CN101859989A - 一种可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构，该巡检机器人包括3个臂组，每个臂组均通过变速箱安装在底座上，每一个臂组均具有有2个水平面内的旋转自由度、2个垂直平面内的旋转自由度和1个滚动自由度，每一个臂组在手腕上均安装有前手卡手，可以防止机器人从电力线上脱落。在底座下面有一个重心调整平衡机构，它可以在机器人本体的前后左右自由滑动，依靠连接在平衡机构下面的机器人电气装置作为平衡块，可以保证该离开的臂组在完成规划动作后可以重新回到电力线上。本发明的这种结构既可以保证机器人在电力线上平稳行走，也可以跨越电力线上的障碍物，如线夹子、防震锤等，更重要的是可以顺利跨越引流导线。

Description

一种可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构

技术领域

[0001 ] 本发明涉及移动机器人机构，具体涉及可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机 构。

背景技术

[0002] 定期对高压架空输电线路进行故障的检测与修复，是供电可靠性的基本保证。由 于架空线路处于野外环境之中，长期风吹雨淋，且受到持续的机械张力，电气闪烙，材料老 化的影响，容易引起磨损，断股，腐蚀等损伤，若不及时修复更换，易引起严重的事故，造成 大面积停电及经济财产损失。目前，对输电导线进行巡检的方法主要有两种：地面目侧法和 直升机航测法。地面目测法的人工检修方法劳动强度大，危险系数高，检测精度低，可靠性 差。而直升机航测法所需费用高，精度难以达到要求，容易受自然天气的影响等。采用智能 化机器人取代传统的方式，可提高检测精度和检测效率，取代人直接工作在高危险的场合， 同时大大减少人力资源，是一种安全，可靠，高效的检测方式。专利ZL200410010531.5和专 利ZL200610045435. 2分别介绍了一种轮臂复合式和轮爪复合式巡检机器人机构，它们的 共同特点是在机器人本体上具有前、后两组回转机构，从而实现在电力线上行走，但都没有 提及如何使该巡检机器人跨越电力线杆塔上的引流导线。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种可跨越杆塔悬垂线的 三轮式巡检机器人机构。本发明的巡检机器人机构可以沿着电力线进行行走，该巡检机器 人包括3个臂组，每一个臂组实际上就是一个具有5自由度的机械操作臂。这种机构既可 以保证巡检机器人在杆塔之间的电力线上自由行走，并跨越电力线上的障碍物，如线夹子、 防震锤等。更重要的是，它还可以通过3个臂组的配合跨越杆塔上的引流导线，S卩，自主跨 越杆塔。这样，巡检机器人就可以在整个电力线路上实现自主行走，完成对电力线的检测任 务，具体技术方案如下。

[0004] 一种可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构，该三轮式巡检机器人机构包括 前臂组、中臂组和后臂组，前臂组、中臂组和后臂组均具有五个自由度；所述五个自由度包 括两个在水平面内的旋转自由度、两个在垂直面内的旋转自由度和一个滚动自由度；每个 臂组的末端均各自通过电机连接有手轮，其中前臂组的前手下臂旋转轴通过前手下臂变速 箱与前手下臂电机相连接，前手下臂变速箱安装在巡检机器人底座上；中臂组的中手下臂 旋转轴通过中手下臂变速箱与中手下臂电机相连接，中手下臂变速箱安装在巡检机器人底 座上；后臂组的后手下臂旋转轴通过后手下臂变速箱与后手下臂电机相连接，后手下臂变 速箱安装在巡检机器人底座上。

[0005] 上述的三轮式巡检机器人机构，前臂组、中臂组和后臂组的结构完全相同，所述前 臂组包括前手下臂、前手中臂、前手上臂、前手腕和前手轮，前手下臂通过前手下臂旋转轴 与巡检机器人底座相连接，在前手下臂电机的驱动下，前手下臂相对于底座绕前手下臂旋转轴在水平面内做旋转运动；前手中臂通过前手中臂旋转轴与前手下臂相连接，在前手中 臂电机的驱动下，前手中臂相对于前手下臂绕前手中臂旋转轴在垂直面内做旋转运动；前 手上臂通过前手上臂旋转轴与前手中臂相连接，在前手上臂电机的驱动下，前手上臂相对 于前手中臂绕前手上臂旋转轴在垂直面内做旋转运动；前手腕通过前手微调轴与前手上臂 相连接，前手微调电机通过前手微调轴与前手腕相连接，前手腕相对于前手上臂绕前手微 调轴在水平面内做旋转运动；前手轮与前手电机的驱动轴相连接，前手电机安装在前手腕 的末端，前手轮在前手电机的驱动下在电力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；前 手卡手电机安装在前手腕上，并与前手卡手相连接，前手卡手在前手卡手电机的驱动下在 垂直面内做旋转运动，在发生意外或者超速时，前手卡手可以紧紧卡住电力线，以防止巡检 机器人从电力线上脱落。

