CN103586861A - 一种巡线机器人 - Google Patents

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CN103586861A CN201310608388.9A CN201310608388A CN103586861A CN 103586861 A CN103586861 A CN 103586861A CN 201310608388 A CN201310608388 A CN 201310608388A CN 103586861 A CN103586861 A CN 103586861A
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Abstract

本发明公开了一种巡线机器人,包括两个巡线机器人本体,巡线机器人本体包括行走轮组机构、夹持机构和变距机构,变距机构包括:基座;设置于基座上的滑座;架设在基座上的丝杠;与丝杠螺纹配合的丝母,丝母与滑座相连;设置于基座上变距驱动装置;夹持机构包括:设置于基座上的支撑盒;设置于支撑盒上的支撑架;设置于支撑架上通过传动机构连接的第一转动轴和第二转动轴;驱动第一转动轴和第二转动轴中的一个转动的夹持驱动装置;固定在第一转动轴上的第一夹持爪;固定在第二转动轴上的第二夹持爪,第一夹持爪和第二夹持爪交叉后能够挂接在线路上,分离后能够脱离线路。本发明可通过变距机构的动作实现跨越障碍物的效果。

Description

一种巡线机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及巡线机器人技术领域,更具体地说,涉及一种具有越障功能的巡线机器人。
背景技术
[0002] 采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式,高压和超高压线路的安全运行是远距离输电的保障。但是,架空输电线路长期暴露在野外,因受到持续的机械张力、风吹日晒、材料老化的影响,经常出现断股、磨损、腐蚀等损伤,如不及时修复更换,原本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,从而带来极大的经济损失和严重的社会影响。
[0003] 早期,传统的巡线方法采用人工目测和飞机巡航。人工目测往往费时费力而事倍功半,且受制于作业人员的经验和个人素质,人身安全还得不到保障。飞机巡航则只能检测输电线的上半部分。
[0004] 现有技术中除了上述两种巡线方式之外,还具有一种机器人巡检方式,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,而且对提高电网自动化水平、保障电网安全运行具有重要意义。在机器人研究领域中,电力机器人属于典型的特种机器人,其研究应用范围越来越广,在国际上形成了独特的电力机器人应用研究领域,特别是机器人技术在架空输电线路巡检、异物清除等方面的应用研究更是电力机器人研究领域的热点。架空输电线路机器人是以移动机器人为载体,携带检测仪器或作业工具,沿架空输电线路的地线或导线运动,对线路进行检测、维护等作业。
[0005] 巡线机器人的行走机构一般包括行走轮组机构和夹持机构。其中,行走轮组机构包括驱动轮机构和压紧轮机构,驱动轮机构的多个驱动轮搭接在线路上,压紧轮机构的压紧轮压紧在线路的下侧,为驱动轮提供预紧摩擦力。通常驱动轮至少为两个,驱动轮是由一个直流无刷电机带动旋转,在驱动轮旋转时,便实现了巡线机器人在线路上的行走。然而线路上必定具有一些障碍,对于规则的障碍物,驱动轮机构还可通过驱动轮的开合实现越障功能,但是对于线路中的一些不规则排布的障碍物,仅仅通过驱动轮的开合也很难实现越障,导致巡线机器人的应用范围受限。
[0006] 因此,如何保证巡线机器人具有越障功能,提高巡线机器人的应用范围,成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0007] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种巡线机器人,以保证巡线机器人具有越障功能,提高巡线机器人的应用范围。
[0008] 为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
[0009] 一种巡线机器人,包括相连接的两个结构相同的巡线机器人本体,所述巡线机器人本体包括行走轮组机构、夹持机构和变距机构,所述变距机构包括:[0010]基座;
[0011] 可滑动地设置于所述基座上的滑座,所述行走轮组机构设置于所述滑座上;
[0012] 可转动地架设在所述基座上的丝杠;
[0013] 与所述丝杠螺纹配合的丝母,所述丝母与所述滑座相连;
[0014] 设置于所述基座上,用于驱动所述丝杠转动的变距驱动装置;
[0015] 所述夹持机构包括:
[0016] 设置于所述基座上的支撑盒;
[0017] 设置于所述支撑盒上的支撑架;
[0018] 可转动地设置于所述支撑架上的第一转动轴和第二转动轴,所述第一转动轴和第二转动轴通过传动机构传动连接;
[0019] 驱动所述第一转动轴和所述第二转动轴中的一个转动的夹持驱动装置;
[0020] 固定在所述第一转动轴上的第一夹持爪;
[0021] 固定在所述第二转动轴上的第二夹持爪,所述第一夹持爪和所述第二夹持爪交叉后能够挂接在线路上,在所述第一夹持爪和所述第二夹持爪分离后能够脱离线路。
[0022] 优选地,在上述巡线机器人中,所述基座上设置有第一变距滑动装置,所述滑座上设置有与所述第一变距滑动装置滑动配合的第二变距滑动装置。
[0023] 优选地,在上述巡线机器人中,所述第一变距滑动装置为滑轨,所述第二变距滑动装置为与滑轨配合的滑槽;
[0024] 或者,所述第一变距滑动装置为滑槽,所述第二变距滑动装置为与滑槽配合的滑轨。
[0025] 优选地,在上述巡线机器人中,所述夹持驱动装置包括:
