CN102290740B - 架空线路跨越式机器人行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空线路跨越式机器人行走装置，包括壳体，壳体内开设内腔，内腔上安装四根第一缓冲杆，第一缓冲杆上安装行走电机，行走电机上安装行走槽轮；内腔内安装两个跨越障碍支架，跨越障碍支架包括U形支座，U形支座通过转轴与两根连杆连接，两连杆与支撑座铰接，支撑座上安装第二缓冲杆，第二缓冲杆上安装跨越辊支架，跨越辊支架上安装跨越辊；内腔内安装控制箱和第一电机，第一电机上安装第一链轮和第二齿轮，左侧跨越障碍支架的转轴的上安装第二链轮，第二链轮与第一链轮通过第一链条连接；第三齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮轴上安装第四链轮，右侧跨越障碍支架的转轴的上安装第三链轮，第三链轮通过第二链条与第四链轮连接。

Description

架空线路跨越式机器人行走装置

技术领域

 本发明涉及一种架空线路跨越式机器人行走装置。

背景技术

架空输电线路尤其是超高压线路长期处于野外环境之中，风筝、塑料大棚篷布、塑料地膜等危及输电线路运行安全的异物经常悬挂在超高压线路上，如不及时清理，则极易影响电力正常输送。目前对悬挂在架空线路上异物的清除主要是采用人工清理，即通过人员目测或借助望远镜观察确定异物位置，而后由工作人员高空作业清除异物；但是上述方法，存在劳动强度大、高空作业危险性高和效率较低的缺陷，很难达到理想的结果。目前虽然有可以在架空线路行走和实时检测的智能化机器人，但目前这种机器人无法在如500kV架空线路的多根电线上跨越间隔棒和防振锤的同时进行清障作业，即无法跨直线杆塔，使得机器人清障的范围受到很大的限制，并且，行走极不稳定，易掉落，从而，使得现有的清障机器人难以推广应用，大都仍采用人工清除的方法。另外，现有机器人的机械臂等机构都安装于其外部，使得整个机器人外部有较多的分叉，大幅增加了将机器人吊起悬挂于架空线路上的难度。在吊挂过程中，极易出现机器人的机械臂等外部构件缠绕架空线，使机器人处于既无法正常悬挂也无法取下的两难境遇，一旦出现上述情况，即使派工作人员再爬上高塔进行人工作业，也很难将机器人取下，最终往往只得将与机器人缠绕线路割断才可取下机器人，必然给用户造成巨大的经济损失。总之，现有机器人无法达到理想效果的主要原因是缺少稳定可靠的行走装置。

发明内容

本发明的目的，是提供一种架空线路跨越式机器人行走装置，它适用于500kV架空线路的清障机器人或其他型号的机器人安装使用，可使机器人顺利通过直线杆塔，不受间隔棒和防振锤的阻碍，行走稳定不易掉落，并且，它方便悬挂，可避免机器人与线路缠绕，从而可解决现有技术存在的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：架空线路跨越式机器人行走装置，包括壳体，壳体内开设内腔，内腔的上部固定安装四根第一缓冲杆，每根第一缓冲杆的第一导向杆伸出壳体外安装行走电机，行走电机的输出轴上安装行走槽轮，行走槽轮位于壳体的前上方；内腔的下部以内腔中轴线为中线左右对称安装两个跨越障碍支架，跨越障碍支架由U形支座、连杆、支撑座、第二缓冲杆、跨越辊支架和跨越辊连接构成；U形支座竖直安装于内腔内，U形支座与壳体固定连接，U形支座上安装转轴，转轴的两端各安装一根连杆，连杆的后端与转轴固定连接，连杆的前端分别与支撑座的两端铰接，支撑座上安装第二缓冲杆，第二缓冲杆的第二导向杆穿过支撑座安装跨越辊支架，跨越辊支架上安装跨越辊；壳体的左右两侧各开设一个凹槽，凹槽与跨越障碍支架对应；内腔内安装控制箱，控制箱上安装第一电机，第一电机的输出轴上安装第一链轮和第二齿轮，左侧跨越障碍支架的转轴的上端安装第二链轮，第二链轮与第一链轮通过第一链条连接；内腔内安装第三齿轮，第三齿轮与第二齿轮啮合，第三齿轮的轴上安装第四链轮，右侧跨越障碍支架的转轴的上端安装第三链轮，第三链轮通过第二链条与第四链轮连接。 