[0006] 上述的三轮式巡检机器人机构，所述中臂组包括中手下臂、中手中臂、中手上臂、 中手腕和中手轮，中手下臂通过中手下臂旋转轴与巡检机器人底座相连接，在中手下臂电 机的驱动下，中手下臂相对于底座绕中手下臂旋转轴在水平面内做旋转运动；中手中臂通 过中手中臂旋转轴与中手下臂相连接，在中手中臂电机的驱动下，中手中臂相对于中手下 臂绕中手中臂旋转轴在垂直面内做旋转运动；中手上臂通过中手上臂旋转轴与中手中臂相 连接，在中手上臂电机的驱动下，中手上臂相对于中手中臂绕中手上臂旋转轴在垂直面内 做旋转运动；中手腕通过中手微调轴与中手上臂相连接，中手微调电机通过中手微调轴与 中手腕相连接，中手腕相对于中手上臂绕中手微调轴在水平面内做旋转运动；中手轮与中 手电机的驱动轴相连接，中手电机安装在中手腕的末端，中手轮在中手电机的驱动下在电 力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；中手卡手电机安装在中手腕上，并与中手卡 手相连接，中手卡手在中手卡手电机的驱动下在垂直面内做旋转运动，在发生意外或者超 速时，中手卡手可以紧紧卡住电力线，以防止巡检机器人从电力线上脱落。

[0007] 上述的三轮式巡检机器人机构，所述后臂组包括后手下臂、后手中臂、后手上臂、 后手腕和后手轮，后手下臂通过后手下臂旋转轴与巡检机器人底座相连接，在后手下臂电 机的驱动下，后手下臂相对于底座绕后手下臂旋转轴在水平面内做旋转运动；后手中臂通 过后手中臂旋转轴与后手下臂相连接，在后手中臂电机的驱动下，后手中臂相对于后手下 臂绕后手中臂旋转轴在垂直面内做旋转运动；后手上臂通过后手上臂旋转轴与后手中臂相 连接，在后手上臂电机的驱动下，后手上臂相对于后手中臂绕后手上臂旋转轴在垂直面内 做旋转运动；后手腕通过后手微调轴与后手上臂相连接，后手微调电机通过后手微调轴与 后手腕相连接，后手腕相对于后手上臂绕后手微调轴在水平面内做旋转运动；后手轮与后 手电机的驱动轴相连接，后手电机安装在后手腕的末端，后手轮在后手电机的驱动下在电 力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；后手卡手电机安装在后手腕上，并与后手卡 手相连接，后手卡手在后手卡手电机的驱动下在垂直面内做旋转运动，在发生意外或者超 速时，后手卡手可以紧紧卡住电力线，以防止巡检机器人从电力线上脱落。

[0008] 上述的三轮式巡检机器人机构，在所述巡检机器人底座的下面安装有重心调整平 衡机构，该重心调整平衡机构包括重心前后调节丝杆模组、重心左右调节丝杆模组和控制 箱安装板；重心前后调节丝杆模组安装在巡检机器人底座下面，重心前后调节电机与重心 前后调节丝杆模组相连接，重心前后调节丝杆模组通过重心左右调节丝杆模组上的螺纹孔 与重心左右调节丝杆模组相连接；重心左右调节丝杆模组还与重心左右调节电机连接，重心左右调节丝杆模组通过控制箱安装板上的螺纹孔与其相连接。

[0009] 上述的三轮式巡检机器人机构，所述前臂组与后臂组在电力线的一侧，而中臂组 在电力线的另一侧。本发明采用三个臂组的结构形式，每个臂组具有五个自由度，即：两个 水平面内的旋转自由度、两个垂直面内的旋转自由度和一个滚动自由度。这样确保巡检机 器人在任何时候都至少有两个臂组与电力线接触。同时，在跨越障碍物或者杆塔悬垂线时， 通过对每一个臂组的五个自由度的调节，保证巡检机器人顺利越过。在三个臂组的安装上， 保证前臂组与后臂组在电力线的一侧，而中臂组在电力线的另一侧，这样可以保持巡检机 器人的平衡，以及不会在外力作用下脱落电力线。

