CN102946072B - 一种分裂导线巡检作业机器人平台 - Google Patents

一种分裂导线巡检作业机器人平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分裂导线巡检作业机器人平台,它包括六个相同的驱动臂、联板框架和电池控制箱,所述六个驱动臂对称的安装在联板框架的两侧,所述电池控制箱与所有用电设备连接,所述驱动臂包括驱动轮机构,驱动轮机构通过旋转关节与升降关节连接,升降关节固定在联板框架上,所述六个驱动臂成前中后排列且左右对称分布,前臂和中臂及中臂和后臂的有效距离稍大于输电线上最大障碍物的长度。本发明由于采用六个结构相同且左右对称的驱动臂,结构简单紧凑,在任意水平相邻的两条分裂导线上运行,跨越输电导线上各种障碍物,在直线段上运行时机器人的驱动臂可自由调整,自适应导线的间距变化,安全平稳。

Description

一种分裂导线巡检作业机器人平台
技术领域
[0001] 本发明涉及一种机器人平台,尤其涉及一种分裂导线巡检作业机器人平台。
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:该专利机器人只能沿着单股导线行走,只具备检测功能,由于机器人只能沿单股导线运行,再扩展线上作业功能(清除熟料布异物、拆卸防震锤、修补导线等)时,机器人本体重心容易发生偏移,导致机器姿态不稳,无法保证安全作业。
[0005] 中国专利ZL200410020490.8公开了一种超高压输电线巡检机器人机构,它由移动车体、后手臂、前手臂组成,其中:移动车体由本体和行走轮组成,行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上,并与线相抓持,本体通过转动副分别与前、后手臂相连,手臂末端为手爪;所述前手臂、后手臂结构相同,其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成,上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构,通过水平转动副与下臂相连接,下臂为大行程伸缩机构。综合分析,此专利主要有如下缺点:只能在单股导线上运行,跨越防震锤和绝缘子串等障碍物,但越障效率较低,其狭长的移动平台不利于集成多种检测和作业工具。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是为了解决上述问题,提供一种分裂导线巡检作业机器人平台,它具有利于在机器人上集成检测工具,扩展作业机械臂及专用工具进行清障、线路修补等工作的优点。
[0007] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0008] 一种分裂导线巡检作业机器人平台,它包括六个相同的驱动臂、联板框架和电池控制箱,所述六个驱动臂对称的安装在联板框架的两侧,六个驱动臂成前中后排列且左右对称分布,所述六个驱动臂包括前臂、中臂和后臂;前臂和中臂及中臂和后臂的有效距离稍大于输电线上最大障碍物的长度,所述电池控制箱与所有用电设备连接,所述驱动臂包括驱动轮机构,驱动轮机构通过旋转关节与升降关节连接,升降关节固定在联板框架上。
[0009] 所述驱动轮机构包括驱动轴,驱动轴两端分别设有驱动轮及传动装置,驱动轴与固定板铰接,传动装置与驱动电机连接固定,固定板与旋转关节连接。
[0010] 所述传动装置为齿轮传动或者同步带传动或者蜗轮蜗杆传动。
[0011] 所述升降关节包括丝杠和底板,所述丝杠一端与直流电机连接,另一端通过轴承座与底板连接,丝杠上设有丝杠螺母,底板上固定有直线导轨,直线导轨上设有滑块,滑块通过连接板与丝杠螺母连接,丝杠底部设有限位开关,所述连接板与旋转关节连接。
[0012] 所述旋转关节包括旋转轴,所述旋转轴架设在两端的旋转轴承座之间,旋转轴通过轴承与U型连接件铰接,旋转轴的两端与固定在旋转轴承座上的旋转电机连接,U型连接件上固定有离合器定子,旋转轴上还固定有离合器转子。
[0013] 所述旋转关节通过两端的旋转轴承座与升降关节的连接板相连。
[0014] 所述驱动轮机构的固定板与旋转关节上的U型连接件相连。
[0015] 所述电池控制箱固定在联板框架内。