[0026] 设置于所述支撑盒上的夹持驱动电机,所述夹持驱动电机的输出轴上设置有第一夹持驱动齿轮;
[0027] 可转动地设置于所述支撑盒和支撑架上的蜗杆,所述蜗杆上设置有与所述第一夹持驱动齿轮啮合的第二夹持驱动齿轮;
[0028] 设置于所述第一转动轴或所述第二转动轴上的涡轮,所述涡轮与所述蜗杆啮合。
[0029] 优选地,在上述巡线机器人中,所述传动机构包括设置于所述第一转动轴上的第一传动齿轮,以及设置于所述第二转动轴上的第二传动齿轮,所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮啮合。
[0030] 优选地,在上述巡线机器人中,所述行走轮组机构包括压紧在线路上侧驱动轮机构和压紧在线路下侧的压紧轮机构;
[0031] 所述压紧轮机构包括:
[0032] 固定箱体;
[0033] 设置于所述固定箱体上的升降驱动装置;
[0034] 与所述升降驱动装置相连,且由所述升降驱动装置带动升降的压紧轮组,所述压紧轮组至少包括一个压紧轮。
[0035] 优选地,在上述巡线机器人中,所述升降驱动装置包括:
[0036] 设置于所述固定箱体上的升降驱动电机,所述升降驱动电机的输出轴上设置有第一升降驱动齿轮;[0037] 与所述压紧轮组连接的升降丝杠;
[0038] 与所述升降丝杠螺纹配合的第二升降驱动齿轮,所述第二升降驱动齿轮与所述第一升降驱动齿轮哨合。
[0039] 优选地,在上述巡线机器人中,所述压紧轮组包括:
[0040] 压紧轮固定架;
[0041] 可转动地设置于所述压紧轮固定架上的所述压紧轮;
[0042] 设置于所述压紧轮固定架上的压紧轮导向杆,所述固定箱体上开设有与所述压紧轮导向杆滑动配合的导向孔。
[0043] 优选地,在上述巡线机器人中,所述驱动轮机构包括:
[0044] 设置于所述滑座上的底座,所述固定箱体设置于所述底座上;
[0045] 可滑动地设置于所述底座上,且平行布置的第一安装板和第二安装板,所述第一安装板和第二安装板布置于所述固定箱体的两侧;
[0046] 可转动地设置于所述第一安装板上的主动驱动轮;
[0047] 可转动地设置于所述第二安装板上的从动驱动轮,所述主动驱动轮和所述从动驱动轮配合后形成搭接在线路上的驱动轮;
[0048] 驱动所述主动驱动轮转动的旋转驱动装置;
[0049] 驱动所述第一安装板和所述第二安装板中的至少一个滑动的分合驱动装置。
[0050] 优选地,在上述巡线机器人中,所述分合驱动装置包括:
[0051] 设置于固定箱体上的第一驱动电机,所述第一驱动电机的输出轴上设置有第一分合驱动齿轮;
[0052] 两端分别与所述第一安装板和所述第二安装板相连的丝杠;
[0053] 与所述丝杠螺纹连接的第二分合驱动齿轮,所述第二分合驱动齿轮与所述第一分合驱动齿轮哨合。
[0054] 优选地,在上述巡线机器人中,还包括设置于所述固定箱体上的导向杆;
[0055] 所述第一安装板和所述第二安装板上均设置有导向板,所述导向板上开设有与所述导向杆滑动配合的导向孔。
[0056] 优选地,在上述巡线机器人中,还包括用于连接两个巡线机器人本体的俯仰机构,所述俯仰机构,包括:
[0057] 支撑座;
[0058] 可转动地架设于所述支撑座上的俯仰蜗杆;
[0059] 设置于所述支撑座上的第一俯仰连接架,所述第一俯仰连接架用于与其中一个巡线机器人本体的基座相连;
[0060] 可转动地架设于所述第一俯仰连接架上的俯仰转轴,所述俯仰转轴上设置有与所述俯仰蜗杆啮合的蜗轮;
[0061] 设置于所述俯仰转轴的第二俯仰连接架,所述第二俯仰连接架与另一个巡线机器人本体的基座相连;
[0062] 驱动所述俯仰蜗杆转动的俯仰驱动装置。
[0063] 从上述的技术方案可以看出,本发明提供的巡线机器人,夹持机构遇到障碍物时,两个夹持机构均张开两个夹持爪,从而脱离线路。一个巡线机器人本体的变距机构和另一个巡线机器人本体的变距机构工作,由于两个行走轮组机构均夹紧在线路上,因此在两个变距机构工作时,两个变距机构的基座移动,由于两个夹持机构均安装在基座上,因此两个夹持机构跟随基座移动,从而越过部分障碍物。
[0064] 两个夹持机构夹住线路,两个行走轮组机构松开线路,通过夹持机构将巡线机器人保持在线路上而不滑落。两个变距机构工作,由于两个行走轮组机构均松开线路,因此在两个变距机构工作时,两个变距机构的滑座移动,从而带动两个行走轮组机构移动。两个行走轮组机构闭合夹住线路,并松开两个夹持机构。两个变距机构工作,由于两个行走轮组机构均夹紧在线路上,因此在两个变距机构工作时,两个变距机构的基座移动,由于两个夹持机构均安装在基座上,因此两个夹持机构跟随基座移动,从而越过部分障碍物。
[0065] 按照尺蠖式行走依次进行,便可以实现越障的功能。尺蠖式行走是本发明一个比较重要的运动方式,由于线路中有一些不规则排布的障碍物,尺蠖式运动能极大的提高巡线机器人对障碍物的适应性。在尺蠖式运动中,巡线机器人的两个行走轮组机构和夹持机构分别组成一组,通过行走轮组机构和夹持机构组的交替运动实现机器人的前进。
附图说明
[0066] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0067] 图1为本发明实施例提供的巡线机器人的结构示意图;
[0068] 图2为本发明实施例提供的压紧轮机构的结构示意图;
[0069] 图3为本发明实施例提供的驱动轮机构的结构示意图;
[0070] 图4为本发明实施例提供的驱动轮机构的正视图;
[0071] 图5为本发明实施例提供的夹持机构的结构示意图;
[0072] 图6为本发明实施例提供的夹持机构的正视图;
[0073] 图7为本发明实施例提供的俯仰机构的结构示意图;
[0074] 图8为本发明实施例提供的变距机构的结构示意图;
[0075] 图9为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程一的结构示意图;