[0010] 与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：

[0011] 1本机构具有三个臂组，每个臂组具有五个自由度。可以保证巡检机器人能够跨 越电力线上的障碍物和跨越杆塔引流导线。

[0012] 2在每个臂组上都有一个加紧机构，可以防止发生意外（如大风、大坡度下滑等） 或者超速时机器人从电力线上脱落。

[0013] 3在巡检机器人本体底座下面设计一个重心调节平衡机构，通过此机构可以保证 任何一个臂组在跨越障碍物离开电力线，并完成跨越动作之后，可以顺利再回到电力线上。

[0014] 4本巡检机器人每个臂组都有两个垂直方向上的旋转自由度和两个水平方向上 的旋转自由度，这样可以保证巡检机器人有尽可能大的伸展距离以及可以到达其伸展范围 内的任意空间位置，并跨越障碍物。

附图说明 [0015] 图la巡检机器人的正视图；[0016] 图lb巡检机器人的侧视图；[0017] 图lc巡检机器人的仰视图。[0018] 图2a巡检机器人跨越防震锤前的状态；[0019] 图2b前臂组的前手轮离线；[0020] 图2c前臂组跨越防震锤；[0021] 图2d中臂组的中手轮离线；[0022] 图2e中臂组跨越防震锤；[0023] 图2f后臂组的后手轮离线；[0024] 图2g后臂组越过防震锤；[0025] 图2h后手轮落线，前臂组和中臂组回归前行状态。[0026] 图3a跨越引流导线前的状态；[0027] 图3a符号说明：61_绝缘子；[0028] 图3b前臂组的前手轮离线；[0029] 图3c中臂组的中手轮到达引流导线的接头处；[0030] 图3d前臂组的前手轮落在引流导线上；[0031] 图3e中臂组的中手轮离线；[0032] 图3f巡检机器人本体向前移动；[0033] 图3g中臂组的中手轮落在引流导线上；[0034] 图3h前臂组的前手轮向前运动；

[0035] 图3i中臂组的中手轮向前运动；

[0036] 图3j后臂组的后手轮落在引流导线上。

[0037] 图中符号说明：1_前手电机；2-前手轮；3-前手卡手；4-前手卡手电机；5-前手 腕；6-前手微调轴；7-前手上臂；8-前手微调电机；9-前手上臂电机；10-前手上臂旋转 轴；11-前手中臂；12-前手中臂电机；13-前手中臂旋转轴；14-前手下臂；15-前手下臂旋 转轴；16-前手下臂电机；17-中手电机；18-中手轮；19-中手卡手；120-中手卡手电机； 21-中手腕；22-中手微调轴；23-中手上臂；24-中手微调电机；25-中手上臂电机；26-中 手上臂旋转轴；27-中手中臂；28-中手中臂电机；29-中手下臂电机；30-中手下臂旋转轴； 31-中手下臂；32-中手中臂旋转轴；33-后手电机；34-后手轮；35-后手卡手；36-后手卡 手电机；37-后手腕；38-后手微调轴；39-后手上臂；40-后手微调电机；41-后手上臂电 机；42-后手上臂旋转轴；43-后手中臂；44-后手中臂电机；45-后手下臂旋转轴；46-后手 下臂电机；47-后手中臂旋转轴；48-后手下臂；49-重心前后调节丝杆模组；50-控制箱安 装板；51-重心左右调节丝杆模组；52-重心左右调节电机；53-重心前后调节电机；54-底 座；55-前手下臂变速箱；56-中手下臂变速箱；57-后手下臂变速箱；58-防震锤；59-引流 跳线；60-电力线。

具体实施方式

[0038] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明的实施和保护范 围不限于此。

[0039] 如图la，一种可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构，包括前臂组、中臂组和 后臂组，每个臂组的结构相同，且均具有五个自由度；所述五个自由度包括两个在水平面内 的旋转自由度、两个在垂直面内的旋转自由度和一个滚动自由度；其中前臂组的前手下臂 旋转轴15通过前手下臂变速箱55与前手下臂电机16相连接，前手下臂变速箱55安装在 巡检机器人底座54上；中臂组的中手下臂旋转轴30通过中手下臂变速箱56与中手下臂电 机29相连接，中手下臂变速箱56安装在巡检机器人底座54上；后臂组的后手下臂旋转轴 45通过后手下臂变速箱57与后手下臂电机46相连接，后手下臂变速箱57安装在巡检机器 人底座54上。

