CN106272466A

CN106272466A - 基于移动臂越障的高压线爬行机器人

Info

Publication number: CN106272466A
Application number: CN201610823709.0A
Authority: CN
Inventors: 周珍芳
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2017-01-04

Abstract

本发明提供了一种基于移动臂越障的高压线爬行机器人，其底座上方沿单一方向设置多组移动臂组合，每组移动臂组合包含两个沿底座竖直中心面对称布置的移动臂，移动臂上端的内侧设置有电机驱动的行走轮组件，移动臂与底座之间设置有实现移动臂同时向外或向内移动的推动机构。移动臂向内移动闭合，两个移动臂上端的行走轮组件端面压紧而组成具有双轮缘的行走轮，行走轮转动而带动机器人沿着高压线前进；当遇到障碍物时，移动臂同时向外移动，行走轮组件分开，越过障碍物。本发明提供的高压线爬行机器人结构简单，能够越过高压线上的障碍物，增强了越障能力。

Description

基于移动臂越障的高压线爬行机器人

技术领域

本发明属于特种机器人技术，特别是基于移动臂越障的高压线爬行机器人。

背景技术

现场应用中，高压线架设在铁塔、高压线杆的顶端的高空中，离地面十几米以上的距离。当高压线经过一段时间的运行后需要检测、维护等作业，工程人员以高压线上放置的滑轮支架为运输工具，完成作业，危险度高。为此，相关技术领域的研发人员设计了能够在高压线上爬行的装置——高压线爬行机器人，自动完成一些检测、维护等作业。

根据架设的需要，高压线通过线墩固定在高压线塔上。但是，现有技术的高压线爬行机器人只能在平滑的高压线上爬行。由于高压线爬行机器人不具备越障能力，高压线爬行机器人并不能很好的适应长距离检测、维护等工程应用。

发明内容

为了解决因高压线爬行机器人不具备越障能力而不适应长距离检测、维护等工程应用的问题，本发明提供了一种通过移动臂和特殊行走轮组件的离合实现越障功能的高压线爬行机器人。

具体技术方案:本发明提供的基于移动臂越障的高压线爬行机器人的底座上方沿单一方向均匀设置不少于三组移动臂组合，每组移动臂组合包含两个呈对称布置的移动臂，底座上设置滑轨，滑轨的布置方向垂直于移动臂组合的排列方向，移动臂能够沿滑轨移动；每组移动臂组合的移动臂与底座之间设置有推动机构，用于推动两个移动臂沿滑轨同时向外移动或同时向内移；移动臂的上端安装行走轮组件，行走轮组件的轴线方向与上述的滑轨方向平行，通过电机提供动力。

其中，所述的行走轮组件具有单侧轮缘，而不是双侧轮缘。轮缘布置在靠近移动臂的一侧，轮圈布置在远离移动臂的一侧。这样，当移动臂同时向内闭合时，两个移动臂上的行走轮组件同时向高压线靠拢而形成具有双轮缘的行走轮，使得行走轮的轮缘压紧在高压线的两侧，轮圈压紧在高压线的上侧。轮圈与轮缘的夹角加工为圆角，轮圈前端面设置有沿轮圈圆周均布的凸起，移动臂闭合时，凸起相互咬合。

进一步的，电机通过蓄电池供电，蓄电池安装在底座上，控制系统也安装在底座上，底座上设置安装检测工具或者作业工具的接口。

其中，所述的移动臂与底座之间的推动机构包括与丝杠电机固定连接的丝杠，所述的丝杠的螺纹分为左螺旋螺纹和右螺旋螺纹两段，左螺旋螺母与移动臂组合的一个移动臂固定，右螺旋螺母与另一个移动臂固定。当丝杠电机正向转动时，丝杠带动左螺旋螺母、右螺旋螺母分别向中心移动，带动固定其上的两个移动臂向中间移动；当丝杠电机反向转动时，丝杠带动左螺旋螺母、右螺旋螺母分别向两侧移动，带动固定其上的两个移动臂向两侧移动。

底座上设置有检测高压线障碍物的传感器，向控制系统发送检测信号，控制系统进行逻辑运算，控制摆动臂张开闭合动作，所述的传感器包括设置于摆动臂前的轮前传感器，设置于摆动臂后的轮后传感器。传感器采用红外线传感器、超声波传感器、视觉传感器等，控制系统采用单片机、可编程控制器等，均为技术成熟的工业产品。

