CN105244808A - 一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人 - Google Patents

一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其包括搭载平台、工作臂、水平电动推杆和竖直电动推杆;工作臂包括左、右工作臂和重心平衡臂,其中,重心平衡臂上的安全抓手装置兼作取电装置用,用于向机器人的直流电源充电。上述各工作臂的纵向、横向上的运动均由电动推杆执行,其前后方向上的运动由蜗轮蜗杆减速机驱动旋转,左右工作臂的复杂运动分别依靠各电动推杆、导轨丝杆的直线运动和运动机构的旋转运动,相互叠加、合成。本发明的构造简单、整体平衡性好、作业空间大、线路的适应能力强、功能相同的部件尽可能一致,其互换性强,维护维修成本低、且自带电源并可自行充电,机动好,适于野外作业。

Description

一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人
技术领域
[0001] 本发明涉及一种绳索攀爬机器人,尤其涉及一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人。
背景技术
[0002] 现有技术中,输电线路在线目前,多柔索攀爬机器人的研究多为双臂悬挂式,此类机器人存在稳定性差、越障控制复杂、受障碍物尺寸限制等问题,难以实现在柔索线路的自主行走与稳定越障。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于,提供一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其控制方案简单、机动灵活,越障能力强,整体结构简单、部件互换性好,维护维修简便,制造成本低等特点。
[0004] 本发明为实现上述目的所采用的技术方案是,一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,包括搭载平台、工作臂、水平电动推杆和竖直电动推杆;其中:
[0005] 所述搭载平台整体呈箱体结构,其上表面的纵向中心位置处设置有一长条状的深沟槽;
[0006] 所述工作臂数量为三个,分别为左工作臂、重心平衡臂和右工作臂;各工作臂均分别竖立设置在所述搭载平台上;
[0007] 所述重心平衡臂为上、下两段式结构,下段为方形的第一电动推杆,上段为第一抓手装置和安全抓手装置;在上段与下段之间还设置了第一连接板,该第一连接板分别与下段的第一电动推杆、上段的第一抓手装置和安全抓手装置成可拆卸连接;所述第一电动推杆的中心轴线的延长线穿过所述搭载平台的重心;上述重心平衡臂的第一电动推杆本体的下段经上述深沟槽直至伸入所述搭载平台内,其底板通过螺栓固定在所述搭载平台内部的底表面上;
[0008] 所述左工作臂和右工作臂为左右对称结构,以所述第一电动推杆的中心轴线为对称轴,对称分布在所述重心平衡臂的两侧;
[0009] 所述左工作臂包括顺次连接的越障臂、连杆机构和旋转机构三部分,其中:
[0010] 所述越障臂为上、下两段式结构,下段为方形的第二电动推杆,上段为第二抓手装置,在第二电动推杆与第二抓手装置之间还设置了第二连接板,该第二连接板分别与第二电动推杆和第二抓手装置成可拆卸连接;在所述左工作臂的第二电动推杆的右侧壁面上,一上一下,分别设置有两排开口朝外、开口端两侧对称开设有轴孔的u形耳板,排与排均分别平行于所述搭载平台与第二电动推杆的交界线;
[0011 ] 所述连杆机构为两段式结构,其中,第一段为第一方管,该第一方管的两端前壁面和后壁面分别向外延伸,各形成两个第一耳部;第一耳部上均分别开设有第一轴孔;上述第一方管的左端通过第一转动轴连接在上述左工作臂的第二电动推杆的右侧壁面上的位置在上的那一排的U形耳板上,形成可转动连接;第二段为第二方管,该第二方管的两端前壁面和后壁面分别向外延伸,形成上第二耳部和下第二耳部,上第二耳部和下第二耳部上均分别开设有上第二轴孔和下第二轴孔;上述第二方管的左端通过穿过上第二轴孔的第二转动轴连接与上述第一方管右端连接成一体,形成可转动连接;
[0012] 当上述第二方管位于所述第一方管的右侧并处于向下翻折90度的状态时,其右侧壁面上的上方设置有一 U字形耳板,在该U字形耳板的两侧耳部成对开设有第三轴孔;
[0013] 所述旋转机构自下向上包括顺次连接的旋转电机、输出轴的方向竖直朝上的蜗轮蜗杆减速机、联轴器、第三转动轴、固定连接板和运动机构安装座板;其中,第三转动轴自下向上从安装在轴承座内的轴承中穿过,运动机构安装座板装配在转动轴的末端;上述轴承座的耳部通过螺栓固定在所述固定连接板,所述固定连接板通过螺栓固定在所述搭载平台上;
[0014] 所述运动机构安装座板近似呈开口朝上的U形槽板,该U形槽板的两侧壁的中部向上突出,形成一突出部,该突出部开设有第四轴孔,该U形槽板的两侧壁的左、右两端分别开设有第五轴孔和第六轴孔;
[0015] 所述水平电动推杆的螺杆端开设有一通孔,并通过第四转动轴连接在所述第二电动推杆的右侧壁面上位置在下方的那排U形耳板上,成可转动连接;该水平电动推杆的底座端通过穿过上述第五轴孔的第五转动轴连接在U形槽板上,形成可转动连接;其中,所述水平电动推杆的螺杆中心轴线的延长线分别通过上述第四转动轴和第五转动轴的轴向中占.