[0040] 如图la〜图lc，上述的可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构中，前臂组包 括前手下臂、前手中臂、前手上臂、前手腕和前手轮，前手下臂通过前手下臂旋转轴15与巡 检机器人底座54相连接，在前手下臂电机16的驱动下，前手下臂14相对于底座54绕前手 下臂旋转轴15在水平面内做旋转运动；前手中臂11通过前手中臂旋转轴13与前手下臂 14相连接，在前手中臂电机12的驱动下，前手中臂11相对于前手下臂14绕前手中臂旋转 轴13在垂直面内做旋转运动；前手上臂7通过前手上臂旋转轴10与前手中臂11相连接， 在前手上臂电机9的驱动下，前手上臂7相对于前手中臂11绕前手上臂旋转轴10在垂直 面内做旋转运动；前手腕5通过前手微调轴6与前手上臂7相连接，前手微调电机8通过前 手微调轴6与前手腕5相连接，前手腕5相对于前手上臂7绕前手微调轴6在水平面内做 旋转运动；前手轮2与前手电机1的驱动轴相连接，前手电机1安装在前手腕5的末端，前 手轮2在前手电机1的驱动下在电力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；前手卡手电机4安装在前手腕5上，并与前手卡手3相连接，前手卡手3在前手卡手电机4的驱动下 在垂直面内做旋转运动，在发生意外或者超速时，前手卡手3可以紧紧卡住电力线，以防止 巡检机器人从电力线上脱落。

[0041] 中臂组包括中手下臂31、中手中臂27、中手上臂23、中手腕21和中手轮18，中手 下臂31通过中手下臂旋转轴30与巡检机器人底座54相连接，在中手下臂电机29的驱动 下，中手下臂31相对于底座54绕中手下臂旋转轴30在水平面内做旋转运动；中手中臂27 通过中手中臂旋转轴32与中手下臂31相连接，在中手中臂电机28的驱动下，中手中臂27 相对于中手下臂31绕中手中臂旋转轴32在垂直面内做旋转运动；中手上臂23通过中手上 臂旋转轴26与中手中臂27相连接，在中手上臂电机25的驱动下，中手上臂23相对于中手 中臂27绕中手上臂旋转轴26在垂直面内做旋转运动；中手腕21通过中手微调轴22与中 手上臂23相连接，中手微调电机24通过中手微调轴22与中手腕21相连接，中手腕21相 对于中手上臂23绕中手微调轴22在水平面内做旋转运动；中手轮18与中手电机17的驱 动轴相连接，中手电机17安装在中手腕21的末端，中手轮18在中手电机17的驱动下在电 力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；中手卡手电机20安装在中手腕21上，并与 中手卡手19相连接，中手卡手19在中手卡手电机20的驱动下在垂直面内做旋转运动，在 发生意外或者超速时，中手卡手19可以紧紧卡住电力线，以防止巡检机器人从电力线上脱 落。

[0042] 后臂组包括后手下臂48、后手中臂43、后手上臂39、后手腕37和后手轮34，后手 下臂48通过后手下臂旋转轴45与巡检机器人底座54相连接，在后手下臂电机46的驱动 下，后手下臂48相对于底座54绕后手下臂旋转轴45在水平面内做旋转运动；后手中臂43 通过后手中臂旋转轴47与后手下臂48相连接，在后手中臂电机44的驱动下，后手中臂43 相对于后手下臂48绕后手中臂旋转轴47在垂直面内做旋转运动；后手上臂39通过后手上 臂旋转轴42与后手中臂43相连接，在后手上臂电机41的驱动下，后手上臂39相对于后手 中臂43绕后手上臂旋转轴42在垂直面内做旋转运动；后手腕37通过后手微调轴38与后 手上臂39相连接，后手微调电机40通过后手微调轴38与后手腕37相连接，后手腕37相 对于后手上臂39绕后手微调轴38在水平面内做旋转运动；后手轮34与后手电机33的驱 动轴相连接，后手电机33安装在后手腕37的末端，后手轮34在后手电机33的驱动下在电 力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；后手卡手电机36安装在后手腕37上，并与 后手卡手35相连接，后手卡手35在后手卡手电机36的驱动下在垂直面内做旋转运动，在 发生意外或者超速时，后手卡手35可以紧紧卡住电力线，以防止巡检机器人从电力线上脱 落。

