CN101579858A - 一种输电线路作业用可越障机器人及其越障方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输电线路作业用的可越障机器人及其越障方法，该机器人包括机身、前摆臂、后摆臂、前滚轮、后滚轮、前臂滑块、后臂滑块和辅助臂，当机器人感知探测器探测障碍物存在时，首先将两个前臂的“轮式手”松开导线，接下来将两个臂向外摆，转过180度后绕过障碍物，再次抓握导线，此时已越过障碍。后两臂采用同样方法跨越障碍。机器人跨越障碍后，再将四支臂“倒”回来，为下次越障做准备。该机器人既适合单导线，也适合多分裂导线，还可完成多种作业要求。该方法步骤清晰、简单。所有驱动电机均为顺序工作状态，无需多电机联动，控制系统的制作与程序编制相当容易，具有很好的现场适应性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种输电线路作业用可越障机器人及其越障方法。
背景技术
为了保障电力线路的正常运行，需要对输电线路进行定期维护。巡检不仅了解掌握线路的运行状况，也能及时发现线路及设备的缺陷和周边环境情况的变化，为线路维修维护提供资料。目前主要是采用人工目测检查的方式，但我国输电线路里程长、覆盖范围广，有些线路还跨越山区、大河、草地及原始森林等，这就使巡检工作劳动强度大且难以保证巡检到位率并且影响巡检质量。为了弥补在这些线路上人工巡检的不足，就迫切需要用基于机器人技术的巡线机器人来辅助人工巡检。这不仅保证了巡检效率、巡检质量，也降低了巡检成本。
而输电线路导地线上通常有间隔棒、防振锤等障碍物，跨越这些障碍物是输电线路作业机器人的关键技术之一。
发明内容
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种可适合单导线和多分裂导线的、能完成多种作业的输电线路作业用可越障机器人。
本发明的另一目的在于提供一种输电线路作业用可越障机器人的越障方法。
本发明的可越障机器人通过以下技术方案实现：一种可输电线路作业用可越障机器人，包括机身、前摆臂、后摆臂、前滚轮、后滚轮、前臂滑块、后臂滑块和辅助臂，其中所述机身上安装有两个圆柱轴和两个滚轮电机，所述前摆臂和后摆臂可以绕所述的两个圆柱轴转动，所述前滚轮通过前臂滑块安装在前摆臂上，从而前滚轮可以夹紧或放松导线，所述后滚轮通过后臂滑块安装在后摆臂上，从而后滚轮也可以夹紧或放松导线，所述辅助臂安装在机身的对称轴线位置，辅助臂可向上伸出并抓握导线，也可以松开导线并缩回复位。
其中，所述机身上还安装有探测器，用于探测机器人与障碍物的距离。
其中，所述探测器安装在机身的前后两端部。
其中，所述机身上还安装有电源。
其中，所述电源是蓄电池或发电机。
其中，所述电源是利用输电线路的抽能装置，抽能装置利用交流互感原理，互感线圈套在导线上，从输电线路上抽取所需能量，为机器人提供能源供给。
一种输电线路作业用可越障机器人的越障方法，包括以下步骤：
(1)机器人正常行进时，前摆臂和后摆臂均摆向与行进方向相反的方向，前滚轮和后滚轮均夹紧导线，同时辅助臂松开导线并缩回，机器人在两个滚轮电机的驱动下快速前进；
(2)当机器人接近导线上的障碍物时，机身上的探测器捕获到障碍物接近的信号，并且测量到机器人与障碍物的距离小于一定数值时，机器人进入越障模式，越障动作的第一步是机器人慢速前进接近障碍物，直到前摆臂的转动轴轴线到达障碍物的中点下方，机器人停止前进运动；
(3)机器人伸出辅助臂并抓握导线，以便前滚轮在松开导线时仍保持机器人的适当姿态，然后机器人的前摆臂绕其圆柱轴向前摆动，从而使前滚轮绕过障碍物，并在障碍物前方重新抓握导线，从而使前摆臂越过障碍物，然后前滚轮抓握导线，辅助臂松开导线并缩回；
(4)后摆臂跨越障碍的动作与前摆臂的动作相似，机器人慢速前进，直到后摆臂的转动轴的轴线到达在障碍物的中点下方时，机器人停止前进运动，然后机器人伸出辅助臂并抓握住导线，以便后滚轮松开导线时仍保持机器人的适当姿态，然后机器人的后摆臂松开导线并绕其圆柱轴向前摆动，从而使后滚轮绕过障碍物，后滚轮在障碍物前方重新抓握导线，然后辅助臂松开导线并缩回，从而使后摆臂越过障碍物。
(5)机器人保持前摆臂和后摆臂都摆向机器人的前进方向的状态前行一段距离，在探测器测量到机器人离开障碍区一定距离之后，机器人需要复位，使前摆臂和后摆臂重新摆向与前进方向相反的方向，以便为下一次跨越障碍做好准备。
