CN105846347B - 双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构及其越障方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构及其越障方法，属于机器人技术领域。所述双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构包括机架，所述机架的上部设置有可沿所述机架的行走方向前后移动的机械臂滑动底座，所述机械臂滑动底座包括第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座，所述第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座上分别设置有可升降的第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂上分别设置有一对可张开可对合的第一机械手和第二机械手；所述机架的下部还设置有能够沿所述机架的行走方向前后滑动的配重。与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本，且能够翻越障碍物的优点。

Description

双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构及其越障方法

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构及其越障方法。

背景技术

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。电力线及杆塔附件长期暴露在野外,因受到持续的机械张力、电气闪烙、材料老化的影响而容易产生断股、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,造成大面积的停电和巨大的经济损失。当前输电导线巡检、维护的方法主要有两种:地面目测法与航测法。目测法采用人工巡检,这种方法劳动强度大,工作效率和探测精度低,可靠性差，存在检查盲区；航测法采用直升飞机巡线,这种方法虽然有较高的检测效率和精度，但是这种方法受一些环境因素的制约，同时巡检的技术难度高,运行费用较高。巡线机器人技术的发展,为高压输电线的检查工作提供了新的技术手段。

现有巡线机器人的技术研发已经取得了一定的相应成果，但对于输电线路上存在的障碍物或引流线无法跨越，不能实现超高压输电线路的连续巡检。因此，有必要提供一种既能减轻劳动强度、降低运行成本，又能够跨越障碍物或引流线的巡线机器人机械结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能减轻劳动强度、降低运行成本，又能够跨越障碍物或引流线的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构及其越障方法。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，提供一种双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，其特征在于，包括机架，其中：

所述机架的上部设置有可沿所述机架的行走方向前后移动的机械臂滑动底座，所述机械臂滑动底座包括第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座，所述第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座上分别设置有可升降的第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂上分别设置有一对可张开可对合的用于抱抓四分裂线的第一机械手和第二机械手；

所述机架的下部还设置有能够沿所述机架的行走方向前后滑动的配重。

另一方面，提供一种上述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构的越障方法，包括：

步骤1：所述第一机械手和第二机械手均位于所述机架的后端且分别抓持住线路，所述配重位于所述第一机械手和第二机械手的下方；

步骤2：所述第一机械手在所述第一机械臂和第一机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并移至所述机架的前端，所述第一机械手在所述第一机械臂的作用下重新抓持住线路；

步骤3：所述配重移至所述第一机械手的下方，所述第二机械手在所述第二机械臂和第二机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并移至所述机架的前端后重新抓持住线路，此时，所述第一机械手和第二机械手均位于所述机架的前端；

步骤4：所述第一机械手和第二机械手分别抓持住线路且固定不动，所述机架向前移动，使得所述第一机械手和第二机械手均相对位于所述机架的后端，然后转至步骤1，当遇到障碍物时所述第一机械手和第二机械手避开障碍物前行。

本发明具有以下有益效果：

本发明中的第一机械手和第二机械手分别可以在第一机械臂、第一机械臂滑动底座和第二机械臂、第二机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并沿机架前后方向移动，第一机械臂和第二机械臂为可升降结构，在遇到障碍物时，机器人停止前进，第一机械手在第一机械臂和第一机械臂滑动底座的作用下张开、脱离四分裂线然后移至机架的前端并重新抓持住线路，此时，配重移至第一机械手的下方，然后，第二机械手重复第一机械手的动作，此时，第一机械手和第二机械手均位于机架的前端，接下来，第一机械手和第二机械手分别抓持住线路且固定不动，机架向前移动；巡线机器人在越障过程中配重能够沿机架的行走方向前后滑动，通过调整重心提高机器人自身的安全性。

综上，与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本、且能够翻越障碍物或引流线的优点。

附图说明

图1为本发明的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构的结构示意图；

图2-图11为本发明的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构的越障方法的各步骤对应的状态示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

一方面，本发明提供一种双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，如图1所示，包括机架1，其中：

机架1的上部设置有可沿机架1的行走方向前后移动的机械臂滑动底座，机械臂滑动底座包括第一机械臂滑动底座2和第二机械臂滑动底座13，第一机械臂滑动底座2和第二机械臂滑动底座13上分别设置有可升降的第一机械臂4和第二机械臂10，第一机械臂4和第二机械臂10上分别设置有一对可张开可对合的用于抱抓四分裂线的第一机械手6和第二机械手8；

