CN102941567B - 高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，它包括驱动轮机构、驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节固定在联板上，所述联板上还固定有导槽，所述驱动轮机构上还安装有导向轮机构，所述导向轮机构中的导向轮沿导槽滑动。本发明由于采用模块化设计，互换性强，结构简单紧凑，互换性强，可根据高压线路巡线及作业机器人的总体方案自由组合搭配，可在地线、单股导线及高压多分裂导线，跨越输电导线上各种障碍物。
Description
技术领域
[0001] 本发明涉及一种作业机器人驱动臂，尤其涉及一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂。
背景技术
[0002] 超高压输电线路是高压电网的重要组成部分，为保证其在运行过程中的安全性和稳定性，需要定期的开展巡检工作；由于输电线路分布点多，远离城镇，地形复杂，并且导线暴漏在野外，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。所以，必须对输电线路进行定期的巡视检查，随时掌握和了解输电线路的安全运行情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生；
[0003] 长期以来，我国对输电线路的巡检主要依靠人工，或望远镜，或红外热成像仪，边走边看,一些特殊的巡检还需要电力工人攀上高压线路进行检查，费时费力，危险性极大，有些原始森林、山崖线路人工根本无法巡检。利用机器人带电巡检和维护超高压输电网络，不但可以减轻工人千里巡线和带电作业的劳动强度，而且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，对提高电网自动化作业水平、保障电网安全运行具有重要意义。
[0004] 中国专利ZL200410061316.8公开了一种沿架空高压输电线路行驶的机器人，包括一对沿输电线运动的小臂机械手机构，二个小臂机械手的下端分别联接在一个能改变二个小臂相对距离的大臂的传动机构上，各小臂分别具有4个自由度，小臂上方为末端执行机构，该末端执行机构具有一个挂在输电线上的驱动轮及其第一驱动机构、一个从动轮和一个可抓握输电线的夹紧机构。综合分析，此专利主要有如下缺点:该专利机器人在遇到防震锤或者绝缘子串时，通过底部的滑台将前后两个小臂相互交替，来实现越障的功能。每个小臂都连接在底部的大臂上，并且每个小臂都分别具有4个自由度，其自由度数过多，机械结构及控制系统都比较复杂。
[0005] 中国专利201010525761.0公开了一种悬挂型巡线机器人，它由，包括行走和吊舱两部分。行走部分由两节躯干和三个驱动轮爪组成。两节型躯干成双平行四边形结构，保证三个驱动轮爪朝向相同，躯干上的5台电机驱动躯干纵摆、横摆和伸缩，使每一个越障驱动轮可以实现三自由度平动上下线。每个驱动轮爪包含驱动轮和夹紧装置，电机带动驱动轮使机器人在线上移动。由电机、滚珠丝杆副、弹簧以及夹紧轮等构成的夹紧装置保证驱动轮与线之间有足够的摩擦力。吊舱与行走部分通过两条钢带连接，吊舱上的两台电机通过钢带调整自身相对于躯干的重心位置，以保证跨越障碍时机构的灵活性。综合分析，此专利主要有如下缺点:该专利行走机构由两节型躯干和三个驱动轮爪组成，两节型躯干成双平行四边形结构，其机械结构复杂，并且驱动部分的躯干上需要5台电机来驱动纵摆、横摆和伸缩，躯干机械结构复杂，不易控制；在越障过程中需要通过钢带带动吊舱来调整整个机器人的重心位置，这种方式极易导致机器人在重心调整过程中发生倾覆，控制复杂。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，它具有结构简单紧凑、模块化设计、可互换性强的优点。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008] 一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，它包括驱动轮机构、驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节固定在联板上，所述联板上还固定有导槽，所述驱动轮机构上还安装有导向轮机构，所述导向轮机构中的导向轮沿导槽滑动。
[0009] 所述驱动轮机构包括固定板和驱动轴，固定板上固定有驱动电机，驱动电机与传动装置连接，驱动轴两端分别设有驱动轮和传动装置，驱动轴与固定板铰接，所述导向轮机构安装在固定板上。
[0010] 所述升降关节包括底板和丝杠，底板上固定有直线导轨，直线导轨上设有滑块，所述丝杠上设有丝杠螺母，滑块通过连接板与丝杠螺母固定在一起，所述丝杠通过轴承座与底板连接，轴承座上固定有直流电机，直流电机与丝杠连接，所述丝杠底部设有限位开关，所述连接板还与旋转关节连接。
[0011] 所述旋转关节包括旋转轴，旋转轴一端固定有U型连接杆，旋转轴通过轴承与旋转轴承座铰接，所述U型连接杆与固定板连接。
[0012] 所述导向轮机构包括导向轮，导向轮通过轴承与导向轮轴承座铰接。
[0013] 本发明的工作原理:
[0014] 本发明应用在高压输电线路地线、单股导线及高压多分裂导线巡检作业机器人上，可根据机器人总体结构方案自由组合，每个驱动臂都能为机器人提供驱动力，在机器人遇到防震锤时无需做越障动作即可压过；.
