CN100488733C - 吊臂式高压输电线检测机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域，是一种吊臂式高压输电线检测机器人，其特点是，它包括机体、三个吊臂、两套夹紧机构、行走驱动机构和越障驱动机构，三个吊臂结构相同，两套夹紧机构结构相同，夹紧机构能够使夹紧轮与行走轮同步夹紧或同步分开；行走驱动机构由一个电机驱动就能使行走轮在高压输电线行走；驱动越障驱动机构由一个电机驱动，通过离合器就能使三个行走轮的其中之一脱离高压输电线，实现交替越障；当吊臂向上后方移动使行走轮脱离高压输电线越障时，吊臂平衡机构能够通过反向移动电池箱，使机器人的重心保持不变。具有结构简单，制造和维护成本低，越障机动性、行走过程中的稳定性好，可靠性高，适合长距离作业等优点。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，是一种能够在高压线上自主行走的吊臂式高压输电线检测机器人。
背景技术
中国发明专利申请公开说明书，公开号CN1619323A公开了一种《高压输电线自动巡检机器人单体》，它主要包括：由主电机通过传动机构使驱动轮在高压输电线上行走组成的行走驱动机构；由开合电机通过开合螺杆和梯形螺母啮合使前开合臂相对后开合臂位移组成的越障机构；由驱动臂升降电机通过升降螺杆与升降支撑板连接组成驱动轮脱离高压输电线机构；在高压输电线下设有与高压输电线接触配合起支撑和刹车作用的支撑轮系和支撑轮系升降机构；支撑轮系升降机构由小臂升降电机通过小臂升降螺杆与小臂升降支撑板连接，小臂升降支撑板装在小臂升降支撑座内，在小臂升降支撑座上铰接支撑轮托板，在支撑轮托板上置有支撑轮系组成。通常由高压输电线自动巡检机器人三个单体组合连接的机器人进行巡检作业。其不足之处是结构复杂，制造和维护成本高，越障机动性差，可靠性低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，制造和维护成本低，越障机动性好、可靠性高，适合长距离作业的吊臂式高压输电线检测机器人。
解决其技术问题所采用技术方案是：一种吊臂式高压输电线检测机器人，其特征是，它包括机体7、吊臂1a、吊臂2b、吊臂3c、夹紧机构、行走驱动机构和越障驱动机构；
所述吊臂1a、2b、3c的结构相同，其结构是，行走轮11与轴14a固连，轴14a与轴套12a构成转动副，轴套12a与吊臂板10上端固连，轴18b与轴套31b构成转动副，轴套31b与吊臂板10中上部固连，吊臂板10的中下部置于槽形凸轮30a和槽形凸轮29b之间，导向轮28通过销轴27与吊臂板10的中下部铰接，导向轮28装在槽形凸轮30a和槽形凸轮29b的槽内；吊臂板10的下端与滑块25上端铰接，滑块25与槽形凸轮30a和槽形凸轮29b构成移动副，杆40a和杆41b的上端均与滑块25下端铰接，杆40a和杆41b的下端分别与杆42c和杆43d的上端铰接，杆42c和杆43d在两杆中心铰接，杆42c和杆43d的下端分别与丝母34a和丝母35b铰接，丝母34a和丝母35b与丝杠33构成螺旋副，丝母34a和丝母35b与丝母滑道39构成移动副，丝母滑道39与机体7固连，丝杠33的两端与支座32c构成转动副，支座32c与机体7固连，链轮13与轴14a固连，链轮17b与轴18b固连，链轮13a与链轮17b连接，斜齿轮16a与轴18b固连，斜齿轮16a与固连在行走传动轴8上的斜齿轮46b构成齿轮副，槽形凸轮30a和槽形凸轮29b与支座26a固连，支座26a与机体7固连；
所述夹紧机构有两套相同的结构，分别安装在吊臂1a和吊臂3c上，其结构是，夹紧轮5与夹紧轮轴4构成转动副，夹紧轮轴4的后端与吊臂板10铰接，夹紧拉杆6的上端与夹紧轮轴4的中部铰接，夹紧拉杆6下端与槽形凸轮30a铰接；
