CN103050908B - 架空输电线路综合作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种架空输电线路综合作业机器人，所述架空输电线路综合作业机器人包括：通过中间回转关节(6)铰接连接的前臂(3)与后臂(9)，前悬臂(1)，设置在所述前臂(3)上；后悬臂(5)，设置在所述后臂(9)上；所述前悬臂(1)包括：前支架(18)、设置在所述前支架(18)上的前锁紧框架(13)和前驱动轮(11)、以及设置在所述前锁紧框架(13)上的前锁紧轮(12)，所述前锁紧框架(13)可升降的设置在所述前支架(18)上，所述前驱动轮(11)设置在电线的上方，所述前锁紧轮(12)位于所述前驱动轮(11)的下方，所述前锁紧轮(12)与所述前驱动轮(11)形成夹持电线的空间。

Description

架空输电线路综合作业机器人

技术领域

本发明涉及电力领域，涉及一种架空输电线路综合作业机器人，用于对输电线路的巡检。

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。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。

近来，又出现了巡检机器人，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。巡线机器人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。

例如：申请号为201010614326.5的“一种输电线路巡检或除冰机器人”；该机器人包括前臂、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。但是该现有机器人中的驱动轮是置于导线正上方，采用两手爪可转动，能够抱住导线，将驱动轮压在导线上；在驱动轮脱线时，首先要打开手爪，然后通过侧摆的方式使驱动轮离开导线的正上方；上线的动作正好相反，通过侧摆使驱动轮处于导线的正上方，然后闭合手爪，抱住导线；由于驱动轮脱、上线需要手爪转动实现开闭，手爪的两手指必须具有严格的对称关系，而且必须满足严格的运动规律，否则会严重影响机构特性，因此，在现有结构中对机构的零部件加工、调试有较高的要求，增加了加工难度；再者，手爪的两手指交错布置，在单臂行走时，只有一个驱动轮和一对手指抱住电线，而手指与电线是点接触，对电线的压紧是不稳定的，所以机器人容易抖动，甚至行走脱线，稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种架空输电线路综合作业机器人，以解决现有的机器人用手指抱住导线而导致的在单臂行走时，机器人容易抖动，稳定性较差的问题。本发明还要解决现有的机器人加工和安装难度大的问题。

本发明的另一目的在于实现对机器人的快速拆解、装配，使机器人便于运输。

为此，本发明提出一种架空输电线路综合作业机器人，所述架空输电线路综合作业机器人包括：

通过中间回转关节6铰接连接的前臂3与后臂9，

前悬臂1，设置在所述前臂3上；

后悬臂5，设置在所述后臂9上；

所述前悬臂1包括：前支架18、设置在所述前支架18上的前锁紧框架13和前驱动轮11、以及设置在所述前锁紧框架13上的前锁紧轮12，所述前锁紧框架13可升降的设置在所述前支架18上，所述前驱动轮11设置在电线的上方，所述前锁紧轮12位于所述前驱动轮11的下方，所述前锁紧轮12与所述前驱动轮11形成夹持电线的空间；

所述后悬臂5包括：后支架58、设置在所述后支架58上的后锁紧框架53和后驱动轮51、以及设置在所述后锁紧框架53上的后锁紧轮52，所述后锁紧框架53可升降的设置在所述后支架58上，所述后锁紧轮52位于所述后驱动轮51的下方，所述后锁紧轮52与所述后驱动轮51形成夹持所述电线的空间。

进一步地，所述前臂3包括：前臂横梁31、前臂同步带33、前臂导轨35和前臂滑块37，所述前臂同步带33和所述前臂导轨35设置在所述前臂横梁上31，所述前臂滑块37连接所述前臂同步带33并设置在所述前臂导轨35中.

所述后臂9包括：后臂横梁、后臂同步带93、后臂导轨95和后臂滑块97，所述后臂同步带93和所述后臂导轨95设置在所述后臂横梁上，所述后臂滑块97连接所述后臂同步带93并设置在所述后臂导轨95中。

进一步地，所述前锁紧轮12的数目为两个，两个所述前锁紧轮12关于所述前驱动轮11对称设置。

进一步地，所述前悬臂1还包括：设置在所述前支架18中的前锁紧丝杠16和套设在所述前锁紧丝杠16之外的前锁紧丝母17，所述前锁紧框架13连接在所述前锁紧丝母17上。

进一步地，所述前支架18包括：前悬臂连接柱181和与所述前悬臂连接柱181连接的前连接滑块183，所述前悬臂连接柱181包括：底部凸台1815，所述前连接滑块183具有容纳所述底部凸台1815的插槽1835。

进一步地，所述前悬臂连接柱181还包括：侧面封闭的内腔1810，所述前锁紧丝杠16设置在所述内腔1810中，所述前支架18还包括：驱动所述前锁紧丝杠16的前锁紧电机，所述前锁紧电机设置在所述内腔1810中。

