CN104742110A - 一种电力线巡检机器人的末端执行机构及其线上锁紧方法 - Google Patents

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何弢
陈卫东
王炜杰
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Abstract

本发明提供了一种电力线巡检机器人的末端执行机构及其线上锁紧方法，电力线巡检机器人的末端执行机构包括用于在电力线上行走的轮式机构和用于将末端执行机构锁紧在电力线上的爪式机构，轮式机构和爪式机构均装置在电线巡检机器人的手臂上，所述爪式机构为两套，分别安装在轮式机构的两侧，两套爪式机构闭合后将电力线巡检机器人的末端执行机构锁紧在电力线上；电力线巡检机器人的线上锁紧方法，当两爪式机构闭合时，电力线对两爪式机构施加向下的力，电力线对驱动轮施加向上的力，形成三点支撑，轮爪复合式末端执行机构被固定锁紧在电力线上。本发明具有行走和夹持锁紧功能，安全性好，适用性强。

Description

一种电力线巡检机器人的末端执行机构及其线上锁紧方法
技术领域
本发明涉及一种电力线巡检机器人，具体地，涉及一种用于电力线巡检机器人在电力线上行走和锁紧固定的手臂末端执行机构，属于机器人领域。
背景技术
高压电力线的巡检维护时电网运营中不可忽视的部分。电力线巡检机器人必须具备线上行走和夹持锁紧能力，以满足巡检过程中的行走和越障要求，故机器人手臂的末端执行机构是电力线巡检机器人最为关键的部分。
中国专利公开号为CN102259341A、专利名称“高压线行走机器人轮爪复合机构”的专利公开了一种高压线行走机器人轮爪复合机构，该发明所述机器人手臂末端执行机构采用轮式行走机构和一套夹持机构，行走机构采用行走驱动电机输出轴直连行走轮的方法，夹持机构采用蜗轮蜗杆和丝杠丝母结构，结构复杂，不能实现锁紧功能。中国专利公开号为CN103862456A、专利名称为“一种巡检机器人的行走夹持复合机构”的专利公开了一种结构相对简单的电力线巡检机器人手臂末端执行机构，在该发明所述的夹持机构通过连杆机构夹紧或松开，不能实现锁紧功能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构及其线上锁紧方法，其可以在电力线巡检中实现更好的行走和夹持锁紧功能。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构，包括用于电力线上行走的轮式机构和用于将末端执行机构锁紧在电力线上的爪式机构，在轮式机构两侧装置两套爪式机构，两套爪式机构闭合后将电力线巡检机器人的末端执行机构锁紧在电力线上。
优选地，所述轮式机构还包括驱动轮、谐波减速器和电机，驱动轮固定连接谐波减速器的输出面，轮式机构驱动电机输出轴固定连接谐波减速器的谐波发生器，轮式机构驱动电机和谐波减速器的刚轮固定连接电力线巡检机器人的手臂。
优选地，所述轮式机构的驱动轮采用ABS工程塑料V型槽，槽内压接天然橡胶，能够适应多种线路环境。
优选地，所述爪式机构还包括爪式机构驱动电机和蜗轮蜗杆箱，爪式机构驱动电机固定装置在蜗轮蜗杆箱上方电机架上，爪式机构驱动电机通过同步带连接蜗轮蜗杆箱的蜗杆。
优选地，所述蜗轮蜗杆箱采用欠驱动的原理，一根蜗杆啮合两个蜗轮，蜗杆旋转时，蜗杆啮合的两个蜗轮旋转方向相反。
优选地，所述蜗轮固定连接夹持爪，两夹持爪在蜗轮带动下闭合时均位于电力线下方，能够自锁夹持电力线。
优选地，所述蜗轮蜗杆和夹持爪的材料为高强度材料高强度钢或碳纤维。
本发明还提供一种电力线巡检机器人的线上锁紧方法，采用上述的末端执行机构来完成，当两爪式机构闭合时，电力线对两爪式机构施加向下的力，电力线对驱动轮施加向上的力，形成三点支撑，轮爪复合式末端执行机构被固定锁紧在电力线上。
本发明所提供的电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构及其线上锁紧方法，轮式机构采用V型槽轮，能够适应多种线路环境；爪式机构采用欠驱动的原理，利用蜗轮蜗杆结构，减小了爪式机构驱动电机所需扭矩，实现夹持爪闭合后自动锁紧功能；轮式机构前后装置两套爪式机构，两套夹持爪闭合后与驱动轮相对电力线形成三点支撑，将电力线巡检机器人的末端执行机构锁紧在电力线上。本发明具有行走和夹持锁紧功能，安全性好，适用性强。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明所提供的电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的整体结构概略图；
图2是电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的正视图；
图3是电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的仰视图；
图4是图3的A-A驱动轮部分剖视结构示意图；
图5是图3的A-A谐波减速器部分剖视结构示意图；
图6是电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的侧视图；
图7是爪式机构的仰视图；
图8是图3的B-B剖视结构示意图；
图9是图7的C-C剖视结构示意图；
图10是电力线巡检机器人轮爪复合式末端执行机构锁紧在电力线上的受力分析图。