为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案实现：所述行走槽轮的轴上设有定位杆，内腔内安装限位槽轮铰链座，限位槽轮铰链座与壳体的上部内壁固定连接，限位槽轮铰链座上安装转动轴，转动轴与定位杆空间垂直，转动轴上安装杠杆和第一齿轮，杠杆上安装限位槽轮，限位槽轮的轴上安装限位板，限位板与第一缓冲杆的轴空间垂直；第三齿轮的轴上安装第一丝杠，第一丝杠的外周安装第二螺母，第二螺母上安装齿条和滑套，内腔内固定安装滑轨，滑轨与滑套配合，齿条与第一齿轮啮合，限位板上开设定位槽，定位槽与定位杆一一对应。所述内腔内平行设有两块定位隔板，控制箱和第一电机位于两定位隔板之间。所述左侧跨越障碍支架的转轴下端和右侧跨越障碍支架的转轴的下端分别穿出壳体外各安装一个配重块；两配重块相对应的一端都是圆弧面。所述的第一缓冲杆包括第一缓冲杆壳体，第一缓冲杆壳体的侧壁上开设第一透槽，第一缓冲杆壳体内安装第一导向杆，第一导向杆的外周设有第一限位凸块，第一限位凸块上设有第一限位杆，第一限位杆位于第一透槽内，第一导向杆的外周安装第一弹簧，第一弹簧的一端与第一限位凸块接触，第一弹簧的另一端与第一缓冲杆壳体的前端接触。所述的第二缓冲杆包括第二缓冲杆壳体，第二缓冲杆壳体的侧壁上开设第二透槽，第二缓冲杆壳体内安装第二导向杆，第二导向杆的外周设有第二限位凸块，第二限位凸块上设有第二限位杆，第二限位杆与第二透槽配合，第二导向杆的外周安装第二弹簧，第二弹簧的一端与第二限位凸块接触，第二弹簧的另一端与第二缓冲杆壳体接触。

本发明的积极效果在于：它可使机器人能快速稳定地跨越架空线路上的间隔棒和防振锤，能轻松穿过直线杆塔，使机器人在架空线路上几乎不存在对其造成阻碍的物件，可在整个架空线路上巡视及清除线路上的障碍物，便于推广应用，有能力完全替代人工进行清障工作，具有安全高效的优点。在悬挂时，它的跨越障碍支架均可折叠收入机器人壳体内，使机器人外部除行走轮和摄像头外几乎没有分支机构，而行走轮和摄像头在悬挂过程中均高于所有架空线路，不会发生缠绕，从而，可有效防止机器人的跨越障碍支架与线路缠绕，避免出现既无法正常悬挂工作，又无法取下的情况。在机器人悬挂完成后，机器人可自行展开，以便在线路上稳定行走。本发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和操作方便的优点。

附图说明

图1是本发明所述架空线路跨越式机器人行走装置的结构示意图；图2是图1的B向结构示意图；图3是本发明所述架空线路跨越式机器人行走装置展后开处于工作状态的结构示意图；图4是图3的C向结构示意图；图5是图1的A-A剖视结构示意图；图6是图3的左视结构示意图；图7是所述第一缓冲杆的结构示意图；图8是图所示第二缓冲杆的结构示意图。

附图标记：1壳体　2内腔　3第一缓冲杆　4行走槽轮　5定位杆　6齿条　10限位槽轮铰链座　11杠杆　12第一齿轮　13限位槽轮　14限位板　15定位槽　16第一链轮　17第二链轮　18第一链条　19第三链轮　20第二链条　21第四链轮　22第二齿轮　23第三齿轮　24第一电机　25控制箱　26定位隔板　27配重块　28跨越障碍支架　29辅助辊　30跨越辊　31跨越辊支架　32支撑座　33第二缓冲杆　34凹槽　35U形支座　36连杆　37上层线路　38下层线路　39转轴　40行走电机　41第一丝杠　42滑轨　43滑套　44第二螺母　45第一缓冲杆壳体　46第一导向杆　47第一透槽　48第一弹簧　49第一限位杆　50第一限位凸块　51第二导向杆　52第二限位凸块　53第二限位杆　54第二弹簧　55第二透槽　56第二缓冲杆壳体。