机架1的下部还设置有能够沿机架1的行走方向前后滑动的配重14。

本发明的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，第一机械手和第二机械手分别可以在第一机械臂、第一机械臂滑动底座和第二机械臂、第二机械臂滑动底座的作用下张开、脱离四分裂线并沿机架前后方向移动，第一机械臂和第二机械臂为可升降结构(具体可以通过两根具有直径差的竖杆套接组成的伸缩杆或者通过铰接轴连接的机械上臂和机械小臂)，配重能够沿机架的行走方向前后滑动，这种结构可以调整重心从而保证机器人自身的安全。与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本、且能够翻越障碍物或引流线的优点。

优选的，第一机械臂4和第一机械臂滑动底座2之间以及第二机械臂10和第二机械臂滑动底座13之间分别设置有可水平转动的机械臂旋转底座3，第一机械臂4和第二机械臂10从下至上分别包括依次铰接的机械上臂9、机械小臂5以及可使第一机械手6和第二机械手8旋转的机械手腕7。这种设计能够使第一机械手和第二机械手分别抱抓住或脱离四分裂线，提高巡线机器人的行走速度。另外，第一机械手6和第二机械手8分别包括主动指和从动指，主动指和从动指分别为L钩型结构，这种结构设计能使第一机械手和第二机械手的动作更加精细，提高抱抓的准确性。

进一步的，机械臂旋转底座3和机械上臂9之间、机械上臂9和机械小臂5之间、以及第一机械手6或第二机械手8和机械手腕7之间的铰接轴11均通过电机驱动。这种设计结构简单，控制方便。

进一步的，机械臂旋转底座3和机械臂滑动底座之间以及机械手腕7和机械小臂5之间均设置有转盘12。这种结构设计可以保证巡线机器人在行走时不易碰撞导线，提高巡线机器人行走时的灵活性和安全性。除了上述给出的实施方式以外，其还可以采用本领域技术人员公知的各种其他方式，此处不再赘述。

作为本发明的进一步改进，第一机械臂滑动底座2和第二机械臂滑动底座13分别设置在机架1的两侧。这种位置布局能够提高巡线机器人行走时的稳定性。

本发明中，优选的，第一机械臂滑动底座2和第二机械臂滑动底座13分别通过丝杠与机架1连接，配重14通过导轨与机架1连接。另外，配重14可以为电源控制箱。该设计中，电源控制箱不仅能够为巡线机器人的运动提供能源，还可以兼顾作为配重，使巡线机器人在越障时重心稳定。

需要说明的是，本发明的巡线机器人机械结构仅仅介绍了机器人本体的机械结构，并未涉及其他辅助装置(如行走观测用的摄像头、垃圾清除用的机械手等)的设计。另外，在控制系统方面，本发明可以采用地面远程控制平台或者机器人自身智能化控制两种方式。

另一方面，提供一种上述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构的越障方法，如图2-11所示，为使图简单，省去了配重14调整的过程，包括：

步骤1：如图2所示，第一机械手6和第二机械手8均位于机架1的后端且分别抓持住四分裂线，配重14位于第一机械手6和第二机械手8的下方；

步骤2：如图3所示，第一机械手6在第一机械臂4和第一机械臂滑动底座2的作用下张开、脱离四分裂线并移至机架1的前端，第一机械手6在第一机械臂4的作用下重新抓持住四分裂线；

步骤3：如图4-5所示，配重14移至第一机械手6的下方，第二机械手8在第二机械臂10和第二机械臂滑动底座13的作用下张开、脱离四分裂线并移至机架1的前端后重新抓持住四分裂线，此时，第一机械手6和第二机械手8均位于机架1的前端；

步骤4：如图2所示，第一机械手6和第二机械手8分别抓持住四分裂线且固定不动，机架1向前移动，使得第一机械手6和第二机械手8均相对位于机架1的后端，然后转至步骤1，当遇到障碍物时第一机械手6和第二机械手8避开障碍物前行。

本发明解决了现有技术中，人工巡线劳动强度大和飞机巡线运行成本高的问题，并能翻越常规障碍物(如引流线、绝缘子串、压接管，悬垂线夹等)，实现了对四分裂线的连续巡检。与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本、提高巡线机器人安全性，且能够翻越障碍物的优点。

