基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)及其越障方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)及其越障方法，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，所述六臂機器人機械結(jié)構(gòu)包括機架，機架上設(shè)置有能夠前后滑動的第一機械臂底座、第二機械臂底座和第三機械臂底座，機械臂底座的兩側(cè)分別設(shè)置有能夠沿行走方向前后屈伸的第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂、第四機械臂、第五機械臂和第六機械臂，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
【專利說明】
基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)及其越障方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)及其越障方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高壓輸電線路分布地點多、面積廣，所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣。電力線及桿塔附件長期受機械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化等的影響，會產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復(fù)，將導(dǎo)致嚴(yán)重事故，給電力傳輸帶來極大隱患。因此，必須對輸電線路進行定期巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的運行情況以及線路周圍環(huán)境和線路保護區(qū)的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。
[0003]對輸電線路的巡檢的傳統(tǒng)方式是主要采用地面人工目測巡檢和直升飛機航測。前者巡檢精度低，勞動強度大，存在巡檢盲區(qū)，森林疾病及野生動物也給巡視人員帶來安全隱患；后者存在飛行安全隱患且巡線費用昂貴，直接限制了直升機巡檢的廣泛推廣。
[0004]機器人技術(shù)的發(fā)展為輸電線路的巡檢與清障作業(yè)提供了一種新的平臺。機器人能夠帶電工作，以一定的速度沿輸電線爬行，并能跨越防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、桿塔等障礙，利用攜帶的傳感儀器對桿塔、導(dǎo)線及避雷線、絕緣子、線路金具、線路通道等實施接近檢測，利用自身攜帶的裝置進行線路清障，代替工人進行電力線路的巡檢與清障工作。因此，輸電線路巡線清障機器人成為機器人技術(shù)研究的熱點。
[0005]目前國內(nèi)外研究的高壓、超高壓輸電線路機器人多為雙臂反對稱結(jié)構(gòu)、三臂結(jié)構(gòu)及多臂結(jié)構(gòu)，其運行環(huán)境多為架空地線。安裝于架空地線上的線路機器人不僅運行過程中易受自然環(huán)境中的外力影響，導(dǎo)致運行不穩(wěn)定，甚至從輸電線路上掉落，而且還存在巡檢清障范圍有限，工作效率低的缺點。日本、加拿大、美國等發(fā)達國家先后開展了巡線機器人的研究工作，對于輸電線路上存在絕緣子串、壓接管和懸垂線夾等情況，無法跨越，不能實現(xiàn)超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢。中科院沈陽自動化所、山東大學(xué)、武漢大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位也針對超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢需求開展這方面技術(shù)和設(shè)備的研制，取得了一定的相應(yīng)成果，但也都不具備越障功能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)及其越障方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下:
[0008]機架上設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊結(jié)構(gòu)上設(shè)置能夠前后滑動的第一滑塊、第二滑塊和第三滑塊；
[0009]第一滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第一機械臂和第二機械臂；
[0010]第二滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第三機械臂和第四機械臂；
[0011 ]第三滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第五機械臂和第六機械臂；
[0012]第一至第六機械臂上分別設(shè)置有用于從側(cè)面抓持線路的第一機械手、第二機械手、第三機械手、第四機械手、第五機械手和第六機械手。
[0013]另一方面，提供一種上述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)的越障方法，包括:
[0014]未遇到障礙時，所述第五機械手和第六機械手張開，所述第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手抓持線路保持不動，然后第三滑塊及所述第五機械臂和第六機械臂共同向前滑動至與所述第二滑塊貼緊，所述第五機械手和第六機械手閉合抓持住線路，然后所述第三機械手和第四機械手張開，所述第二滑塊及第三機械臂和第四機械臂向前滑動至與所述第一滑塊貼緊，所述第三機械手和第四機械手閉合抓持住線路，然后所述第一機械手和第二機械手張開，所述第一滑塊及第一機械臂和第二機械臂向前滑動至所述機架前端，所述第一機械手和第二機械手依次閉合抓持住線路；