[0015] 在机器人接近间隔棒、悬垂绝缘子串时，机器人停止前进，驱动臂开始进行越障动作，升降关节的直流电机驱动丝杠转动，通过直线导轨和滑块带动驱动轮机构上升，驱动轮机构可沿固定在其下端的旋转关节左右转动，同时，由固定在驱动轮机构上的导向轮作用下沿着导槽的固定轨迹向上移动，当导向轮移动到导槽的弯角处时，主动轮已经抬起并完全脱离导线，此时导向轮开始带动主动轮向外侧偏移，从而使主动轮摆开导线及障碍物；
[0016] 在自动控制下机器人继续前进，待之前的驱动臂越过障碍物后机器人停止前进，驱动臂的升降关节开始下降，带动主动轮做与之前相反的动作，使主动轮重新骑在导线上。从而完成驱动臂的越障动作。
[0017] 本发明的有益效果:本发明由于采用模块化设计，互换性强，结构简单紧凑，互换性强，可根据高压线路巡线及作业机器人的总体方案自由组合搭配，可在地线、单股导线及高压多分裂导线，跨越输电导线上各种障碍物(防震锤、间隔棒、悬垂绝缘子串等)。由于每个臂的结构都相同，在越障时路径规划相对简单，可操作性强，无需在跨越障碍的过程中手动对设备进行控制。
附图说明
[0018] 图1为本发明驱动臂结构示意图；
[0019] 图2为本发明驱动轮机构结构示意图；
[0020] 图3本发明升降关节结构示意图；
[0021] 图4本发明旋转关节结构示意图；
[0022] 图5本发明导向轮机构结构示意图。
[0023] 其中:1驱动轮机构，2升降关节，3联板，4旋转关节，5导向轮机构，6导槽，7驱动轴，8驱动轮，9传动装置，10驱动电机，11固定板，12底板，13丝杠，14直线导轨，15连接板，16丝杠螺母，17滑块，18限位开关，19轴承座，20直流电机，21 U型连接件，22旋转轴，23轴承，24旋转轴承座，25导向轮轴承座，26导向轮。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 如图1所示，一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，它主要由驱动轮机构1、升降关节2、旋转关节4、导向轮机构5及导槽6组成；驱动轮机构I下端通过旋转关节4与升降关节2连接，升降关节2固定在联板3上；机器人驱动臂上都安装有导向轮机构5，导向轮26可沿固定在联板3上的导槽6滑动。
[0026] 如图2所示,驱动轮机构I包括驱动轴7、驱动轮8、传动装置9、驱动电机10及固定板11 ;其中，驱动轴7两端分别设有驱动轮8及传动装置9，且驱动轴7铰接在固定板11上，传动装置9设置在固定板11上，驱动电机10设置在传动装置9外壳上；驱动轮机构I下端设有导向轮机构5。
[0027] 如图3所示，升降关节2包括底板12、丝杠13、直线导轨14、连接板15、丝杠螺母16、滑块17、限位开关18、轴承座19及直流电机20 ;其中，丝杠13两端通过轴承座19固定在底板12上，丝杠13 —端通过轴承座19与直流电机20相连；在丝杠13 —侧平行设置有直线导轨14，直线导轨14上有可上下自由滑动的滑块17，滑块17与设置在丝杠13上的丝杠螺母16通过连接板15连接固定，在连接板15上固定有旋转关节4 ;丝杠13底部固定有限位开关18，用于控制升降关节2下端的极限位置。
[0028] 如图4所示，旋转关节4包括U型连接件21、旋转轴22、轴承23及旋转轴承座24 ；其中，旋转轴22通过轴承23与旋转轴承座24铰接，U型连接件21固定在旋转轴22的一端。
[0029] 如图5所示，导向轮机构5包括轴承23、导向轮轴承座25及导向轮26 ;其中，导向轮26通过轴承23与导向轮轴承座25铰接。
[0030] 本发明的工作原理:
[0031] 本发明用在高压输电线路地线、单股导线及高压多分裂导线巡检作业机器人上，可根据机器人总体结构方案自由组合，每个驱动臂都能为机器人提供驱动力，在机器人遇到防震锤时无需做越障动作即可压过；.