具体实施方式

本发明所述的架空线路跨越式机器人行走装置，如图1所示，它包括壳体1，壳体1内开设内腔2，内腔2的上部固定安装四根第一缓冲杆3，每根第一缓冲杆3的第一导向杆46伸出壳体1外安装行走电机40，行走电机40的输出轴上安装行走槽轮4。为方便通过行走槽轮4将机器人悬挂于架空线路上，如图5和图6所示，所有行走槽轮4均位于壳体1的前上方。如图1所示，内腔2的下部以内腔2中轴线为中线左右对称安装两个跨越障碍支架28。如图1和图6所示，每个跨越障碍支架28由U形支座35、连杆36、支撑座32、第二缓冲杆33、跨越辊支架31和跨越辊30连接构成；U形支座35竖直安装于内腔2内，U形支座35与壳体1固定连接，U形支座35上安装转轴39，转轴39的两端各安装一根连杆36，连杆36的后端与转轴39固定连接，连杆36的前端分别与支撑座32的两端铰接，支撑座32上安装第二缓冲杆33，第二缓冲杆33的第二导向杆51穿过支撑座32外安装跨越辊支架31，跨越辊支架31上安装跨越辊30。壳体1的左右两侧各开设一个凹槽34，凹槽34与跨越障碍支架28对应；当连杆36如图1所示位置旋转180度至图3所示位置时，连杆36的前端可位于凹槽34内，从而最大可能将第二缓冲杆33和跨越辊30移出壳体1外，以便于跨越辊30与架空线路紧密接触，对机器人的行走起导向作用。内腔2内安装控制箱25，控制箱25内安装可编程控制器等现有的控制装置、电瓶和现有的无线信号发射和接收装置，方便工作人员在地面上对机器人进行遥控。如图1所示，控制箱25上安装第一电机24，第一电机24的输出轴上安装第一链轮16和第二齿轮22，左侧跨越障碍支架28的转轴39的上端安装第二链轮17，第二链轮17与第一链轮16通过第一链条18连接；内腔2内安装第三齿轮23，第三齿轮23与第二齿轮22啮合，第三齿轮23的轴上安装第四链轮21，右侧跨越障碍支架28的转轴39的上端安装第三链轮19，第三链轮19通过第二链条20与第四链轮21连接。所述的行走装置上安装摄像头和机械臂就可构成清障机器人。 

清理前，先利用吊车等现有吊装机械将机器人悬挂于架空线路上，此时机器人的跨越障碍支架28如图1和图5所示均收缩于壳体1内收藏，以防与线路发生缠绕。将行走槽轮4挂于架空线路的上层线路37上后，使上层线路37位于行走槽轮4即完成机器人的悬挂工作。机器人悬挂完成后，吊装机械仍不能撤除，此时，工作人员遥控控制箱25，控制箱25控制第一电机24转动，第一电机24一方面通过第一链轮16、第一链条18和第二链轮17带动左侧跨越障碍支架28的转轴39转动，左侧跨越障碍支架28的转轴39带动与其连接的连杆36如图1所示位置转180度至图3所示位置，将跨越辊30和第二缓冲杆33移出壳体1外，如图3所示，使跨越辊30与下层线路38接触配合。行走槽轮4与跨越辊30上下两处与架空线路接触配合，可用确保机器在架空线路上稳定行走。跨越障碍支架28展开后，可撤除吊装机械，机器人可在架空线路上独立行走。第二缓冲杆33始终为提供跨越辊30压紧下层线路38的预紧力，第一缓冲杆3为行走槽轮4提供向下的预紧力，使行走槽轮4紧紧咬住上层线路37。

清理时，工作人员根据摄像头拍摄的图像遥控控制箱25，控制箱25控制行走电机40转动，行走电机40带动行走槽轮4转动，从而带动机器人沿架空线路移动。每个行走槽轮4均是独立行走力源。当接近线路上的杂物时，控制箱25控制机械手臂将线路上的杂物摘除。为进一步防止跨越辊30与下层线路38脱离，跨越辊支架31的上方安装辅助辊29。

机器人在架空线路上的行进过程中，行走槽轮4跨越间隔棒或防振锤的方式如下：最先遇到间隔棒或防振锤的第一个行走槽轮4会在间隔棒或防振锤的作用下相对壳体1向上抬起，此时是，其他行走槽轮4仍与线路紧密挂接在一起，确保机器人能牢固挂于线路上；第一个行走槽轮4跨过间隔棒或防振锤后，会在与其连接的第一缓冲杆3的带动下复位重新与线路挂接。第二、第三和第四个行走槽轮4依次重复前一行走槽轮4的跨越动作。在行走过程中，始终确保一个行走槽轮4在脱离线路作跨越间隔棒或防振锤动作时，其他三个行走槽轮4牢牢抓住线路，使机器人保持稳定。