[0076] 图10为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程二的结构示意图;
[0077] 图11为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程三的结构示意图;
[0078] 图12为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程四的结构示意图;
[0079] 图13为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程五的结构示意图;
[0080] 图14为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程六的结构示意图;
[0081] 图15为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程一的结构示意图;
[0082] 图16为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程二的结构示意图;
[0083] 图17为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程三的结构示意图;
[0084] 图18为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程四的结构示意图;
[0085] 图19为本发明实施例提供的巡线机器人跨步式越障动作过程一的结构示意图;
[0086] 图20为本发明实施例提供的巡线机器人跨步式越障动作过程二的结构示意图;[0087] 图21为本发明实施例提供的巡线机器人跨步式越障动作过程三的结构示意图。
[0088]其中:
[0089] 100为压紧轮机构,200为驱动轮机构,300为夹持机构,400为俯仰机构,500为变
距机构;
[0090] 101为固定箱体,102为升降驱动电机,103为第一升降驱动齿轮,104为第二升降驱动齿轮,105为压紧轮固定架,106为升降丝杠,107为压紧轮导向杆,108为轴承座,109为压紧轮;
[0091] 201为主动驱动轮,202为从动驱动轮,203为第二旋转齿轮,204为第一旋转齿轮,205为旋转驱动电机,206为第一安装板,207为第二安装板,208为分合导向杆,209为分合驱动电机,211为分合丝杠,212为第二分合驱动齿轮,213为第一滑动装置,214为底座,215为第二滑动装置,216为直线轴承座;
[0092] 301为支撑盒,302为夹持驱动电机,303为第二夹持驱动齿轮,304为第一夹持驱动齿轮,305为分合蜗杆,306为分合涡轮,307为第二传动齿轮,308为第一传动齿轮,309为第一夹持爪,310为第二夹持爪;
[0093] 401为俯仰驱动装置,402为俯仰蜗杆,403为蜗轮,404为第一俯仰连接架,405为第二俯仰连接架,406为俯仰转轴;
[0094] 501为基座,502为第一变距滑动装置,503为滑座,504为丝杠,505为丝母,506为
变距驱动装置;
[0095] 10为障碍物,20为第二夹持机构,30为第一夹持机构,40为第二驱动轮机构,50为第一驱动轮机构,60为第二变距机构,70为第一变距机构,80为第二压紧轮机构,90为第一压紧轮机构,600为线路。
具体实施方式
[0096] 本发明的核心在于提供一种巡线机器人,以保证巡线机器人具有越障功能,提高巡线机器人的应用范围。
[0097] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0098] 请参阅图1、图5、图6和图8,图1为本发明实施例提供的巡线机器人的结构示意图;图5为本发明实施例提供的夹持机构的结构示意图;图6为本发明实施例提供的夹持机构的正视图;图8为本发明实施例提供的变距机构的结构示意图。
[0099] 本发明实施例提供的巡线机器人,包括相连接的两个结构相同的巡线机器人本体,巡线机器人本体包括行走轮组机构、夹持机构300和变距机构500。其在,变距机构500包括基座501、滑座503、丝杠504、丝母505和变距驱动装置506。
[0100] 其中,基座501用于安装巡线机器人的夹持机构,夹持机构相对于基座501是固定不同的,即在基座501移动时,夹持机构跟随移动。
[0101] 滑座503可滑动地设置于基座501上,滑座503用于安装巡线机器人的行走轮组机构。行走轮组机构包括驱动轮机构和压紧轮机构。驱动轮机构与压紧轮组机构相配合,实现对线路的压紧,从而使得驱动轮机构的驱动轮在转动时可以带动巡线机器人在线路上行走。驱动轮机构的驱动轮可以实现分合动作,在驱动轮分开时,可以脱离线路。
[0102] 丝杠504可转动地架设在基座501上,具体地,丝杠504可通过轴承架设在基座501上,从而使得丝杠504能够绕其轴线自由转动。
[0103] 丝母505与丝杠504螺纹配合,丝母505与滑座503相连,变距驱动装置506设置于基座501上,且用于驱动丝杠504转动。丝杠504转动时,丝母505根据丝杠504的转向沿丝杠504轴向移动,移动过程中,带动滑座503滑动。需要说明的是,滑座503的滑动方向与丝杠504的轴向相同。
[0104] 变距机构500通过变距驱动装置506提供动力,带动丝杠504旋转,在丝杠504旋转的过程中,丝母505沿丝杠504的轴向移动,同时带动滑座503移动,滑座503带动其上的行走轮组机构移动。在行走轮组机构遇到障碍物时,行走轮组机构的驱动轮分开,并通过丝杠机构带动滑座503上的行走轮组机构快速越过障碍物。本发明能够快速越过障碍物,提高了巡线机器人的应用范围。
[0105] 夹持机构300包括支撑盒301、支撑架第一转动轴、第二转动轴、夹持驱动装置、第一夹持爪309和第二夹持爪310。