进一步地，所述前臂3与所述后臂9结构相同，所述前悬臂1与所述后悬臂5结构相同。

进一步地，所述前锁紧轮12与所述前驱动轮11均设有夹持所述电线的V形槽。

进一步地，所述前锁紧轮12为电动驱动的主动轮，所述前锁紧轮12为从动轮。

本发明采用锁紧轮与驱动轮配合锁紧的方式，锁紧轮与电线是线接触，在沿电线长度方向的接触线段上，锁紧轮的侧向可以对电线有导正和扶稳的作用，有更大的定位面积，比手指抱住电线更为稳定，可以大大提高机器人单臂行走时的稳定性。另外，锁紧过程是通过锁紧轮的直线移动实现的，无需像手指抱紧电线那样，不需要手指翻转的程序，锁紧轮的直线移动代替手指翻转。而且通过锁紧轮代替手爪(手指)，不但降低了加工难度，同时大大提升了系统的稳定性。

进而，本发明用(前)锁紧丝杠驱动(前)锁紧轮，锁紧轮的移动稳定、易于调节，能够适应各种不同线路的锁紧。

进而，本发明将驱动锁紧丝杠的电机设置在前悬臂连接柱的内腔中，电机的侧面是封闭的，上下也都有部件保护和阻挡，因而，该电机能够得以很好的保养，尤其在野外工作的恶劣环境中，电机可以在内腔的保护下可以经受低温、大风等气候的不利影响。

附图说明

图1为本发明实施例的架空输电线路综合作业机器人的整体结构示意图；

图2用剖视图示出了根据本发明实施例的前悬臂的结构；

图3用剖视图示出了根据本发明实施例的驱动轮与锁紧轮以及电线的位置关系，其中，驱动轮与锁紧轮尚未夹紧电线；

图4用立体图示出了根据本发明实施例的前悬臂的分解结构；

图5用立体图示出了根据本发明实施例的前臂与后臂的连接结构；

图6a至图6o示出了根据本发明实施例的架空输电线路综合作业机器人的越障过程。

附图标号说明：

1、前悬臂11、前驱动轮12、前锁紧轮13、前锁紧框架14、光轴15、悬臂框架16、前锁紧丝杠17、前锁紧丝母18、前支架19、前锁紧电机3、前臂31、前臂横梁32、前臂同步带电机33、前臂同步带331、前臂同步带转轮35、前臂导轨37、前臂滑块5、后悬臂51、后驱动轮52、后锁紧轮53、后锁紧框架54、光轴55、悬臂框架56、前锁紧丝杠57、前锁紧丝母58、后支架59、后锁紧电机6、中间回转关节60、铰轴62、电机7、电线8、障碍物9、后臂91、后臂横梁93、后臂同步带95、后臂导轨97、后臂滑块181、前悬臂连接柱182、螺钉183、前连接滑块1810、内腔1815、底部凸台1835、插槽

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，根据本发明实施例的架空输电线路综合作业机器人包括：

通过中间回转关节6铰接连接的前臂3与后臂9，如图6a、6d和图6e，前臂3与后臂9通过相互转动可以形成各种夹角。如图5，中间回转关节6具有铰轴60和驱动铰轴60转动的电机62，通过电机62驱动铰轴60转动，中间回转关节6带动前臂3与后臂9通过相互转动，实现越障。中间回转关节6的具体结构已是现有技术，可以参考背景技术的文件。

前悬臂1，设置在所述前臂3上；

后悬臂5，设置在所述后臂9上；

如图2和图3所示，所述前悬臂1包括：前支架18、设置在所述前支架18上的前锁紧框架13和前驱动轮11、以及设置在所述前锁紧框架13上的前锁紧轮12，所述前锁紧框架13可升降的设置在所述前支架18上，所述前驱动轮11设置在电线的上方，所述前锁紧轮12位于所述前驱动轮11的下方，所述前锁紧轮12与所述前驱动轮11形成夹持电线的空间。

前支架18起到支撑作用，前锁紧框架13可以相对前支架18上下移动，从而带动设置在所述前锁紧框架13上的前锁紧轮12上下移动，前驱动轮11(轮盘)可以侧向摆动(侧摆)，关于前驱动轮11可以侧向摆动(侧摆)以及，已经是现有技术，可以参考背景技术中提到的内容。

如图6a、图6d，即前驱动轮11(轮盘)可以与电线7形成一定的夹角，实现上线和脱线，一般情况下，前驱动轮11是不能沿直线上下移动的，所述前锁紧轮12为电动驱动的主动轮，所述前锁紧轮12为从动轮。通过前锁紧轮12上下移动，前锁紧轮12与所述前驱动轮11夹持电线7。