[0016] 本发明可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行,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;在无障碍的导线段上运行时,离合器定子和离合器转子是分离的,驱动轮机构可通过与之相连的U型连接件围绕旋转轴自由转动,这样机器人可有效适应由间隔棒、风舞等引起的导线间距变化;
[0017] 在机器人接近间隔棒、悬垂绝缘子串时,首先前端的两个驱动臂开始同时进行越障动作,离合器上电使离合器转子和离合器定子闭合,保持住驱动轮机构的当前位置状态,然后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向上移动,驱动轮脱离导线后,升降关节停止动作;此时,旋转关节上的旋转电机通过旋转轴带动驱动轮机构向导线外侧摆动,从而使驱动轮摆开导线及障碍物。
[0018] 在自动控制下机器人中间和后端两个驱动臂带动机器人前进,待前端两个驱动臂越过障碍物后机器人停止前进,前端两个升降关节开始下降,带动驱动轮做与之前相反的动作,使驱动轮重新骑在导线上后离合器掉电,使离合器定子和离合器转子分离,驱动轮机构又可围绕旋转轴自由转动,自适应导线间距变化。
[0019] 之后,机器人中间及后端的驱动臂都以前端驱动臂相同的方式越过障碍物。
[0020] 本发明的有益效果:本发明由于采用六个结构相同且左右对称的驱动臂,结构简单紧凑,可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行,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),在直线段上运行时机器人的驱动臂可自由调整,自适应导线的间距变化。该机器人运行时横跨在两根分裂导线上,即使重心发生偏移也能保证机器人的运行姿态,安全平稳,有利于在机器人上集成检测工具,并且可以扩展作业机械臂及专用工具进行清障、线路修补等工作。
附图说明
[0021] 图1为本发明的立体结构示意图;
[0022] 图2为本发明驱动臂及驱动轮机构结构示意图;
[0023] 图3本发明升降关节结构示意图;
[0024]图4本发明旋转关节结构示意图;
[0025] 其中:1.驱动臂,2.联板框架,3.电池控制箱,4.传动装置,5.驱动电机,6.驱动轮,7.驱动轴,8.固定板,9.旋转关节,10.升降关节,11.轴承座,12.丝杠,13.底板,14.丝杠螺母,15.连接板,16.限位开关,17.直流电机,18.直线导轨,19.滑块,20.旋转轴承座,21.U型连接件,22.离合器转子,23.离合器定子,24.旋转电机,25.旋转轴。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0027] 如图1所示,本发明在任意水平相邻的两条分裂导线上运行,能够自适应导线间距的变化,一种分裂导线巡检作业机器人平台,它包括结构相同的驱动臂1、联板框架2及电池控制箱3,其中每个驱动臂I都包括结构相同的驱动轮机构、升降关节10及旋转关节9 ;驱动臂I通过驱动轮6悬挂在分裂导线上,驱动轮机构下端通过旋转关节9与升降关节10连接,升降关节10固定在联板框架2上。
[0028] 如图2所示,驱动轮机构包括传动装置4、驱动电机5、驱动轮6、驱动轴7及固定板8 ;其中,驱动轴7两端分别设有驱动轮6及传动装置4,并铰接在固定板8上,传动装置4设置在固定板8上,驱动电机5设置在传动装置4外壳上;固定板8下端与旋转关节9相连。
[0029] 如图3所示,升降关节10包括轴承座11、丝杠12、底板13、丝杠螺母14、连接板
15、限位开关16、直流电机17、直线导轨18及滑块19 ;其中,丝杠12两端通过轴承座11固定在底板13上,丝杠12 —端与直流电机17相连;在丝杠12 —侧平行设置有直线导轨18,直线导轨18上有可上下自由滑动的滑块19,滑块19与设置在丝杠12上的丝杠螺母14通过连接板15连接固定,在连接板15上固定有旋转关节9 ;丝杠12底部固定有限位开关16,用于控制升降关节10下端的极限位置。
[0030] 如图4所示,旋转关节9包括旋转轴承座20、U型连接件21、离合器转子22、离合器定子23、旋转电机24及旋转轴25,旋转轴25架设在两端旋转轴承座20之间,旋转轴25中间通过轴承与U型连接件21铰接,离合器定子23固定在U型连接件21上,离合器转子22固定在旋转轴25上;旋转轴25轴端与旋转电机24相连。
