CN101859990B

CN101859990B - 一种用于输电线路巡检的机器人

Info

Publication number: CN101859990B
Application number: CN2010101950484A
Authority: CN
Inventors: 吴功平; 肖华; 李莹松; 严宇
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: GUANGDONG KEYSTAR INTELLIGENCE ROBOT Co.,Ltd.
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-06-02
Also published as: CN101859990A

Abstract

本发明涉及一种用于输电线路巡检的机器人，它包括移动机体，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构，回转机构上固设有机械臂，机械臂从下至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外设有第二锁紧螺母。本发明结构简单，操作方便，安全高效，具有滚动或爬行通过输电线上障碍物的能力，并且具有适应变曲率轨道仿形运动功能。

Description

一种用于输电线路巡检的机器人

技术领域

本发明涉及一种高压输电线路巡检设备，尤其涉及一种用于输电线路巡检的机器人。

背景技术

目前输电线路的巡检和作业经常会使用机器人技术。对于高压线巡线机器人技术，我国以进行了很长的探索，提出了多种多样的方案。例如中国专利文献CN1647898A公开的一种沿架空高压输电线路行驶的机器人、CN101342700A公开的一种机器人，其均为巡线机器人。它们可以在输电线路上沿线运动，并且可以通过机器人上行走臂各关节运动进行越障，跨越输电线路上的防震锤、悬垂线夹以及跳线等。机器人通过自身各关节运动跨越障碍物虽然解决了人工作业不太安全的问题，但是越障过程比较复杂，机器人关节多，结构复杂，重量重，操作起来非常的不方便。

在地线道路结构经过改造后，机器人无需采用跨越越障方式通过障碍物结构。但是，由于耐张过桥与地线的联接、防震锤线夹高于地线、悬垂线夹过桥的拱形结构，以及线路坡度等特征，要求机器人具有滚动或爬行通过这些障碍物的能力，尤其是在耐张上通过时，要求机器人具有适应变曲率轨道仿形运动功能，目前现有的高压输电线机器人都不具有这种特性。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种结构简单，操作方便，安全高效，具有滚动或爬行通过输电线上障碍物的能力，并且具有适应变曲率轨道仿形运动功能的输电线路巡检的机器人。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

它包括移动机体，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构，回转机构上固设有机械臂，机械臂从下至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外设有第二锁紧螺母；所述回转机构与机体滑台之间通过转动轴连接，并通过锁紧控制机构控制回转机构和机体滑台之间的锁紧和解锁，所述的锁紧控制机构包括设在回转机构和机体滑台之间的对中螺母，对中螺母设在第三电机控制的第三丝杠上，所述的对中螺母两侧各有一矩形凸台，其一侧与回转机构的壳体配合，其另一侧与Y型凹槽配合；所述的夹紧机构包括夹紧机构滑块，夹紧机构滑块与第二锁紧螺母固连，夹紧滑块外侧设有支撑机构，支撑机构上设有夹紧轮；所述的行走机构包括行走轴，行走轴外设有行走轮，内设有第四电机。

上述的支撑机构包括支撑本体，支撑本体通过支撑杆与夹紧机构滑块连接，支撑本体上部通过转轴对称设置两夹紧轮，夹紧轮端部设有一光电传感器码盘，支撑本体外侧设有挡板。

在上述的支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为扇形孔，支撑杆上部设有锁紧螺丝。

上述的第二丝杠外侧位于第二锁紧螺母上部设有弹簧座，弹簧座和支撑杆固连，弹簧座和第二锁紧螺母之间设有弹簧。

上述的第二丝杠外侧还设有导向柱，导向柱保证了第二锁紧螺母和夹紧机构滑块运动的平稳性。

上述的行走轴上还设有编码器。

与现有技术相比，本发明取得了以下的技术效果：

1、此发明结构简单，克服了现有的巡检输电线机器人只能采用跨越的方式通过输电线上的障碍物，而具有采取滚动或爬行方式通过输电线上障碍物的能力，并且具有适应变曲率轨道仿形运动功能；

2、两个夹紧轮通过转轴连接在支撑本体上，夹紧轮可绕自身轴转动；一个夹紧轮上安装光电传感器码盘，用于检测夹紧轮与被检输电线的相对运动，支撑本体在支撑杆上，并且与支撑杆之间可以有小幅度的摆动余量，保证两夹紧轮均匀受压；支撑本体上还连接有挡板(可无)，用来实现碰撞检测；