与前悬臂1类似，如图3，所述后悬臂5包括：后支架58、设置在所述后支架58上的后锁紧框架53和后驱动轮51、以及设置在所述后锁紧框架53上的后锁紧轮52，所述后锁紧框架53可升降的设置在所述后支架58上，所述后锁紧轮52位于所述后驱动轮51的下方，所述后锁紧轮52与所述后驱动轮51形成夹持所述电线的空间。

本发明采用锁紧轮与驱动轮配合锁紧的方式，锁紧轮与电线是线接触，在沿电线长度方向的接触线段上，锁紧轮对电线有导正和扶稳的作用，比手指抱住电线更为稳定，可以大大提高机器人单臂行走时的稳定性。另外，锁紧过程是通过锁紧轮的直线移动实现的，无需像手指抱紧电线那样，不需要手指翻转的程序。

进一步地，如图1，所述前臂3包括：前臂横梁31、前臂同步带33、前臂导轨35和前臂滑块37，所述前臂同步带33和所述前臂导轨35设置在所述前臂横梁上31，所述前臂滑块37连接所述前臂同步带33并设置在所述前臂导轨35中。前臂横梁31为所述前臂同步带33和所述前臂导轨35提供支撑，如图5，前臂同步带33设置在前臂同步带转轮331上，通过前臂同步带电机32带动前臂同步带转轮331转动，前臂同步带33转动，从而带动前臂滑块37沿前臂导轨35移动，以实现前悬臂1与后悬臂5之间距离的调整，以适应各种不同尺寸的障碍物。

同理，如图1，所述后臂9包括：后臂横梁91、后臂同步带93、后臂导轨95和后臂滑块97，所述后臂同步带93和所述后臂导轨95设置在所述后臂横梁上，所述后臂滑块97连接所述后臂同步带93并设置在所述后臂导轨95中。后臂滑块97可以沿后臂导轨95移动，从而带动后悬臂5移动，实现前悬臂1与后悬臂5之间距离的调整，以适应各种不同尺寸的障碍物。

进一步地，所述前臂3与所述后臂9结构相同，所述前悬臂1与所述后悬臂5结构相同，便于动作的调整、动作的协调。

进一步地，如图2和图3所示，所述前锁紧轮12的数目为两个，两个所述前锁紧轮12置于导线下方，关于所述前驱动轮11对称设置。这样，形成了对电线7的三角形的夹持，夹持稳定，形成可靠的线路握紧方式。进一步地，所述前锁紧轮12与所述前驱动轮11均设有夹持所述电线的V形槽，夹持起来比较稳定，形成可靠的线路握紧方式。

进一步地，如图2和图3所示，所述前悬臂1还包括：设置在所述前支架18中的前锁紧丝杠16和套设在所述前锁紧丝杠16之外的前锁紧丝母17，所述前锁紧框架13连接在所述前锁紧丝母17上。通过丝杠的稳定传动，可以精密的调整前锁紧框架13移动的距离。

悬臂框架15设置在前支架18上，前支架18与悬臂框架15固连在一起，悬臂框架15上固定有前驱动轮11，前锁紧框架13与前锁紧丝母17通过光轴14连接在一起，光轴14与悬臂框架15之间采用直线轴承连接。前锁紧电机19驱动前锁紧丝杠16转动，当前锁紧轮12与前驱动轮11执行锁紧动作时，前锁紧丝母17在前锁紧丝杠16的驱动下向上移动，带动固定在前锁紧框架13上的前锁紧轮12向上移动。前锁紧轮21与前驱动轮11执行解锁动作时，过程与锁紧过程相反。

进一步地，如图4，所述前支架18包括：前悬臂连接柱181和与所述前悬臂连接柱181连接的前连接滑块183，所述前悬臂连接柱181包括：底部凸台1815，所述前连接滑块183具有容纳所述底部凸台1815的插槽1835。底部凸台1815可以快速滑入插槽1835中，形成所述前悬臂连接柱181与前连接滑块183的快速连接，然后用螺钉182锁紧。拆除螺钉182后，便可以将前悬臂连接柱181滑出前连接滑块183，使二者快速分离。这种快速连接的方式，使机器人具备快速、可靠的拆解、装配能力，以便运输、保存。

进一步地，如图4，所述前悬臂连接柱181还包括：侧面封闭的内腔1810，所述前锁紧丝杠16设置在所述内腔1810中，所述前支架18还包括：驱动所述前锁紧丝杠16的前锁紧电机19，所述前锁紧电机设置在所述内腔1810中。电机的侧面是封闭的，上下也都有部件(例如，前锁紧框架13)保护和阻挡，因而，该电机能够得以很好的保养，尤其在野外工作的恶劣环境中，电机可以在内腔的保护下可以经受低温、大风等气候的不利影响。