[0106] 其中,支撑盒301设置于所述基座501上,支撑架设置于支撑盒301上,支撑盒301和支撑架是用于支撑气其上部件的支撑装置,支撑盒301和支撑架可为一体式结构,也可为通过连接件可拆卸连接的分体式结构。
[0107] 第一转动轴和第二转动轴可转动地设置于支撑架上,具体地可以通过轴承架设在支撑架上,第一转动轴和第二转动轴通过传动机构传动连接,即只需要通过驱动其中一个转动轴旋转,那么另外一个转动轴会跟随旋转。
[0108] 夹持驱动装置驱动第一转动轴和第二转动轴中的一个转动,第一夹持爪309固定在第一转动轴上,第二夹持爪310固定在第二转动轴上,第一夹持爪309和第二夹持爪310交叉后能够挂接在线路上,在第一夹持爪309和第二夹持爪310分离后能够脱离线路。具体地可通过传动机构实现第一转动轴和第二转动轴的转速相同并且转向相反,从而使得第一夹持爪309和第二夹持爪310做对称旋转运动。
[0109] 夹持爪(第一夹持爪309和第二夹持爪310)包括摆动杆和爪齿,摆动杆与转动轴(第一转动轴和第二转动轴)相连,爪齿与摆动杆,并且与摆动杆向垂直,需要说明的是爪齿与摆动杆也可不垂直,只要具有一定角度即可。为了提高夹持效果,在转动轴的两端均设置摆动杆,两个摆动杆通过一个连杆实现连接。为了保证第一夹持爪309和第二夹持爪310能够实现交叉而不发生干涉,第一夹持爪309和第二夹持爪310的爪齿应当相互避开。
[0110] 夹持机构在使用时,通过夹持驱动装置驱动第一转动轴和第二转动轴中的一个转动,例如驱动第一转动轴转动,那么第一转动轴通过传动机构带动第二转动轴转动,继而带动第一夹持爪309和第二夹持爪310做相向或相离运动,从而完成抱住线路或松开线路的作用。在驱动轮和夹紧轮越障时,可以通过该夹持机构夹住线路,保证巡线机器人不会由线路上掉落。
[0111] 摆动杆可固连在驱动轴的轴承上面,一方面可以很好的支撑机器人重量,一方面可以降低夹持爪与线路之间的摩擦,减轻对线路的损伤。
[0112] 在本发明一具体实施例中,基座501上设置有第一变距滑动装置502,滑座503上设置有与第一变距滑动装置502滑动配合的第二变距滑动装置。第一变距滑动装置502和第二变距滑动装置的延伸方向与丝杠504的轴向平行。本发明通过在基座501上设置第一变距滑动装置502,并在滑座503上设置第二变距滑动装置,能够为滑座503提供更加稳定的滑动。
[0113] 具体地,第一变距滑动装置502为滑轨,第二变距滑动装置为与滑轨配合的滑槽,第一变距滑动装置502也可为滑槽,第二变距滑动装置为与滑槽配合的滑轨。
[0114] 如图8所示,第一变距滑动装置502为滑轨,第二变距滑动装置为设置于滑座503底部的滑座,滑座上开设有滑槽,该滑槽与滑轨滑动配合。
[0115] 在本发明一具体实施例中,变距驱动装置506通过传动装置与丝杠504相连,变距驱动装置506可为电机。传动装置包括主动带轮、从动带轮和传动带。
[0116] 其中,主动带轮设置于变距驱动装置506的输出轴上,通过变距驱动装置506带动主动带轮转动,从动带轮设置于丝杠504上,传动带连接主动带轮和从动带轮,从而将主动带轮的转动传递给从动带轮,继而带动丝杠504旋转。传动装置除了可以为带轮机构之外,还可为齿轮机构。
[0117] 在本发明一具体实施例中,夹持驱动装置包括夹持驱动电机302、第一夹持驱动齿轮304分合蜗杆305、第二夹持驱动齿轮303和分合涡轮306。
[0118] 其中,夹持驱动电机302设置于支撑盒301上,夹持驱动电机302的输出轴上设置有第一夹持驱动齿轮304。分合蜗杆305可转动地设置于支撑盒301和支撑架上,分合蜗杆305上设置有与第一夹持驱动齿轮304啮合的第二夹持驱动齿轮303。分合涡轮306设置于第一转动轴或第二转动轴上,分合润轮306与分合蜗杆305卩齿合。
[0119] 在需要打开或关闭夹持爪时,可以启动夹持驱动电机302,通过第一夹持驱动齿轮304带动分合蜗杆305旋转,分合蜗杆305与分合涡轮306啮合,从而带动第一转动轴和第二转动轴中的一个旋转,并通过传动机构带动另外一个旋转,从而实现了夹持爪的动作,可以通过夹持驱动电机302的旋向不同,使得夹持爪完成打开或关闭。
[0120] 在本发明一具体实施例中,传动机构包括设置于第一转动轴上的第一传动齿轮308,以及设置于第二转动轴上的第二传动齿轮307,第一传动齿轮308和第二传动齿轮307
口四合。
[0121] 请参阅图2,图2为本发明实施例提供的压紧轮机构的结构示意图。
[0122] 行走轮组机构包括压紧在线路上侧驱动轮机构200和压紧在线路下侧的压紧轮机构100。压紧轮机构100包括固定箱体101、升降驱动装置和压紧轮组。
[0123] 其中,固定箱体101用于支撑起上设置的部件。升降驱动装置设置于固定箱体101上,现有技术中具有升降功能的装置很多,例如丝杠机构、气缸机构等。压紧轮组与升降驱动装置相连,并由升降驱动装置带动升降,压紧轮组至少包括一个压紧轮109,压紧轮109用于压紧在线路的下侧。
[0124] 压紧轮组的压紧轮109压紧在线路的下侧,并与驱动轮机构的配合完成巡线机器人的行走。在巡线机器人中的一个压紧轮机构靠近障碍物无法驶过时,通过升降驱动装置驱动压紧轮组向下移动,从而脱离对线路的压紧。巡线机器人继续行走,在该压紧轮机构绕过障碍物时,通过升降驱动装置驱动压紧轮组向上移动,从而实现对线路的压紧作用。巡线机器人的其它压紧轮机构的越障动作,与上述方式相同。本发明具有越障功能,提高了巡线机器人的应用范围。
[0125] 在本发明一具体实施例中,升降驱动装置包括升降驱动电机102、第一升降驱动齿轮103、升降丝杠106和第二升降驱动齿轮104。
[0126] 其中,升降驱动电机102设置于固定箱体101上,升降驱动电机102的输出轴上设置有第一升降驱动齿轮103,通过升降驱动电机102工作,带动第一升降驱动齿轮103旋转。