[0031] 本发明的工作原理:
[0032] 本发明可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行,每个驱动臂I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;在无障碍的导线段上运行时,离合器定子23和离合器转子22是分离的,驱动轮机构可通过与之相连的U型连接21围绕旋转轴25自由转动,这样机器人可有效适应由间隔棒、风舞等引起的导线间距变化;
[0033] 在机器人接近间隔棒、悬垂绝缘子串时,首先前端的两个驱动臂I开始同时进行越障动作,离合器上电使离合器转子22和离合器定子23闭合,保持住驱动轮机构的当前位置状态,然后升降关节10的直流电机17驱动丝杠12转动,通过直线导轨18和滑块19带动驱动轮6向上移动,驱动轮6脱离导线后,升降关节10停止动作;此时,旋转关节9上的旋转电机24通过旋转轴25带动驱动轮机构向导线外侧摆动,从而使驱动轮6摆开导线及障碍物;
[0034] 在自动控制下机器人中间和后端两个驱动臂I带动机器人前进,待前端两个驱动臂I越过障碍物后机器人停止前进,前端两个升降关节10开始下降,带动驱动轮6做与之前相反的动作,使驱动轮6重新骑在导线上后离合器掉电,使离合器定子23和离合器转子22分离,驱动轮机构又可围绕旋转轴25自由转动,自适应导线间距变化。
[0035] 之后,机器人中间及后端的驱动臂I都以前端驱动臂I相同的方式越过障碍物。
[0036] 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 (8)

1.一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,它包括六个相同的驱动臂、联板框架和电池控制箱,所述六个驱动臂对称的安装在联板框架的两侧,所述六个驱动臂包括前臂、中臂和后臂;所述电池控制箱与所有用电设备连接,所述驱动臂包括驱动轮机构,驱动轮机构通过旋转关节与升降关节连接,升降关节固定在联板框架上,所述六个驱动臂成前中后排列且左右对称分布,前臂和中臂及中臂和后臂的有效距离大于输电线上最大障碍物的长度。
2.如权利要求1所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述驱动轮机构包括驱动轴,驱动轴两端分别设有驱动轮及传动装置,驱动轴与固定板铰接,传动装置与驱动电机连接固定,固定板与旋转关节连接。
3.如权利要求2所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述传动装置为齿轮传动或者同步带传动或者蜗轮蜗杆传动。
4.如权利要求1所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述升降关节包括丝杠和底板,所述丝杠一端与直流电机连接,另一端通过轴承座与底板连接,丝杠上设有丝杠螺母,底板上固定有直线导轨,直线导轨上设有滑块,滑块通过连接板与丝杠螺母连接,丝杠底部设有限位开关,所述连接板与旋转关节连接。
5.如权利要求1或2或4所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述旋转关节包括旋转轴,所述旋转轴架设在两端的旋转轴承座之间,旋转轴通过轴承与U型连接件铰接,旋转轴的两端与固定在旋转轴承座上的旋转电机连接,U型连接件上固定有离合器定子,旋转轴上还固定有离合器转子。
6.如权利要求1所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述旋转关节通过两端的旋转轴承座与升降关节的连接板相连。
7.如权利要求1所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述驱动轮机构的固定板与旋转关节上的U型连接件相连。
8.如权利要求1所述一种分裂导线巡检作业机器人平台,其特征是,所述电池控制箱固定在联板框架内。
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