如图6a至图6o，本发明的机器人进行越障操作的流程过程如下：

1前臂检测到障碍物，进入越障状态，如图6a所示

2前臂上的锁紧轮下移、解锁，如图6b所示

3前臂上的驱动轮侧摆、脱线，如图6c所示

4前臂向下转动，如图6d所示

5后臂上的驱动轮转动，驱动机器人向前行走，如图6e所示

6前臂向上转动，如图6f所示

7前臂上的驱动轮侧摆，上线，如图6g所示

8前臂上的锁紧轮上移、锁紧，如图6h所示

9后臂上的锁紧轮下移，解锁，如图6i所示

10后臂上的驱动轮侧摆、脱线，如图6j所示

11后臂向下摆动，如图6k所示

12前臂上的驱动轮转动，驱动机器人向前行走，如图6l所示

13后臂向上摆动，如图6m所示

14后臂上的驱动轮侧摆上线，如图6n所示

15后臂上的锁紧轮上移，锁紧，如图6o所示

机器人进行越障过程中，各驱动轮、锁紧轮、前臂与后臂的动作可以通过各自的电机来实现，前悬臂和后悬臂上可以配置红外、紫外传感器以检测障碍物，机器人还可以携带除冰模块，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。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述架空输电线路综合作业机器人包括：

通过中间回转关节(6)铰接连接的前臂(3)与后臂(9)，中间回转关节具有铰轴和驱动铰轴转动的电机；

前悬臂(1)，设置在所述前臂(3)上；

后悬臂(5)，设置在所述后臂(9)上；

所述前悬臂(1)包括：前支架(18)、设置在所述前支架(18)上的前锁紧框架(13)和前驱动轮(11)、以及设置在所述前锁紧框架(13)上的前锁紧轮(12)，所述前锁紧框架(13)可升降的设置在所述前支架(18)上，所述前驱动轮(11)设置在电线的上方，所述前锁紧轮(12)位于所述前驱动轮(11)的下方，所述前锁紧轮(12)与所述前驱动轮(11)形成夹持电线的空间；

所述后悬臂(5)包括：后支架(58)、设置在所述后支架(58)上的后锁紧框架(53)和后驱动轮(51)、以及设置在所述后锁紧框架(53)上的后锁紧轮(52)，所述后锁紧框架(53)可升降的设置在所述后支架(58)上，所述后锁紧轮(52)位于所述后驱动轮(51)的下方，所述后锁紧轮(52)与所述后驱动轮(51)形成夹持所述电线的空间；

所述前臂(3)包括：前臂横梁(31)、前臂同步带(33)、前臂导轨(35)和前臂滑块(37)，所述前臂同步带(33)和所述前臂导轨(35)设置在所述前臂横梁上(31)，所述前臂滑块(37)连接所述前臂同步带(33)并设置在所述前臂导轨(35)中，

所述后臂(9)包括：后臂横梁、后臂同步带(93)、后臂导轨(95)和后臂滑块(97)，所述后臂同步带(93)和所述后臂导轨(95)设置在所述后臂横梁上，所述后臂滑块(97)连接所述后臂同步带(93)并设置在所述后臂导轨(95)中；

所述前支架(18)包括：前悬臂连接柱(181)和与所述前悬臂连接柱(181)连接的前连接滑块(183)，所述前悬臂连接柱(181)包括：底部凸台(1815)，所述前连接滑块(183)具有容纳所述底部凸台(1815)的插槽(1835)。

2.如权利要求1所述的架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述前锁紧轮(12)的数目为两个，两个所述前锁紧轮(12)关于所述前驱动轮(11)对称设置。

3.如权利要求1所述的架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述前悬臂(1)还包括：设置在所述前支架(18)中的前锁紧丝杠(16)和套设在所述前锁紧丝杠(16)之外的前锁紧丝母(17)，所述前锁紧框架(13)连接在所述前锁紧丝母(17)上。

4.如权利要求1所述的架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述前悬臂连接柱(181)还包括：侧面封闭的内腔(1810)，所述前锁紧丝杠(16)设置在所述内腔(1810)中，所述前支架(18)还包括：驱动所述前锁紧丝杠(16)的前锁紧电机，所述前锁紧电机设置在所述内腔(1810)中。

5.如权利要求1所述的架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述前臂(3)与所述后臂(9)结构相同，所述前悬臂(1)与所述后悬臂(5)结构相同。

6.如权利要求1所述的架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述前锁紧轮(12)与所述前驱动轮(11)均设有夹持所述电线的V形槽。

7.如权利要求1所述的架空输电线路综合作业机器人，其特征在于，所述前锁紧轮(12)为电动驱动的主动轮，所述前锁紧轮(12)为从动轮。