行四邊形結(jié)構(gòu)；行走機構(gòu)I包括行走臂5、行走輪1、行走電機4和減速箱2，行走機構(gòu)II包括輔助行走臂10、輔助行走輪15、輔助輪軸14、螺栓19，行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為“類Y”形狀，其主干的一側(cè)伸出一直角連桿，構(gòu)成中間有空隙的“類Y”形狀，連桿通過銷軸在空隙處與行走臂連接，安裝簡單、穩(wěn)定性好，行走電機4經(jīng)減速箱2驅(qū)動行走機構(gòu)I的行走輪I轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)線上行走；夾緊機構(gòu)包括夾緊電機11、夾緊輪輪軸20、彈性聯(lián)軸器21、夾緊輪支架12、夾緊輪13、夾緊輪軸20、第一限位塊22、第二限位塊23、第一限位開關17、第二限位開關24、限位開關擋片16和限位開關安裝板18，夾緊電機11安裝在輔助行走臂10上能保證夾緊輪13和輔助行走輪15剛好夾緊輸電線3的位置，夾緊輪支架12利用彈性聯(lián)軸器21與夾緊電機11的輸出軸連接，第一限位塊22和第二限位塊23分別安裝在輔助行走臂10上夾緊輪支架12能夠運動到的兩個極限位置，第一限位開關17和第二限位開關24利用限位開關安裝板18和螺釘安裝在輔助行走臂10上夾緊輪支架12能夠運動到的兩個極限位置，即夾緊輪13夾緊位置和夾緊輪13張開位置(圖3所示虛線)；支撐臂8利用銷軸9鉸接在第一連桿6和第二連桿7的中部，分別與行走臂5、第一連桿6、第二連桿7和輔助行走臂10、第一連桿6、第二連桿7形成兩個小平行四邊形結(jié)構(gòu)。
[0023]圖4為夾緊輪13剛好與輔助行走輪15配合夾緊輸電線的夾緊極限位置左視圖，此時，限位開關擋片16觸發(fā)第二限位開關24，使夾緊電機11停止轉(zhuǎn)動。
[0024]圖5為本發(fā)明的減速箱2的結(jié)構(gòu)圖，包括箱體202、箱蓋208、小錐齒輪204、大錐齒輪205、小深溝球軸承203、大深溝球軸承209、推力軸承206、螺釘207和傳動軸201，齒輪箱2整體按照圖3所示爆炸圖依次組裝；小錐齒輪204為主動齒輪，由行走電機4驅(qū)動帶動大錐齒輪205轉(zhuǎn)動，大錐齒輪205與箱蓋208之間安裝推力軸承206，保證一對錐齒輪嚙合傳動精度。
[0025]圖6是本發(fā)明的行走越障機械臂越過間隔棒25時的運動過程:圖(a)所示為機械臂輔助行走輪15即將越障，夾緊輪13打開至張開極限位置；圖(b)為機械臂輔助行走輪15運動至間隔棒25上，由輔助行走臂10、行走臂5、第一連桿6和第二連桿7組成的平行四邊形結(jié)構(gòu)發(fā)生變形；圖(c)所示為機械臂輔助行走輪15越過間隔棒25，此后，夾緊輪13會根據(jù)需要轉(zhuǎn)動到相應位置。
[0026]具體的越障過程為:在輔助行走臂10的輔助行走輪15遇到間隔棒25時，行走臂5的行走輪I繼續(xù)行走，通過第一連桿6和第二連桿7產(chǎn)生對輔助行走臂10的推力，促使行走機構(gòu)I繞行走輪I轉(zhuǎn)動使行走機構(gòu)I抬高，輔助行走臂10的輔助行走輪15越過間隔棒25 ;當行走臂5的行走輪I遇到間隔棒25時，輔助行走臂10的輔助行走輪15繼續(xù)行走，通過第一連桿6和第二連桿7產(chǎn)生對行走臂5的拉力，促使行走機構(gòu)II繞輔助行走輪15轉(zhuǎn)動使行走機構(gòu)II抬高，行走臂5的行走輪I越過間隔棒25。
[0027]實施案列二:結(jié)合圖7，為本發(fā)明的行走越障機械臂應用于一種巡檢機器人的示意圖，巡檢機器人采用雙行走越障機械臂，機器人本體安裝在支撐臂8上，行走越障機械臂的輔助行走輪15和夾緊輪13夾緊輸電線，保證巡檢機器人在輸電線3上平穩(wěn)行走。
[0028]實施案列三:結(jié)合圖8，行走機構(gòu)I的行走臂5比行走機構(gòu)II的輔助行走臂10長，但行走臂5、輔助行走臂10與第一連桿6、第二連桿7利用銷軸9鉸接形成平行四邊形結(jié)構(gòu)；支撐臂8分別與行走臂5、第一連桿6、第二連桿7和輔助行走臂10、第一連桿6、第二連桿7利用銷軸9鉸接形成兩個小平行四邊形結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，包括行走機構(gòu)和支撐臂，行走機構(gòu)包括行走臂、安裝在行走臂上端的行走輪和行走電機，行走輪通過減速箱與行走電機連接，其特征在于:還包括輔助行走機構(gòu)和兩個連桿，所述的輔助行走機構(gòu)包括輔助行走臂和安裝在輔助行走臂上端的輔助行走輪，每個連桿的一端與行走臂鉸接、另一端與輔助行走臂鉸接，支撐臂與兩連桿的中部鉸接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:在輔助行走機構(gòu)上安裝有由夾緊電機、夾緊輪支架和夾緊輪構(gòu)成的夾緊機構(gòu)，夾緊電機安裝在輔助行走臂上，夾緊輪支架與夾緊電機的輸出軸連接，夾緊輪安裝在夾緊輪支架上，輔助行走臂上還安裝兩個限位開關。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:行走臂和輔助行走臂長度不相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為“類Y”形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為“類Y”形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適用于輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特征在于:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
【文檔編號】H02G1/02GK103972816SQ201410195445
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】秦濤, 王繼才, 李二洋, 張納 申請人:哈爾濱工程大學