[0015]中間遇到障礙時，各機械手通過屈伸避開障礙物后再抓持住線路;重復(fù)執(zhí)行本步驟。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，第一滑塊、第二滑塊和第三滑塊均可在機架上前后滑動，第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂、第四機械臂、第五機械臂和第六機械臂均為可屈伸結(jié)構(gòu)，第一機械手、第二機械手、第三機械手、第四機械手、第五機械手和第六機械手均可從側(cè)面抓持線路、脫離線路，行走過程中未遇到障礙物時，第五機械手和第六機械手張開，第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手抓持線路保持不動，然后第三滑塊及第五機械臂和第六機械臂共同向前滑動至與所述第二滑塊貼緊，第五機械手和第六機械手閉合抓持住線路，然后第三機械手和第四機械手張開，第二滑塊及第三機械臂和第四機械臂向前滑動至與第一滑塊貼緊，第三機械手和第四機械手閉合抓持住線路，然后第一機械手和第二機械手張開，第一滑塊及第一機械臂和第二機械臂向前滑動至機架前端，第一機械手和第二機械手依次閉合抓持住線路；中間遇到障礙時，各機械手通過屈伸避開障礙物后再抓持住線路。本發(fā)明能夠在平直及各種耐張線、引流線等非平直線路上行走，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，人工巡線勞動強度大和飛機巡線運行成本高的問題，并能翻越常規(guī)障礙物(如絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實現(xiàn)了對高壓線的連續(xù)巡檢。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2-圖3為本發(fā)明的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)的越障方法的每個步驟對應(yīng)的狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0021]—方面，本發(fā)明提供一種巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括機架I，其中:
[0022]機架I上設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊結(jié)構(gòu)上設(shè)置能夠前后滑動的第一滑塊2、第二滑塊3和第三滑塊4;
[0023]第一滑塊2的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第一機械臂5和第二機械臂6;
[0024]第二滑塊3的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第三機械臂7和第四機械臂8;
[0025]第三滑塊4的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第五機械臂9和第六機械臂10;
[0026]第一至第六機械臂上分別設(shè)置有用于從側(cè)面抓持線路的第一機械手11、第二機械手12、第三機械手13、第四機械手14、第五機械手15和第六機械手16。
[0027]本發(fā)明的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，第一滑塊2、第二滑塊3和第三滑塊4均可在機架上前后滑動，第一機械臂5、第二機械臂6、第三機械臂7、第四機械臂8、第五機械臂9和第六機械臂10均為可屈伸結(jié)構(gòu)，第一機械手11、第二機械手12、第三機械手13、第四機械手14、第五機械手15和第六機械手16均可從側(cè)面抓持線路、脫離線路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
[0028]優(yōu)選的，第一機械臂5、第二機械臂6、第三機械臂7、第四機械臂8、第五機械臂9和第六機械臂10上分別包括依次鉸接的第一連桿17和第二連桿18。這種設(shè)計能夠使各機械臂實現(xiàn)屈伸運動，從而帶動各機械手運動，提高巡線機器人的行走速度。
[0029]進一步的，各機械手均為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計能夠提高巡線機器人行走和越障時的靈活性和穩(wěn)定性。
[0030]進一步的，各機械手均包括相互配合的機械手爪，機械手爪包括上機械手爪19和下機械手爪20，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高機器人在線路上運動時的牢固性。
[0031]進一步的，上機械手爪19和下機械手爪20均為L鉤型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計能使機械手爪的動作更加精細，進一步提尚抱抓的準(zhǔn)確性。
[0032]作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，滑塊和機械臂之間、機械臂和機械手之間、機械手和機械手爪之間以及第一連桿17和第二連桿18之間的鉸接軸均通過電機驅(qū)動，電機驅(qū)動能夠為巡線機器人的運動提供能源，鉸接軸設(shè)計可以兼顧簡化整體結(jié)構(gòu)，減輕重量。
[0033]優(yōu)選的，滑塊通過絲杠連接在機架I上，這種設(shè)計可以使機器人在前進越障過程中運動流暢自如。