[0127] 升降丝杠106与压紧轮组连接,第二升降驱动齿轮104与升降丝杠106螺纹配合,第二升降驱动齿轮104与第一升降驱动齿轮103啮合。第一升降驱动齿轮103带动第二升降驱动齿轮104旋转,由于第二升降驱动齿轮104与升降丝杠106螺纹配合,因此,在第二升降驱动齿轮104旋转时,升降丝杠106上下移动,从而带动压紧轮组上下移动,向上移动时,压紧线路,向下移动时,放松线路。
[0128] 在本发明一具体实施例中,本发明还可包括固定在固定箱体101上的轴承座108,轴承座108上设置有与第二升降驱动齿轮104连接的轴承。第二升降驱动齿轮104与轴承连接,因此第二升降驱动齿轮104更加方便转动。
[0129] 在本发明一具体实施例中,压紧轮组包括压紧轮固定架105、压紧轮109和压紧轮导向杆107。
[0130] 其中,压紧轮109可转动地设置于压紧轮固定架105上,通常压紧轮109设计为两个。需要说明的是,压紧轮109还可为一个,或者三个及以上。压紧轮导向杆107设置于压紧轮固定架105上,固定箱体101上开设有与压紧轮导向杆107滑动配合的导向孔。本发明通过设置导向装置(压紧轮导向杆107),使得压紧轮109的升降具有了导向功能,因此升降稳定性更好。
[0131] 请参阅图3和图4,图3为本发明实施例提供的驱动轮机构的结构示意图;图4为本发明实施例提供的驱动轮机构的正视图。
[0132] 驱动轮机构包括底座214、第一安装板206、第二安装板207、主动驱动轮201、从动驱动轮202、旋转驱动装置和分合驱动装置。
[0133] 其中,底座214为本发明的支撑部分,用于为其上的部件提供安装基础,固定箱体101设置于底座214上。第一安装板206和第二安装板207平行布置,且均可滑动地设置于底座214上,第一安装板206和第二安装板207布置于固定箱体101的两侧。第一安装板206和第二安装板207的结构可以相同,也可不同,为了降低制造成本,第一安装板206和第二安装板207的结构优选为相同,可以采用一个模具进行制造。
[0134] 主动驱动轮201可转动地设置于第一安装板206上,具体地,可通过轴承支撑在第一安装板206上。从动驱动轮202可转动地设置于第二安装板207上,具体地,可通过轴承支撑在第二安装板207上。主动驱动轮201和从动驱动轮202配合后形成搭接在线路上的驱动轮。
[0135] 例如,可在从动驱动轮202上设置用于搭接在线路上的搭接轴,并在搭接轴上开设插接孔,在主动驱动轮201上设置插接轴,在主动驱动轮201和从动驱动轮202配合时,搭接轴插入插接孔内,并实现主动驱动轮201和从动驱动轮202的联动。主动驱动轮201和从动驱动轮202上均设置有限位盘,通过限位盘避免驱动轮由线路上滑落。
[0136] 旋转驱动装置用于驱动主动驱动轮201转动,分合驱动装置用于驱动第一安装板206和第二安装板207中的至少一个滑动,也可通过分合驱动装置驱动第一安装板206和第二安装板207向相反方向滑动,只要能够实现第一安装板206和第二安装板207的分合动作即可。
[0137] 在本发明一具体实施例中,底座214上设置有第一滑动装置213,第一安装板206和第二安装板207上设置有与第一滑动装置213滑动配合的第二滑动装置215。为了保证第一安装板206和第二安装板207沿底座214的滑动,现有技术中存在多种实现方式,本文重点介绍在底座214上设置有第一滑动装置213,在第一安装板206和第二安装板207上设置第二滑动装置215的方式。
[0138] 在本发明一具体实施例中,第一滑动装置213为滑轨,第二滑动装置215为滑块,滑块上开设有与滑轨滑动配合的滑槽。即在底座214上布置滑轨,而在第一安装板206和第二安装板207上布置具有滑槽的滑块,从而实现第一安装板206和第二安装板207能够做分合动作。具体地,滑轨可为燕尾滑轨,滑槽为燕尾槽。
[0139] 除了上述实施方式之外,第一滑动装置213为滑槽,第二滑动装置215为与滑槽配合的滑轨。即在底座214上直接开设滑槽,或者通过设置滑块,在滑块上开设滑槽,而在第一安装板206和第二安装板207上布置滑轨,从而实现第一安装板206和第二安装板207能够做分合动作。具体地,滑轨可为燕尾滑轨,滑槽为燕尾槽。
[0140] 为了保证滑动的平稳性,第一滑动装置213为平行布置的两个,第一安装板206和第二安装板207的两侧分别设置有与两个第一滑动装置213配合的第二滑动装置215。本发明通过设置两个第一滑动装置213,提高了第一安装板206和第二安装板207滑动配合的面积。以第一安装板206为例,将第二滑动装置215设置在第一安装板206的两侧,从而提高对第一安装板206的稳定支撑。
[0141] 在本发明一具体实施例中,分合驱动装置包括分合驱动电机209、第一分合驱动齿轮、分合丝杠211和第二分合驱动齿轮212。
[0142] 其中,设置于固定箱体101上的分合驱动电机209,分合驱动电机209的输出轴上设置有第一分合驱动齿轮,通过分合驱动电机209能够带动第一分合驱动齿轮转动。
[0143] 分合丝杠211的一端与第一安装板206连接,另一端和第二安装板207相连。第二分合驱动齿轮212与分合丝杠211螺纹连接,第二分合驱动齿轮212与第一分合驱动齿轮啮合。在分合驱动电机209工作时,第一分合驱动齿轮转动,并带动第二分合驱动齿轮212转动,由于第二分合驱动齿轮212与分合丝杠211螺纹配合,所以在第二分合驱动齿轮212转动过程中,分合丝杠211会发生移动,从而带动第一安装板206和第二安装板207做分离或靠近的动作。
[0144] 分合丝杠211为双向分合丝杠,所谓双向分合丝杠应当理解为分合丝杠211有旋向不同的两个分合丝杠组成,两个分合丝杠的一个与第一安装板206连接,另一个分合丝杠和第二安装板207相连。将双向分合丝杠看作一个分合丝杠来讲,则可理解为双向分合丝杠的一端与第一安装板206连接,另一端和第二安装板207相连。