[0043] 在底座54的下面安装有一套重心调整平衡机构，该重心调整平衡机构包括重心 前后调节丝杆模组49、重心左右调节丝杆模组51、控制箱安装板50。重心前后调节电机53 与重心前后调节丝杆模组49相连接，重心前后调节丝杆模组49通过重心左右调节丝杆模 组51上的螺纹孔与其相连接；重心左右调节电机52与重心左右调节丝杆模组51相连接， 重心左右调节丝杆模组51通过控制箱安装板50上的螺纹孔与其相连接。在重心前后调节 电机53的驱动下，带动重心左右调节丝杆模组51、重心左右调节电机52及控制箱安装板 50 一起沿着重心前后调节丝杆模组49的方向做前后移动。在重心左右调节电机52的驱动 下，带动重心控制箱安装板50—起沿着重心左右调节丝杆模组51的方向做左右移动。控制箱安装板50用于连接控制箱，并利用控制箱作为重心调节块。另外，在底座的下面还安 装有三个变速箱，即，前手下臂变速箱55、中手下臂变速箱56、及后手下臂变速箱57。通过 三个变速箱增加对三个臂组的驱动力矩。

[0044] 实施例1跨越防震锤

[0045] 防震锤是电力线路很常见的障碍物，图2a至图2h显示的是巡检机器人跨越防震 锤的整个动作过程。

[0046] 第一步，如图2a所示，当巡检机器人运动到防震锤前面时，首先停止运动，此时， 前臂组、中臂组和后臂组的中臂（11、27、43)、上臂（7、23、39)、手腕(5、21、37)都处于垂直 状态，并在一条垂直线上，而且分别保持与下臂（14、31、48)的垂直状态。三个臂组的手轮 (2、18、34)都在电力线上。三个卡手(3、19、35)处于松开状态。

[0047] 第二步，如图2b所示，前臂组的前手轮2离线。此时，中手中臂27相对于中手下 臂31做逆时针旋转，中手上臂23相对于中手中臂27做顺时针旋转，其旋转速度与中手中 臂27相同。同时，后手中臂43相对于后手下臂48做顺时针旋转，后手上臂39相对于后手 中臂43做逆时针旋转，其旋转速度与后手中臂43相同，且与中臂组的旋转速度相同。这 样，可以保证中臂组和后臂组的旋转角度相同。随着旋转过程的不断进行，前臂组的前手轮 2逐渐离开电力线。当前手轮的上升高度超过防震锤58的高度时，停止所有旋转运动。同 时为了保证重心的平衡，控制箱安装板50在重心前后调节电机53的驱动下沿着重心前后 调节丝杆模组49向后运动，同时，在重心左右调节电机52的驱动下沿着重心左右调节丝杆 模组51向左运动。以此来平衡因前臂组离线所造成的巡检机器人的失衡，保证前手轮2在 电力线的正上方。

[0048] 第三步，如图2c所示，启动中手电机17和后手电机33，分别驱动巡检机器人的中 手轮18和后手轮34开始向前运动，直到前臂组越过防震锤58及中手轮到达防震锤58附 近时停止运动。

[0049] 第四步，如图2d所示，前手中臂11相对于前手下臂14做逆时针旋转，前手上臂7 相对于中前中臂11做顺时针旋转，其旋转速度与前手中臂11相同。同时，中手中臂27相 对于中手下臂31做顺时针旋转，中手上臂23相对于中手中臂27做逆时针旋转，其旋转速 度与中手中臂27相同，且与前臂组的旋转速度相同，直到中臂组回复到第一步时的垂直状 态为止。与此同时，为了保证重心的平衡，控制箱安装板50在重心前后调节电机53的驱动 下沿着重心前后调节丝杆模组49向前运动，同时，在重心左右调节电机52的驱动下沿着重 心左右调节丝杆模组51向右运动。直到重心回归到中臂组位置处。

[0050] 第五步，如图2e所示，启动前手电机1和后手电机33，分别驱动巡检机器人的前手 轮2和后手轮34开始向前运动，直到中臂组越过防震锤58及后手轮到达防震锤58附近时 停止运动。

[0051] 第六步，如图2f所示，中手中臂27相对于中手下臂31做顺时针旋转，中手上臂23 相对于中手中臂27做逆时针旋转，其旋转速度与中手中臂27相同。同时，后手中臂43相 对于后手下臂48做逆时针旋转，后手上臂39相对于后手中臂43做顺时针旋转，其旋转速 度与后手中臂43相同，且与中臂组的旋转速度相同。直到后臂组离线为止。与此同时，为 了保证重心的平衡，控制箱安装板50在重心前后调节电机53的驱动下沿着重心前后调节 丝杆模组49向前运动，同时，在重心左右调节电机52的驱动下沿着重心左右调节丝杆模组51向右运动。直到重心回归到中臂组位置处。