所述行走驱动机构的结构是，行走电机49与机体7固连，链轮9c与行走电机49输出轴固连，链轮47d与行走传动轴8固连，链轮9c与链轮47d连接，行走传动轴8穿过三个吊臂的槽形凸轮，与槽形凸轮构成转动副，行走传动轴8上固连的三个斜齿轮46b分别与吊臂上的三个斜齿轮16a啮合；
所述越障驱动机构的结构是，越障电机45与机体7固连，越障电机45输出轴与越障传动轴19固连，越障传动轴19与支座44b构成转动副，支座44b与机体7固连，越障传动轴上装有三个离合器20，离合器20的主动端与越障传动轴19固连，离合器20的被动端与越障传动轴19构成转动副，每个离合器20的被动端固连一个直齿轮21b，直齿轮21b与固定在丝杠33上的直齿轮22a啮合；
所述吊臂平衡机构的结构是，凸轮36与丝母34a固连，凸轮顶杆37与电池箱24固连，复位弹簧38一端与电池箱24固连，另一端与机体7固连，电池箱滑道23与机体7固连，电池箱24的下端与电池箱滑道23相配合；
本发明吊臂式高压输电线检测机器人的有益效果是：该机器人由两个电机驱动，能够实现行走和跨越高压线上的各种附件，通过夹紧机构和凸轮机构，能够提高机器人在行走过程中的稳定性，具有结构简单，制造和维护成本低，越障机动性好、可靠性高，适合长距离作业等优点。
附图说明
图1是吊臂式高压输电线检测机器人结构立体示意图。
图2是越障驱动机构示意图。
图3是吊臂结构立体示意图。
图4是吊臂平衡机构立体示意图。
图中：1a-吊臂，2b-吊臂，3c-吊臂，4-夹紧轮轴，5-夹紧轮，6-夹紧拉杆，7-机体，8-行走传动轴，9c-链轮，10-吊臂板，11-行走轮，12a-轴套，13a-链轮，14a-轴，15b-链，16a-斜齿轮，17b-链轮，18b-轴，19-越障传动轴，20-离合器，21b-直齿轮，22a-直齿轮，23-电池箱滑道，24-电池箱，25-滑块，26a-支座，27-销轴，28-导向轮，29b-槽形凸轮，30a-槽形凸轮，31b-轴套，32c-支座，33-丝杠，34a-丝母，35b-丝母，36-凸轮，37-凸轮顶杆，38-复位弹簧，39-丝母滑道，40a-杆，41b-杆，42c-杆，43d-杆，44b-支座，45-越障电机，46b-斜齿轮，47d-链轮，48a-链，49-行走电机。
具体实施方式
下面利用附图所示的实施例对本实用新型作进一步说明。
参照图1，吊臂式高压输电线检测机器人由机体7、吊臂1a、吊臂2b、吊臂3c、夹紧机构、行走驱动机构、越障驱动机构和吊臂平衡机构组成。
参照图1和3，所述吊臂1a、2b、3c的结构相同，其结构是，行走轮11与轴14a固连，轴14a与轴套12a构成转动副，轴套12a与吊臂板10上端固连，轴18b与轴套31b构成转动副，轴套31b与吊臂板10中上部固连，吊臂板10的中下部置于槽形凸轮30a和槽形凸轮29b之间，导向轮28通过销轴27与吊臂板10的中下部铰接，导向轮28装在槽形凸轮30a和槽形凸轮29b的槽内；吊臂板10的下端与滑块25上端铰接，滑块25与槽形凸轮30a和槽形凸轮29b构成移动副，杆40a和杆41b的上端均与滑块25下端铰接，杆40a和杆41b的下端分别与杆42c和杆43d的上端铰接，杆42c和杆43d在两杆中心铰接，杆42c和杆43d的下端分别与丝母34a和丝母35b铰接，丝母34a和丝母35b与丝杠33构成螺旋副，丝母34a和丝母35b与丝母滑道39构成移动副，丝母滑道39与机体7固连，丝杠33的两端与支座32c构成转动副，支座32c与机体7固连，链轮13与轴14a固连，链轮17b与轴18b固连，链轮13a与链轮17b通过链15b连接，斜齿轮16a与轴18b固连，斜齿轮16a与固连在行走传动轴8上的斜齿轮46b构成齿轮副，槽形凸轮30a和槽形凸轮29b与支座26a固连，支座26a与机体7固连。
