CN106493709A - 一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，包括轮式底盘（1）、支承框架（2）、车身移动组件（3）、电驱动转体组件（4）、液压式抬腿组件（5）、车身承载基座（6）、车身升降组件（7）、机械臂组件（8）、可旋转车身组件（9）以及视觉信息采集装置（10）；所述的视觉信息采集装置（10）共有四组,本发明是一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其移动装置综合了轮式装置速度快和腿式装置越障能力强的优点，能够快速进入危险区域，通过车身移动组件、车身升降组件、可旋转车身组件以及双六自由度机械臂的协调运动，代替工作人员执行复杂任务，操作空间大，工作能力强、效率高。

Description

一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，具体是一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，属于机器人技术领域。
背景技术
在很多电力危险区域，通常不适合人员手工作业，这时通常需要移动能力良好且工作能力强的机器人来代替人工执行任务。
现有的技术方案中，轮式移动装置速度快但越障能力差，腿式移动装置越障能力强但移动速度慢；此外，现有的机器人通常操作空间较小，工作能力差，无法执行复杂任务。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其移动装置综合了轮式装置速度快和腿式装置越障能力强的优点，能够快速进入危险区域，通过车身移动组件、车身升降组件、可旋转车身组件以及双六自由度机械臂的协调运动，代替工作人员执行复杂任务，操作空间大，工作能力强、效率高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，包括轮式底盘、支承框架、车身移动组件、电驱动转体组件、液压式抬腿组件、车身承载基座、车身升降组件、机械臂组件、可旋转车身组件以及视觉信息采集装置；；两套轮式底盘为双臂机器人提供移动速度快的轮式移动方式，车身移动组件调节机器人的重心位置，电驱动转体组件和液压式抬腿组件为双臂机器人提供越障能力强的腿式移动方式，从而组合成兼具移动速度快和越障能力强两个优点的运动装置，快速到达危险区域；在四组视觉信息采集装置获取到的视觉信息的指导下，通过车身移动组件和可旋转车身组件调整机器人车身的平面位置和姿态，通过车身升降组件调整车身高度，再结合双六自由度机械臂组件的协调运动，代替工作人员在极大的工作空间内执行复杂的操作任务；
所述的轮式底盘与市面上典型的轮式底盘结构相同，仅在部分装配尺寸上有所调整；
所述的视觉信息采集装置共有四组，分别安装在可旋转车身组件的前、后、左、右四个方位；为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵；
所述的可旋转车身组件包括车身旋转基座、车身旋转轴承、车身、车身旋转减速器、车身旋转电机以及车身顶盖；车身旋转轴承内外圈分别与车身和车身旋转基座螺栓连接，车身旋转减速器通过螺栓固定在车身上，其输出轴与车身旋转基座键连接并经挡片轴向定位；车身旋转电机的输出转矩经车身旋转减速器放大之后，带动车身相对于车身旋转基座绕车身旋转轴承的轴线方向旋转，从而实现机器人车身姿态的灵活调整，将机械臂的平面操作空间扩大至360度；车身顶盖通过螺栓固定在车身顶部，以保护车身内的电气设备不受损坏；
所述的车身升降组件包括升降架基座、车身升降液压缸、升降架标准杆以及升降架旋转轴；升降架基座通过螺栓组固定在车身承载基座上；一系列升降架标准杆和升降架旋转轴的有机组合与螺母定位，构成叉形升降架，升降架一侧的上下两端分别与车身旋转基座和升降架基座螺栓连接，另一侧的上下两端分别通过升降架旋转轴插入车身旋转基座和升降架基座的限位槽中；车身升降液压缸的缸筒和活塞杆的连接端分别连接在升降架基座和升降架旋转轴上并通过螺栓螺母定位；液压缸活塞杆相对于缸筒的直线运动，经叉形升降架转换为车身旋转基座的上下直线运动，车身旋转基座和升降架基座的限位槽限定其运动范围，从而实现可旋转车身组件的自适应升降，扩大机械臂的纵向操作空间，以满足不同的高度需求；
