CN102039590B - 一种双臂四轮式巡检机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动机器人，具体地说是一种双臂四轮式巡检机器人机构，包括箱体及结构相同的前、后手臂机构，前、后手臂机构分别安装在箱体上，每个手臂机构上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及支撑臂，支撑臂的一端与箱体相连，另一端铰接有俯仰机构，俯仰机构的两端分别设有前、后翻转机构，可由水平状态翻转至垂直状态的前、后行走机构分别连接于前、后翻转机构的输出端，前、后行走机构及前、后翻转机构与俯仰机构连动；在前、后行走机构的正下方设有安装在支撑臂上、可上下移动夹紧地线的夹紧机构。本发明机器人机构具有安全保护性好，爬行越障能力强，工作空间大，应用范围广等优点。

Description

一种双臂四轮式巡检机器人机构

技术领域

本发明涉及一种移动机器人，具体地说是一种双臂四轮式巡检机器人机构。

背景技术

输电线路是电力系统极为重要的组成部分，为了保证其安全稳定的运行，需要定期进行巡视检查。目前采用的方法主要有人工巡检和直升机巡检。人工巡检的效率低，劳动强度大，危险性高；直升机巡检的成本高，巡检质量易受气候影响。因此，需要研制能够携带通信和巡检仪器的机器人来代替人工对输电线路进行自动巡检，以提高效率，确保输电线路的安全运行。在现有的超高压输电线巡检机器人机构中，大部分采用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机构(参见文献1：Jun Sawada，Kazuyuki Kusumoto，Tadashi Munakata，Yasuhisa Maikawa，Yoshinobu Ishikawa，“A Mobile Robot For Inspectionof Power Transmission Lines”，IEEE Trans.Power Delivery，1991，Vol.6，No.1：pp..309-315；文献2：Mineo Higuchi，Yoichiro Maeda，Sadahiro Tsutani，Shiro Hagihara，“Development of a Mobile InspectionRobot for Power Transmission Lines”，J.of the Robotics Society ofJapan，Japan，Vol.9，No.4，pp.457-463，1991)，或者采用多组移动单元串联组成的多自由度移动机构(文献3：Shin-ichi Aoshima，Takeshi Tsujimura，Tetsuro Yabuta，“A Wire Mobile Robot withMulti-unit Structure”，IEEE/RSJ Intermational Workshop on IntelligentRobots and Systems’89，Sep.4-6，1989，Tsukuba，Japan，pp.414-421)。这些机构的结构复杂、重量大、越障能力有限且不易控制，越障时需要调节质心，工作空间小，爬坡角度小，在行走时安全保护性差，因此，难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业中。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种越障能力强，无需调节质心，行走能力强，爬坡角度大，工作空间大，行走时安全保护性好的双臂四轮式巡检机器人机构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括箱体及结构相同的前、后手臂机构，前、后手臂机构分别安装在箱体上，每个手臂机构上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及支撑臂，支撑臂的一端与箱体相连，另一端铰接有俯仰机构，俯仰机构的两端分别设有前、后翻转机构，可由水平状态翻转至垂直状态的前、后行走机构分别连接于前、后翻转机构的输出端，前、后行走机构及前、后翻转机构与俯仰机构连动；在前、后行走机构的正下方设有安装在支撑臂上、可上下移动夹紧地线的夹紧机构。

