CN103862456A

CN103862456A - 一种巡检机器人的行走夹持复合机构

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Publication number: CN103862456A
Application number: CN201210529324.5A
Authority: CN
Inventors: 凌烈; 岳平; 王洪光; 董建新; 杨成钢; 夏之罡; 龚坚刚; 姜文东; 劳建明; 包学平; 唐永庆; 王灿灿; 王武军; 张彤; 杨健伟
Original assignee: LISHUI POWER BUREAU; State Grid Corp of China SGCC; Shenyang Institute of Automation of CAS
Current assignee: LISHUI POWER BUREAU; State Grid Corp of China SGCC; Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date: 2012-12-10
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-06-18

Abstract

本发明涉及巡检机器人机构，具体地说是一种巡检机器人的行走夹持复合机构，包括行走轮驱动电机、支架、行走轮、升降机构、夹紧驱动电机、连杆机构及夹紧轮，支架安装在巡检机器人的手臂上，行走轮驱动电机设置在支架上，行走轮位于架空地线的上方，与行走轮驱动电机的输出轴相连，由行走轮驱动电机驱动在架空地线上行走；升降机构安装在支架上，并与夹紧驱动电机相连，由该夹紧驱动电机驱动升降；夹紧轮位于架空地线的下方，通过连杆机构与升降机构连接，由升降机构带动夹紧或松开架空地线。本发明的夹紧轮通过连杆机构夹紧或松开，所需的运动空间变小，可以减小巡检机器人的手臂长度，有利于减小巡检机器人的尺寸和重量。

Description

一种巡检机器人的行走夹持复合机构

技术领域

本发明涉及巡检机器人机构，具体地说是一种巡检机器人的行走夹持复合机构。

背景技术

在现有的超高压输电线路巡检机器人机构中，大多采用轮式移动和复合连杆组合而成的复合移动机构（参见文献：Jun Sawada，Kazuyuki Kusumoto，et a1．A Mobi le Robot for Inspection of PowerTransmissi0n Lines[AI．IEEE transactions of Power De1ivery,1991．6(1)．309～315,POULIOT,N,MONTAMBAULT,S.LineScoutTechnology:From inspection to robotic maintenance on livetransmission power lines[C]Robotics and Automation,2009.ICRA′09.IEEE International Conference on,pp.1034-1040,12-17May2009;WU Gongping,ZHENG Tuo,XIAO Hua,et al.Navigation,location and non-collision obstacles overcomingfor high-voltage power transmission-line inspectionrobot[C]//Mechatronics and Automation,2009.ICMA2009.International Conference,pp.2014-2020,9-12Aug.2009.），这些机构的结构复杂、重量大、能耗高，并且在行走时安全保护性差，难以适应实际的输电线路作业情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种巡检机器人的行走夹持复合机构。该行走夹持复合机构能够增强机器人的行走能力。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括行走轮驱动电机、支架、行走轮、升降机构、夹紧驱动电机、连杆机构及夹紧轮，其中支架安装在巡检机器人的手臂上，行走轮驱动电机设置在所述支架上，所述行走轮位于架空地线的上方，与行走轮驱动电机的输出轴相连，由行走轮驱动电机驱动在架空地线上行走；所述升降机构安装在支架上，并与夹紧驱动电机相连，由该夹紧驱动电机驱动升降；所述夹紧轮位于架空地线的下方，通过连杆机构与升降机构连接，由升降机构带动夹紧或松开架空地线。

其中：所述连杆机构包括夹紧连杆及驱动连杆，其中夹紧连杆铰接在所述支架上，所述夹紧轮连接于夹紧连杆一端，夹紧连杆的另一端与驱动连杆的一端铰接，驱动连杆的另一端与所述升降机构相连；

所述升降机构包括丝杠及丝母，其中丝杠的一端转动安装在所述支架上，另一端与所述夹紧驱动电机相连，由夹紧驱动电机驱动旋转；所述丝母螺纹连接在丝杠上，所述驱动连杆的另一端与丝母固接；所述支架上安装有导轨，丝母上固接有沿导轨上下升降的滑块，所述驱动连杆的另一端与该滑块固接；所述升降机构为气缸，所述驱动连杆的另一端与该气缸的活塞连接。