为进一步防止机器人与架空线路脱离掉下，如图1、图3、图5和图6所示，所述行走槽轮4的轴上设有定位杆5，如图1和图3所示，内腔2内安装限位槽轮铰链座10，限位槽轮铰链座10与壳体1的上部内壁固定连接，限位槽轮铰链座10上安装转动轴，转动轴与定位杆5空间垂直，转动轴上安装杠杆11和第一齿轮12，杠杆11上安装限位槽轮13，限位槽轮13的轴上安装限位板14，限位板14与第一缓冲杆3的轴空间垂直；第三齿轮23的轴上安装第一丝杠41，第一丝杠41的外周安装第二螺母44，第二螺母44与第一丝杠41螺纹连接，第二螺母44上安装齿条6和滑套43，内腔2内固定安装滑轨42，滑轨42与滑套43配合防止第二螺母44转动，齿条6与第一齿轮12啮合，限位板14上开设定位槽15，定位槽15与定位杆5一一对应。

在跨越障碍支架28展开的同时，第二齿轮22带动第三齿轮23转动，第三齿轮23通过第一丝杠41带动第二螺母44作直线移动，使齿条6带动第一齿轮12转动，从而使限位槽轮13向上转动90度，限位板14上的定位槽15与定位杆5一一对应配合，限位槽轮13与行走槽轮4配合将上层线路37上下夹紧固定。此时，行走槽轮4、限位槽轮13、限位板14和壳体1连接构成一个封闭环将上层线路37牢牢锁定，即使行走槽轮4与上层线路37分离，上层线路37仍无法由上述封闭环内脱出，确保机器人不会由架空线路上落下，避免机器人摔毁或伤人情况发生，安全性更高。

为使跨越障碍支架28闭合时不会与第一电机24和控制箱25碰撞，确保第一电机24和控制箱25正常工作。如图1和图3所示，所述内腔2内平行设有两块定位隔板26，控制箱25和第一电机24位于两定位隔板26之间。

为进一步确保机器人的行走稳定，如图1至图4所示，所述左侧跨越障碍支架28的转轴39下端和右侧跨越障碍支架28的转轴39的下端分别穿出壳体1外各安装一个配重块27；两配重块27相对应的一端都是圆弧面。当跨越障碍支架28展开时，配重块27如图3和图4所示转动90度，使机器人的重心前移，使得机器人的下部更加紧密地压紧架空线路，从而，确保机器人的稳定行走。

如图7所示，所述的第一缓冲杆3包括第一缓冲杆壳体45，第一缓冲杆壳体45的侧壁上开设第一透槽47，第一缓冲杆壳体45内安装第一导向杆46，第一导向杆46的外周设有第一限位凸块50，第一限位凸块50上设有第一限位杆49，第一限位杆49位于第一透槽47内，第一导向杆46的外周安装第一弹簧48，第一弹簧48的一端与第一限位凸块50接触，第一弹簧48的另一端与第一缓冲杆壳体45的前端接触。第一缓冲杆3通过第一导向杆46对行走槽轮4施加咬紧架空线路的预紧力。

如图8所示，所述的第二缓冲杆33包括第二缓冲杆壳体56，第二缓冲杆壳体56的侧壁上开设第二透槽55，第二缓冲杆壳体56内安装第二导向杆51，第二导向杆51的外周设有第二限位凸块52，第二限位凸块52上设有第二限位杆53，第二限位杆53与第二透槽55配合，第二导向杆51的外周安装第二弹簧54，第二弹簧54的一端与第二限位凸块52接触，第二弹簧54的另一端与第二缓冲杆壳体56接触。

本发明所述的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (6)

