CN102136696B - 一种输电线路巡检或除冰机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于输电线路巡检或除冰的越障机器人平台领域，具体涉及一种输电线路巡检或除冰机器人，机器人包括前臂、后臂和腰关节，前臂和后臂对称设置在腰关节上，前臂和后臂上分别设置有输电线路连接装置，机器人可以携带各种检测传感器近距离、多视角的监测线路的运行状况，可以减轻工人巡线的劳动强度，提高巡检作业的质量和工作效率，可以跨越线路上的金具，如悬垂线夹、防震锤、间隔棒、屏蔽环等，沿线路自动行走，受自然环境的影响小、巡检范围大，可以携带除冰模块，做到有冰即除，最大限度的减小覆冰对输电线路的影响，保证供电安全。
Description
技术领域：
本发明涉及用于输电线路巡检或除冰的越障机器人平台领域，具体涉及一种输电线路巡检或除冰机器人。
背景技术：
由于输电线路分布点多、面广，绝大部分远离城镇，所处地形复杂，自然环境恶劣，且电力线及杆塔附件长期暴露在野外，会受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，如不及时修复更换，原来微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积停电，从而造成极大的经济损失和严重的社会影响，另外，由于我国幅员辽阔，气候条件多变，使得覆冰雪出现的可能性增大，在某些地区甚至成为常发性现象，覆冰雪会引起倒塔、断线、舞动、覆冰闪络等多种灾害，对架空线路的安全运行造成严重危害。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。
当前对输电线路的巡检主要采用两种方法，即地面人工目测法和直升飞机航测法。人工巡线采用的是人工巡视、手工记录的工作方式，巡检精度低，劳动强度大，难以保证巡检到位率。受自然环境的影响，有些地区人员和车辆难以到达，恶劣的作业环境甚至威胁到工作人员的人身安全。当前，输电线路增长速度飞速增加，高山大岭线路比例增多，人工巡线难度增大，遇有恶劣气候故障发生时巡线难度和危险性更大，并且效率低，除冰效果不好，而且因为覆冰的影响，作业难度大，容易造成伤亡事故。直升飞机航测则存在飞行安全隐患，特别是地形复杂的地区，低空气流不稳定，危险更大，而且巡线费用昂贵，限制了直升机巡视的广泛推广。
所以，目前急需研制一种新的输电线路巡检或除冰装备，解决上述问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种输电线路巡检或除冰机器人，机器人可以携带各种检测传感器近距离、多视角的监测线路的运行状况，可以减轻工人巡线的劳动强度，提高巡检作业的质量和工作效率，可以跨越线路上的金具，如悬垂线夹、防震锤、间隔棒、屏蔽环等，沿线路自动行走，受自然环境的影响小、巡检范围大。机器人携带除冰模块，可以做到有冰即除，最大限度的减小覆冰对输电线路的影响，保证供电安全。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种输电线路巡检或除冰机器人，所述机器人包括前臂、后臂和腰关节，所述前臂和后臂对称设置在腰关节上，所述前臂和后臂上分别设置有输电线路连接装置。
本发明提供的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述输电线路连接装置包括手爪和手爪电机，所述手爪与手爪电机通过齿轮连接，所述手爪的手指方向朝下。
本发明提供的另一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述前臂和后臂均包括上臂和下臂。
本发明提供的再一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述前臂和后臂的下臂分别通过肩关节与腰关节相连接。
本发明提供的又一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述肩关节包括直线导轨和安装在其上的移动关节，所述前臂和后臂的下臂一端与移动关节相连，所述移动关节带动前臂和后臂在直线导轨上运动，所述直线导轨与所述腰关节连接。
本发明提供的又一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，在所述直线导轨远离腰关节的一端上设有移动关节电机，所述移动关节电机与所述移动关节相连接。
本发明提供的又一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述腰关节上设有与其相连接的腰关节电机，所述腰关节电机驱动腰关节进行运动。
本发明提供的又一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述前臂和后臂的上臂上部分别固接有一固定件，所述固定件中设有驱动轮，所述驱动轮通过同轴设置的驱动轮电机进行驱动。
本发明提供的又一优选的一种输电线路巡检或除冰机器人技术方案中，所述前臂和后臂的上臂与下臂之间均设有肘关节和肘关节电机，所述肘关节与肘关节电机相连接。
由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：
1、手爪手指向上抱紧导线，可以有效防止机器人坠落。
2、手爪抱紧导线可以增加驱动轮与导线之间的摩擦力，既可以防止驱动轮打滑，又可以增大机器人的爬坡能力。
3、通过上臂侧摆躲避障碍物的方式避障，仅需肘关节转动就能实现，动作简单。
4、两臂间距可以调节，能够适应不同长度的障碍物和障碍物间距。