3、支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为扇形孔，支撑杆与支撑本体之间留有一定的摆动空间，支撑杆上部设有锁紧螺丝，其在支撑本体上部的弧形凹槽内滑动，使得支撑本体不会脱离支撑杆；

4、通过在螺母与压紧滑台之间设置弹性元件以及导向柱，保证压紧过程中平稳施力与稳定受力。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为图1在A-A处的侧视图；

图3为图2中机械臂与夹紧机构滑块连接处的放大示意图；

图4为图2中回转机构与移动滑台部分的放大示意图；

图5为图2中行走机构的放大示意图；

图6为支撑机构的示意图；

图7为支撑机构的主视图；

图8为机体滑台的示意图；

图9为机体滑台与回转机构连结示意图。

其中：1-移动机体、2-机体滑台、3-Y型凹槽、4-回转机构、5-机械臂、6-编码器、7-转动轴、8-对中螺母、9-夹紧机构滑块、10-夹紧轮、11-行走轴、12-行走轮、13-支撑本体、14-支撑杆、15-光电传感器码盘、16-挡板、17-锁紧螺丝、18-弹簧座、19-弹簧、20-导向柱。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

实施例1

参见图1-9，一种用于输电线路巡检的机器人，它包括移动机体1，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台2，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽3，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构4，回转机构上固设有机械臂5，可以采用焊接，或销接，或制成一体。机械臂从下至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外设有第二锁紧螺母；所述回转机构与机体滑台之间通过转动轴7连接，并通过锁紧控制机构控制回转机构和机体滑台之间的锁紧和解锁，所述的锁紧控制机构包括设在回转机构和机体滑台之间的对中螺母8，对中螺母设在第三电机控制的第三丝杠上，所述的对中螺母两侧各有一矩形凸台，其一侧与回转机构的壳体配合，其另一侧与Y型凹槽配合；所述的夹紧机构包括夹紧机构滑块9，夹紧机构滑块与第二锁紧螺母固连，夹紧滑块外侧设有支撑机构，支撑机构上设有夹紧轮10。

参见图5，所述的行走机构包括行走轴11，行走轴外通过法兰盘连接有行走轮12，内设有第四电机，行走轴上还设有编码器6。

参见图1、2、6、7，支撑机构包括支撑本体13，支撑本体通过支撑杆14与夹紧机构滑块连接，支撑本体上部通过转轴对称设置两夹紧轮，夹紧轮端部设有一光电传感器码盘15，支撑本体外侧设有挡板16。所述的支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为扇形孔，支撑杆上部设有锁紧螺丝17。

参见图1、2、4，第二丝杠外侧位于第二锁紧螺母上部设有弹簧座18，弹簧座和支撑杆固连，弹簧座和第二锁紧螺母之间设有弹簧19。所述的第二丝杠外侧还设有导向柱20，导向柱保证了第二锁紧螺母和夹紧机构滑块运动的平稳性。

参见图2、8、9，移动滑台对应凹槽为Y形凹槽，对中螺母一侧的凸台与Y形凹槽配合，当第三丝杠转动，对中螺母在移动滑台上的凹槽上下移动，当移动到Y形凹槽下端时，对中螺母凸台和移动滑台Y型凹槽紧密配合，使移动滑台和转动轴之间无法转动，即锁紧机构锁紧；当对中螺母移动到相对于移动滑台上端时，它们之间有一定转动空间，使移动滑台和转动轴之间可在一定角度内转动，即锁紧机构解锁。

上述结构中除丝杆、螺母外，其余构件最好均由高强度铝合金材料加工制造，且均进行阳极化处理，这样既保证了结构的强度，又保证相对运动表面强度，同时能够防腐蚀。

本发明的机器人可以实现如下动作：行驶过程中，单臂上的夹紧轮通过夹紧机构压持导线，相应臂上的主动轮在第二驱动电机带动下转动，另一臂夹紧机构松开，主动轮随动，机器人在单臂驱动下在导线上移动。当行驶段坡度较大时，单臂上夹紧轮在夹紧机构作用下夹紧导线，夹紧机构加大夹紧力，将单臂压紧固定在导线上，通过移动机构带动另一臂移动。通过两臂交错夹紧固定，机器人实现在道路上的蠕动行驶。