参照图1，所述夹紧机构有两套相同的结构，分别安装在吊臂1a和吊臂3c上，其结构是，夹紧轮5与夹紧轮轴4构成转动副，夹紧轮轴4的后端与吊臂板10铰接，夹紧拉杆6的上端与夹紧轮轴4的中部铰接，夹紧拉杆6下端与槽形凸轮30a铰接。
参照图1和3，所述行走驱动机构的结构是，行走电机49与机体7固连，链轮9c与行走电机49输出轴固连，链轮47d与行走传动轴8固连，链轮9c与链轮47d通过链48a连接，行走传动轴8穿过三个吊臂的槽形凸轮，与槽形凸轮构成转动副，行走传动轴8上固连的三个斜齿轮46b分别与吊臂上的三个斜齿轮16a啮合。
参照图2和3，所述越障驱动机构的结构是，越障电机45与机体7固连，越障电机45输出轴与越障传动轴19固连，越障传动轴19与支座44b构成转动副，支座44b与机体7固连，越障传动轴上装有三个离合器20，离合器20的主动端与越障传动轴19固连，离合器20的被动端与越障传动轴19构成转动副，每个离合器20的被动端固连一个直齿轮21b，直齿轮21b与固定在丝杠33上的直齿轮22a啮合。
参照图1和4，所述吊臂平衡机构的结构是，凸轮36与丝母34a固连，凸轮顶杆37与电池箱24固连，复位弹簧38一端与电池箱24固连，另一端与机体7固连，电池箱滑道23与机体7固连，电池箱24的下端与电池箱滑道23相配合。
本发明的吊臂式高压输电线检测机器人工作过程为：
当行走驱动机构的行走电机49驱动时，行走电机49输出轴上的链轮9c通过链48a驱动链轮47d转动，使穿装于三个吊臂的槽形凸轮中的行走传动轴8转动，因行走传动轴8上的三个斜齿轮46b分别与吊臂上的三个斜齿轮16a啮合，斜齿轮16a的同轴18b上的链轮17b通过链15b带动轴14a转动，轴14a上的行走轮11在高压输电线行走。
当需要越障时，驱动越障驱动机构的越障电机45，越障电机45带动越障传动轴19转动，越障传动轴19上装有三个离合器20，各自的离合器20分别控制各自的直齿轮21b转动，再通过与直齿轮21b啮合的直齿轮22a使丝杠33转动，丝杠33上的丝母34a和丝母35b沿丝杠33位移，通过与丝母34a、35b铰接的杆42c、43d，与杆42c、43d铰接的杆40a、41b，使吊臂板10及其上的导向轮28沿槽形凸轮30a、29b的槽移动，使三个行走轮11的其中一个行走轮11脱离高压输电线，实现交替越障。
本发明的吊臂式高压输电线检测机器人设有夹紧机构，在夹紧机构的作用下可使夹紧轮5与行走轮11同步夹紧或同步分开。
本发明的吊臂式高压输电线检测机器人设有吊臂平衡机构，当吊臂向上后方移动使行走轮11脱离高压输电线越障时，机器人的重心后移，为保持重心不变，在吊臂向上后方移动的同时，凸轮36向前移动，凸轮顶杆37带动电池箱24前移，使机器人的重心保持不变；当吊臂归位使行走轮11置于高压输电线上，复位弹簧38使电池箱24归回原位。
本发明的吊臂式高压输电线检测机器人经模拟实验和在高压输电线上检测试用，获得满意效果，行走平稳，越障自如，各项技术指标均达到设计要求。
Claims (2)
1、一种吊臂式高压输电线检测机器人，其特征是：它包括机体(7)、第一吊臂(1a)、第二吊臂(2b)、第三吊臂(3c)、夹紧机构、行走驱动机构和越障驱动机构；
所述第一吊臂(1a)、第二吊臂(2b)和第三吊臂(3c)的结构相同，其结构是，行走轮(11)与第一轴(14a)固连，第一轴(14a)与第一轴套(12a)构成转动副，第一轴套(12a)与吊臂板(10)上端固连，第二轴(18b)与第二轴套(31b)构成转动副，第二轴套(31b)与吊臂板(10)中上部固连，吊臂板(10)的中下部置于第一槽形凸轮(30a)和第二槽形凸轮(29b)之间，导向轮(28)通过销轴(27)与吊臂板(10)的中下部铰接，导向轮(28)装在第一槽形凸轮(30a)和第二槽形凸轮(29b)的槽内，吊臂板(10)的下端与滑