[0145] 在本发明一具体实施例中,本发明还可包括设置于固定箱体101上的分合导向杆208,第一安装板206和第二安装板207上均设置有导向板,导向板上开设有与分合导向杆208滑动配合的导向孔。本领域技术人员可以理解的是,分合导向杆208的延伸方向应当与第一安装板206和第二安装板207的滑动方向相同,即与第一滑动装置213的延伸方向相同。本发明通过增加分合导向杆208,能够使得第一安装板206和第二安装板207滑动时更加稳定。
[0146] 进一步地,本发明还可包括设置于底座214两侧的直线轴承座216,第一安装板206和第二安装板207上设置有分别与各自对应的直线轴承座214配合的直线轴承。直线轴承座214和直线轴承也能够起到限定第一安装板206和第二安装板207滑动方向的作用,同时也有助于第一安装板206和第二安装板207滑动时的稳定性。
[0147] 在本发明一具体实施例中,旋转驱动装置包括旋转驱动电机205、第一旋转齿轮204和第二旋转齿轮203。
[0148] 其中,旋转驱动电机205设置于第一安装板206上,具体的可通过固定螺栓可拆卸地设置于第一安装板206上。旋转驱动电机205的输出轴上设置有第一旋转齿轮204,通过旋转驱动电机205的工作带动第一旋转齿轮204旋转。
[0149] 第二旋转齿轮203设置于主动驱动轮201的驱动轴上,第二旋转齿轮203与第一旋转齿轮204啮合。具体地为了便于旋转驱动电机205的布置,将第一旋转齿轮204和第二旋转齿轮203均设计为锥齿轮。本发明通过旋转驱动电机205的工作带动第一旋转齿轮204旋转,在第一旋转齿轮204的旋转过程中,带动第二旋转齿轮203旋转,继而使得主动驱动轮201旋转,从而实现驱动轮机构的行走功能。
[0150] 请参阅图7,图7为本发明实施例提供的俯仰机构的结构示意图。
[0151] 本发明还可包括用于连接两个巡线机器人本体的俯仰机构400,该俯仰机构400包括支撑座、俯仰蜗杆402、第一俯仰连接架404、俯仰转轴406、第二俯仰连接架405和俯仰驱动装置401。
[0152] 其中,俯仰蜗杆402可转动地架设于支撑座上,第一俯仰连接架404设置于支撑座上,第一俯仰连接架404用于与其中一个巡线机器人本体相连。俯仰转轴406可转动地架设于第一俯仰连接架404上,俯仰转轴406上设置有与俯仰蜗杆402啮合的蜗轮403。
[0153] 第二俯仰连接架405设置于俯仰转轴406,第二俯仰连接架405用于与另一个巡线机器人本体相连,俯仰驱动装置401用于驱动俯仰蜗杆402转动。
[0154] 俯仰机构在使用时,将第一俯仰连接架404与其中一个巡线机器人本体相连,将第二俯仰连接架405与另一个巡线机器人本体相连。在巡线机器人行走到线路的夹角处时,可以通过俯仰驱动装置驱动蜗杆旋转,继而带动其中一个巡线机器人本体相对于另一个巡线机器人本体发生旋转,从而使得两个巡线机器人本体产生与线路的夹角相对应的夹角,从而保证在线路夹角处,巡线机器人不会由线路上掉落。
[0155] 在本发明一具体实施例中,俯仰驱动装置401为俯仰驱动电机。第一俯仰连接架404和第二俯仰连接架405上开设有用于穿设固定螺栓的螺栓孔。
[0156] 本发明实施例提供的巡线机器人共有三种重要的运动模式:1)连续越障;2)尺蠖式行走;3)跨步式越障。下面对这三种运动方式进行了详细分析。
[0157] 请参阅图15-图18,图15为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程一的结构示意图;图16为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程二的结构示意图;图17为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程三的结构示意图;图18为本发明实施例提供的巡线机器人连续越障动作过程四的结构示意图。
[0158] 需要说明的是,为了便于理解本方案,图15-图18中驱动轮机构的主动驱动轮201和从动驱动轮202处于分离状态时,主动驱动轮201和从动驱动轮202的驱动轴呈非填充状态,而处于结合状态时,主动驱动轮201和从动驱动轮202的驱动轴呈黑色填充状态。
[0159] 行走轮组机构在工作时,压紧轮组的压紧轮压紧在线路的下侧,旋转驱动装置驱动主动驱动轮和从动驱动轮组成的驱动轮旋转,从而实现沿线路行走的功能。
[0160] 由于巡线机器人包括两个巡线机器人本体,因此巡线机器人包括两个压紧轮机构、驱动轮机构、夹持机构和变距机构。为了便于区分各机构,因此分别定义为第一压紧轮机构90、第二压紧轮机构80、第一驱动轮机构50、第二驱动轮机构40、第一夹持机构30、第二夹持机构20、第一变距机构70和第二变距机构60。
[0161] 如图15所示,在巡线机器人中的第一压紧轮机构90和第一驱动轮机构50靠近障碍物10无法驶过时,通过升降驱动装置驱动压紧轮组向下移动,从而脱离对线路600的压紧,通过分合驱动装置驱动第一安装板206和第二安装板207做分离动作,从而使得主动驱动轮201和从动驱动轮202做分离动作,以使得主动驱动轮201和从动驱动轮202避开线路600,脱离搭接状态。
[0162] 如图16所示,巡线机器人继续行走,在第一压紧轮机构90和第一驱动轮机构50绕过障碍物10时,通过升降驱动装置驱动压紧轮组向上移动,从而实现对线路600的压紧作用,并通过分合驱动装置驱动第一安装板206和第二安装板207做靠近动作,从而使得主动驱动轮201和从动驱动轮202做组合动作,以使得主动驱动轮201和从动驱动轮202组成驱动轮,并重新搭接在线路600上,在第一夹持机构30移动到障碍物时,可以驱动该第一夹持机构30脱离夹住线路600的状态,以方便第一夹持机构30越过障碍物10。