所述的机械臂组件有两组，分别安装在车身两侧，包括轴一组件、轴二组件、轴三组件、轴四组件、轴五组件、轴六组件以及机械臂电气端；轴一组件、轴二组件、轴三组件、轴四组件、轴五组件以及轴六组件依次连接，组合成六自由度机械臂的机械部分，机械臂电气端外接电源和信号收发装置，从而构成可以由工作人员远程操控执行复杂任务的六自由度机械双臂；
所述的轴一组件包括爪头、爪头旋转轴承、爪头旋转电机以及爪头座；爪头旋转电机嵌入爪头座的矩形孔并由爪头旋转轴承的内圈轴向定位；爪头旋转轴承的内外圈分别与爪头座和爪头螺栓连接；爪头旋转电机的输出轴与爪头键连接，爪头末端可根据任务需求连接夹持机械手或勘探设备；爪头旋转电机输出轴的转动带动爪头绕爪头旋转电机轴线方向即轴一转动，从而实现夹持机械手或勘探设备绕轴一的旋转；
所述的轴二组件包括爪头座电机端盖、爪头座旋转电机、爪头座旋转轴承以及小臂；爪头座旋转轴承的内外圈分别与爪头座和小臂螺栓连接，爪头座旋转电机的输出轴与爪头座键连接；爪头座电机端盖经外围孔与小臂螺栓固定，再经内圈孔固定爪头座旋转电机；爪头座旋转电机输出轴的转动带动爪头座绕爪头座旋转电机轴线方向即轴二旋转，从而实现轴一组件绕轴二的旋转；
所述的轴三组件包括小臂旋转连接件、小臂旋转轴承、小臂旋转电机以及小臂座；小臂旋转轴承的内外圈分别与小臂旋转连接件和小臂座螺栓连接，小臂旋转连接件的另一端与小臂螺栓连接；小臂旋转电机嵌入小臂座的矩形孔内并经小臂旋转轴承的内圈轴向定位，小臂旋转电机的输出轴与小臂旋转连接件键连接；小臂旋转电机输出轴的转动带动小臂旋转连接件绕小臂旋转电机轴线方向即轴三转动，从而实现轴二组件绕轴三的旋转；
所述的轴四组件包括小臂座电机端盖、小臂座旋转轴承、小臂座旋转电机以及大臂；小臂座旋转轴承的内外圈分别与小臂座和大臂螺栓连接，小臂座旋转电机的输出轴与小臂座键连接；小臂座电机端盖经外围孔与大臂螺栓固定，再经内圈孔固定小臂座旋转电机；小臂座旋转电机输出轴的转动带动小臂座绕小臂座旋转电机轴线方向即轴四旋转，从而实现轴三组件绕轴四的旋转；
所述的轴五组件包括大臂电机端盖、大臂旋转电机、大臂旋转轴承以及大臂座；大臂旋转轴承的内外圈分别与大臂和大臂座螺栓连接，大臂旋转电机的输出轴与大臂键连接；大臂电机端盖经外围孔与大臂座螺栓固定，再经内圈孔固定大臂旋转电机；大臂旋转电机输出轴的转动带动大臂绕大臂旋转电机轴线方向即轴五旋转，从而实现轴四组件绕轴五的旋转；
所述的轴六组件包括大臂座旋转连接件、大臂座旋转轴承、机械臂基座以及大臂座旋转减速电机；机械臂基座通过螺栓固定在车身上，大臂座旋转轴承的内外圈分别与机械臂基座和大臂座旋转连接件螺栓连接，大臂座旋转连接件的另一端与大臂座螺栓连接；大臂座旋转减速电机经螺栓固定在机械臂基座上，其输出轴与大臂座旋转连接件键连接；大臂座旋转减速电机输出轴的转动经大臂座旋转连接件带动大臂座绕大臂座旋转减速电机轴线方向即轴六转动，从而实现轴五组件绕轴六的旋转；
所述的车身移动组件包括车身移动电机、车身移动电机座、车身移动联轴器、车身移动驱动块、车身移动连接件、车身移动直线滑块、车身移动滚珠丝杠、车身移动直线滑轨、车身移动基板、车身移动丝杠轴承座以及车身移动丝杠轴承；车身移动电机座、车身移动直线滑轨以及车身移动丝杠轴承座均通过螺栓固定在车身移动基板上，车身移动电机和车身移动丝杠轴承分别通过螺栓固定在车身移动电机座和车身移动丝杠轴承座上；车身移动联轴器两端分别连接车身移动滚珠丝杠和车身移动电机的输出轴，车身移动滚珠丝杠的另一端与车身移动丝杠轴承的内圈紧配合；车身承载基座两侧通过螺栓与四个车身移动直线滑块相连，中间通过螺栓与车身移动连接件固定，车身移动连接件又与车身移动驱动块螺栓固定；车身移动驱动块的内圈与车身移动滚珠丝杠螺纹配合，车身移动电机输出轴的转动，通过滚珠丝杠传动，转换为车身移动驱动块沿车身移动滚珠丝杠轴线方向的移动，从而实现车身承载基座在车身移动基板上的横向直线运动；车身移动组件一方面在机器人运动过程中灵活调整机器人的重心位置，为液压式抬腿组件的工作提供前提条件；另一方面在机器人到达指定位置后，通过横向运动增大机械臂的平面操作空间；