其中：在支撑臂与箱体之间加设有回转机构，回转机构安装在箱体上，支撑臂的一端与回转机构相连接；回转机构包括连接板、第三主动齿轮、第三从动齿轮、回转固定板、回转电机、回转轴及第二电位计，回转固定板固接在箱体上，回转电机安装在回转固定板上，回转电机的输出轴上设有第三主动齿轮；回转轴可转动地安装在回转固定板上，第三从动齿轮固接在回转轴上、与第三主动齿轮相啮合，回转轴的一端设有第二电位计，另一端与连接板的一端固接，连接板的另一端固接在支撑臂上；所述前、后手臂机构之间的距离可调，在箱体上设有第一、二电机，两电机的输出轴分别连接有安装在箱体上的第二、三丝杠，第二、三丝杠上分别螺纹连接有第一、二滑块螺母，前、后手臂机构分别与第二、一滑块螺母相连接，第二、一电机输出的转动通过第三、二丝杠与第二、一滑块螺母的螺纹传动，带动前、后手臂机构往复移动，调节两手臂机构之间的距离；所述前、后手臂机构之间的距离可调，在箱体上设有第三电机，第三电机的输出轴连接有齿轮，前、后手臂机构上分别连接有与齿轮啮合传动的第一、二齿条，第三电机输出的转动通过齿轮与第一、二齿条的传动，带动前、后手臂机构往复移动，调节两手臂机构之间的距离；所述支撑臂的另一端设有U型槽，俯仰机构容置于该U型槽内；所述俯仰机构包括俯仰架、俯仰电机、俯仰轴及第三电位计，俯仰电机安装在U型槽的一侧外面，俯仰电机的输出轴连接有位于U型槽内的俯仰轴，俯仰架固接在俯仰轴上、与其连动；第三电位计安装在俯仰轴上、位于U型槽另一侧的外面，与俯仰轴连动；所述前、后翻转机构的结构相同，包括连接架、翻转支架、翻转轴、减速箱、第一电位计、蜗轮、蜗杆、翻转电机及限位块，前、后翻转电机中的两个翻转支架分别安装在俯仰架的两端，翻转支架为U型、其上设有翻转轴；翻转支架的一侧外面连接有减速箱，减速箱内容置有套接在翻转轴上的蜗轮，减速箱外的翻转轴上设有第一电位计；翻转电机安装在减速箱上，翻转电机的输出轴连接有位于减速箱内蜗轮下方、与蜗轮啮合传动的蜗杆；连接架的一端连接于翻转轴、与翻转轴连动，另一端与行走机构相连；在连接架上设有与俯仰架相对应的限位块；所述前、后行走机构的结构相同，包括行走电机、第一机座、第一主动齿轮、第一从动齿轮、行走轮、隔套及行走轮轴，行走轮轴的一端安装在第一机座上、并由第一机座穿出与翻转机构中的连接架的另一端相连接，行走轮通过第一轴承及隔套套接在行走轮轴上、通过轮槽行走于架空的地线上，行走轮可相对行走轮轴转动；行走电机安装在第一机座上，行走电机的输出轴上设有第一主动齿轮，在行走轮上固接有与第一主动齿轮啮合传动的第一从动齿轮，所述前行走机构的行走轮前面设有安装在连接架上的第二行程开关；所述夹紧机构包括一组升降组件及多组导向组件，该升降组件包括夹紧轮、轮轴、轮架、第二从动齿轮、第二主动齿轮、夹紧电机、电机固定板、夹紧导轨、第一丝杠、丝母、丝母套、第一轴承座及第一锁紧螺母，电机固定板为自由状态、由各组导向组件支撑，夹紧电机安装在电机固定板上，电机输出轴由电机固定板穿出、并设有第二主动齿轮；轮架为U型，夹紧轮通过轮轴铰接在轮架上，轮架下方固接有第一丝杠，第一丝杠上套接有丝母套，丝母套通过轴承与固接在电机固定板上的第一轴承座相连接，轴承下方设有螺纹连接于丝母套上的第一锁紧螺母；丝母安装在丝母套上、并与第一丝杠螺纹连接，丝母上设有与第二主动齿轮啮合传动的第二从动齿轮，夹紧电机输出的转动通过第二主动、从动齿轮的齿轮副传动及丝母与第一丝杠的螺纹传动，带动第一丝杠、夹紧轮及轮架做上下往复移动；在电机固定板的一侧设有第一行程开关；所述轮架上固接有夹紧导轨，该夹紧导轨通过直线轴承与电机固定板相连；多组导向组件结构相同，包括弹簧、导轨及支持板，支持板通过夹紧安装座固接在支撑臂上，导轨的一端通过直线轴承安装在电机固定板上，另一端固接在支持板上，在电机固定板与支持板之间的导轨上设有弹簧。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明机器人机构的行走轮兼有行走和夹紧的作用，利于行走爬坡和越障；该机构具备移动爬行机构的优点，可沿线快速行走和跨越障碍；翻转机构可将行走机构由水平状态翻转到垂直状态，与先抬高行走机构再偏转的形式相比，翻转时间少，省略了抬高的动作，大大提高了工作效率。

2.安全保护性好。本发明机器人机构在行走过程中，四个行走轮槽都与线路抓持，还具有夹紧机构夹持，减少了行走轮从线上脱轨的危险，越障时至少都有三个行走轮在线路上，保持重心稳定，并且夹紧机构的夹紧轮旁边还有两个保护夹从侧面包围导线，避免行走轮从导线上脱出。

3.爬行越障能力强。本发明机器人机构有四个或多个主动驱动的行走轮，行走能力强，并且在爬大角度线路时可使轮子从线路的上下两侧形成夹持，增大正压力，易于爬大角度线路。越障时只需调整行走轮的位置，无需移动机器人车体来调节质心，就能够跨越超高压输电线路上的多种障碍(防振锤、压接管及悬垂金具及线夹等)。

4.本发明机器人机构的回转机构可以调整机器人机构的行走方位，保证行走轮始终在地线上行走，即使地线不在同一个铅锤面内，也不受环境障碍的影响。

5.工作空间大。本发明前、后手臂机构一端可增加伸缩关节，或增加手臂安装位置的调整装置，以增大机器人的越障适应范围。

6.应用范围广。本发明机构对线路的直径、障碍物的尺寸变化适应性好，可广泛应用于高压输电线路和电话线路的巡检机器人移动机构。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1中回转机构部分的局部剖视图；