本发明提供的基于移动臂越障的高压线爬行机器人，工作方法如下：在单根高压线上，所述的高压线爬行机器人的移动臂全部闭合，行走轮的轮圈压紧在高压线的顶面，轮缘压紧在高压线的侧面，行走轮转动，带动高压线爬行机器人前进。当移动臂接近障碍物时，设置在移动臂前的轮前传感器检测到障碍物，将信号传输到控制系统，控制移动臂向两侧张开，其它移动臂保持闭合状态，在其它移动臂的行走轮驱动下前进，越过障碍。当处于张开状态的移动臂越过高压线上的障碍物后，设置在移动臂后的轮后传感器检测到障碍物，将信号传输到控制系统，控制处于张开状态的移动臂向内闭合。

本发明的有益效果：相对于现有技术，本发明的基于移动臂越障的高压线爬行机器人通过在底座上设置移动臂、推动机构以及在移动臂上的设置特殊结构的行走轮组件，实现移动臂带动行走轮组件向外张开而越过障碍物的功能。克服了现有技术的高压线爬行机器人只适用于在没有障碍物的高压线上爬行的缺点，增强了高压线爬行机器人的越障能力。

附图说明

图1本发明提供的高压线爬行机器人整体结构示意图。

图2移动臂处于闭合状态的示意图。

图3移动臂处于张开状态的示意图。

图4高压线爬行机器人的行走轮组件结构示意图。

图5为本发明提供的高压线爬行机器人的控制系统原理图。

图6高压线爬行机器人第一组移动臂越过障碍的示意图。

图7高压线爬行机器人第二组移动臂越过障碍的示意图。

图中，01-底座 02-移动臂 03-推动机构 031-丝杠电机 032-左螺旋螺纹 033-左螺旋螺母 034-右螺旋螺母035-右螺旋螺纹 04-滑轨 041-上滑轨 042-下滑轨 05-电机06-行走轮组件 061-轮缘062-轮圈 063-凸起 07-传感器 071-轮前传感器 072-轮后传感器08-高压线上的障碍物。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，为本发明提供的高压线爬行机器人整体结构示意图。图中，所述的高压线爬行机器人的底座01上方沿单一方向设置的不少于三组的移动臂组合，每组移动臂组合包含两个呈对称布置的移动臂02；移动臂02与底座01之间设置推动机构03，用于推动两个移动臂02沿滑轨04同时向外移动或同时向内移动。移动臂02的上端安装行走轮组件06，移动臂02闭合时，行走轮组件06闭合形成完整的行走轮，行走轮通过电机05驱动，底座01上设置传感器07。

如图2所示，为移动臂处于闭合状态的示意图。推动机构03，具体包括与丝杠电机031固定连接的丝杠，所述的丝杠的螺纹分为左螺旋螺纹032和右螺旋螺纹035两段，左螺旋螺母033与移动臂组合的一个移动臂02固定，右螺旋螺母034与另一个移动臂02固定。当丝杠电机031正向转动时，丝杠带动左螺旋螺母033、右螺旋螺母034分别向中心移动，带动固定其上的两个移动臂02向中间移动，行走轮组件06闭合，形成完整的行走轮。

如图3所示，为移动臂处于张开状态的示意图。丝杠电机031反向转动时，丝杠带动左螺旋螺母033、右螺旋螺母034分别作远离中心的移动，带动固定其上的两个移动臂02向两侧移动，行走轮组件06向两侧分开。

如图4所示，为本发明提供的高压线爬行机器人的行走轮组件结构示意图。图中，所述的行走轮组件包括轮缘061、设置在轮缘一侧的轮圈062，轮圈062的前端设置有圆周均布的凸起063，移动臂闭合时，凸起063相互咬合。

如图5所示，为本发明提供的高压线爬行机器人的控制系统原理图。单片机控制器作为控制系统的逻辑运算元件，接收运行命令远程输入的信息、轮前传感器、轮后传感器的信息，并根据上述信息控制行走轮电机、移动臂推动电机的运行，并将运转工况远程输出到地面。

如图6所示，高压线爬行机器人第一组移动臂越过障碍的示意图。当第一组移动臂接近高压线上的障碍物时，设置在第一组移动臂前的轮前传感器061检测到障碍物，推动机构03推动移动臂02向两侧张开，第二组、第三组移动臂保持闭合状态，高压线爬行机器人在第二组、第三组移动臂02行走轮驱动下前进，使得第一组移动臂02越过障碍；设置在第一组移动臂后的轮后传感器062检测到障碍物，第一组移动臂02向内闭合。