所述的液压式抬腿组件包括可旋转基座、车身支撑架、液压缸缸筒、液压缸活塞杆、支撑架旋转小轴承、支撑架旋转轴、支撑架旋转大轴承、支撑架旋转轴端盖、液压缸旋转轴定位片以及液压缸旋转轴；车身支撑架与车身承载基座螺栓连接，其两侧孔与支撑架旋转轴经花键连接且通过轴肩和套筒轴向定位；支撑架旋转轴两端分别与支撑架旋转小轴承和支撑架旋转大轴承的内圈紧配合，支撑架旋转小轴承和支撑架旋转大轴承的外圈分别与可旋转基座的两沉孔紧配合，支撑架旋转轴端盖与支撑架旋转轴的外端面贴紧并通过螺栓固定在可旋转基座上，从而实现支撑架旋转轴的轴向定位；液压缸旋转轴的中间段外表面与液压缸缸筒或液压缸活塞杆的连接端内表面间隙配合，两侧段外表面与可旋转基座或车身支撑架的对应孔位内表面间隙配合并经液压缸旋转轴定位片定位，从而将液压缸缸筒和液压缸活塞杆的连接端分别连接在可旋转基座或车身支撑架的指定位置；单侧液压缸活塞杆沿其轴线方向的直线运动通过连杆滑块机构转换为车身支撑架绕支撑架旋转轴的转动，从而将另一侧的可旋转基座抬起来，为电驱动转体组件的工作提供前提条件；
所述的电驱动转体组件包括转体驱动电机、转体减速器、转台轴承、转体套轴以及套轴定位片；转台轴承的两端分别与可旋转基座和支承框架螺栓连接，转体减速器通过螺栓固定在可旋转基座上，其动力源来自于转体驱动电机；转体套轴一端与转体减速器的输出轴键连接，另一端与支承框架经花键连接并通过套轴定位片轴向定位；转体驱动电机的输出转矩经转体减速器放大，再经转体套轴传递到支承框架上，在支承框架固定不动的前提下，转换为转体减速器的反向转动，从而带动可旋转基座旋转，结合液压式抬腿组件的运动，实现机器人的腿式移动和越障。
所述的可旋转基座和车身支撑架由不锈钢铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
所述的爪头座、小臂、小臂座、大臂、大臂座以及机械臂基座铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
所述的支承框架采用结构钢焊接而成。
所述升降架基座和升降架标准杆采用结构钢焊接而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
本发明是一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其移动装置综合了轮式装置速度快和腿式装置越障能力强的优点，能够快速进入危险区域，通过车身移动组件、车身升降组件、可旋转车身组件以及双六自由度机械臂的协调运动，代替工作人员执行复杂任务，操作空间大，工作能力强、效率高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人原理示意图；
图中：1、轮式底盘，2、支承框架，3、车身移动组件，4、电驱动转体组件， 5、液压式抬腿组件，6、车身承载基座，7、车身升降组件，8、机械臂组件，9、可旋转车身组件，10、视觉信息采集装置。
图2为本发明实施例提供的车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人主视图；
图3为本发明实施例提供的车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人俯视图；
图4为本发明实施例提供的车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人侧视图；
图5为本发明实施例提供的可旋转车身组件原理示意图；
图中：9.1、车身旋转基座，9.2、车身旋转轴承，9.3、车身，9.4、车身旋转减速器，9.5、车身旋转电机，9.6车身顶盖。
图6为本发明实施例提供的可旋转车身组件原理示意图；
图中：7.1、升降架基座，7.2、车身升降液压缸，7.3、升降架标准杆，7.4、升降架旋转轴。
图7为本发明实施例提供的机械臂组件原理示意图；
图中：8.1、轴一组件，8.2、轴二组件，8.3、轴三组件，8.4、轴四组件，8.5、轴五组件，8.6、轴六组件，8.7机械臂电气端。
图8为本发明实施例提供的轴一组件原理示意图；
图中：8.1.1、爪头，8.1.2、爪头旋转轴承，8.1.3、爪头旋转电机，8.1.4、爪头座。
图9为本发明实施例提供的轴二组件原理示意图；
图中：8.2.1、爪头座电机端盖，8.2.2、爪头座旋转电机,8.2.3、爪头座旋转轴承,8.2.4、小臂。
图10为本发明实施例提供的轴三组件原理示意图；
图中：8.3.1、小臂旋转连接件，8.3.2、小臂旋转轴承，8.3.3、小臂旋转电机，8.3.4、小臂座。
图11为本发明实施例提供的轴四组件原理示意图；