[0032] 在机器人接近间隔棒、悬垂绝缘子串时，机器人停止前进，驱动臂开始进行越障动作，升降关节2的驱动电机10驱动丝杠13转动，通过直线导轨14和滑块17带动驱动轮机构I上升，驱动轮机构I可沿固定在其下端的旋转关节4左右转动，同时，由固定在驱动轮机构I上的导向轮26作用下沿着导槽6的固定轨迹向上移动，当导向轮26移动到导槽6的弯角处时，驱动轮8已经抬起并完全脱离导线，此时导向轮26开始带动驱动轮8向外侧偏移，从而使驱动轮8摆开导线及障碍物；
[0033] 在自动控制下机器人继续前进，待之前的驱动臂越过障碍物后机器人停止前进，驱动臂的升降关节2开始下降，带动驱动轮8做与之前相反的动作，使驱动轮8重新回到导线上。从而完成驱动臂的越障动作。
[0034] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (5)
1.一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，其特征是:它包括驱动轮机构、驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节固定在联板上，所述联板上还固定有导槽，所述驱动轮机构上还安装有导向轮机构，所述导向轮机构中的导向轮沿导槽滑动；每个驱动臂都能为机器人提供驱动力，在机器人遇到防震锤时无需做越障动作即压过；在机器人接近间隔棒、悬垂绝缘子串时，机器人停止前进，驱动臂开始进行越障动作，升降关节的直流电机驱动丝杠转动，通过直线导轨和滑块带动驱动轮机构上升，驱动轮机构可沿固定在其下端的旋转关节转动，同时，由固定在驱动轮机构上的导向轮作用下沿着导槽的固定轨迹向上移动，当导向轮移动到导槽的弯角处时，主动轮已经抬起并完全脱离导线，此时导向轮开始带动主动轮向外侧偏移，从而使主动轮摆开导线及障碍物。
2.如权利要求1所述一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，其特征是，所述驱动轮机构包括固定板和驱动轴，固定板上固定有驱动电机，驱动电机与传动装置连接，驱动轴两端分别设有驱动轮和传动装置，驱动轴与固定板铰接，所述导向轮机构安装在固定板上。
3.如权利要求1所述一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，其特征是，所述升降关节包括底板和丝杠，底板上固定有直线导轨，直线导轨上设有滑块，所述丝杠上设有丝杠螺母，滑块通过连接板与丝杠螺母固定在一起，所述丝杠通过轴承座与底板连接，轴承座上固定有直流电机，直流电机与丝杠连接，所述丝杠底部设有限位开关，所述连接板还与旋转关节连接。
4.如权利要求1或3所述一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，其特征是，所述旋转关节包括旋转轴，旋转轴一端固定有U型连接杆，旋转轴通过轴承与旋转轴承座铰接，所述U型连接杆与固定板连接。
5.如权利要求1或2所述一种高压输电线路巡线及作业机器人驱动臂，其特征是，所述导向轮机构包括导向轮，导向轮通过轴承与导向轮轴承座铰接。
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