图5为本发明行走机构的结构示意图；

图6为图5的主视局部剖图；

图7为本发明翻转机构的结构示意图；

图8为图7的主视局部剖图；

图9为本发明俯仰机构的结构示意图；

图10为图9的主视局部剖图；

图11为本发明夹紧机构的结构示意图；

图12为图11的主视局部剖图；

图13a为超高压输电线路的障碍环境(单挂点)示意图；

图13b为超高压输电线路的障碍环境(双挂点)示意图；

图14a为本发明越障过程第一个动作描述示意图；

图14b为本发明越障过程第二个动作描述示意图；

图14c为本发明越障过程第三个动作描述示意图；

图14d为本发明越障过程第四个动作描述示意图；

图14e为本发明越障过程第五个动作描述示意图；

图15为本发明实施例2的结构简图；

图16为本发明实施例3的结构简图；

其中：1为前手臂机构，2为箱体，3为后手臂机构，4为行走电机，5为第一机座，6为第一主动齿轮，7为第一从动齿轮，8为行走轮，9为行走轮轴，10为翻转电机，11为第二机座，12为减速箱，13为端盖，14为第一电位计，15为翻转轴，16为蜗杆，17为蜗轮，18为翻转支架，19为连接架，20为限位块，21为俯仰电机，22为俯仰架，23为俯仰轴，24为支撑臂，25为保护夹，26为夹紧轮，27为轮轴，28为轮架，29为第二从动齿轮，30为第二主动齿轮，31为夹紧电机，32为电机固定板，33为第一螺钉，34为挡片，35为直线轴承，36为夹紧导轨，37为第一垫片，38为轴承挡片，39为弹簧，40为导轨，41为支持板，42为弹簧垫片，43为第一丝杠，44为丝母，45为丝杠挡片，46为丝母套，47为第一推力球轴承，48为第一角接触球轴承，49为第一轴承座，50为第一锁紧螺母，51为连接板，52为第三主动齿轮，53为第三从动齿轮，54为回转固定板，55为回转电机，56为第二轴承座，57为回转轴，58为第二角接触球轴承，59为第二推力球轴承，60为第二锁紧螺母，61为电位计座，62为第二电位计，63为第一行程开关，64为夹紧安装座，65为地线，66为第一防振锤，67为第一绝缘子，68为第一悬垂金具及线夹，69为第二防振锤，70为第二绝缘子，71为第二悬垂金具及线夹，72为第二行程开关，73为摄像头，74为隔套，75为第一轴承，76为第二螺钉，77为第二垫片，78为第一铜套，79为蜗杆端盖，80为第一电机，81为第二丝杠，82为第一滑块螺母，83为第二电机，84为第三丝杠，85为第二滑块螺母，86为第一齿条，87为齿轮，88为第二齿条，89为第三电机，90为第二铜套，91为第三机座，92为第二轴承，93为第三电位计，94为轴承端盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1(前、后手臂机构对称固接在箱体的两侧，两手臂机构之间的距离固定。)

如图1～3所示，本发明用于在架空输电线路上进行巡检操作，包括前手臂机构1、箱体2及后手臂机构3，前、后手臂结构1、3结构相同，对称安装在箱体2的两侧。每个手臂机构包括两组或多组行走机构、与行走机构数量相同的翻转机构、一组俯仰机构、一组或多组夹紧机构及支撑臂24，本实施例的行走机构为两组，即前行走机构及后行走机构，翻转机构的数量也为两组，即前翻转机构及后翻转机构，夹紧机构为一组；为了保证行走机构在地线上稳定行走，可根据情况增加行走机构及翻转机构的数量，夹紧机构也可根据需要增加，以加强夹紧地线的强度。支撑臂24的一端与箱体2相连，另一端设有U型槽，俯仰机构容置于该U型槽内并与U型槽相铰接；支撑臂24上固接有摄像头73。在俯仰机构的两端分别设有前、后翻转机构，前、后行走机构分别连接于前、后翻转机构的输出端，在前、后翻转机构的带动下前、后行走机构可由水平状态翻转至垂直状态，前、后行走机构及前、后翻转机构与俯仰机构连动，在俯仰机构的带动下一端上升，另一端下降；在前、后行走机构的正下方设有安装在支撑臂24上、可上下移动夹紧地线的夹紧机构。

如图9、图10所示，俯仰机构包括俯仰电机21、俯仰架22、俯仰轴23、支撑臂24、第三机座91、第二轴承92、第三电位计93及轴承端盖94，俯仰电机21固接在支撑臂24顶部的U型槽一侧的外面，俯仰电机21的输出轴固接有位于U型槽内的俯仰轴23，俯仰轴23的两端分别通过第二轴承92安装在U型槽上、相对于U型槽可转动，俯仰架22固接在俯仰轴23上、随俯仰轴23连动；第三电位计93安装在俯仰轴23上、位于U型槽另一侧的外面，与俯仰轴23连动，第三电位计93与U型槽之间设有轴承端盖94。俯仰电机21通电工作，驱动俯仰轴23带动与俯仰轴23相固接的俯仰架22转动，这样即可使俯仰架22两端的翻转机构及行走机构一端升高，另一端下降。