[0016] 所述竖直电动推杆的螺杆端开设有一通孔,并经穿过上述第三轴孔的第六转动轴连接在第二方管上,成可转动连接;该竖直电动推杆的底座端通过穿过上述第六轴孔的第七转动轴连接在U形槽板上,形成可转动连接;其中,所述竖直电动推杆的螺杆中心轴线的延长线分别通过上述第六转动轴和第七转动轴的轴向中点;
[0017] 上述第四转动轴的两端部分别从所述第二电动推杆的右侧壁面上位置在下方的那排U形耳板前、后两侧壁面伸出,在前、后两侧均分别形成一A连接端;上述下第二轴孔中还装配有第八转动轴,该第八转动轴的两端部分别从所述第二方管的前、后两侧壁面伸出,在前后两侧均分别形成一 B连接端;在上述前、后两侧的A连接端与B连接端之间,分别通过一两端分别开设有孔,形状结构和功能均类似链条中的外链板的连接链板连接成一体,形成可转动连接;
[0018] 所述第一抓手装置和第二抓手装置的结构形式相同,均分别包括第一导轨丝杆、第一支撑架板,以及安装在第一支撑架板上的手轮;
[0019] 上述重心平衡臂的第一导轨丝杆的驱动电机的底座固定在第一连接板上,上述越障臂的第一导轨丝杆的驱动电机的底座固定在第二连接板上;
[0020] 上述第一支撑架板一左一右成对竖立设置,其各自靠近下边缘的中心位置处分别设置有一螺纹孔、各自靠近左右两侧边缘的中心位置处分别设置有一通孔,并通过该螺孔和通孔分别装配在第一导轨丝杆的螺杆和左右两个导轨上;其中,导轨与相对应的通孔之间成可自由滑动连接,螺杆与螺纹孔之间成螺纹连接;
[0021] 上述手轮一左一右成对设置:左右两块第一支撑架板的上端同一水平高度位置处分别设置有手轮安装用轴孔,左右两个手轮分别通过其各自的连接轴装配在左右两块第一支撑架板上;
[0022] 上述左右两个手轮均分别近似呈带颈法兰形状;两个手轮的颈部一大一小,当左右两个手轮完全合拢时,其中颈部较小的那个手轮的颈部整体插入颈部较大的那个手轮的颈部,二者之间成松配合;
[0023] 上述颈部较大的那个手轮的颈部的外缘设置有一圈翻边;
[0024] 上述颈部较大的那个手轮的连接轴的末端伸出其所在的第一支撑架板的外侧,该连接轴的末端装配有一皮带轮/链轮,该皮带轮/链轮作为被动皮带轮/被动链轮,通过皮带/链条由安装在该第一支撑架板下方位置处的第二电机所直接驱动的主动皮带轮/主动链轮驱动;
[0025] 所述安全抓手装置包括第二导轨丝杆、第二支撑架板,以及安装在第二支撑架板上的半圆环吊钩;
[0026] 上述安全抓手装置与所述第一抓手装置对称布置,对称轴为所述第一电动推杆中轴线;
[0027] 上述安全抓手装置的第二导轨丝杆的驱动电机的底座固定在第一连接板上;
[0028] 上述第二支撑架板一左一右成对竖立设置,其各自靠近下边缘的中心位置处分别设置有一螺纹孔、各自靠近左右两侧边缘的中心位置处分别设置有一通孔,并通过该螺孔和通孔分别装配在第二导轨丝杆的螺杆和左右两个导轨上;其中,导轨与相对应的通孔之间成可自由滑动连接,螺杆与螺纹孔之间成螺纹连接;
[0029] 上述半圆环吊钩一左一右成对设置,分别通过螺栓固定在与其对应的左右两块第二支撑架板的上端同一水平高度位置处;当左右两个半圆形吊钩在第二导轨丝杆的驱动下合拢时,形成一封闭的圆环形吊钩;
[0030] 上述第一抓手装置和第二抓手装置的上部均分别设置有若干数量、监测方向各异的红外传感器;上述搭载平台的外侧壁上设置有激光测距仪、摄像头和红外成像系统装置;
[0031] 上述红外传感器、激光测距仪和红外成像系统装置分别与设置在搭载平台箱体内部的计算机控制系统通讯连接,并由该计算机控制系统控制与调节;所述计算机控制系统还外接有一控制器,所述控制器用于分别控制第一电机和第二电机的开/停、正/反转的切换;
[0032] 在搭载平台箱体内部还设置有直流电源,该直流电源用于分别向机器人的每一个用电设备进行供电。
[0033] 上述技术方案直接带来的技术效果是,上述各工作臂的纵向、横向上的运动均由电动推杆执行,其前、后方向上的运动由蜗轮蜗杆减速机驱动旋转;左、右工作臂的复杂运动,在计算机控制系统的控制下,分别依靠各电动推杆、导轨丝杆的直线运动和运动机构的旋转运动,相互叠加、合成。
[0034] 上述技术方案中,执行各类运动的主要组成部件种类少(以电动推杆、导轨丝杆、直流电机为主)、构造简单互换性强,维护维修运行成本低;
[0035] 而且,采用电动推杆作为主要动作的执行机构,不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备,也可减少执行机构的重量;采用导轨丝杆驱动各抓手部的左右开合,其精度高、响应速度快,便于控制与调节;各电机均选用直流电机,可有效降低供电配套系统的复杂性和维护维修难度,进而促进了设备投资的节省;并且尽可能使得机器人整体尺寸小型化,甚至是微型化。