[0052] 第七步，如图2g所示，启动前手电机1和中手电机17，分别驱动巡检机器人的前手 轮2和中手轮18开始向前运动，直到后臂组越过防震锤58时停止运动。

[0053] 第八步，如图2h所示，前手中臂11相对于前手下臂14做损时针旋转，前手上臂7 相对于中前中臂11做逆时针旋转，其旋转速度与前手中臂11相同。同时，中手中臂27相 对于中手下臂31做逆时针旋转，中手上臂23相对于中手中臂27做顺时针旋转，其旋转速 度与中手中臂27相同，且与前臂组的旋转速度相同，直到前臂组和中臂组回复到第一步时 的垂直状态为止。

[0054] 实施例2跨越杆塔引流导线

[0055] 第一步，如图3a所示，当巡检机器人的前手轮到达引流导线59与电力线60的接 头处停止运动，三个臂组的中臂（11、27、43)、上臂（7、23、39)、手腕(5、21、37)都处于垂直 状态，并在一条垂直线上，而且保持与下臂（14、31、48)的垂直状态。三个臂组的手轮（2、 18,34)都在电力线60上。三个卡手（3、20、35)处于松开状态.

[0056] 第二步，如图3b所示，中臂组的中手中臂27相对于中手下臂31逆时针旋转，中臂 组的中手上臂23相对于中手中臂27以同样的速度顺时针旋转。与此同时，后臂组的后手中 臂43相对于后手下臂48顺时针旋转，中臂组的后手上臂39相对于后手中臂43以同样的 速度逆时针旋转。整个旋转过程中，所有旋转速度保持一致。这样可以使得前臂组的前手 轮2逐步离开电力线60。与此同时，在旋转运动进行的同时，为了保证重心的平衡，控制箱 安装板50在重心前后调节电机53的驱动下沿着重心前后调节丝杆模组49向后运动。以 此来平衡因前臂组离线所造成的巡检机器人的失衡，保证前手轮2在电力线的正上方。

[0057] 第三步，如图3c所示，启动中手电机17和后手电机33分别带动中手轮18和后手 轮34向前运动，直到中手轮18到达引流导线59接头处停止运动。前臂组的前手下臂14 在前手下臂电机16的驱动下顺时针旋转缓慢离开电力线60，与此同时，为了保证重心的平 衡，在重心左右调节电机52的驱动下沿着重心左右调节丝杆模组51向左运动。以此来平 衡因前臂组离线所造成的巡检机器人的失衡。

[0058] 第四步，如图3d所示，前臂组的前手中臂11相对于前手下臂14逆时针旋转，前手 上臂7相对于前手中臂11顺时针旋转，前手下臂14逆时针旋转，并逐步接近引流导线59。 为了保证前手轮2将来能够正好落在引流导线59上，启动前手微调电机8驱动前手腕5逆 时针旋转，保持前手轮2的轮槽与引流导线59方向一致。最终使前手轮2落在引流导线59 上，启动前手卡手3加紧引流导线59。同时为了保证重心的平衡，控制箱安装板50在重心 前后调节电机53的驱动下沿着重心前后调节丝杆模组49向前运动，同时，在重心左右调节 电机52的驱动下沿着重心左右调节丝杆模组51向右运动。使巡检机器人的重心回到中臂 组位置处。

[0059] 第五步，如图3e所示，中臂组的中手中臂27相对于中手下臂31顺时针旋转，中手 上臂23相对于中手中臂27以同样的速度逆时针旋转，直至中手中臂27与中手上臂23都 处于与中手下臂31垂直的状态。

[0060] 第六步，如图3f所示，前臂组的前手中臂11相对于前手下臂14顺时针旋转，前手 上臂7相对于前手中臂11逆时针旋转，这样带动巡检机器人沿着引流导线59的方向向前 运动。同时，中臂组的中手下臂31顺时针旋转，始终保持中手轮18在引流导线59的正上方，为了保证中手轮18将来能够正好落在引流导线59上，启动中手微调电机24驱动中手 腕21逆时针旋转，保持中手轮18的轮槽与引流导线59方向一致。

[0061] 第七步，如图3g所示，中臂组的中手中臂27相对于中手下臂31顺时针旋转，中手 上臂23相对于中手中臂27逆时针旋转，并保持中手轮18在引流导线59上，当旋转完毕后， 启动中手卡手电机20，由中手卡手19卡紧引流导线。