如图7、图8所示，前、后翻转机构的结构相同，可随俯仰架22做俯仰运动，包括翻转电机10、第二机座11、减速箱12、端盖13、第一电位计14、翻转轴15、蜗杆16、蜗轮17、翻转支架18、连接架19、限位块20、第一铜套78、蜗杆端盖79及第二铜套90，前、后翻转电机中的两个翻转支架18分别固接在俯仰架22的两端，翻转支架18为U型、翻转轴15通过轴承安装在翻转支架18上；减速箱12通过第一铜套78固接在翻转支架18的一侧外面，翻转支架18的另一侧外面设有第二铜套90；减速箱12内容置有相互啮合传动的蜗轮17及蜗杆16，蜗轮固接在翻转轴15上，蜗杆16位于蜗轮17的下方，减速箱12外的翻转轴15上设有第一电位计14；翻转电机10通过第二机座11安装在减速箱12上，翻转电机10的输出轴与减速箱12内的蜗杆16固接；连接架19的一端固接在翻转轴15、与翻转轴15连动，另一端与行走机构相连；连接架19上设有与俯仰架22相对应的限位块20。翻转电机10通电工作，其输出轴驱动蜗杆16转动，通过蜗杆16与蜗轮17的啮合传动，带动翻转轴15转动，使连接架19翻转，进而带动了与连接架19连接的行走机构一起翻转；当限位块20随连接架19翻转碰到俯仰架22时，翻转机构停止翻转，实现了翻转角度大小的限制。

如图5、图6所示，前、后行走机构的结构相同，包括行走电机4、第一机座5、第一主动齿轮6、第一从动齿轮7、行走轮8、行走轮轴9、隔套74、第一轴承75、第二螺钉76及第二垫片77，行走轮轴9的一端固接在第一机座5上、并由第一机座5穿出与翻转机构中的连接架19的另一端固接，行走轮8套接在行走轮轴9上、通过轮槽行走于架空的地线上，行走轮8与行走轮轴9之间分别设有套接在行走轮轴9上的第一轴承75及隔套74，行走轮8可相对行走轮轴9转动；行走电机4固接在第一机座5上，行走电机4的输出轴由第一机座5穿出、并固接有第一主动齿轮6，在行走轮8朝向第一机座5的端面上固接有与第一主动齿轮6啮合传动的第一从动齿轮7；前行走机构的行走轮前面设有安装在连接架19上的第二行程开关72。行走电机4通电工作，其输出轴带动第一主动齿轮6转动，通过第一主、从动齿轮6、7的啮合传动使行走轮8转动，实现行走轮8在输电线路上行走。

如图11、图12所示，夹紧机构包括一组升降组件及四组导向组件，四组导向组件结构相同，包括电机固定板32、第一螺钉33、直线轴承35、轴承挡片38、弹簧39、导轨40、支持板41及弹簧垫片42，支持板41通过夹紧安装座64固接在支撑臂24上，四组导向组件中的导轨40的一端安装在电机固定板32上，另一端固接在支持板41上，直线轴承35固定在电机固定板32的上表面、套装在导轨40上；在电机固定板32与支持板41之间的导轨40上设有弹簧39，电机固定板32的下表面设有弹簧垫片42。

该升降组件包括夹紧轮26、轮轴27、轮架28、第二从动齿轮29、第二主动齿轮30、夹紧电机31、电机固定板32、第一螺钉33、挡片34、夹紧导轨36、第一垫片37、第一丝杠43、丝母44、丝杠挡片45、丝母套46、第一推力球轴承47、第一角接触球轴承48、第一轴承座49及第一锁紧螺母50，电机固定板32为自由状态、由各组导向组件支撑，夹紧电机31的一端安装在电机固定板32上，电机输出轴由电机固定板32穿出、并设有第二主动齿轮30，夹紧电机31的另一端由支持板41上的孔穿过为自由端；轮架28为U型，轮架28上通过第一螺钉33及挡片34与夹紧导轨36的一端相固接，该夹紧导轨36通过直线轴承35与电机固定板32相连，夹紧导轨36的另一端由支持板41上的孔穿出为自由端，在夹紧导轨36与支持板41的接触处设有第一垫片37；夹紧轮26通过轮轴27铰接在轮架28上，第一丝杠43通过丝杠挡片45固接在轮架28的下方，第一丝杠43上套接有丝母套46，丝母套46通过第一推力球轴承47及第一角接触球轴承48与固接在电机固定板32上的第一轴承座49相连接，第一推力球轴承47位于第一角接触球轴承48的上方，第一角接触球轴承48的下方设有螺纹连接于丝母套46上的第一锁紧螺母50；丝母44通过螺钉固接在丝母套46上、并与第一丝杠43螺纹连接，丝母44上设有与第二主动齿轮30啮合传动的第二从动齿轮29，第二从动齿轮29位于电机固定板32的上表面；夹紧电机31输出的转动通过第二主动、从动齿轮30、29的齿轮副传动及丝母44与第一丝杠43的螺纹传动，使第一丝杠43带动夹紧轮26及轮架28做上下往复移动，实现夹紧轮26的升高或降低；电机固定板32的一侧设有第一行程开关63。夹紧轮26受到导线下边凸起物很大压力时，由于丝母44与第一丝杠43的螺纹连接，使丝母44及其上的第二从动齿轮29下移，第二从动齿轮29给自由状态的电机固定板32向下的压力，夹紧轮26、轮架28、电机固定板32、夹紧电机31及第二主、从动齿轮30、29等升降组件沿四根导轨40下移，弹簧39被压缩，实现了升降组件受力移动时的导向功能；当夹紧轮不再受到向下的压力时，通过弹簧39的弹力使上述升降组件复位。夹紧轮26的两侧设有保护夹25，避免机器人夹紧轮脱离地线。