[0036] 上述技术方案中,由于重心平衡臂的引入,使得机器人整体平衡性能大幅提高;并且,在机器人通过下垂幅度较大的,例如引流线,的线路时,可以配合左右工作臂的抓手对线路进行交替握持或松开,始终处于有两个“握持点”的状态。在大幅提高机器人运动状态下的整体平衡性能的基础上,解决了现有技术中同类机器人不能穿越下垂幅度较大的(例如引流线)的线路的问题。
[0037] 优选为,上述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其还包括有线缆锁紧用直线电机;
[0038] 所述线缆锁紧用直线电机的底座固定在所述第二连接板上;
[0039] 所述线缆锁紧用直线电机的螺杆倾斜朝上,与螺杆啮合的螺母上固定连接有一 U形槽板,该U形槽板内卡接有一挤压块,该挤压块的上表面向内凹陷的圆弧面;
[0040] 当左右两个手轮完全合拢时,所述线缆锁紧用直线电机的螺杆的中心轴线的延长线穿过所述颈部较大的那个手轮的颈部的圆心。
[0041] 该优选技术方案直接带来的技术效果是,“线缆锁紧用直线电机的螺杆倾斜朝上,与螺杆啮合的螺母上固定连接有一 U形槽板,该U形槽板内卡接有一挤压块,该挤压块的上表面向内凹陷的圆弧面”,这一系列技术手段的采用,使得输电线路在线监测用线缆攀爬机器人还具备有通过大幅度下垂的引流线路的能力。
[0042] 实际使用情况表明,上述技术方案的机器人可自由完成陡峭线路的攀爬,最大爬坡角度可达70°以上。
[0043] 为更好地理解这一点,简要说明如下:
[0044] 以通过方向在左侧的引流线为例,当左越障臂运动至临近线路的拐点(连接点)位置时,左越障臂向左侧转动一定角度,进而握持住下垂幅度较大的引流线;此时,重心平衡臂的手轮打开、松开之前所握持的导线,左越障臂和右越障臂的手轮共同继续驱动机器人向左运动,直至重心平衡臂运动至上述拐点(连接点)的左侧时,重心平衡臂的手轮恢复对线缆的握持,与此同时,左越障臂的线缆锁紧用直线电机向上推挤U形槽板内的挤压块,将线缆锁紧,以防止机器人在自身重力的作用下,沿线缆滑动;
[0045] 此时,右越障臂的手轮即可打开,松开线缆;机器人处于依靠左越障臂和重心平衡臂同时握持线缆的状态,当左越障臂的线缆锁紧用直线电机回缩松开线缆后,依靠左越障臂和重心平衡臂的手轮驱动,直至右越障臂运动至上述拐点(引流线的端点)的左侧,继而恢复至正常的三臂同时握持线缆的常态。
[0046] 也就是说,上述左越障臂、右越障臂和重心平衡臂的协同配合,使得机器人在从输电线路进/出至与下垂/上升幅度大的引流线的连接处时,始终保持两个(手)臂握持住线缆,并且驱动机器人继续向前运动的能力。即,任何一个(手)臂的手轮均不会直接接触到上述的“拐点”,而是直接跨越该“拐点”。
[0047] 锁紧机构先将导线与左越障臂上的手轮锁紧,然后,重心平衡臂即可松开之前所握持的导线,进行引流线的跨越动作,该锁紧机构能有效防止机器人在此过程中出现沿引流线下滑现象。
[0048] 进一步优选,上述手轮材质为聚氨酯。
[0049] 该优选技术方案直接带来的技术效果是,聚氨酯不仅具有一定的机械强度,适于用作驱动轮;更为关键的处于机器人使用工况的考虑。因为,聚氨酯绝缘、硬度相对导向而言较低,且具有一定的自润滑性能,可以避免在输电线路行走时火花的产生,并有效避免对线路的磨损。
[0050] 进一步优选,上述摄像头可旋转,其可转动角度为360度。
[0051] 该优选技术方案直接带来的技术效果是,能够完成对输电线路全方位监测,防止出现监测盲点、消除死角。
[0052] 进一步优选,上述被动皮带轮和主动皮带轮之间还设置有一涨紧轮。
[0053] 该优选技术方案直接带来的技术效果是,这主要是为了解决经长时间使用后,皮带可能因长期被拉伸而变长,易出现松动或打滑的问题。。
[0054] 进一步优选,上述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,上述每一个可转动连接的轴-孔之间的连接点,均分别装配有轴承。
[0055] 该优选技术方案直接带来的技术效果是,能够对机器人零部件进行导向和支撑,降低运动过程中的摩擦系数,同时能够保证回转精度。
[0056] 进一步优选,上述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,所述第二支撑架板与所述第二导轨丝杆的每一个接触点处,均设置有绝缘层;
[0057] 上述安全抓手装置的左右两个半圆环吊钩的内部分别安装有感应式取电装置的两个半环,其中一个半环上引出有带绝缘层的导线,该带绝缘层的导线另一端与直流电源连接,用于向上述直流电源充电。
[0058] 该优选技术方案直接带来的技术效果是,机器人自带直流电源,且可以直接从其工作的线路上获取电源进行充电,因而增加了整个机器人使用上的便利性和机动性,更加适于野外作业环境。
[0059] 说明:感应式取电装置为现有技术的成型设备,其原理是,输电线路上电流的变化,使得感应式取电装置内部磁场发生变化,进而由变化的磁场产生电流;再由感应式取电装置内部的整流部件整流后,输出为直流电。