[0034]高壓輸電過程是一個多樣化的過程，根據(jù)輸電電壓的不同以及輸電地形特征的不同，整個輸電線路結(jié)構(gòu)也不盡相同。本發(fā)明的巡線機器人機械結(jié)構(gòu)僅僅介紹了機器人本體的機械結(jié)構(gòu)，并未涉及其他輔助裝置(如行走觀測用的攝像頭、垃圾清除用的機械手等)的設(shè)計。另外，在控制系統(tǒng)方面，本發(fā)明可以采用地面遠程控制平臺或者機器人自身智能化控制兩種方式。
[0035]另一方面，本發(fā)明還提供一種上述的基于基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)的越障方法，如圖2和圖3包括:
[0036]未遇到障礙時，第五機械手9和第六機械手10張開，第一機械手11、第二機械手12、第三機械手13和第四機械手14抓持線路保持不動，然后第三滑塊4及第五機械臂9和第六機械臂10共同向前滑動至與第二滑塊3貼緊，第五機械手15和第六機械手16閉合抓持住線路，然后第三機械手13和第四機械手14張開，第二滑塊3及第三機械臂7和第四機械臂8向前滑動至與所述第一滑塊2貼緊，第三機械手13和第四機械手14閉合抓持住線路，然后第一機械手11和第二機械手12張開，第一滑塊2及第一機械臂5和第二機械臂6向前滑動至機架I前端，第一機械手11和第二機械手12依次閉合抓持住線路；
[0037]遇到障礙時，第五機械手9和第六機械手10張開，第一機械手11、第二機械手12、第三機械手13和第四機械手14抓持線路保持不動，然后第三滑塊4及第五機械臂9和第六機械臂10屈伸越過障礙并共同向前滑動，第五機械手15和第六機械手16閉合抓持住線路，然后第三機械手13和第四機械手14張開，第二滑塊3及第三機械臂7和第四機械臂8屈伸越過障礙并向前滑動，第三機械手13和第四機械手14閉合抓持住線路，然后第一機械手11和第二機械手12張開，第一滑塊2及第一機械臂5和第二機械臂6屈伸越過障礙并向前滑動，第一機械手11和第二機械手12依次閉合抓持住線路。
[0038]這種工作過程使得機器人在行走和越障的過程中，始終至少一只機械手和滾輪作用在線路上，可以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。本發(fā)明能夠在平直及各種耐張線、引流線等非平直線路上行走，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，人工巡線勞動強度大和飛機巡線運行成本高的問題，并能翻越常規(guī)障礙物(如絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實現(xiàn)了對高壓線的連續(xù)巡檢。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
[0039]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括機架，其中: 所述機架上設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊結(jié)構(gòu)上設(shè)置能夠前后滑動的第一滑塊、第二滑塊和第三滑塊； 所述第一滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第一機械臂和第二機械臂； 所述第二滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第三機械臂和第四機械臂； 所述第三滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第五機械臂和第六機械臂； 所述第一至第六機械臂上分別設(shè)置有用于從側(cè)面抓持線路的第一機械手、第二機械手、第三機械手、第四機械手、第五機械手和第六機械手。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，各機械臂上分別包括依次鉸接的第一連桿和第二連桿。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，各機械手均為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，各機械手均包括相互配合的機械手爪，所述機械手爪包括上機械手爪和下機械手爪。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上機械手爪和下機械手爪均為L鉤型結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，滑塊和機械臂之間、機械臂和機械手之間、機械手和機械手爪之間以及第一連桿和第二連桿之間的鉸接軸均通過電機驅(qū)動。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述滑塊通過絲杠連接在所述機架上。8.權(quán)利要求7所述的基于滑塊機構(gòu)的六臂機器人機械結(jié)構(gòu)的越障方法，其特征在于，包括: 未遇到障礙時，所述第五機械手和第六機械手張開，所述第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手抓持線路保持不動，然后第三滑塊及所述第五機械臂和第六機械臂共同向前滑動至與所述第二滑塊貼緊，所述第五機械手和第六機械手閉合抓持住線路，然后所述第三機械手和第四機械手張開，所述第二滑塊及第三機械臂和第四機械臂向前滑動至與所述第一滑塊貼緊，所述第三機械手和第四機械手閉合抓持住線路，然后所述第一機械手和第二機械手張開，所述第一滑塊及第一機械臂和第二機械臂向前滑動至所述機架前端，所述第一機械手和第二機械手依次閉合抓持住線路；中間遇到障礙時，各機械手通過屈伸避開障礙物后再抓持住線路;重復(fù)執(zhí)行本步驟。
【文檔編號】H02G1/02GK105826861SQ201610319006
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李猷民, 馮迎春, 曹衛(wèi)兵
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司檢修公司