如图1～4所示，在支撑臂24与箱体2之间加设有回转机构，回转机构安装在箱体2上，支撑臂24的一端与回转机构相连接。回转机构包括连接板51、第三主动齿轮52、第三从动齿轮53、回转固定板54、回转电机55、第二轴承座56、回转轴57、第二角接触球轴承58、第二推力球轴承59、第二锁紧螺母60、电位计座61及第二电位计62，回转固定板54固接在箱体2上，回转电机55安装在回转固定板54上，回转电机55的输出轴由回转固定板54穿出、并固接有第三主动齿轮52；回转固定板54的下面固接有第二轴承座56，电位计座61位于第二轴承座56的下方；回转轴57的一端通过第二角接触球轴承58及第二推力球轴承59可转动地与第二轴承座56相连，第二角接触球轴承58及第二推力球轴承59均位于第二轴承座56内，第二角接触球轴承58位于第二推力球轴承59的上方，第二推力球轴承59的下方设有螺纹连接于回转轴57上的第二锁紧螺母60，回转轴57由电位计座61穿出、固接第二电位计62；回转轴57的另一端与连接板51的一端固接，连接板51的另一端固接在支撑臂24上；第三从动齿轮53固接在回转轴57上、与第三主动齿轮52相啮合，第三从动齿轮53位于回转固定板54的上面。回转电机55工作运转，带动第三主动齿轮52转动，通过第三主、从动齿轮52、53的传动，使回转轴57、连接板51及第二电位计62转动，从而带动整个手臂机构进行回转，当地线出现弯折情况时，可以确保行走轮在不同平面的地线上行走，实现机器人机构行走方位的改变。

本发明的工作原理为：

在架空的地线上行走：行走电机4工作，驱动第一主动齿轮6转动，第一主动齿轮6与第一从动齿轮7啮合，由于第一从动齿轮7固接在行走轮8的端面上，因此，通过第一主、从动齿轮6、7的啮合，实现行走轮在架空地线上行走。

翻转：翻转电机10工作，驱动蜗杆16转动，蜗杆16与蜗轮17啮合传动，由于蜗轮17固接在翻转轴15上，因此，通过蜗杆16与蜗轮17的啮合，使翻转轴15转动，连接架19与翻转轴15固接、随翻转轴15一起转动，进而实现与连接架19相连的行走机构一起翻转。

俯仰：俯仰电机21工作，驱动俯仰轴23转动，由于俯仰架22与俯仰轴23固接，因此，俯仰架22随俯仰轴23一起转动，实现一端的行走机构及翻转机构升高，另一端的行走机构及翻转机构降低。

夹紧：夹紧电机31工作运转，驱动第二主动齿轮30转动，由于第二从动齿轮29与丝母44固接，因此，通过第二主、从动齿轮30、29的啮合传动，带动与第二从动齿轮29固定在一起的丝母44转动，丝母44与第一丝杠43螺纹连接，即可使第一丝杠43上升，带动与第一丝杠43固定的轮架28上升，实现了夹紧轮26上升，夹紧地线。

回转：回转电机55工作，驱动第三主动齿轮52转动，第三主动齿轮52与第三从动齿轮53啮合，由于第三从动齿轮53固接在回转轴57上，因此，通过第三主、从动齿轮52、53的啮合，使回转轴57及连接板51转动，固接在连接板51上的整个手臂机构实现回转，实现机器人机构行走方位的改变。

机器人上线后，巡检机器人机构前、后手臂机构上的四个行走轮都在架空的地线65上，夹紧机构的夹紧电机31带动第二主动齿轮30转动，通过第二主、从动齿轮30、29的传动，使与第二从动齿轮29固定的丝母44转动，通过第一丝杠43与丝母44的螺纹传动，使第一丝杠43上升，带动与第一丝杠43固定的轮架28及夹紧轮26上升，实现对地线65的夹紧；此后，行走电机4上电后，带动第一主动齿轮6转动，通过第一主、从动齿轮6、7的传动，驱动行走轮8正向或反向转动，实现机器人在地线65上前进或后退。