为了提高巡线机器人在正常工作或翻越障碍物时行走的速度，本发明对双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构的越障方法作了进一步改进，包括：

步骤2进一步为：如图6-8所示，第一机械手6和第二机械手8均位于机架1的后端，配重14位于第二机械手8的下方，第一机械手6在第一机械臂4和第一机械臂滑动底座2的作用下张开、脱离四分裂线并移至机架1的前端，机械上臂9在机械臂旋转底座3的作用下逆时针旋转90°，紧接着，第一机械手6在机械手腕7的作用下顺时针旋转90°；

步骤3进一步为：如图9-11所示，第一机械手6在第一机械臂4的作用下重新抓持住四分裂线，配重14移至第一机械手6的下方，第二机械手8在第二机械臂10和第二机械臂滑动底座13的作用下张开、脱离四分裂线并移至机架1的前端，机械上臂9在机械臂旋转底座3的作用下旋转90°，紧接着，第二机械手8在机械手腕7的作用下顺时针旋转90°后重新抓持住四分裂线。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，其特征在于，包括机架，其中：

所述机架的上部设置有可沿所述机架的行走方向前后移动的机械臂滑动底座，所述机械臂滑动底座包括第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座，所述第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座上分别设置有可升降的第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂和第二机械臂上分别设置有一对可张开可对合的用于抱抓四分裂线的第一机械手和第二机械手，所述第一机械手和第二机械手均包括主动指和从动指，所述主动指和从动指均为L钩型结构；

所述机架的下部还设置有能够沿所述机架的行走方向前后滑动的配重；

所述第一机械臂和第一机械臂滑动底座之间以及所述第二机械臂和第二机械臂滑动底座之间分别设置有可水平转动的机械臂旋转底座，所述第一机械臂和第二机械臂从下至上分别包括依次铰接的机械上臂、机械小臂以及可使所述第一机械手和第二机械手旋转的机械手腕；

所述机械臂旋转底座和机械臂滑动底座之间以及所述机械手腕和机械小臂之间均设置有转盘；

所述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构的越障方法，包括：

步骤1：所述第一机械手和第二机械手均位于所述机架的后端且分别抓持住线路，所述配重位于所述第一机械手和第二机械手的下方；

步骤2：所述第一机械手在所述第一机械臂和第一机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并移至所述机架的前端，所述第一机械手在所述第一机械臂的作用下重新抓持住线路；

所述步骤2进一步为：所述第一机械手和第二机械手均位于所述机架的后端，所述配重位于所述第二机械手的下方，所述第一机械手在所述第一机械臂和第一机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并移至所述机架的前端，所述机械上臂在所述机械臂旋转底座的作用下逆时针旋转90°，紧接着，所述第一机械手在所述机械手腕的作用下顺时针旋转90°；

步骤3：所述配重移至所述第一机械手的下方，所述第二机械手在所述第二机械臂和第二机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并移至所述机架的前端后重新抓持住线路，此时，所述第一机械手和第二机械手均位于所述机架的前端；

所述步骤3进一步为：所述第一机械手在所述第一机械臂的作用下重新抓持住线路，所述配重移至所述第一机械手的下方，所述第二机械手在所述第二机械臂和第二机械臂滑动底座的作用下张开、脱离线路并移至所述机架的前端，所述机械上臂在所述机械臂旋转底座的作用下旋转90°，紧接着，所述第二机械手在所述机械手腕的作用下顺时针旋转90°后重新抓持住线路；

步骤4：所述第一机械手和第二机械手分别抓持住线路且固定不动，所述机架向前移动，使得所述第一机械手和第二机械手均相对位于所述机架的后端，然后转至步骤1，当遇到障碍物时所述第一机械手和第二机械手避开障碍物前行。

2.根据权利要求1所述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，其特征在于，所述机械臂旋转底座和机械上臂之间、所述机械上臂和机械小臂之间、以及所述第一机械手或第二机械手和机械手腕之间的铰接轴均通过电机驱动。

3.根据权利要求2所述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，其特征在于，所述第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座分别设置在所述机架的两侧。

4.根据权利要求3所述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，其特征在于，所述第一机械臂滑动底座和第二机械臂滑动底座分别通过丝杠与所述机架连接，所述配重通过导轨与所述机架连接。

5.根据权利要求4所述的双机械臂攀爬式巡线机器人机械结构，其特征在于，所述配重为电源控制箱。