无障直线移动时机器人锁紧机构锁死，任意单臂夹持导线驱动机器人滚动行驶；当遇到防震锤或悬垂线夹过桥等障碍物时，机器人锁紧机构锁死，采用后臂驱动下将机器人前臂推行越过障碍物，然后前臂单臂驱动下将机器人后臂拉行越过障碍物；当遇到耐张过桥时，锁紧机构解锁，机器人沿耐张过桥蠕动移动，越过耐张过桥。

移动机器人采用两臂悬垂，两臂相对于机器人本体同侧布置，前后臂相同，每个臂上具有一个行走关节、一个压紧关节和一个回转关节，以及一个公共的移动关节。移动关节的轴线水平，分别于压紧关节和回转关节的轴线垂直，回转关节轴线与压紧关节轴线平行，行走关节的轴线垂直于相应臂的压紧关节轴，另外机器人悬挂在导线上时回转关节的回转中心线通过地线的中心。

该构型可提供如下运动：由主动轮行走机构控制行走关节运动，主动轮滚动驱动整个机器人行走；主动轮下面安装了一对夹紧轮，夹紧轮通过夹紧机构使夹紧轮可以相对于主动实现升降运动；移动机构实现前后两臂的水平方向上相对运动；通过锁紧机构控制回转关节的摆动与固定，锁紧机构锁紧时回转关节固定，机器臂相对于锁紧机构滑块静止，锁紧机构放松时回转关节可做小幅摆动。

以上构型可以提供机器人的直线运动与过桥的动作：两臂悬挂时，主动轮上行走关节带动机器人在地线上运行；为了防止滚动行驶时的打滑现象，压紧机构压紧使主动轮与夹紧轮相对压紧将力作用在地线上，提高夹紧力(一般情况下单臂压紧即可)；当导线坡度较大时，夹紧机构通过补夹，加大夹紧轮提供的夹紧力将单臂固定在导线上，通过另移动机构收缩两臂，蠕动移动；直线运动过程中对中机构锁紧控制回转关节固定，当运行路线有一定曲率时对中机构松开使回转关节可以由一定摆动幅度，保证机器手臂与运行路线的相对位置关系，配合前面移动动作实现变曲率路径上的前行。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims

1.一种用于输电线路巡检的机器人，其特征在于：它包括移动机体(1)，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台(2)，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杠一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽(3)，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构(4)，回转机构上固设有机械臂(5)，机械臂从下至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外设有第二锁紧螺母；所述回转机构与机体滑台之间通过转动轴(7)连接，并通过锁紧控制机构控制回转机构和机体滑台之间的锁紧和解锁，所述的锁紧控制机构包括设在回转机构和机体滑台之间的对中螺母(8)，对中螺母设在第三电机控制的第三丝杠上，所述的对中螺母两侧各有一矩形凸台，其一侧与回转机构的壳体配合，其另一侧与Y型凹槽配合；所述的夹紧机构包括夹紧机构滑块(9)，夹紧机构滑块与第二锁紧螺母固连，夹紧机构滑块外侧设有支撑机构，支撑机构上设有夹紧轮(10)；所述的行走机构包括行走轴(11)，行走轴外设有行走轮(12)，内设有第四电机。

2.根据权利要求1所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于：所述的支撑机构包括支撑本体(13)，支撑本体通过支撑杆(14)与夹紧机构滑块连接，支撑本体上部通过转轴对称设置两夹紧轮，夹紧轮端部设有一光电传感器码盘(15)，支撑本体外侧设有挡板(16)。

3.根据权利要求2所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于：在所述的支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为扇形孔，支撑杆上部设有锁紧螺丝(17)。

4.根据权利要求2所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于：所述的第二丝杠外侧位于第二锁紧螺母上部设有弹簧座(18)，弹簧座和支撑杆固连，弹簧座和第二锁紧螺母之间设有弹簧(19)。

5.根据权利要求4所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于：所述的第二丝杠外侧还设有导向柱(20)，导向柱保证了第二锁紧螺母和夹紧机构滑块运动的平稳性。

6.根据权利要求1或2所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于：所述的行走轴上还设有编码器(6)。