[0060] 综上所述,本发明相对于现有技术,具有结构简单、控制简便、整体平衡性好,线路适应能力和越障通过能力强;机器人的制造成本、维护维修运行成本低等有益效果。
附图说明
[0061] 图1-1为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人的轴测结构示意图;
[0062] 图1-2为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人的主视结构示意图;
[0063] 图2为本发明的左或右工作臂的第二抓手装置的结构示意图;
[0064] 图3为本发明的左或右工作臂的轴测结构示意图;
[0065] 图4为本发明的左或右工作臂的旋转结构的剖视结构示意图;
[0066] 图5为本发明的重心平衡臂的第一抓手装置的剖视结构示意图;
[0067] 图6为本发明的重心平衡臂的剖视结构示意图(主要示出其抓手装置部分);
[0068] 图7为本发明的安全装置的剖视结构示意图;
[0069] 图8为本发明的锁紧装置的结构示意图;
[0070] 图9为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之 ,
[0071] 图10为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之-* *
[0072] 图11为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之—*.---,
[0073] 图12为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之四;
[0074] 图13为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之五;
[0075] 图14为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之六;
[0076] 图15为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之七;
[0077] 图16为本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人越障的过程状态示意图之八。
[0078] 附图标记说明:
[0079] 1.搭载平台,2.左工作臂,2’.右工作臂,3.重心平衡臂,4.第一电动推杆,5.第一抓手装置,6.安全抓手装置,7.第一连接板,8.底板,9.第二电动推杆,10.第二抓手装置,11.第二连接板,12.U字形耳板,13.第一方管,14.第一耳部,15.第一转动轴,16.第二方管,17.上第二耳部,17’下第二耳部,18.第二转动轴,19.U字形耳板,20.旋转电机,21.蜗轮蜗杆减速机,22.联轴器,23.第三转动轴,24.固定连接板,25.运动机构安装座板,26.螺栓,27.水平电动推杆,28.第四转动轴,29.第五转动轴,30.竖直电动推杆,31.第六转动轴,32.第七转动轴,33.外链板的连接链板,34.第一导轨丝杆,35.第一支撑架板,36.手轮,37.驱动电机,38.底座,39.导轨,40.皮带轮/链轮,41.皮带/链条,42.第二电机,43.主动皮带轮/主动链轮,44.第二导轨丝杆,45.第二支撑架板,46.半圆环吊钩,49.摄像头,50.红外成像系统装置,51.第一电机,52.直线电机,54.螺杆,55.U形槽板,56.挤压块,57.涨紧轮,58.连接轴,59.第一锥齿轮,60.第二锥齿轮。
具体实施方式
[0080] 下面结合附图,对本发明进行详细说明。
[0081] 如图1-3所示,本发明的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其包括搭载平台1,工作臂2、2’、3,水平电动推杆27和竖直电动推杆30 ;其中:
[0082] 上述搭载平台1整体呈箱体结构,其上表面的纵向中心位置处设置有一长条状的深沟槽;
[0083] 上述工作臂数量为三个,分别为左工作臂2、重心平衡臂3和右工作臂2’ ;各工作臂均分别竖立设置在上述搭载平台1上;
[0084] 上述重心平衡臂3为上、下两段式结构,下段为方形的第一电动推杆4,上段为第一抓手装置5和安全抓手装置6 ;在上段与下段之间还设置了第一连接板7,该第一连接板7分别与下段的第一电动推杆4、上段的第一抓手装置5和安全抓手装置6成可拆卸连接;上述第一电动推杆4的中心轴线的延长线穿过上述搭载平台1的重心;上述重心平衡臂3的第一电动推杆4本体的下段经上述深沟槽直至伸入上述搭载平台1内,其底板8通过螺栓固定在上述搭载平台1内部的底表面上;上述左工作臂2和右工作臂2’为左右对称结构,以上述第一电动推杆4的中心轴线为对称轴,对称分布在上述重心平衡臂3的两侧;