5、腰关节在两臂中间，使手臂转动的力臂减小，可以大大减小手臂上抬、下降所需的扭矩。
附图说明
图1为一种输电线路巡检或除冰机器人的结构示意图；
其中，1-前臂，2-后臂，3-手爪电机，4-驱动轮电机，5-手爪，6-驱动轮，7-肘关节电机，8-肘关节，9-移动关节，10-移动关节电机，11-腰关节电机，12-腰关节，13-肩关节，14-直线导轨，15-上臂，16-下臂，17-固定件。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，本例的发明一种输电线路巡检或除冰机器人，所述机器人包括前臂1、后臂2、和腰关节12，前臂1的一端与后臂2的一端连接在所述腰关节12上，前臂1与后臂2位置对称，前臂2的另一端和后臂2的另一端设置有输电线路连接装置，前臂和后臂上设有红外传感器，前臂1和后臂2都包括上臂和下臂，输电线路连接装置设置在上臂2上，前臂1和后臂2的下臂16与腰关节12连接，输电线路连接装置包括手爪5和手爪电机3，手爪5与手爪电机3相连，手爪5手指方向向下，前臂1和后臂2的上臂15上部分别固接有一固定件17，固定件17中设有驱动轮6，驱动轮6通过同轴设置的驱动轮电机4进行驱动，前臂1和后臂2的上臂15与下臂16之间设有肘关节8和肘关节电机7，肘关节8与肘关节电机7相连，前臂1和后臂2的下臂16与腰关节12之间设有肩关节13，肩关节13包括移动关节9和直线导轨14，所述下臂16的一端与移动关节9的一端连接，移动关节9安装在直线导轨14上，直线导轨14另一端与腰关节12连接，直线导轨14铰接在腰关节12上，直线导轨14远离腰关节12的一端上设有移动关节电机10，移动关节电机10与移动关节9连接，腰关节12处设有腰关节电机11，腰关节12与腰关节电机11连接。
在不越障时，通过前臂1和后臂2的上臂15手爪电机3旋转一定角度，分别使前臂1和后臂2的上臂15手爪5两个手指闭合，抱住导线。越障时，前臂1和后臂2的上臂15手爪电机3反向旋转一定角度，使手爪5两个手指打开，前臂1和后臂2的驱动轮6可以随手臂15上抬，使驱动轮6脱离导线。手爪5有两个作用：一是手爪5闭合抱住导线，防止驱动轮6脱离导线，导致机器人坠落。二是通过抱紧导线，增大轮子和导线之间的正压力，从而增大轮子和导线之间的摩擦力，防止轮子打滑。
当要越障时，由于各种障碍物的长度不同，各个障碍物之间的距离也不完全相同，这就需要调节机器人两臂之间的距离，以适应不同情况。前臂1和后 臂2的肩关节13是一个可移动的关节，由直线导轨14和移动关节9组成，移动关节9可以沿直线导轨14移动。通过肩关节13电机10转动，肩关节13可以带动两只手臂移动，调节两臂之间的距离。腰关节12是一个转动关节，通过腰关节电机11转动，可以使机器人手臂绕腰关节12转动，从而使手臂上抬或下降。
机器人的越障过程如下：前臂1的手爪5打开，前臂1的腰关节12转动，带动前臂1上抬，使前臂1的驱动轮6脱离导线，前臂1的肘关节8转动，带动前臂1的上臂15向远离导线的方向摆动，整个上臂1远离导线及障碍物，后臂2的驱动轮6转动，机器人沿导线前进，前臂1越过障碍物，前臂1的肘关节8反向转动，带动前臂1的上臂15向导线的方向摆动，前臂1的驱动轮6到达导向正上方，腰关节12反向转动，使前臂1下降，前臂1的驱动轮6与导线接触，前臂1的手爪5闭合，后臂2的手爪5打开，后臂2的腰关节12转动，带动后臂2上抬，使后臂2的驱动轮6脱离导线，后臂2的肘关节8转动，带动后臂2的上臂15向远离导线的方向摆动，整个上臂15远离导线及障碍物，前臂1的驱动轮6转动，机器人沿导线前进，后臂2越过障碍物，后臂2的肘关节8反向转动，带动后臂2的上臂15向导线的方向摆动，后臂2的驱动轮6到达导向正上方，后臂2的腰关节12反向转动，使后臂2下降，后臂2的驱动轮6与导线接触，后臂2的手爪5闭合。至此机器人越过障碍物，继续前进。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种输电线路巡检或除冰机器人，其特征在于：所述机器人包括前臂(1)、后臂(2)和腰关节(12)，所述前臂(1)和后臂(2)对称设置在腰关节(12)上，所述前臂(1)和后臂(2)上分别设置有输电线路连接装置；
所述输电线路连接装置包括手爪(5)和手爪电机(3)，所述手爪(5)与手爪电机(3)通过齿轮连接，所述手爪(5)的手指方向朝下；
所述前臂(1)和后臂(2)均包括上臂(15)和下臂(16)；
所述前臂(1)和后臂(2)的下臂(16)分别通过肩关节(13)与腰关节(12)相连接；
所述肩关节(13)包括直线导轨(14)和安装在其上的移动关节(9)，所述前臂和后臂的下臂(16)一端与移动关节(9)相连，另一端与肘关节(8)相连；所述移动关节(9)带动前臂和后臂在直线导轨(14)上运动，所述直线导轨(14)与所述腰关节(12)连接；
在所述直线导轨(14)远离腰关节(12)的一端上设有移动关节电机(10)，所述移动关节电机(10)与所述移动关节(9)相连接；
所述腰关节(12)上设有与其相连接的腰关节电机(11)，所述腰关节电机(11)驱动腰关节(12)进行运动；
所述前臂(1)和后臂(2)的上臂(15)上部分别固接有一固定件(17)，所述固定件(17)中设有驱动轮(6)，所述驱动轮(6)通过同轴设置的驱动轮电机(4)进行驱动；
所述前臂(1)和后臂(2)的上臂(15)与下臂(16)之间均设有肘关节(8)和肘关节电机(7)，所述肘关节(8)与肘关节电机(7)相连接。
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