图中：1-轮式机构，2-爪式机构，3-手臂，4-爪式机构支架，5-轮辋，6-天然橡胶，7-轮毂，8-谐波减速器刚轮，9-谐波发生器，10-轮式机构驱动电机，11-轮式机构驱动电机输出轴，13-爪式机构驱动电机，14-同步轮，15-同步带，17-蜗轮蜗杆箱，18-蜗杆，19-蜗轮，21-轴承，23-夹持爪，24-电机架，26-蜗轮蜗杆箱的箱体，27-轴承，和轴承28，29-蜗轮轴，30-驱动轮，31-电力线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本实施例提供一种电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构，如图1所示，本机构包括轮式机构1和爪式机构2，是电力线巡检机器人的手臂3的末端执行机构；如图2所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的正视图。轮式机构1前后装置两套爪式机构2，两套爪式机构2闭合后将电力线巡检机器人的末端执行机构锁紧在电力线上。
如图3所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的仰视图。爪式机构2固定连接在爪式机构支架4，爪式机构支架4固定连接电力线巡检机器人的手臂3的末端。
如图4所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的仰视图3的A-A驱动轮30部分剖视结构示意图。驱动轮30包括轮毂7、轮辋5和天然橡胶6。轮辋5材料为ABS工程塑料，采用V型槽结构，轮辋5的V型槽内压接天然橡胶6，能适应多种线路环境。
如图5所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的仰视图3的A-A谐波减速器部分剖视结构示意图。驱动轮30的轮辋5固定连接谐波减速器刚轮8的输出面，轮式机构驱动电机10输出轴11固定连接谐波减速器的谐波发生器9，轮式机构驱动电机10和谐波减速器刚轮8固定连接电力线巡检机器人的手臂3。
如图6所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的侧视图。爪式机构2还包括爪式机构驱动电机13和蜗轮蜗杆箱17，爪式机构驱动电机13固定装置在蜗轮蜗杆箱17上方电机架24上，爪式机构驱动电机13通过同步带15、两个同步轮14连接蜗轮蜗杆箱的蜗杆18。
如图7所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的爪式机构的仰视图。蜗轮蜗杆箱17采用欠驱动的原理，蜗杆18啮合两个蜗轮19，蜗杆18旋转时，蜗杆18啮合的两个蜗轮19旋转方向相反。
如图8所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的仰视图3的B-B剖视结构示意图。蜗杆18通过两个轴承21连接蜗轮蜗杆箱17的箱体26，两个蜗轮19分别固定连接2个夹持爪23，两个夹持爪23在两个蜗轮19带动下闭合时均位于电力线下方，能够自锁夹持电力线。
如图9所示，提供了本实施例所涉及电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构的爪式机构仰视图7的C-C剖视结构示意图。蜗轮轴29固定连接蜗轮19和夹持爪23，蜗轮轴29通过两个轴承21连接蜗轮蜗杆箱17的箱体26。
本实施例还提供一种电力线巡检机器人的线上锁紧方法，如图10所示，提供了电力线巡检机器人的轮爪复合式末端执行机构锁紧在电力线上的受力分析图。当两夹持爪23闭合时，电力线31对两夹持爪23施加向下的力F1，电力线31对驱动轮30施加向上的力F2，形成三点支撑，轮爪复合式末端执行机构被固定锁紧在电力线31上。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种电力线巡检机器人的末端执行机构，其特征在于，包括用于电力线上行走的轮式机构和用于将末端执行机构锁紧在电力线上的爪式机构，均安装在电线巡检机器人的手臂上，所述爪式机构为两套，分别安装在轮式机构的两侧，两套爪式机构闭合后将电力线巡检机器人的末端执行机构锁紧在电力线上。
2.根据权利要求1所述的电力线巡检机器人的端执行机构，其特征在于，所述轮式机构还包括驱动轮、谐波减速器和轮式机构驱动电机，驱动轮固定连接谐波减速器的输出面，轮式机构驱动电机输出轴固定连接谐波减速器的谐波发生器，轮式机构驱动电机和谐波减速器的刚轮固定连接电力线巡检机器人的手臂。
3.根据权利要求2所述的电力线巡检机器人的末端执行机构，其特征在于，所述轮式机构的驱动轮采用ABS工程塑料V型槽，槽内压接天然橡胶，能够适应多种线路环境。
4.根据权利要求1所述的电力线巡检机器人的末端执行机构，其特征在于，所述爪式机构还包括爪式机构驱动电机和蜗轮蜗杆箱，爪式机构驱动电机固定安装在蜗轮蜗杆箱上方电机架上，爪式机构驱动电机通过同步带连接蜗轮蜗杆箱的蜗杆。
5.根据权利要求4所述的电力线巡检机器人的末端执行机构，其特征在于，所述爪式机构中，蜗轮蜗杆箱采用欠驱动的原理，一根蜗杆啮合两个蜗轮，蜗杆旋转时，蜗杆啮合的两个蜗轮旋转方向相反。
6.根据权利要求4所述的电力线巡检机器人的末端执行机构，其特征在于，所述爪式机构中，蜗轮固定连接夹持爪，两夹持爪在蜗轮带动下闭合时均位于电力线下方，能够自锁夹持电力线。
7.根据权利要求4所述的电力线巡检机器人的末端执行机构，其特征在于，所述蜗轮蜗杆和夹持爪的材料为高强度钢或碳纤维。
8.一种电力线巡检机器人的线上锁紧方法，其特征在于，采用权利要求1所述的末端执行机构来完成，当两爪式机构闭合时，电力线对两爪式机构施加向下的力，电力线对驱动轮施加向上的力，形成三点支撑，轮爪复合式末端执行机构被固定锁紧在电力线上。
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