本发明的优点与积极效果为：

1．本发明采用行走和夹持的复合结构，兼有行走和保护功能；夹紧轮通过连杆机构夹紧或松开，所需的运动空间变小，可以减小巡检机器人的手臂长度，有利于减小巡检机器人的尺寸和重量。

2．安全保护性好。本发明的夹紧轮在架空地线的下方夹紧，越障过程中也有至少一个夹紧轮夹紧，因此安全保护性好。

3．越障性能好。本发明夹紧轮在架空地线的下方夹紧，减小了巡检机器人的作业空间，便于巡检机器人的越障；当遇到线路障碍时，本发明的行走夹持复合机构可以回到初始位置（手臂的侧面），更有利于巡检机器人对障碍的避让，有利于狭小空间的巡检机器人越障。

4．应用范围广。本发明适用于超高压环境下的机器人巡检夹紧机构。

附图说明

图1为本发明处于夹持状态的结构示意图；

图2为本发明处于松开状态的结构示意图；

图3为带有本发明的巡检机器人结构示意图；

图4为超高压输电线路的障碍环境示意图；

图5a为本发明越障过程第一个动作描述示意图；

图5b为本发明越障过程第二个动作描述示意图；

图5c为本发明越障过程第三个动作描述示意图；

图5d为本发明越障过程第四个动作描述示意图；

其中：1为行走轮驱动电机，2为支架，3为行走轮，4为夹紧连杆，5为驱动连杆，6为丝杠，7为丝母，8为夹紧驱动电机，9为夹紧轮，10为转动支撑点，11为绝缘子，12为第一防振锤，13为悬垂金具及线夹，14为架空地线，15为第二防振锤，16为滑块，17为导轨，18为前行走夹持复合机构，19为后行走夹持复合机构，20为前手臂，21为后手臂，22为前移动关节，23为后移动关节，24为前旋转关节，25为后旋转关节。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明安装在巡检机器人的手臂上，如图1、图2所示，本发明包括行走轮驱动电机1、支架2、行走轮3、升降机构、夹紧驱动电机8、连杆机构及夹紧轮9，其中连杆机构包括夹紧连杆4及驱动连杆5，升降机构可为丝杠6及丝母7结构，或为气缸，本实施例为丝杠6及丝母7的结构。

本发明的支架2安装在巡检机器人的手臂上，行走轮驱动电机1固定在所述支架2上，行走轮3位于架空地线14的上方，与行走轮驱动电机1的输出轴相连，由行走轮驱动电机1驱动在架空地线14上行走。丝杠6的一端（上端）转动安装在支架2上，另一端（下端）与夹紧驱动电机8的输出轴连接，由夹紧驱动电机8驱动旋转；丝母7螺纹连接在丝杠6上，当丝杠6旋转时沿丝杠6升降。为了使夹紧轮9在升降过程中运动平稳，在支架2上固接有导轨17，丝母7上则固接一个滑块16，该滑块16沿导轨17上下升降。

夹紧连杆4铰接在所述支架2上，夹紧轮9固接在夹紧连杆4一端，夹紧连杆4的另一端与驱动连杆5的一端铰接，驱动连杆5的另一端固接在滑块16上；夹紧轮9位于架空地线14的下方，通过连杆机构及升降机构的带动夹紧或松开架空地线14。若升降机构为气缸，则驱动连杆5的另一端与该气缸的活塞连接。

如图3所示，在巡检机器人的前手臂20及后手臂21上均安装了行走夹持复合机构，即前行走夹持复合机构18和后行走夹持复合机构19；前、后手臂20、21具有转动自由度和移动自由度，即前手臂20具有前移动关节22及前旋转关节24，后手臂21具有后移动关节23及后旋转关节25；前、后手臂20、21通过移动副连接于巡检机器人的车体上。

如图4所示，为超高压输电线路的障碍环境示意图，在架空地线14上主要的障碍物为第一防振锤12、绝缘子11、悬垂金具及线夹13、第二防振锤15等。

本发明工作时，由行走轮驱动电机1驱动，带动巡检机器人在架空地线14上行走，通过巡检机器人车体和前、后手臂的协调运动，可沿架空地线14行走并跨越架空地线14上的障碍物。具体为：