[0085] 上述左工作臂2包括顺次连接的越障臂、连杆机构和旋转机构三部分,其中:
[0086] 上述越障臂为上、下两段式结构,下段为方形的第二电动推杆9,上段为第二抓手装置10,在第二电动推杆9与第二抓手装置10之间还设置了第二连接板11,该第二连接板11分别与第二电动推杆9和第二抓手装置10成可拆卸连接;在上述左工作臂2的第二电动推杆9的右侧壁面上,一上一下,分别设置有两排开口朝外、开口端两侧对称开设有轴孔的U形耳板12,排与排均分别平行于上述搭载平台1与第二电动推杆9的交界线;
[0087] 上述连杆机构为两段式结构,其中,第一段为第一方管13,该第一方管13的两端前壁面和后壁面分别向外延伸,各形成两个第一耳部14 ;第一耳部上均分别开设有第一轴孔(图中不可见,未示出);上述第一方管13的左端通过第一转动轴15连接在上述左工作臂2的第二电动推杆9的右侧壁面上的位置在上的那一排的U形耳板12上,形成可转动连接;第二段为第二方管16,该第二方管16的两端前壁面和后壁面分别向外延伸,形成上第二耳部17和下第二耳部17’,上第二耳部17和下第二耳部17’上均分别开设有上第二轴孔(图中不可见,未示出)和下第二轴孔(图中不可见,未示出);上述第二方管16的左端通过穿过上第二轴孔(图中不可见,未示出)的第二转动轴18连接与上述第一方管13右端连接成一体,形成可转动连接;
[0088] 当上述第二方管16位于上述第一方管13的右侧并处于向下翻折90度的状态时,其右侧壁面上的上方设置有一 U字形耳板19,在该U字形耳板19的两侧耳部成对开设有第三轴孔(图中不可见,未示出);
[0089] 如图4所示,上述旋转机构自下向上包括顺次连接的旋转电机20、输出轴的方向竖直朝上的蜗轮蜗杆减速机21、联轴器22、第三转动轴23、固定连接板24和运动机构安装座板25 ;其中,第三转动轴23自下向上从安装在轴承座内的轴承中穿过,运动机构安装座板25装配在转动轴23的末端;上述轴承座的耳部通过螺栓26固定在上述固定连接板24,上述固定连接板通过螺栓固定在上述搭载平台1上;
[0090] 上述运动机构安装座板25近似呈开口朝上的U形槽板,该U形槽板的两侧壁的中部向上突出,形成一突出部,该突出部开设有第四轴孔(图中不可见,未示出),该U形槽板的两侧壁的左、右两端分别开设有第五轴孔(图中不可见,未示出)和第六轴孔(图中不可见,未示出);
[0091] 上述水平电动推杆27的螺杆端开设有一通孔,并通过第四转动轴28连接在上述第二电动推杆9的右侧壁面上位置在下方的那排U形耳板12上,成可转动连接;该水平电动推杆27的底座端通过穿过上述第五轴孔(图中不可见,未示出)的第五转动轴29连接在U形槽板上,形成可转动连接;其中,上述水平电动推杆27的螺杆中心轴线的延长线分别通过上述第四转动轴28和第五转动轴29的轴向中点;
[0092] 上述竖直电动推杆30的螺杆端开设有一通孔,并经穿过上述第三轴孔(图中不可见,未示出)的第六转动轴31连接在第二方管16上,成可转动连接;该竖直电动推杆的底座端通过穿过上述第六轴孔(图中不可见,未示出)的第七转动轴32连接在U形槽板上,形成可转动连接;其中,上述竖直电动推杆30的螺杆中心轴线的延长线分别通过上述第六转动轴31和第七转动轴32的轴向中点;
[0093] 上述第四转动轴28的两端部分别从上述第二电动推杆9的右侧壁面上位置在下方的那排U形耳板12前、后两侧壁面伸出,在前、后两侧均分别形成一 A连接端;上述下第二轴孔中还装配有第八转动轴(图中不可见,未示出),该第八转动轴(图中不可见,未示出)的两端部分别从上述第二方管16的前、后两侧壁面伸出,在前后两侧均分别形成一 B连接端;在上述前、后两侧的A连接端与B连接端之间,分别通过一两端分别开设有孔,形状结构和功能均类似链条中的外链板的连接链板33连接成一体,形成可转动连接;
[0094] 如图6所示,上述第一抓手装置5和第二抓手装置10的结构形式相同,均分别包括第一导轨丝杆34、第一支撑架板35,以及安装在第一支撑架板上的手轮36 ;
[0095] 上述重心平衡臂3的第一导轨丝杆34的驱动电机37的底座38固定在第一连接板7上,上述越障臂的第一导轨丝杆34的驱动电机37的底座38固定在第二连接板11上;
[0096] 上述第一支撑架板35 —左一右成对竖立设置,其各自靠近下边缘的中心位置处分别设置有一螺纹孔、各自靠近左右两侧边缘的中心位置处分别设置有一通孔,并通过该螺孔和通孔分别装配在第一导轨丝杆34的螺杆和左右两个导轨39上;其中,导轨39与相对应的通孔之间成可自由滑动连接,螺杆与螺纹孔之间成螺纹连接;
[0097] 上述手轮36 —左一右成对设置:左右两块第一支撑架板35的上端同一水平高度位置处分别设置有手轮安装用轴孔,左右两个手轮分别通过其各自的连接轴装配在左右两块第一支撑架板35上;
[0098] 上述左右两个手轮36均分别近似呈带颈法兰形状;两个手轮的颈部一大一小,当左右两个手轮完全合拢时,其中颈部较小的那个手轮的颈部整体插入颈部较大的那个手轮的颈部,二者之间成松配合;