[0163] 如图17所示,巡线机器人继续行走,在第二夹持机构20移动到障碍物时,可以驱动该第二夹持机构20脱离夹住线路600的状态,以方便第二夹持机构20越过障碍物10,在第二夹持机构20越过障碍物10后,第二夹持机构20的夹持爪关闭,保持夹住线路600的状态。在巡线机器人中的第二压紧轮机构80和第二驱动轮机构40靠近障碍物10无法驶过时,通过升降驱动装置驱动压紧轮组向下移动,从而脱离对线路600的压紧,通过分合驱动装置驱动第二驱动轮机构40的第一安装板206和第二安装板207做分离动作,从而使得主动驱动轮201和从动驱动轮202做分离动作,以使得主动驱动轮201和从动驱动轮202避开线路600,脱离搭接状态。
[0164] 如图18所示,巡线机器人继续行走,在第二压紧轮机构80和第二驱动轮机构40绕过障碍物10时,通过升降驱动装置驱动压紧轮组向上移动,从而实现对线路600的压紧作用,通过分合驱动装置驱动第二驱动轮机构40的第一安装板206和第二安装板207做靠近动作,从而使得主动驱动轮201和从动驱动轮202做组合动作,以使得主动驱动轮201和从动驱动轮202组成驱动轮,并重新搭接在线路600上。
[0165] 请参阅图9-图14,图9为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程一的结构示意图;图10为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程二的结构示意图;图11为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程三的结构示意图;图12为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程四的结构示意图;图13为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程五的结构示意图;图14为本发明实施例提供的巡线机器人尺蠖式行走动作过程六的结构示意图。
[0166] 如图9所示,在第一夹持机构30和第二夹持机构20遇到障碍物10时,第一夹持机构30和第二夹持机构20均张开两个夹持爪,从而脱离线路。[0167] 如图10所示,第一变距机构70和第二变距机构60工作,由于两个行走轮组机构均夹紧在线路上,因此在第一变距机构70和第二变距机构60工作时,第一变距机构70和第二变距机构60的基座移动,由于第一夹持机构30和第二夹持机构20均安装在基座上,因此第一夹持机构30和第二夹持机构20跟随基座移动,从而越过部分障碍物10。
[0168] 如图11所示,第一夹持机构30和第二夹持机构20夹住线路,两个行走轮组机构松开线路,通过两个夹持机构将巡线机器人保持在线路上而不滑落。
[0169] 如图12所示,第一变距机构70和第二变距机构60工作,由于两个行走轮组机构均松开线路,因此在第一变距机构70和第二变距机构60工作时,第一变距机构70和第二变距机构60的滑座移动,从而带动两个行走轮组机构移动。
[0170] 如图13所示,两个行走轮组机构闭合夹住线路,并松开第一夹持机构30和第二夹持机构20。
[0171] 如图14所示,第一变距机构70和第二变距机构60工作,由于两个行走轮组机构均夹紧在线路上,因此在第一变距机构70和第二变距机构60工作时,第一变距机构70和第二变距机构60的基座移动,由于第一夹持机构30和第二夹持机构20均安装在基座上,因此第一夹持机构30和第二夹持机构20跟随基座移动,从而越过部分障碍物10。
[0172] 按照上述工序依次进行,便可以实现越障的功能。尺蠖式行走是本发明一个比较重要的运动方式,由于线路中有一些不规则排布的障碍物,尺蠖式运动能极大的提高机器人对障碍物的适应性。在尺蠖式运动中,巡线机器人的两个行走轮组机构和夹持机构分别组成一组,通过行走轮组机构和夹持机构组的交替运动实现机器人的前进。
[0173] 请参阅图19-图21,图19为本发明实施例提供的巡线机器人跨步式越障动作过程一的结构示意图;图20为本发明实施例提供的巡线机器人跨步式越障动作过程二的结构示意图;图21为本发明实施例提供的巡线机器人跨步式越障动作过程三的结构示意图。
[0174] 为了便于区分两个巡线机器人本体,本发明将两个巡线机器人本体分别定义为第一巡线机器人本体和第二巡线机器人本体。第一巡线机器人本体的压紧轮机构为第一压紧轮机构,驱动轮机构为第一驱动轮机构,夹持机构为第一夹持机构,变距机构为第一变距机构。第二巡线机器人本体的压紧轮机构为第二压紧轮机构,驱动轮机构为第二驱动轮机构,夹持机构为第二夹持机构,变距机构为第二变距机构。
[0175] 第一巡线机器人本体的第一压紧轮机构、第一驱动轮机构和第一夹持机构都打开,通过中间的俯仰机构400把第一巡线机器人本体转动到合适角度。
[0176] 第二巡线机器人本体驱动巡线机器人前进,使第一巡线机器人本体移动到合适的上线位置。
[0177] 俯仰机构400把第一巡线机器人本体举起,第一巡线机器人本体的第一压紧轮机构、第一驱动轮机构和第一夹持机构上线。
[0178] 第二巡线机器人本体的第二压紧轮机构、第二驱动轮机构和第二夹持机构打开,通过中间的俯仰机构400把第一巡线机器人转动到合适角度。
[0179] 第一巡线机器人本体驱动巡线机器前进,使第二巡线机器人本体移动到期望位置。
[0180] 俯仰机构400把第二巡线机器人本体举起,并且第二压紧轮机构、第二驱动轮机构和第二夹持机构上线。[0181] 在巡线机器人行走机构行走至线路的弯折处时,可以通过俯仰机构400其中一个巡线机器人本体相对于另一个巡线机器人本体发生旋转,从而使得两个巡线机器人本体产生与线路的夹角相对应的夹角,从而保证在线路夹角处,巡线机器人不会由线路上掉落。