图中：8.4.1、小臂座电机端盖，8.4.2、小臂座旋转轴承,8.4.3、小臂座旋转电机,8.4.4、大臂。
图12为本发明实施例提供的轴五组件原理示意图；
图中：8.5.1、大臂电机端盖，8.5.2、大臂旋转电机，8.5.3、大臂旋转轴承，8.5.4、大臂座。
图13为本发明实施例提供的轴六组件原理示意图；
图中：8.6.1、大臂座旋转连接件，8.6.2、大臂座旋转轴承，8.6.3、机械臂基座，8.6.4大臂座旋转减速电机。
图14为本发明实施例提供的车身移动组件原理示意图；
图中：3.1、车身移动电机、3.2、车身移动电机座，3.3、车身移动联轴器，3.4、车身移动驱动块，3.5、车身移动连接件，3.6、车身移动直线滑块，3.7、车身移动滚珠丝杠，3.8、车身移动直线滑轨，3.9、车身移动基板，3.10、车身移动丝杠轴承座，3.11、车身移动丝杠轴承。
图15为本发明实施例提供的液压式抬腿组件原理示意图；
图16本发明实施例提供的液压式抬腿组件原理示意图中圆A放大图；
图中：5.1、可旋转基座，5.2、车身支撑架，5.3、液压缸缸筒，5.4、液压缸活塞杆，5.5、支撑架旋转小轴承，5.6、支撑架旋转轴，5.7、支撑架旋转大轴承，5.8、支撑架旋转轴端盖，5.9、液压缸旋转轴定位片，5.10、液压缸旋转轴。
图17本发明实施例提供的电驱动转体组件原理示意图；
图中：4.1、转体驱动电机，4.2、转体减速器，4.3、转台轴承，4.4、转体套轴，4.5、套轴定位片。
图18本发明实施例提供的机器人跨越沟渠状态一。
图19本发明实施例提供的机器人跨越沟渠状态二。
图20本发明实施例提供的机器人跨越沟渠状态三。
图21本发明实施例提供的机器人跨越沟渠状态四。
图22本发明实施例提供的机器人翘起跨越沟渠状态图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1至图4，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人原理示意图及三视图，它包括轮式底盘1、支承框架2、车身移动组件3、电驱动转体组件4、液压式抬腿组件5、车身承载基座6、车身升降组件7、机械臂组件8、可旋转车身组件9以及视觉信息采集装置10；两套轮式底盘1为双臂机器人提供移动速度快的轮式移动方式，车身移动组件3调节机器人的重心位置，电驱动转体组件4和液压式抬腿组件5为双臂机器人提供越障能力强的腿式移动方式，从而组合成兼具移动速度快和越障能力强两个优点的运动装置，快速到达危险区域；在四组视觉信息采集装置10获取到的视觉信息的指导下，通过车身移动组件3和可旋转车身组件9调整机器人车身的平面位置和姿态，通过车身升降组件7调整车身高度，再结合双六自由度机械臂组件8的协调运动，代替工作人员在极大的工作空间内执行复杂的操作任务；
所述的轮式底盘1与市面上典型的轮式底盘结构相同，仅在部分装配尺寸上有所调整；
所述的支承框架2采用结构钢焊接而成；
所述的视觉信息采集装置10共有四组，分别安装在可旋转车身组件9的前、后、左、右四个方位；为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵。
请参阅图5，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的可旋转车身组件原理示意图，它包括车身旋转基座9.1、车身旋转轴承9.2、车身9.3、车身旋转减速器9.4、车身旋转电机9.5以及车身顶盖9.6；车身旋转轴承9.2内外圈分别与车身9.3和车身旋转基座9.1螺栓连接，车身旋转减速器9.4通过螺栓固定在车身9.3上，其输出轴与车身旋转基座9.1键连接并经挡片轴向定位；车身旋转电机9.5的输出转矩经车身旋转减速器9.4放大之后，带动车身9.3相对于车身旋转基座9.1绕车身旋转轴承9.2的轴线方向旋转，从而实现机器人车身姿态的灵活调整，将机械臂的平面操作空间扩大至360度；车身顶盖9.6通过螺栓固定在车身9.3顶部，以保护车身9.3内的电气设备不受损坏；