[0099] 上述颈部较大的那个手轮的颈部的外缘设置有一圈翻边;
[0100] 上述颈部较大的那个手轮的连接轴的末端伸出其所在的第一支撑架板35的外侦h该连接轴的末端装配有一皮带轮/链轮40,该皮带轮/链轮40作为被动皮带轮/被动链轮,通过皮带/链条41由安装在该第一支撑架板35下方位置处的第二电机42所直接驱动的主动皮带轮/主动链轮43驱动;
[0101] 如图7所示,上述安全抓手装置6包括第二导轨丝杆44、第二支撑架板45,以及安装在第二支撑架板45上的半圆环吊钩46 ;
[0102] 上述安全抓手装置6与上述第一抓手装置5对称布置,对称轴为上述第一电动推杆4中轴线;
[0103] 上述安全抓手装置6的第二导轨丝杆44的驱动电机的底座固定在第一连接板7上;
[0104] 上述第二支撑架板45 —左一右成对竖立设置,其各自靠近下边缘的中心位置处分别设置有一螺纹孔、各自靠近左右两侧边缘的中心位置处分别设置有一通孔,并通过该螺孔和通孔分别装配在第二导轨丝杆44的螺杆和左右两个导轨上;其中,导轨与相对应的通孔之间成可自由滑动连接,螺杆与螺纹孔之间成螺纹连接;
[0105] 上述半圆环吊钩46—左一右成对设置,分别通过螺栓固定在与其对应的左右两块第二支撑架板45的上端同一水平高度位置处;当左右两个半圆形吊钩在第二导轨丝杆44的驱动下合拢时,形成一封闭的圆环形吊钩;
[0106] 上述第一抓手装置5和第二抓手装置10的上部均分别设置有若干数量、监测方向各异的红外传感器(图中不可见,未示出);上述搭载平台1的外侧壁上设置有激光测距仪(图中不可见,未示出)、摄像头49和红外成像系统装置50 ;
[0107] 上述红外传感器(图中不可见,未示出)、激光测距仪(图中不可见,未示出)和红外成像系统装置50分别与设置在搭载平台1箱体内部的计算机控制系统通讯连接,并由该计算机控制系统控制与调节;上述计算机控制系统还外接有一控制器,上述控制器用于分别控制第一电机51和第二电机42的开/停、正/反转的切换;
[0108] 在搭载平台1箱体内部还设置有直流电源,该直流电源用于分别向机器人的每一个用电设备进行供电。
[0109] 说明:如图7所示,上述第二支撑架板45与上述第二导轨丝杆44的每一个接触点处,均设置有绝缘层(图中省略,未标示出来)。
[0110] 如图7所示的安全抓手装置中,其左右两个半圆环吊钩46的内部分别安装有感应式取电装置(图中省略,未标示出来)的两个半环,其中一个半环上引出有带绝缘层的导线,该带绝缘层的导线另一端与直流电源连接,用于向上述直流电源充电。
[0111] 如图8所示,上述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其还包括有线缆锁紧用直线电机52 ;
[0112] 上述线缆锁紧用直线电机52的底座固定在上述第二连接板11上;
[0113] 上述线缆锁紧用直线电机52的螺杆54倾斜朝上,与螺杆啮合的螺母上固定连接有一 U形槽板55,该U形槽板55内卡接有一挤压块56,该挤压块56的上表面向内凹陷的圆弧面;
[0114] 当左右两个手轮完全合拢时,上述线缆锁紧用直线电机52的螺杆54的中心轴线的延长线穿过上述颈部较大的那个手轮的颈部的圆心。
[0115] 上述手轮材质为聚氨酯。
[0116] 上述摄像头49可旋转,其可转动角度为360度。
[0117] 上述被动皮带轮40和主动皮带轮43之间还设置有一涨紧轮57。
[0118] 上述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其每一个可转动连接的轴-孔之间的连接点,均分别装配有轴承。
[0119] 上述第二支撑架板45与上述第二导轨丝杆44的每一个接触点处,均设置有绝缘层;
[0120] 上述安全抓手装置的左右两个半圆环吊钩46上均分别设置有带绝缘层的导线(图中省略未画出),该带绝缘层的导线汇集成一根线后,依次串联连接安装在搭载平台内部的变压器、滤波器、适配器和直流电源,用于向上述直流电源充电。
[0121] 为更好地理解本发明的技术特点,现结合附图,详细说明本发明的机器人是如何在相对平缓的线缆上行走,以及是如何跨越并通过下垂幅度较大的引流线障碍的。
[0122] 如图9所示,本发明的机器人在相对平缓的线缆上行走时,机器人各电动推杆处于初始收缩状态,三个臂2、2’和3均处于握持状态。
[0123] 如图10-11所示,当机器人行走至相对平缓的线缆的末端(即,将进入下垂幅度较大的引流线段时),左工作臂2第二电动推杆9的驱动下伸长,手轮36打开,脱离导线,竖直电动推杆30伸长、驱动左工作臂向左侧伸出。
[0124] 如图12-15所示,旋转电机20驱动左工作臂2旋转一定角度,使得左工作臂的抓手装置抵达引流线区域,进而握持住引流线,机器人继续前行,当重心平衡臂3到达相对平缓的线缆的末端时,右工作臂2’向右摆出,手轮36和半圆形吊钩46打开完成脱线动作,机器人在左、右工作臂2和2’的驱动下继续前进,直至重心平衡臂3到达引流线区域,进行再次握持住导线。