(6)在前摆臂和后摆臂的复位过程中，为了给前摆臂的向后复位腾出空间，先使后摆臂向后复位，机器人伸出辅助臂并抓握导线，以便后滚轮松开导线时仍保持机器人的适当姿态，然后后摆臂绕其圆柱轴向后摆动，然后后滚轮重新抓握导线，腾出空间后，前摆臂即可向后复位，辅助臂仍然抓握导线，以便前滚轮松开导线时保持机器人的适当姿态，然后前摆臂绕其圆柱轴向后摆动，然后前滚轮重新抓握导线，缩回辅助臂后，机器人完成一个完整的跨越障碍的循环，重新进入快速前进模式。
该机器人的越障方法，当感知探测器探测到障碍物存在时，首先将两个前臂的“轮式手”松开导线，接下来将两个臂向外摆，转过180度后绕过障碍物，再次抓握导线，此时已越过障碍。后两臂采用同样方法跨越障碍。机器人跨越障碍后，再将四支臂“倒”回来，为下次越障做准备。
本发明的有益效果在于：这种越障机器人及其越障方法，既适合单导线，也适合多分裂导线。既可以用于巡线机器人，也可以用于除冰等高压输电线路导地线上的其他作业。该方法步骤清晰、简单。上述跨越导线障碍的方法步骤清晰、简单。所有驱动电机均为顺序工作状态，无需多电机联动，控制系统的制作与程序编制相当容易，具有很好的现场适应性。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是机器人正常行进图，其中图1中机身上的箭头表示行进方向；
图2是机器人伸出辅助臂并抓握导线，以便前滚轮松开导线时仍保持机器人的适当姿态；
图3是机器人的前摆臂5绕其轴向前摆动；
图4是机器人慢速行进，直到后摆臂8的转动轴停在障碍物的中点下方；
图5是机器人伸出辅助臂并抓握导线；
图6是机器人的后摆臂绕其轴向前摆动；
图7是机器人保持附图7的状态向前行进一段距离；
图8是机器人的后摆臂向后复位；
图9是机器人的前摆臂向后复位。
具体实施方式
参见附图1，机器人在导线1上行进，并不时遇到障碍物2，例如是间隔棒、防振锤、悬垂线夹等。机器人的主体为机身3，其重心在对称轴线上标记有
符号的位置处。机身3上安装有两个圆柱轴，前摆臂5和后摆臂8可以绕这两个轴转动。带槽的前滚轮7通过前臂滑块6安装在前摆臂5上，从而前滚轮7可以夹紧或放松导线1。同样，带槽的后滚轮10通过后臂滑块9安装在后摆臂8上，从而后滚轮10也可以夹紧或放松导线1。
辅助臂4安装在机身3的对称轴线位置。辅助臂4可向上伸出并抓握导线，也可以松开导线并缩回。
如图1所示机器人正常行进时，前摆臂5和后摆臂8均摆向行进方向的相反方向，附图1中机身上的箭头表示行进方向，前滚轮7和后滚轮10均夹紧导线，此时，辅助臂4松开导线并缩回。机器人在两个滚轮电机的驱动下快速前进。
当机器人接近导线上的障碍物2时，该障碍物为一防震锤，机器人探测器捕获到障碍物接近的信号，机器人进入越障模式。越障动作的第一步是机器人慢速接近障碍，直到前摆臂5的转动轴停在障碍物的中点下方，机器人停止前进运动，如附图1所示。
在附图2中，机器人伸出辅助臂4并抓握导线1，以便前滚轮7在松开导线时仍保持机器人的适当姿态。
在附图3中，机器人的前摆臂5绕其轴向前摆动，从而使前滚轮7绕过障碍物，并在障碍物前方重新抓握导线，这样，前摆臂5就越过了障碍物。
如附图4所示，然后前滚轮7抓握导线1，辅助臂4松开导线1并缩回，后摆臂8跨越障碍的动作与前摆臂5的动作相似，即机器人慢速行进，直到后摆臂8的转动轴到达在障碍物的中点下方时，机器人停止前进运动。
如附图5所示，机器人然后伸出辅助臂4并抓握住导线1，以便后滚轮10松开导线时仍保持机器人的适当姿态。
如附图6所示，机器人的后摆臂8松开导线1并绕其转动轴向前摆动，从而使后滚轮10绕过障碍物。在附图7中，后滚轮10在障碍物前方重新抓握导线，然后辅助臂4松开导线并缩回。这样，后摆臂8也越过了障碍物。
机器人保持附图7中所示的状态：前摆臂5和后摆臂8都摆向机器人的前进方向前行一段距离，在探测器测量到机器人离开障碍区一定距离之后，机器人要把前摆臂5和后摆臂8重新摆向与前进方向相反的方向，从而复位，以便为下一次跨越障碍做好准备。
在前摆臂5和后摆臂8的复位过程中，为了给前摆臂5的向后复位腾出空间，所以先使后摆臂8向后复位，如附图8所示，机器人伸出辅助臂4并抓握导线1，以便后滚轮10松开导线时仍保持机器人的适当姿态。然后后摆臂8绕其轴向后摆动，然后后滚轮10重新抓握导线1。
腾出空间后，前摆臂5即可向后复位，如附图9所示，辅助臂4仍然抓握导线1，以便前滚轮7松开导线时保持机器人的适当姿态。然后前摆臂5绕其轴向后摆动，然后前滚轮7重新抓握导线1。
至此，机器人就完成了一个完整的跨越障碍2的循环。缩回辅助臂4后，机器人就可以重新进入快速前进模式了。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。
Claims (7)
