CN105000078B - 一种高压线巡检机器人避障机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压线巡检机器人避障机构，包括丝杠、螺母、连杆、导轮、销轴、伺服电机；伺服电机与壳体固连，通过联轴器与丝杠连接，丝杠另一端通过轴承与壳体连接，连杆一与伺服电机固连，同时伺服电机输出轴与连杆二铰接，导轮与连杆二和销铰接，两个杆平行布置，与销和螺母铰接，杆与销和销铰接，同时，左壳体和右壳体在销处铰接。导轮有三个，有三组平面连杆机构在左右壳体上均匀布置，左壳体上前后布置两组，右壳体中间布置一组。本发明由平面连杆机构和丝杠螺母机构组成，具有两个自由度，通过对两个原动件控制，使机器人具有开合本体，翻转避障的功能。

Description

一种高压线巡检机器人避障机构
技术领域
本发明涉及高压线巡检机器人避障领域，特别涉及一种高压线巡检机器人避障机构。
背景技术
架空高压输电线路巡检机器人已成为国内外机器人领域的研究热点，国内外研究的巡检机器人多采用轮臂复合结构，外形尺寸大，机身笨重，抗风载能力差，最重要的是，这种轮式移动方式效率低下，而且往往存在打滑问题。
针对上述问题，湖北工业大学的徐显金等人提出了一种磁悬浮式巡检机器人方案，该方案利用高压直流导线周围的磁场，实现基于安培力的磁悬浮，使机器人能悬浮于高压导线之上，并采用安培力驱动机器人移动，这种磁悬浮式巡检机器人方案不仅可以极大地提高机器人的巡航速度，彻底消除打滑问题，而且取消传统的电机、伺服装置、传动装置和悬臂结构，大大减轻机器人的重量。
本发明涉及上述机器人的避障机构，通过对两个原动件控制，使机器人具有开合本体，翻转避障的功能，使其巡检范围大大提升。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种具有两个自由度，运转灵活，越障步骤少，跨越障碍时运行平稳，可以跨越压接管、防震锤、直线夹等障碍，解决了机器人内部活动空间狭小而避障所需空间大的矛盾的一种高压线巡检机器人避障机构。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种高压线巡检机器人避障机构，其特征在于，包括由两个能够自由开合的外壳一和外壳二组成的具有一个空腔的本体；外壳一和外壳二底部通过销铰接；
所述空腔内设有至少三组能够行走在高压线并能够跨越障碍物的越障机构，所述越障机构结构相同，每个行动机构包括七杆机构以及驱动七杆机构的两个驱动机构，分别是第一驱动机构和第二驱动机构；
所述七杆机构输出端固连一导轮，该七杆机构包括平面连杆机构和丝杠螺母机构；丝杠螺母机构下端通过联轴器与固定在外壳一上的第一驱动机构配接，上端与外壳一通过轴承连接；所述平面连杆机构包括两根平行设置的驱动连杆以及伸展连杆组件，驱动连杆的一端与丝杠螺母机构的螺母铰接，另一端与销轴铰接，所述导轮铰接在销轴上，伸展连杆组件包括一端与第二驱动机构固连的连杆一，所述连杆一另一端固定在外壳一上，同时第二驱动机构输出轴与连杆二一端固连，导轮与连杆二另一端铰接。
在上述的一种高压线巡检机器人避障机构，还包括一个支撑杆，所述支撑杆一端与销轴铰接，另一端与销轴铰接；所述第一驱动机构采用伺服电机驱动，所述第二驱动机构采用伺服电机驱动。
在上述的一种高压线巡检机器人避障机构，所述越障机构为三个，均匀布置在本体的空腔内，所述七杆机构自由度为2，机构展开后，连杆一、连杆二处于平行状态，具有自锁性，丝杠螺母机构也具有自锁性，两个自锁机构保证机构越障可靠；越障由伺服电机通过连杆一、连杆二带动导轮绕销翻转实现。
因此，本发明具有如下优点：根据磁悬浮式高压线巡检机器人特殊的结构而设计，具有两个自由度，运转灵活，越障步骤少，跨越障碍时运行平稳，可以跨越压接管、防震锤、直线夹等障碍，两个自锁机构是整个设计的核心，翻转导轮的避障方案解决了机器人内部活动空间狭小而避障所需空间大的矛盾。
附图说明
图1是本发明整体结构简图。
图2是本发明避障机构简图。
图3是图2中I的局部视图。
图4是本发明避障机构几何关系图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。图中，壳体1、伺服电机2、联轴器3、螺母4、丝杠5、轴承6、连杆一7、伺服电机8、连杆二9、外壳一10、外壳二11、导轮12、销轴13、驱动连杆14、支撑杆15。
实施例：
一、首先介绍一下本发明的机械结构；
本发明包括由两个能够自由开合的外壳一10和外壳二11组成的具有一个空腔的本体；外壳一10和外壳二11底部通过销铰接；空腔内设有三组能够行走在高压线并能够跨越障碍物的越障机构。
越障机构结构相同，均包括与壳体1固连的伺服电机2，伺服电机2通过联轴器3与丝杠5连接，丝杠5另一端通过轴承6与壳体1连接，连杆一7与伺服电机8固连，同时伺服电机8输出轴与连杆二9固连，导轮12与连杆二9和销轴铰接，两个杆14平行布置，与销轴13和螺母4铰接，杆15与销轴和销铰接，同时，左壳体10和右壳体11在销处铰接。
导轮有三个，有三组平面连杆机构在左右壳体上均匀布置，左壳体上前后布置两组，右壳体中间布置一组。
本发明由平面连杆机构和丝杠螺母机构组成，具有两个自由度，通过对两个原动件控制，使机器人具有开合壳体，翻转避障的功能。
对越障机构进行简化，几何关系图如图4所示，任意时刻，该机构具有确定的相对几何关系，由伺服电机2与8联动，即可唯一确定机构动作及机器人姿态。
二、工作时，机器人遇到障碍之前制动减速，在障碍前方制动停下，伺服电机2带动丝杠转动，螺母4带动驱动连杆14转动，同时另一伺服电机8联动，使连杆一7、连杆二9相对转动，分布于机器人内部的三组避障机构缓慢打开，使机器人时刻处于动平衡状态，机构由收合姿态变为展开姿态，此时连杆一7、连杆二9位于同一直线上，处于自锁状态，丝杠螺母副也具有自锁性能，两个自锁机构的作用，使避障机构在重力的作用下依然可以保持原有姿态。固定姿态的保持，一方面使导轮与高压线有良好接触，便于重力提供轮与线的正压力，导轮转动时与高压线的摩擦力提供向前的驱动力；另一方面，合适的姿态配合越障机构动作，利于对障碍的跨越。
对于在高压线正上方的直线塔绝缘子串和线夹，越障机构打开后，前、中、后三组避障轮依次跨越直线塔，首先，前轮翻转，导轮离开高压线并偏离高压线、绝缘子串构成的平面，中轮和后轮驱动机器人前进，前轮从绝缘子串侧面越过，待前轮完全绕过障碍后，前轮越障机构反方向翻转导轮，前轮重新回到高压线上，完成前轮避障动作。中轮、后轮采用同样的动作，越过障碍，直至完成所有避障动作。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了壳体1、伺服电机2、联轴器3、螺母4、丝杠5、轴承6、连杆一7、伺服电机8、连杆二9、外壳一10、外壳二11、导轮12、销轴13、驱动连杆14、支撑杆15等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (3)