[0125] 机器人右工作臂2’进行和左越障臂2相同的动作,完成三臂跨越引流线过程。
[0126] 如图16所示,三臂2、2’和3恢复至初始状态,机器人沿下垂幅度较大的引流线上正常行走。
[0127] 需要说明的是:
[0128] 我们的实际经验表明,上述第一抓手装置的手轮所采用的皮带轮/链条的驱动方式,其电机安装需要一定程度地占用第二支撑板下方的空间。这对于机器人总体尺寸要求比较苛刻的条件下,第二支撑板下方由于被手轮驱动用的电机挤占掉部分空间,可能造成线缆上的诸如防震锤等较大的物件,从两块第二支撑板之间穿过相对困难的问题,上述第一抓手装置的手轮还可以采用如下驱动方式,以替代前述的皮带轮/链条的驱动方式,具体方案如下:
[0129] 如图5、图7所示,在第一抓手装置5中,其连接轴58的末端伸出其所在的第二支撑架板45的外侧,该连接轴58的末端装配有一个第一锥齿轮59 ;在该第一锥齿轮59 —侧竖立安装有第一电机51,该第一电机51输出轴竖直朝上,电机轴的末端装配有一个第二锥齿轮60 ;所述第一锥齿轮59与所述第二锥齿轮60啮合。

Claims (7)

1.一种输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,包括搭载平台、工作臂、水平电动推杆和竖直电动推杆;其中: 所述搭载平台整体呈箱体结构,其上表面的纵向中心位置处设置有一长条状的深沟槽; 所述工作臂数量为三个,分别为左工作臂、重心平衡臂和右工作臂;各工作臂均分别竖立设置在所述搭载平台上; 所述重心平衡臂为上、下两段式结构,下段为方形的第一电动推杆,上段为第一抓手装置和安全抓手装置;在上段与下段之间还设置了第一连接板,该第一连接板分别与下段的第一电动推杆、上段的第一抓手装置和安全抓手装置成可拆卸连接;所述第一电动推杆的中心轴线的延长线穿过所述搭载平台的重心;上述重心平衡臂的第一电动推杆本体的下段经上述深沟槽直至伸入所述搭载平台内,其底板通过螺栓固定在所述搭载平台内部的底表面上; 所述左工作臂和右工作臂为左右对称结构,以所述第一电动推杆的中心轴线为对称轴,对称分布在所述重心平衡臂的两侧; 所述左工作臂包括顺次连接的越障臂、连杆机构和旋转机构三部分,其中: 所述越障臂为上、下两段式结构,下段为方形的第二电动推杆,上段为第二抓手装置,在第二电动推杆与第二抓手装置之间还设置了第二连接板,该第二连接板分别与第二电动推杆和第二抓手装置成可拆卸连接;在所述左工作臂的第二电动推杆的右侧壁面上,一上一下,分别设置有两排开口朝外、开口端两侧对称开设有轴孔的U形耳板,排与排均分别平行于所述搭载平台与第二电动推杆的交界线; 所述连杆机构为两段式结构,其中,第一段为第一方管,该第一方管的两端前壁面和后壁面分别向外延伸,各形成两个第一耳部;第一耳部上均分别开设有第一轴孔;上述第一方管的左端通过第一转动轴连接在上述左工作臂的第二电动推杆的右侧壁面上的位置在上的那一排的U形耳板上,形成可转动连接;第二段为第二方管,该第二方管的两端前壁面和后壁面分别向外延伸,形成上第二耳部和下第二耳部,上第二耳部和下第二耳部上均分别开设有上第二轴孔和下第二轴孔;上述第二方管的左端通过穿过上第二轴孔的第二转动轴连接与上述第一方管右端连接成一体,形成可转动连接; 当上述第二方管位于所述第一方管的右侧并处于向下翻折90度的状态时,其右侧壁面上的上方设置有一 U字形耳板,在该U字形耳板的两侧耳部成对开设有第三轴孔; 所述旋转机构自下向上包括顺次连接的旋转电机、输出轴的方向竖直朝上的蜗轮蜗杆减速机、联轴器、第三转动轴、固定连接板和运动机构安装座板;其中,第三转动轴自下向上从安装在轴承座内的轴承中穿过,运动机构安装座板装配在转动轴的末端;上述轴承座的耳部通过螺栓固定在所述固定连接板,所述固定连接板通过螺栓固定在所述搭载平台上;所述运动机构安装座板近似呈开口朝上的U形槽板,该U形槽板的两侧壁的中部向上突出,形成一突出部,该突出部开设有第四轴孔,该U形槽板的两侧壁的左、右两端分别开设有第五轴孔和第六轴孔; 所述水平电动推杆的螺杆端开设有一通孔,并通过第四转动轴连接在所述第二电动推杆的右侧壁面上位置在下方的那排U形耳板上,成可转动连接;该水平电动推杆的底座端通过穿过上述第五轴孔的第五转动轴连接在U形槽板上,形成可转动连接;其中,所述水平电动推杆的螺杆中心轴线的延长线分别通过上述第四转动轴和第五转动轴的轴向中点;所述竖直电动推杆的螺杆端开设有一通孔,并经穿过上述第三轴孔的第六转动轴连接在第二方管上,成可转动连接;该竖直电动推杆的底座端通过穿过上述第六轴孔的第七转动轴连接在U形槽板上,形成可转动连接;其中,所述竖直电动推杆的螺杆中心轴线的延长线分别通过上述第六转动轴和第七转动轴的轴向中点; 上述第四转动轴的两端部分别从所述第二电动推杆的右侧壁面上位置在下方的那排U形耳板前、后两侧壁面伸出,在前、后两侧均分别形成一 