如图13a、13b所示，为超高压输电线路障碍环境(单挂点、双挂点)示意图。在架空的地线65上主要的障碍物为第一防振锤66、第一绝缘子67、第一悬垂金具及线夹68、第二防振锤69，或者是第一防振锤66、第一绝缘子67、第一悬垂金具及线夹68、第二防振锤69、第二绝缘子70及第二悬垂金具及线夹71。本发明机器人机构工作时由行走电机4驱动，带动机器人机构在地线65上行走，通过本发明的行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构和回转机构的配合运动，可沿线行进并跨越架空的地线65上的障碍物。

以机器人跨越图13a所示障碍物第一防振锤66、第一绝缘子67、第一悬垂金具及线夹68和第二防振锤69为例来说明越障过程：

当前、后手臂机构的行走轮8带动机器人以速度V在架空的地线65上行走，前手臂机构1中的前行走轮快遇到第一防振锤66时，通过前手臂机构1中的支撑臂24上的摄像头73发现第一防振锤66后停下，这时使前手臂机构1中的夹紧轮26下降，避开第一防振锤66，四轮继续驱动行走，直到前手臂机构1中的前行走轮遇到第一防振锤66后停下，如图14a所示；前手臂机构1中的俯仰电机21带动前手臂机构1中的俯仰架22逆时针旋转，使前手臂机构1中的前行走轮抬高到地线65的上方、高于第一防振锤66的最高点；然后，后边三个行走轮驱动行走，直到前手臂机构1中的后行走轮遇到第一防振锤66停下，前手臂机构1中的俯仰电机21带动前手臂机构1中的俯仰架22顺时针旋转，使前手臂机构1中的前行走轮落回到地线65上，并使前手臂机构1中的后行走轮抬高到地线65的上方、高于第一防振锤66的最高点；前手臂机构1中的前行走轮及后手臂机构3中的两个行走轮驱动行走一段距离，使前手臂机构1中的后行走轮从第一防振锤66上方通过后，前手臂机构1中的俯仰电机21带动前手臂机构1中的俯仰架22逆时针旋转，使前手臂机构1中的后行走轮落回到地线65上，同时前手臂机构1中的夹紧轮26上升，重新夹紧地线，如图14b所示；然后，后手臂机构3中的夹紧轮26下降，松开地线以避开第一防振锤66，四个行走轮驱动机器人行走，直到后手臂机构3中的前行走轮遇到第一防振锤66后停下，此后，后手臂机构3中的两个行走轮依次跨越第一防振锤66，跨越过程与前手臂机构1中的两个行走轮相同；后手臂机构3中的两个行走轮跨越第一防振锤66后，后手臂机构3中的夹紧轮33上升，在下边重新夹紧地线65。

当前手臂机构1中的前行走轮行进到第一悬垂金具及线夹68处停下，这时使前手臂机构1中的夹紧轮26下降，松开地线65以避开第一悬垂金具及线夹68，前手臂机构1中的前翻转电机驱动前连接架正转90°，使前手臂机构1中的前行走轮离开地线65，到达地线65的侧面(即由水平状态翻转至垂直状态)，后边三个行走轮驱动行走，直到前手臂机构1中的后行走轮遇到第一悬垂金具及线夹68后停下，前手臂机构1中的前翻转电机驱动前连接架反转90°，使前手臂机构1中的前行走轮落回到地线65上(即由垂直状态翻转至水平状态)，接着前手臂机构1中的后翻转电机驱动后连接架正转90°，使前手臂机构1中的后行走轮离开地线65，到达地线65的侧面(即由水平状态翻转至垂直状态)，前手臂机构1中的前行走轮及后手臂机构3中的两个行走轮驱动行走，直到后手臂机构3中的前行走轮碰到第一悬垂金具及线夹68后停下，前手臂机构1中的后翻转电机驱动后连接架反转90°，使前手臂机构1中的后行走轮落回到地线65上(即由垂直状态翻转至水平状态)，前手臂机构1中的夹紧轮26上升从下边夹紧地线65，如图14c所示；此后，后手臂机构3中的两个行走轮也依次跨越第一悬垂金具及线夹68，跨越过程与前手臂机构1中的两个行走轮相同。

如果第一悬垂金具及线夹68一侧的地线与另一侧的地线俯视时在水平面内呈一个夹角、不在同一个铅锤面内，前手臂机构1中的俯仰机构驱动前行走轮抬高，后边三个行走轮驱动行走，使前手臂机构1中的前行走轮通过后，前手臂机构1中的回转电机55上电后带动第三主、从动齿轮52、53转动，由于回转轴57与第三从动齿轮53固接，因此，回转轴57随第三从动齿轮53一起转动，使与回转轴57固接的连接板51旋转，从而带动前手臂机构1旋转一定角度，再加上俯仰机构的配合作用，使前手臂机构1中的前行走轮由第一悬垂金具及线夹68一侧的地线能够落回到第一悬垂金具及线夹68另一侧的地线上，前手臂机构1中的后行走轮及后手臂机构3中的两个行走轮越过第一悬垂金具及线夹68后落线的过程同前手臂机构1中前行走轮相同。