[0062] 第八步，如图3h所示，前臂组的前手卡手3在前手卡手电机4的驱动下松开。前 手中臂11相对于前手下臂14逆时针旋转，前手上臂7相对于前手中臂11顺时针旋转。同 时，为了使前手轮2能够保持在引流导线59上，前手下臂14逆时针旋转，前手腕5在前手 微调电机8的驱动下顺时针旋转。旋转完毕后，前手卡手3在前手卡手电机4的驱动下加 紧引流导线59，与此同时，为了保证重心的平衡，控制箱安装板50在重心前后调节电机53 的驱动下沿着重心前后调节丝杆模组49向前运动。

[0063] 第九步，如图3i所示，中臂组的中手卡手19在中手卡手电机20的驱动下松开。 中手中臂27相对于中手下臂31逆时针旋转，中手上臂23相对于中手中臂27顺时针旋转。 同时，为了使中手轮18能够保持在引流导线59上，中手下臂31顺时针旋转，中手腕21在 中手微调电机24的驱动下逆时针旋转。旋转完毕后，中手卡手19在中手卡手电机20的驱 动下加紧引流导线59，

[0064] 第十步，如图3 j所示，后臂组的后手中臂43相对于后手下臂48逆时针旋转，后手 上臂39相对于后手中臂43顺时针旋转。同时，为了使后手轮35能够回到引流导线59上， 后手下臂48顺时针旋转，后手腕37在后手微调电机40的驱动下逆时针旋转。保证后手轮 可以落在引流导线59上。

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Claims (6)