如图7所示，高压线爬行机器人第二组移动臂越过障碍的示意图。当第二组移动臂接近高压线上的障碍物时，设置在第二组移动臂前的轮前传感器061检测到障碍物，推动机构03推动第二组移动臂02向两侧张开，第一组、第三组移动臂保持闭合状态，高压线爬行机器人在第一组、第三组移动臂02的行走轮06驱动下前进，使得第二组移动臂02越过障碍；设置在第二组移动臂后的轮后传感器062检测到障碍物，第二组移动臂02向内闭合。

其它移动臂越过障碍的过程与第一组移动臂、第二组移动臂越过障碍的过程相同，不再赘述。

本发明提供的高压线爬行机器人的移动臂组合可以设置多组。当移动臂组数多于三组时，移动臂越障过程与上述过程相同，不再赘述。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.基于移动臂越障的高压线爬行机器人，其特征在于，所述的高压线爬行机器人包括底座（01）及底座上方沿单一方向设置的不少于三组的移动臂组合，每组移动臂组合包含两个呈对称布置的移动臂（02），移动臂设置在底座的滑轨（04）上，滑轨（04）的布置方向垂直于移动臂组合的排列方向；每组移动臂组合的移动臂（02）与底座（01）之间设置有推动机构（03），用于推动两个移动臂（02）沿滑轨（04）同时向外移动或同时向内移动；移动臂（02）的上端安装行走轮组件（06），行走轮组件（06）的轴线与滑轨方向平行，所述的行走轮组件（06）包括单侧轮缘（061）、设置在轮缘一侧的轮圈（62），轮圈（062）前的端面设置有圆周均布的凸起（063），行走轮组件（06）安装在移动臂（02）的内侧，轮缘（061）靠近移动臂（02），移动臂（02）闭合时，两侧移动臂（02）上安装的行走轮组件（06）的轮轴高度相同，所述的凸起（063）相互咬合；行走轮组件（06）通过电机（05）驱动；底座（01）上设置有用于检测高压线障碍物的传感器（07）。

2.根据权利要求1所述的高压线爬行机器人，其特征在于，所述的移动臂（02）与底座（01）之间的推动机构（03）包括与丝杠电机（031）固定连接的丝杠、左、右旋螺母，所述的丝杠的螺纹包括左螺旋螺纹（032）和右螺旋螺纹（035），左螺旋螺母（033）与移动臂组合的一个移动臂（02）固定，右螺旋螺母（034）与另一个移动臂（02）固定。

3.根据权利要求1所述的高压线爬行机器人，其特征在于，所述的滑轨包括上滑轨（041）、下滑轨（042），移动臂设置有与上滑轨、下滑轨形状嵌和的部分。

4.根据权利要求1所述的高压线爬行机器人，其特征在于，所述的传感器（07）包括设置于移动臂前的轮前传感器（071），设置于移动臂后的轮后传感器（072），各组移动臂组合均设有轮前传感器（071）、轮后传感器（072）。

5.根据根据权利要求1所述的高压线爬行机器人，其特征在于，所述的行走轮组件（06）的轮圈（062）的直径沿着远离轮缘（061）的方向逐渐减小。

6.一种权利要求1-5任一项所述的高压线爬行机器人的工作方法，其方法包括：在单根高压线上，所述的高压线爬行机器人的移动臂（02）全部闭合，两个移动臂上的行走轮组件（06）前端闭合而形成具有双轮缘的行走轮，轮圈（062）压紧在高压线的顶面，轮缘（061）压紧在高压线的侧面，行走轮转动，带动高压线爬行机器人前进；当最前端的行走轮接近高压线上的障碍物时，设置在移动臂前的轮前传感器（071）检测到障碍物，将信号传输到控制系统，控制推动机构（03）推动移动臂（02）向两侧移动，其他移动臂保持闭合状态，高压线爬行机器人在其他移动臂（02）的行走轮驱动下前进，使得处于张开状态的移动臂（02）越过障碍；当张开的移动臂的行走轮组件（06）越过高压线上的障碍物后，设置在移动臂后的轮后传感器（072）检测到障碍物，将信号传输到控制系统，控制推动机构（03）推动处于张开状态的移动臂（02）向内闭合；在全部行走轮的驱动下，高压线爬行机器人继续前进，当遇到障碍时，下一组移动臂（02）在驱动装置的作用下张开并越过障碍。