1.一种高压线巡检机器人避障机构，其特征在于，包括两个能够自由开合的外壳一(10)和外壳二(11)组成的具有一个空腔的本体；外壳一(10)和外壳二(11)底部通过销铰接；
所述空腔内设有至少三组能够行走在高压线并能够跨越障碍物的越障机构，所述越障机构结构相同，每个行动机构包括七杆机构以及驱动七杆机构的两个驱动机构，分别是第一驱动机构和第二驱动机构；
所述七杆机构输出端固定一导轮(12)，该七杆机构包括平面连杆机构和丝杠螺母机构；丝杠螺母机构下端通过联轴器(3)与固定在外壳一(10)上的第一驱动机构配接，上端与外壳一(10)通过轴承(6)连接；所述平面连杆机构包括两根平行设置的驱动连杆(14)以及伸展连杆组件，驱动连杆(14)的一端与丝杠螺母机构的螺母(4)铰接，另一端与销轴(13)铰接；所述导轮(12)铰接在销轴(13)上，伸展连杆组件包括一端与第二驱动机构固连的连杆一(7)，所述连杆一(7)另一端固定在外壳一(10)上，同时第二驱动机构输出轴与连杆二(9)一端固连，导轮(12)与连杆二(9)另一端铰接。
2.根据权利要求1所述的一种高压线巡检机器人避障机构，其特征在于，还包括一个支撑杆(15)，所述支撑杆(15)一端与销轴(13)铰接，另一端与销轴铰接；所述第一驱动机构采用伺服电机(2)驱动，所述第二驱动机构采用伺服电机(8)驱动。
3.根据权利要求1所述的一种高压线巡检机器人避障机构，其特征在于，所述越障机构为三个，均匀布置在本体的空腔内，所述七杆机构自由度为2，机构展开后，连杆一(7)、连杆二(9)处于平行状态，具有自锁性，丝杠螺母机构也具有自锁性，两个自锁机构保证机构越障可靠；越障由伺服电机(8)通过连杆一(7)、连杆二(9)带动导轮(12)绕销翻转实现。
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