巡检机器人跨越右侧的第二防振锤69的过程同跨越左侧第一防振锤66的过程相同，如图14d、14e所示。

当机器人遇到如图13b所示环境为第一防振锤66、第一绝缘子67、第一悬垂金具及线夹68、第二绝缘子70、第二悬垂金具及线夹71、第二防振锤69时，其跨越过程与跨越如图13a所示的障碍环境相同。

在夹紧机构的夹紧轮26夹紧地线65的过程中，夹紧轮26两边的保护夹25从两侧半包围地线65，起到安全保护作用，避免机器人机构的行走轮脱离地线。

实施例2(前、后手臂机构之间的距离通过丝杠与滑块螺母的传动可调)

如图15所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：箱体2上设有第一、二电机80、83，两电机的输出轴分别连接有安装在箱体2上的第二、三丝杠81、84，第二、三丝杠81、84上分别螺纹连接有第一、二滑块螺母82、85，前、后手臂机构1、3分别与第二、一滑块螺母85、82相连接，第二、一电机83、80输出的转动通过第三、二丝杠84、81与第二、一滑块螺母85、82的螺纹传动，带动前、后手臂机构1、3往复移动，调节两手臂机构之间的距离。第一电机80工作，驱动第二丝杠81转动，第二丝杠81通过与第一滑块螺母82的螺纹连接、使第一滑块螺母82在第二丝杠81上移动，从而带动后手臂机构3移动；第二电机83工作，驱动第三丝杠84转动，第三丝杠84通过与第二滑块螺母85的螺纹连接、使第二滑块螺母85在第三丝杠84上移动，从而带动前手臂机构1移动。前、后手臂机构的距离可调节，增大越障适应范围。

实施例3(前、后手臂机构之间的距离通过齿轮与齿条的传动可调)

如图16所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：箱体2上设有第三电机89，第三电机89的输出轴连接有齿轮87，前、后手臂机构1、3上分别连接有与齿轮87啮合传动的第一、二齿条86、88，第一、二齿条86、88平等设置；第三电机89输出的转动通过齿轮87与第一、二齿条86、88的传动，带动前、后手臂机构1、3往复移动，调节两手臂机构之间的距离。第三电机89工作，驱动齿轮87转动，齿轮87通过与第一、二齿条86、88的啮合传动、带动第一、二齿条86、88向内或向外移动，从而带动前、后手臂机构1、3向内或向外移动，使前、后手臂机构之间的距离缩短或伸长，实现对前、后手臂机构之间距离的调节。

本发明机器人机构的前、后手臂机构均采用两个兼起行走和夹爪作用的行走轮，利于行走、爬坡和越障，安全保护性好，无需调节质心，作业空间大，适合野外作业和上下线路的需要。

Claims (10)

1.一种双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：包括箱体(2)及结构相同的前、后手臂机构(1、3)，前、后手臂机构(1、3)分别安装在箱体(2)上，每个手臂机构上均包括行走机构、翻转机构、俯仰机构、夹紧机构及支撑臂(24)，支撑臂(24)的一端与箱体(2)相连，另一端铰接有俯仰机构，俯仰机构的两端分别设有前、后翻转机构，可由水平状态翻转至垂直状态的前、后行走机构分别连接于前、后翻转机构的输出端，前、后行走机构及前、后翻转机构与俯仰机构连动；在前、后行走机构的正下方设有安装在支撑臂(24)上、可上下移动夹紧地线的夹紧机构。

2.按权利要求1所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：在支撑臂(24)与箱体(2)之间加设有回转机构，回转机构安装在箱体(2)上，支撑臂(24)的一端与回转机构相连接。

3.按权利要求2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述回转机构包括连接板(51)、第三主动齿轮(52)、第三从动齿轮(53)、回转固定板(54)、回转电机(55)、回转轴(57)及第二电位计(62)，回转固定板(54)固接在箱体(2)上，回转电机(55)安装在回转固定板(54)上，回转电机(55)的输出轴上设有第三主动齿轮(52)；回转轴(57)可转动地安装在回转固定板(54)上，第三从动齿轮(53)固接在回转轴(57)上、与第三主动齿轮(52)相啮合，回转轴(57)的一端设有第二电位计(62)，另一端与连接板(51)的一端固接，连接板(51)的另一端固接在支撑臂(24)上。

4.按权利要求1或2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述前、后手臂机构(1、3)之间的距离可调，在箱体(2)上设有第一、二电机(80、83)，两电机的输出轴分别连接有安装在箱体上的第二、三丝杠(81、84)，第二、三丝杠(81、84)上分别螺纹连接有第一、二滑块螺母(82、85)，前、后手臂机构(1、3)分别与第二、一滑块螺母(85、82)相连接，第二、一电机(83、80)输出的转动通过第三、二丝杠(84、81)与第二、一滑块螺母(85、82)的螺纹传动，带动前、后手臂机构(1、3)往复移动，调节两手臂机构之间的距离。