当行走机构带动机器人以速度V在架空地线14上行走，前、后行走夹持复合机构18、19中的夹紧轮9均处于图2的夹紧状态；当遇到第一防振锤12时停下（如图5a所示），行走于前端的前行走夹持复合机构18中的夹紧驱动电机8工作，使丝母7沿丝杠6向上运动，由于驱动连杆5与滑块16固接，通过丝母7的向上运动，实现夹紧连杆4和驱动连杆5绕转动支撑点10转动；由于夹紧轮9与夹紧连杆4固接，因此实现夹紧轮9从架空地线14下方松开。然后，巡检机器人的前手臂20在前移动关节22的作用下伸长，使前行走夹持复合机构18升高，脱离架空地线14，后行走夹持复合机构19的行走轮驱动电机1工作，驱动巡检机器人车体和后手臂21行走，遇到第一防振锤12停下，此时，巡检机器人的前手臂20已越过下方的第一防振锤12，前手臂20在前移动关节22的作用下收缩，使前行走夹持复合机构18重新落到架空地线14上，夹紧驱动电机8反转，使丝母7向下运动，进而使夹紧连杆4及驱动连杆5绕转动支撑点10转动，夹紧轮9重新夹紧架空地线14（如图4b所示），此后巡检机器人的后手臂21将跨越第一防振锤12，其跨越第一防振锤12的过程和前手臂18相同。

当前行走夹持复合机构18行进到悬垂金具及线夹13处停下，巡检机器人车体移动到前手臂20的下方，行走于后端的后行走夹持复合机构19的夹紧轮9松开架空地线14，后手臂21伸长，使行走于后端的后行走夹持复合机构19升高，脱离架空地线14，并绕在后手臂21的后旋转关节25作用下旋转180°，从悬垂金具及线夹13的侧面绕过，到达悬垂金具及线夹13前面的架空地线14上方后，后手臂21收缩，使行走于后端的后行走夹持复合机构19回到架空地线14上（如图5c所示），接着前手臂20跨越悬垂金具及线夹13，其过程与后手臂21相同。

跨越第二防振锤15的过程同跨越第一防振锤12的过程相似，越过后的状态如图5d所示。

在行走夹紧机构的夹持力作用下，由于本发明的行走夹紧机构增大了行走轮3对架空地线14的正压力，增强了巡检机器人沿架空地线14爬行的能力与安全性，同时优于夹紧轮9在架空地线14的下方夹紧方式，减小了巡检机器人的作业空间，便于巡检机器人的越障。

Claims

1.一种巡检机器人的行走夹持复合机构，其特征在于：包括行走轮驱动电机（1)、支架（2)、行走轮（3)、升降机构、夹紧驱动电机（8)、连杆机构及夹紧轮（9），其中支架（2）安装在巡检机器人的手臂上，行走轮驱动电机（1）设置在所述支架（2）上，所述行走轮（3）位于架空地线（14）的上方，与行走轮驱动电机（1）的输出轴相连，由行走轮驱动电机（1）驱动在架空地线（14）上行走；所述升降机构安装在支架（2）上，并与夹紧驱动电机（8）相连，由该夹紧驱动电机（8）驱动升降；所述夹紧轮（9）位于架空地线（14）的下方，通过连杆机构与升降机构连接，由升降机构带动夹紧或松开架空地线（14）。

2.按权利要求1所述巡检机器人的行走夹持复合机构，其特征在于：所述连杆机构包括夹紧连杆（4）及驱动连杆（5），其中夹紧连杆（4）铰接在所述支架（2）上，所述夹紧轮（9）连接于夹紧连杆（4）一端，夹紧连杆（4）的另一端与驱动连杆（5）的一端铰接，驱动连杆（5）的另一端与所述升降机构相连。

3.按权利要求2所述巡检机器人的行走夹持复合机构，其特征在于：所述升降机构包括丝杠（6）及丝母（7），其中丝杠（6）的一端转动安装在所述支架（2）上，另一端与所述夹紧驱动电机（8）相连，由夹紧驱动电机（8）驱动旋转；所述丝母（7）螺纹连接在丝杠（6）上，所述驱动连杆（5）的另一端与丝母（7）固接。

4.按权利要求3所述巡检机器人的行走夹持复合机构，其特征在于：所述支架（2）上安装有导轨（17），丝母（7）上固接有沿导轨（17）上下升降的滑块（16），所述驱动连杆（5）的另一端与该滑块（16）固接。

5.按权利要求2所述巡检机器人的行走夹持复合机构，其特征在于：所述升降机构为气缸，所述驱动连杆（5）的另一端与该气缸的活塞连接。