A连接端;上述下第二轴孔中还装配有第八转动轴,该第八转动轴的两端部分别从所述第二方管的前、后两侧壁面伸出,在前后两侧均分别形成一 B连接端;在上述前、后两侧的A连接端与B连接端之间,分别通过一两端分别开设有孔,形状结构和功能均类似链条中的外链板的连接链板连接成一体,形成可转动连接; 所述第一抓手装置和第二抓手装置的结构形式相同,均分别包括第一导轨丝杆、第一支撑架板,以及安装在第一支撑架板上的手轮; 上述重心平衡臂的第一导轨丝杆的驱动电机的底座固定在第一连接板上,上述越障臂的第一导轨丝杆的驱动电机的底座固定在第二连接板上; 上述第一支撑架板一左一右成对竖立设置,其各自靠近下边缘的中心位置处分别设置有一螺纹孔、各自靠近左右两侧边缘的中心位置处分别设置有一通孔,并通过该螺孔和通孔分别装配在第一导轨丝杆的螺杆和左右两个导轨上;其中,导轨与相对应的通孔之间成可自由滑动连接,螺杆与螺纹孔之间成螺纹连接; 上述手轮一左一右成对设置:左右两块第一支撑架板的上端同一水平高度位置处分别设置有手轮安装用轴孔,左右两个手轮分别通过其各自的连接轴装配在左右两块第一支撑架板上; 上述左右两个手轮均分别近似呈带颈法兰形状;两个手轮的颈部一大一小,当左右两个手轮完全合拢时,其中颈部较小的那个手轮的颈部整体插入颈部较大的那个手轮的颈部,二者之间成松配合; 上述颈部较大的那个手轮的颈部的外缘设置有一圈翻边; 上述颈部较大的那个手轮的连接轴的末端伸出其所在的第一支撑架板的外侧,该连接轴的末端装配有一皮带轮/链轮,该皮带轮/链轮作为被动皮带轮/被动链轮,通过皮带/链条由安装在该第一支撑架板下方位置处的第二电机所直接驱动的主动皮带轮/主动链轮驱动; 所述安全抓手装置包括第二导轨丝杆、第二支撑架板,以及安装在第二支撑架板上的半圆环吊钩; 上述安全抓手装置与所述第一抓手装置对称布置,对称轴为所述第一电动推杆中轴线; 上述安全抓手装置的第二导轨丝杆的驱动电机的底座固定在第一连接板上; 上述第二支撑架板一左一右成对竖立设置,其各自靠近下边缘的中心位置处分别设置有一螺纹孔、各自靠近左右两侧边缘的中心位置处分别设置有一通孔,并通过该螺孔和通孔分别装配在第二导轨丝杆的螺杆和左右两个导轨上;其中,导轨与相对应的通孔之间成可自由滑动连接,螺杆与螺纹孔之间成螺纹连接; 上述半圆环吊钩一左一右成对设置,分别通过螺栓固定在与其对应的左右两块第二支撑架板的上端同一水平高度位置处;当左右两个半圆形吊钩在第二导轨丝杆的驱动下合拢时,形成一封闭的圆环形吊钩; 上述第一抓手装置和第二抓手装置的上部均分别设置有若干数量、监测方向各异的红外传感器;上述搭载平台的外侧壁上设置有激光测距仪、摄像头和红外成像系统装置; 上述红外传感器、激光测距仪和红外成像系统装置分别与设置在搭载平台箱体内部的计算机控制系统通讯连接,并由该计算机控制系统控制与调节;所述计算机控制系统还外接有一控制器,所述控制器用于分别控制第一电机和第二电机的开/停、正/反转的切换; 在搭载平台箱体内部还设置有直流电源,该直流电源用于分别向机器人的每一个用电设备进行供电。
2.根据权利要求1所述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,还包括有线缆锁紧用直线电机; 所述线缆锁紧用直线电机的底座固定在所述第二连接板上; 所述线缆锁紧用直线电机的螺杆倾斜朝上,与螺杆啮合的螺母上固定连接有一 U形槽板,该U形槽板内卡接有一挤压块,该挤压块的上表面向内凹陷的圆弧面; 当左右两个手轮完全合拢时,所述线缆锁紧用直线电机的螺杆的中心轴线的延长线穿过所述颈部较大的那个手轮的颈部的圆心。
3.根据权利要求1所述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,所述手轮材质为聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,所述摄像头可旋转,其可转动角度为360度。
5.根据权利要求1所述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,所述被动皮带轮和主动皮带轮之间还设置有一涨紧轮。
6.根据权利要求1-5任一所述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,上述每一个可转动连接的轴-孔之间的连接点,均分别装配有轴承。
7.根据权利要求1-5任一所述的输电线路在线监测用线缆攀爬机器人,其特征在于,所述第二支撑架板与所述第二导轨丝杆的每一个接触点处,均设置有绝缘层。 上述安全抓手装置的左右两个半圆环吊钩的内部分别安装有感应式取电装置的两个半环,其中一个半环上引出有带绝缘层的导线,该带绝缘层的导线另一端与直流电源连接,用于向上述直流电源充电。
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