[0182] 对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种巡线机器人,包括相连接的两个结构相同的巡线机器人本体,所述巡线机器人本体包括行走轮组机构、夹持机构(300)和变距机构(500),其特征在于,所述变距机构(500)包括: 基座(501); 可滑动地设置于所述基座(501)上的滑座(503),所述行走轮组机构设置于所述滑座(503)上; 可转动地架设在所述基座(501)上的丝杠(504); 与所述丝杠(504)螺纹配合的丝母(505 ),所述丝母(505 )与所述滑座(503 )相连; 设置于所述基座(501)上,用于驱动所述丝杠(504 )转动的变距驱动装置(506 ); 所述夹持机构(300)包括: 设置于所述基座(501)上的支撑盒(301); 设置于所述支撑盒(301)上的支撑架; 可转动地设置于所述支撑架上的第一转动轴和第二转动轴,所述第一转动轴和第二转动轴通过传动机构传动连接; 驱动所述第一转动轴和所述第二转动轴中的一个转动的夹持驱动装置; 固定在所述第一转动轴上的第一夹持爪(309); 固定在所述第二转动轴上 的第二夹持爪(310),所述第一夹持爪(309)和所述第二夹持爪(310)交叉后能够挂接在线路上,在所述第一夹持爪(309)和所述第二夹持爪(310)分离后能够脱离线路。
2.如权利要求1所述的巡线机器人,其特征在于,所述基座(501)上设置有第一变距滑动装置(502 ),所述滑座(503 )上设置有与所述第一变距滑动装置(502 )滑动配合的第二变距滑动装置。
3.如权利要求2所述的巡线机器人,其特征在于,所述第一变距滑动装置(502)为滑轨,所述第二变距滑动装置为与滑轨配合的滑槽; 或者,所述第一变距滑动装置(502)为滑槽,所述第二变距滑动装置为与滑槽配合的滑轨。
4.如权利要求1所述的巡线机器人,其特征在于,所述夹持驱动装置包括: 设置于所述支撑盒(301)上的夹持驱动电机(302),所述夹持驱动电机(302)的输出轴上设置有第一夹持驱动齿轮(304); 可转动地设置于所述支撑盒(301)和支撑架上的蜗杆(305 ),所述蜗杆(305 )上设置有与所述第一夹持驱动齿轮(304)啮合的第二夹持驱动齿轮(303); 设置于所述第一转动轴或所述第二转动轴上的涡轮(306),所述涡轮(306)与所述蜗杆(305)啮合。
5.如权利要求4所述的巡线机器人,其特征在于,所述传动机构包括设置于所述第一转动轴上的第一传动齿轮(308),以及设置于所述第二转动轴上的第二传动齿轮(307),所述第一传动齿轮(308)和所述第二传动齿轮(307)啮合。
6.如权利要求1所述的巡线机器人,其特征在于,所述行走轮组机构包括压紧在线路上侧的驱动轮机构(200)和压紧在线路下侧的压紧轮机构(100); 所述压紧轮机构(100)包括:固定箱体(101); 设置于所述固定箱体(101)上的升降驱动装置; 与所述升降驱动装置相连,且由所述升降驱动装置带动升降的压紧轮组,所述压紧轮组至少包括一个压紧轮(109 )。
7.如权利要求6所述的巡线机器人,其特征在于,所述升降驱动装置包括: 设置于所述固定箱体(101)上的升降驱动电机(102),所述升降驱动电机(102)的输出轴上设置有第一升降驱动齿轮(103); 与所述压紧轮组连接的升降丝杠(106); 与所述升降丝杠(106)螺纹配合的第二升降驱动齿轮(104),所述第二升降驱动齿轮(104)与所述第一升降 驱动齿轮(103)啮合。
8.如权利要求6所述的巡线机器人,其特征在于,所述压紧轮组包括: 压紧轮固定架(105); 可转动地设置于所述压紧轮固定架(105)上的所述压紧轮(109); 设置于所述压紧轮固定架(105)上的压紧轮导向杆(107),所述固定箱体(101)上开设有与所述压紧轮导向杆(107)滑动配合的导向孔。
9.如权利要求6所述的巡线机器人,其特征在于,所述驱动轮机构包括: 设置于所述滑座(503)上的底座(214),所述固定箱体(101)设置于所述底座(214)上; 可滑动地设置于所述底座(214)上,且平行布置的第一安装板(206)和第二安装板(207),所述第一安装板(206)和第二安装板(207)布置于所述固定箱体(101)的两侧;可转动地设置于所述第一安装板(206)上的主动驱动轮(201); 可转动地设置于所述第二安装板(207)上的从动驱动轮(202),所述主动驱动轮(201)和所述从动驱动轮(202)配合后形成搭接在线路上的驱动轮; 驱动所述主动驱动轮(201)转动的旋转驱动装置; 驱动所述第一安装板(206)和所述第二安装板(207)中的至少一个滑动的分合驱动装置。
10.如权利要求9所述的巡线机器人,其特征在于,所述分合驱动装置包括: 设置于固定箱体(101)上的第一驱动电机(209),所述第一驱动电机(209)的输出轴上设置有第一分合驱动齿轮; 两端分别与所述第一安装板(206 )和所述第二安装板(207 )相连的丝杠(211); 与所述丝杠(211)螺纹连接的第二分合驱动齿轮(212),所述第二分合驱动齿轮(212)与所述第一分合驱动齿轮哨合。
11.如权利要求10所述的巡线机器人,其特征在于,还包括设置于所述固定箱体(101)上的导向杆(208); 所述第一安装板(206)和所述第二安装板(207)上均设置有导向板,所述导向板上开设有与所述导向杆(208)滑动配合的导向孔。
12.如权利要求1-11任一项所述的巡线机器人,其特征在于,还包括用于连接两个巡线机器人本体的俯仰机构(400),所述俯仰机构(400)包括: 支撑座;可转动地架设于所述支撑座上的俯仰蜗杆(402); 设置于所述支撑座上的第一俯仰连接架(404),所述第一俯仰连接架(404)用于与其中一个巡线机器人本体的基座(501)相连; 可转动地架设于所述第一俯仰连接架(404)上的俯仰转轴(406),所述俯仰转轴(406)上设置有与所述俯仰蜗杆(402)啮合的蜗轮(403); 设置于所述俯仰转轴(406)的第二俯仰连接架(405),所述第二俯仰连接架(405)与另一个巡线机器人本体的基座(501)相连; 驱动所述俯仰蜗杆(402 )转 动的俯仰驱动装置(401)。
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