5.按权利要求1或2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述前、后手臂机构(1、3)之间的距离可调，在箱体(2)上设有第三电机(89)，第三电机(89)的输出轴连接有齿轮(87)，前、后手臂机构(1、3)上分别连接有与齿轮(87)啮合传动的第一、二齿条(86、88)，第三电机(89)输出的转动通过齿轮(87)与第一、二齿条(86、88)的传动，带动前、后手臂机构(1、3)往复移动，调节两手臂机构之间的距离。

6.按权利要求1或2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述支撑臂(24)的另一端设有U型槽，俯仰机构容置于该U型槽内；所述俯仰机构包括俯仰架(22)、俯仰电机(21)、俯仰轴(23)及第三电位计(93)，俯仰电机(21)安装在U型槽的一侧外面，俯仰电机(21)的输出轴连接有位于U型槽内的俯仰轴(23)，俯仰架(22)固接在俯仰轴(23)上、与其连动；第三电位计(93)安装在俯仰轴(23)上、位于U型槽另一侧的外面，与俯仰轴(23)连动。

7.按权利要求1或2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述前、后翻转机构的结构相同，包括连接架(19)、翻转支架(18)、翻转轴(15)、减速箱(12)、第一电位计(14)、蜗轮(17)、蜗杆(16)、翻转电机(10)及限位块(20)，前、后翻转电机中的两个翻转支架(18)分别安装在俯仰架(22)的两端，翻转支架(18)为U型、其上设有翻转轴(15)；翻转支架(18)的一侧外面连接有减速箱(12)，减速箱(12)内容置有套接在翻转轴(15)上的蜗轮(17)，减速箱(12)外的翻转轴(15)上设有第一电位计(14)；翻转电机(10)安装在减速箱(12)上，翻转电机(10)的输出轴连接有位于减速箱内蜗轮下方、与蜗轮(17)啮合传动的蜗杆(16)；连接架(19)的一端连接于翻转轴(15)、与翻转轴(15)连动，另一端与行走机构相连；在连接架(19)上设有与俯仰架(22)相对应的限位块(20)。

8.按权利要求1或2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述前、后行走机构的结构相同，包括行走电机(4)、第一机座(5)、第一主动齿轮(6)、第一从动齿轮(7)、行走轮(8)、隔套(74)及行走轮轴(9)，行走轮轴(9)的一端安装在第一机座(5)上、并由第一机座(5)穿出与翻转机构中的连接架(19)的另一端相连接，行走轮(8)通过第一轴承(75)及隔套(74)套接在行走轮轴(9)上、通过轮槽行走于架空的地线上，行走轮(8)可相对行走轮轴(9)转动；行走电机(4)安装在第一机座(5)上，行走电机(4)的输出轴上设有第一主动齿轮(6)，在行走轮(8)上固接有与第一主动齿轮(6)啮合传动的第一从动齿轮(7)，所述前行走机构的行走轮前面设有安装在连接架(19)上的第二行程开关(72)。

9.按权利要求1或2所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述夹紧机构包括一组升降组件及多组导向组件，该升降组件包括夹紧轮(26)、轮轴(27)、轮架(28)、第二从动齿轮(29)、第二主动齿轮(30)、夹紧电机(31)、电机固定板(32)、夹紧导轨(36)、第一丝杠(43)、丝母(44)、丝母套(46)、第一轴承座(49)及第一锁紧螺母(50)，电机固定板(32)为自由状态、由各组导向组件支撑，夹紧电机(31)安装在电机固定板(32)上，电机输出轴由电机固定板(32)穿出、并设有第二主动齿轮(30)；轮架(28)为U型，夹紧轮(26)通过轮轴(27)铰接在轮架(28)上，轮架(28)下方固接有第一丝杠(43)，第一丝杠(43)上套接有丝母套(46)，丝母套(46)通过轴承与固接在电机固定板(32)上的第一轴承座(49)相连接，轴承下方设有螺纹连接于丝母套(46)上的第一锁紧螺母(50)；丝母(44)安装在丝母套(46)上、并与第一丝杠(43)螺纹连接，丝母(44)上设有与第二主动齿轮(30)啮合传动的第二从动齿轮(29)，夹紧电机(31)输出的转动通过第二主动、从动齿轮(30、29)的齿轮副传动及丝母(44)与第一丝杠(43)的螺纹传动，带动第一丝杠(43)、夹紧轮(26)及轮架(28)做上下往复移动；在电机固定板(32)的一侧设有第一行程开关(63)；所述轮架(28)上固接有夹紧导轨(36)，该夹紧导轨(36)通过直线轴承(35)与电机固定板(32)相连。

10.按权利要求9所述的双臂四轮式巡检机器人机构，其特征在于：所述多组导向组件结构相同，包括弹簧(39)、导轨(40)及支持板(41)，支持板(41)通过夹紧安装座(64)固接在支撑臂(24)上，导轨(40)的一端通过直线轴承(35)安装在电机固定板(32)上，另一端固接在支持板(41)上，在电机固定板(32)与支持板(41)之间的导轨(40)上设有弹簧(39)。

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