1.架空线路跨越式机器人行走装置，其特征在于：包括壳体（1），壳体（1）内开设内腔（2），内腔（2）的上部固定安装四根第一缓冲杆（3），每根第一缓冲杆（3）的第一导向杆（46）伸出壳体（1）外安装行走电机（40），行走电机（40）的输出轴上安装行走槽轮（4），行走槽轮（4）位于壳体（1）的前上方；内腔（2）的下部以内腔（2）中轴线为中线左右对称安装两个跨越障碍支架（28），跨越障碍支架（28）由U形支座（35）、连杆（36）、支撑座（32）、第二缓冲杆（33）、跨越辊支架（31）和跨越辊（30）连接构成；U形支座（35）竖直安装于内腔（2）内，U形支座（35）与壳体（1）固定连接，U形支座（35）上安装转轴（39），转轴（39）的两端各安装一根连杆（36），连杆（36）的后端与转轴（39）固定连接，连杆（36）的前端分别与支撑座（32）的两端铰接，支撑座（32）上安装第二缓冲杆（33），第二缓冲杆（33）的第二导向杆（51）穿过支撑座（32）安装跨越辊支架（31），跨越辊支架（31）上安装跨越辊（30）；壳体（1）的左右两侧各开设一个凹槽（34），凹槽（34）与跨越障碍支架（28）对应；内腔（2）内安装控制箱（25），控制箱（25）上安装第一电机（24），第一电机（24）的输出轴上安装第一链轮（16）和第二齿轮（22），左侧跨越障碍支架（28）的转轴（39）的上端安装第二链轮（17），第二链轮（17）与第一链轮（16）通过第一链条（18）连接；内腔（2）内安装第三齿轮（23），第三齿轮（23）与第二齿轮（22）啮合，第三齿轮（23）的轴上安装第四链轮（21），右侧跨越障碍支架（28）的转轴（39）的上端安装第三链轮（19），第三链轮（19）通过第二链条（20）与第四链轮（21）连接。

2.根据权利要求1所述的架空线路跨越式机器人行走装置，其特征在于：所述行走槽轮（4）的轴上设有定位杆（5），内腔（2）内安装限位槽轮铰链座（10），限位槽轮铰链座（10）与壳体（1）的上部内壁固定连接，限位槽轮铰链座（10）上安装转动轴，转动轴与定位杆（5）空间垂直，转动轴上安装杠杆（11）和第一齿轮（12），杠杆（11）上安装限位槽轮（13），限位槽轮（13）的轴上安装限位板（14），限位板（14）与第一缓冲杆（3）的轴空间垂直；第三齿轮（23）的轴上安装第一丝杠（41），第一丝杠（41）的外周安装第二螺母（44），第二螺母（44）上安装齿条（6）和滑套（43），内腔（2）内固定安装滑轨（42），滑轨（42）与滑套（43）配合，齿条（6）与第一齿轮（12）啮合，限位板（14）上开设定位槽（15），定位槽（15）与定位杆（5）一一对应。

3.根据权利要求1所述的架空线路跨越式机器人行走装置，其特征在于：所述内腔（2）内平行设有两块定位隔板（26），控制箱（25）和第一电机（24）位于两定位隔板（26）之间。

4.根据权利要求1所述的架空线路跨越式机器人行走装置，其特征在于：所述左侧跨越障碍支架（28）的转轴（39）下端和右侧跨越障碍支架（28）的转轴（39）的下端分别穿出壳体（1）外各安装一个配重块（27）；两配重块（27）相对应的一端都是圆弧面。

5.根据权利要求1所述的架空线路跨越式机器人行走装置，其特征在于：所述的第一缓冲杆（3）包括第一缓冲杆壳体（45），第一缓冲杆壳体（45）的侧壁上开设第一透槽（47），第一缓冲杆壳体（45）内安装第一导向杆（46），第一导向杆（46）的外周设有第一限位凸块（50），第一限位凸块（50）上设有第一限位杆（49），第一限位杆（49）位于第一透槽（47）内，第一导向杆（46）的外周安装第一弹簧（48），第一弹簧（48）的一端与第一限位凸块（50）接触，第一弹簧（48）的另一端与第一缓冲杆壳体（45）的前端接触。

6.根据权利要求1所述的架空线路跨越式机器人行走装置，其特征在于：所述的第二缓冲杆（33）包括第二缓冲杆壳体（56），第二缓冲杆壳体（56）的侧壁上开设第二透槽（55），第二缓冲杆壳体（56）内安装第二导向杆（51），第二导向杆（51）的外周设有第二限位凸块（52），第二限位凸块（52）上设有第二限位杆（53），第二限位杆（53）与第二透槽（55）配合，第二导向杆（51）的外周安装第二弹簧（54），第二弹簧（54）的一端与第二限位凸块（52）接触，第二弹簧（54）的另一端与第二缓冲杆壳体（56）接触。

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