1. 一种可跨越杆塔悬垂线的三轮式巡检机器人机构，其特征在于：包括前臂组、中臂组和后臂组，每个臂组均具有五个自由度；所述五个自由度包括两个在水平面内的旋转自由度、两个在垂直面内的旋转自由度和一个滚动自由度；每个臂组的末端均各自通过电机连接有手轮，其中前臂组的前手下臂旋转轴(15)通过前手下臂变速箱(55)与前手下臂电机(16)相连接，前手下臂变速箱(55)安装在巡检机器人底座(54)上；中臂组的中手下臂旋转轴(30)通过中手下臂变速箱(56)与中手下臂电机(29)相连接，中手下臂变速箱(56)安装在巡检机器人底座(54)上；后臂组的后手下臂旋转轴(45)通过后手下臂变速箱(57)与后手下臂电机(46)相连接，后手下臂变速箱(57)安装在巡检机器人底座(54)上。
2. 2.根据权利要求1所述的三轮式巡检机器人机构，其特征在于，前臂组、中臂组和后臂 组的结构完全相同，所述前臂组包括前手下臂（14)、前手中臂（11)、前手上臂（7)、前手腕 (5)和前手轮（2)，前手下臂（14)通过前手下臂旋转轴（15)与巡检机器人底座54相连接， 在前手下臂电机（16)的驱动下，前手下臂（14)相对于底座（54)绕前手下臂旋转轴（15)在 水平面内做旋转运动；前手中臂（11)通过前手中臂旋转轴（13)与前手下臂（14)相连接， 在前手中臂电机（12)的驱动下，前手中臂（11)相对于前手下臂（14)绕前手中臂旋转轴 (13)在垂直面内做旋转运动；前手上臂（7)通过前手上臂旋转轴（10)与前手中臂（11)相 连接，在前手上臂电机（9)的驱动下，前手上臂（7)相对于前手中臂（11)绕前手上臂旋转 轴（10)在垂直面内做旋转运动；前手腕（5)通过前手微调轴（6)与前手上臂（7)相连接， 前手微调电机（8)通过前手微调轴（6)与前手腕（5)相连接，前手腕（5)相对于前手上臂 (7)绕前手微调轴（6)在水平面内做旋转运动；前手轮（2)与前手电机（1)的驱动轴相连 接，前手电机（1)安装在前手腕（5)的末端，前手轮（2)在前手电机（1)的驱动下在电力线 上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；前手卡手电机（4)安装在前手腕（5)上，并与前 手卡手（3)相连接，前手卡手（3)在前手卡手电机（4)的驱动下在垂直面内做旋转运动，在 发生意外或者超速时，前手卡手（3)紧紧卡住电力线，以防止巡检机器人从电力线上脱落。
3. 3.根据权利要求1所述的三轮式巡检机器人机构，其特征在于：前臂组、中臂组和后臂 组的结构完全相同，所述中臂组包括中手下臂（31)、中手中臂（27)、中手上臂（23)、中手腕 (21)和中手轮（18)，中手下臂（31)通过中手下臂旋转轴（30)与巡检机器人底座（54)相 连接，在中手下臂电机（29)的驱动下，中手下臂（31)相对于底座（54)绕中手下臂旋转轴 (30)在水平面内做旋转运动；中手中臂（27)通过中手中臂旋转轴（32)与中手下臂（31) 相连接，在中手中臂电机（28)的驱动下，中手中臂（27)相对于中手下臂（31)绕中手中臂 旋转轴（32)在垂直面内做旋转运动；中手上臂（23)通过中手上臂旋转轴（26)与中手中臂 (27)相连接，在中手上臂电机（25)的驱动下，中手上臂（23)相对于中手中臂（27)绕中手 上臂旋转轴（26)在垂直面内做旋转运动；中手腕（21)通过中手微调轴（22)与中手上臂 (23)相连接，中手微调电机（24)通过中手微调轴（22)与中手腕（21)相连接，中手腕（21) 相对于中手上臂（23)绕中手微调轴（22)在水平面内做旋转运动；中手轮（18)与中手电机 (17)的驱动轴相连接，中手电机（17)安装在中手腕（21)的末端，中手轮（18)在中手电机 (17)的驱动下在电力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；中手卡手电机（20)安装 在中手腕（21)上，并与中手卡手（19)相连接，中手卡手（19)在中手卡手电机（20)的驱动 下在垂直面内做旋转运动，在发生意外或者超速时，中手卡手（19)紧紧卡住电力线，以防 止巡检机器人从电力线上脱落。
4. 4.根据权利要求1所述的三轮式巡检机器人机构，其特征在于：前臂组、中臂组和后臂 组的结构完全相同，所述后臂组包括后手下臂（48)、后手中臂（43)、后手上臂（39)、后手腕 (37)和后手轮（34)，后手下臂（48)通过后手下臂旋转轴（45)与巡检机器人底座（54)相 连接，在后手下臂电机（46)的驱动下，后手下臂（48)相对于底座（54)绕后手下臂旋转轴 (45)在水平面内做旋转运动；后手中臂（43)通过后手中臂旋转轴（47)与后手下臂（48) 相连接，在后手中臂电机（44)的驱动下，后手中臂（43)相对于后手下臂（48)绕后手中臂 旋转轴（47)在垂直面内做旋转运动；后手上臂（39)通过后手上臂旋转轴（42)与后手中臂 (43)相连接，在后手上臂电机（41)的驱动下，后手上臂（39)相对于后手中臂（43)绕后手 上臂旋转轴（42)在垂直面内做旋转运动；后手腕（37)通过后手微调轴（38)与后手上臂 (39)相连接，后手微调电机（40)通过后手微调轴（38)与后手腕（37)相连接，后手腕（37) 相对于后手上臂（39)绕后手微调轴（38)在水平面内做旋转运动；后手轮（34)与后手电机 (33)的驱动轴相连接，后手电机（33)安装在后手腕（37)的末端，后手轮（34)在后手电机 (33)的驱动下在电力线上做滚动，驱动巡检机器人前进或者后退；后手卡手电机（36)安装 在后手腕（37)上，并与后手卡手（35)相连接，后手卡手（35)在后手卡手电机（36)的驱动 下在垂直面内做旋转运动，在发生意外或者超速时，后手卡手（35)紧紧卡住电力线，以防 止巡检机器人从电力线上脱落。
5. 5.根据权利要求1所述的三轮式巡检机器人机构，其特征在于：在所述巡检机器人底 座（54)的下面安装有重心调整平衡机构，该重心调整平衡机构包括重心前后调节丝杆模 组（49)、重心左右调节丝杆模组（51)和控制箱安装板（50)；重心前后调节丝杆模组（49) 安装在巡检机器人底座（54)下面，重心前后调节电机（53)与重心前后调节丝杆模组（49) 相连接，重心前后调节丝杆模组（49)通过重心左右调节丝杆模组（51)上的螺纹孔与重心 左右调节丝杆模组（51)相连接；重心左右调节丝杆模组（51)还与重心左右调节电机（52) 连接，重心左右调节丝杆模组（51)通过控制箱安装板（50)上的螺纹孔与其相连接。
6. 6.根据权利要求1〜5任一项所述的三轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述前臂 组与后臂组在电力线的一侧，而中臂组在电力线的另一侧。