块(25)上端铰接，滑块(25)与第一槽形凸轮(30a)和第二槽形凸轮(29b)构成移动副，第一杆(40a)和第二杆(41b)的上端均与滑块(25)下端铰接，第一杆(40a)和第二杆(41b)的下端分别与第三杆(42c)和第四杆(43d)的上端铰接，第三杆(42c)和第四杆(43d)在两杆中心铰接，第三杆(42c)和第四杆(43d)的下端分别与第一丝母(34a)和第二丝母(35b)铰接，第一丝母(34a)和第二丝母(35b)与丝杠(33)构成螺旋副，第一丝母(34a)和第二丝母(35b)与丝母滑道(39)构成移动副，丝母滑道(39)与机体(7)固连，丝杠(33)的两端与第三支座(32c)构成转动副，第三支座(32c)与机体(7)固连，第一链轮(13a)与第一轴(14a)固连，第二链轮(17b)与第二轴(18b)固连，第一链轮(13a)与第二链轮(17b)连接，第一斜齿轮(16a)与第二轴(18b)固连，第一斜齿轮(16a)与固连在行走传动轴(8)上的第二斜齿轮(46b)构成齿轮副，第一槽形凸轮(30a)和第二槽形凸轮(29b)与第一支座(26a)固连，第一支座(26a)与机体(7)固连；
所述夹紧机构有两套相同的结构，分别安装在第一吊臂(1a)和第三吊臂(3c)上，其结构是，夹紧轮(5)与夹紧轮轴(4)构成转动副，夹紧轮轴(4)的后端与吊臂板(10)铰接，夹紧拉杆(6)的上端与夹紧轮轴(4)的中部铰接，夹紧拉杆(6)下端与第一槽形凸轮(30a)铰接；
所述行走驱动机构的结构是，行走电机(49)与机体(7)固连，第三链轮(9c)与行走电机(49)输出轴固连，第四链轮(47d)与行走传动轴(8)固连，第三链轮(9c)和第四链轮(47d)连接，行走传动轴(8)穿过三个吊臂的第一槽形凸轮(30a)和第二槽形凸轮(29b)，与第一槽形凸轮(30a)和第二槽形凸轮(29b)构成转动副，行走传动轴(8)上固连的三个第二斜齿轮(46b)分别与三吊臂上的三个第一斜齿轮(16a)啮合；
所述越障驱动机构的结构是，越障电机(45)与机体(7)固连，越障电机(45)输出轴与越障传动轴(19)固连，越障传动轴(19)与第二支座(44b)构成转动副，第二支座(44b)与机体(7)固连，越障传动轴上装有三个离合器(20)，离合器(20)的主动端与越障传动轴(19)固连，离合器(20)的被动端与越障传动轴(19)构成转动副，每个离合器(20)的被动端固连一个第二直齿轮(21b)，第二直齿轮(21b)与固定在丝杠(33)上的第一直齿轮(22a)啮合。
2、根据权利要求1所述的吊臂式高压输电线检测机器人，其特征是：设有吊臂平衡机构，所述吊臂平衡机构的结构是，凸轮(36)与第一丝母(34a)固连，凸轮顶杆(37)与电池箱(24)固连，复位弹簧(38)一端与电池箱(24)固连，另一端与机体(7)固连，电池箱滑道(23)与机体(7)固连，电池箱(24)的下端与电池箱滑道(23)相配合。
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| 架空电力线路巡线机器人的研究综述. 张运楚等.机器人，第26卷第5期. 2004 |
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| 高压巡线机器人的设计与实现. 周风余等.机械科学与技术，第25卷第5期. 2006 |
| 高压巡线机器人的设计与实现. 周风余等.机械科学与技术，第25卷第5期. 2006 * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101104265A (zh) | 2008-01-16 |
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