1、一种输电线路作业用可越障机器人，包括机身3、前摆臂5、后摆臂8、前滚轮7、后滚轮10、前臂滑块6、后臂滑块9和辅助臂4，其特征在于所述机身3上安装有两个圆柱轴和两个滚轮电机，所述前摆臂5和后摆臂8可以绕所述的两个圆柱轴转动，所述前滚轮7通过前臂滑块6安装在前摆臂5上，从而前滚轮7可以夹紧或放松导线1，所述后滚轮10通过后臂滑块9安装在后摆臂8上，从而后滚轮10也可以夹紧或放松导线1，所述辅助臂4安装在机身3的对称轴线位置，辅助臂4可向上伸出并抓握导线，也可以松开导线并缩回复位。
2、如权利要求1所述的机器人，其特征在于所述机身3上还安装有探测器，用于探测机器人与障碍物的距离。
3、如权利要求1-2所述的机器人，其特征在于所述探测器安装在机身3的前后两端部。
4、如权利要求1-3所述的机器人，其特征在于所述机身3上还安装有电源。
5、如权利要求1-4所述的机器人，其特征在于所述电源是蓄电池或发电机。
6、如权利要求1-6所述的机器人，其特征在于所述电源是利用输电线路的抽能装置，抽能装置利用交流互感原理，互感线圈套在导线上，从输电线路上抽取所需能量，为机器人提供能源供给。
7、一种使用权利要求1-6所述的机器人的输电线路越障方法，包括以下步骤：
(1)机器人正常行进时，前摆臂5和后摆臂8均摆向与行进方向相反的方向，前滚轮7和后滚轮10均夹紧导线1，同时辅助臂4松开导线并缩回，机器人在两个滚轮电机的驱动下快速前进；
(2)当机器人接近导线上的障碍物2时，机身3上的探测器捕获到障碍物接近的信号，并且测量到机器人与障碍物的距离小于一定数值时，机器人进入越障模式，越障动作的第一步是机器人慢速前进接近障碍物，直到前摆臂5的转动轴轴线到达障碍物的中点下方，机器人停止前进运动；
(3)机器人伸出辅助臂4并抓握导线1，以便前滚轮7在松开导线时仍保持机器人的适当姿态，然后机器人的前摆臂5绕其圆柱轴向前摆动，从而使前滚轮7绕过障碍物，并在障碍物前方重新抓握导线，从而使前摆臂5越过障碍物，然后前滚轮7抓握导线1，辅助臂4松开导线1并缩回；
(4)后摆臂8跨越障碍的动作与前摆臂5的动作相似，机器人慢速前进，直到后摆臂8的转动轴的轴线到达在障碍物的中点下方时，机器人停止前进运动，然后机器人伸出辅助臂4并抓握住导线1，以便后滚轮10松开导线时仍保持机器人的适当姿态，然后机器人的后摆臂8松开导线1并绕其圆柱轴向前摆动，从而使后滚轮10绕过障碍物，后滚轮10在障碍物前方重新抓握导线，然后辅助臂4松开导线并缩回，从而使后摆臂8越过障碍物。
(5)机器人保持前摆臂5和后摆臂8都摆向机器人的前进方向的状态前行一段距离，在探测器测量到机器人离开障碍区一定距离之后，机器人需要复位，使前摆臂5和后摆臂8重新摆向与前进方向相反的方向，以便为下一次跨越障碍做好准备。
(6)在前摆臂5和后摆臂8的复位过程中，为了给前摆臂5的向后复位腾出空间，先使后摆臂8向后复位，机器人伸出辅助臂4并抓握导线1，以便后滚轮10松开导线时仍保持机器人的适当姿态，然后后摆臂8绕其圆柱轴向后摆动，然后后滚轮10重新抓握导线1，腾出空间后，前摆臂5即可向后复位，辅助臂4仍然抓握导线1，以便前滚轮7松开导线时保持机器人的适当姿态，然后前摆臂5绕其圆柱轴向后摆动，然后前滚轮7重新抓握导线1，缩回辅助臂4后，机器人完成一个完整的跨越障碍2的循环，重新进入快速前进模式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: STATE ELECTRIC NET CROP. Effective date: 20130129 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130129 Address after: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15 Chinese Electric Power Research Institute Patentee after: China Electric Power Research Institute Patentee after: State Grid Corporation of China Address before: 100192 Beijing city Haidian District Qinghe small Camp Road No. 15 Chinese Electric Power Research Institute Patentee before: China Electric Power Research Institute |