请参阅图6，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的车身升降组件原理示意图，它包括升降架基座7.1、车身升降液压缸7.2、升降架标准杆7.3以及升降架旋转轴7.4；升降架基座7.1通过螺栓组固定在车身承载基座6上；一系列升降架标准杆7.3和升降架旋转轴7.4的有机组合与螺母定位，构成叉形升降架，升降架一侧的上下两端分别与车身旋转基座9.1和升降架基座7.1螺栓连接，另一侧的上下两端分别通过升降架旋转轴7.4插入车身旋转基座9.1和升降架基座7.1的限位槽中；车身升降液压缸7.2的缸筒和活塞杆的连接端分别连接在升降架基座7.1和升降架旋转轴7.4上并通过螺栓螺母定位；液压缸活塞杆相对于缸筒的直线运动，经叉形升降架转换为车身旋转基座9.1的上下直线运动，车身旋转基座9.1和升降架基座7.1的限位槽限定其运动范围，从而实现可旋转车身组件9的自适应升降，扩大机械臂的纵向操作空间，以满足不同的高度需求；
所述升降架基座7.1和升降架标准杆7.3采用结构钢焊接而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图7，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的机械臂组件原理示意图，它包括轴一组件8.1、轴二组件8.2、轴三组件8.3、轴四组件8.4、轴五组件8.5、轴六组件8.6以及机械臂电气端8.7；轴一组件8.1、轴二组件8.2、轴三组件8.3、轴四组件8.4、轴五组件8.5以及轴六组件8.6依次连接，组合成六自由度机械臂的机械部分，机械臂电气端8.7外接电源和信号收发装置，从而构成可以由工作人员远程操控执行复杂任务的六自由度机械双臂。
请参阅图8，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的轴一原理示意图，它包括爪头8.1.1、爪头旋转轴承8.1.2、爪头旋转电机8.1.3以及爪头座8.1.4；爪头旋转电机8.1.3嵌入爪头座8.1.4的矩形孔并由爪头旋转轴承8.1.2的内圈轴向定位；爪头旋转轴承8.1.2的内外圈分别与爪头座8.1.4和爪头8.1.1螺栓连接；爪头旋转电机8.1.3的输出轴与爪头8.1.1键连接，爪头8.1.1末端可根据任务需求连接夹持机械手或勘探设备；爪头旋转电机8.1.3输出轴的转动带动爪头8.1.1绕爪头旋转电机8.1.3轴线方向即轴一转动，从而实现夹持机械手或勘探设备绕轴一的旋转；
所述的爪头座8.1.4铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图9，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的轴二组件原理示意图，它包括爪头座电机端盖8.2.1、爪头座旋转电机8.2.2、爪头座旋转轴承8.2.3以及小臂8.2.4；爪头座旋转轴承8.2.3的内外圈分别与爪头座8.1.4和小臂8.2.4螺栓连接，爪头座旋转电机8.2.2的输出轴与爪头座8.1.4键连接；爪头座电机端盖8.2.1经外围孔与小臂8.2.4螺栓固定，再经内圈孔固定爪头座旋转电机8.2.2；爪头座旋转电机8.2.2输出轴的转动带动爪头座8.1.4绕爪头座旋转电机8.2.2轴线方向即轴二旋转，从而实现轴一组件8.1绕轴二的旋转；
所述的小臂8.2.4铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图10，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的轴三组件原理示意图，它包括小臂旋转连接件8.3.1、小臂旋转轴承8.3.2、小臂旋转电机8.3.3以及小臂座8.3.4；小臂旋转轴承8.3.2的内外圈分别与小臂旋转连接件8.3.1和小臂座8.3.4螺栓连接，小臂旋转连接件8.3.1的另一端与小臂8.2.4螺栓连接；小臂旋转电机8.3.3嵌入小臂座8.3.4的矩形孔内并经小臂旋转轴承8.3.2的内圈轴向定位，小臂旋转电机8.3.3的输出轴与小臂旋转连接件8.3.1键连接；小臂旋转电机8.3.3输出轴的转动带动小臂旋转连接件8.3.1绕小臂旋转电机8.3.3轴线方向即轴三转动，从而实现轴二组件8.1绕轴三的旋转；
所述的小臂座8.3.4铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图11，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的轴四组件原理示意图，它包括小臂座电机端盖8.4.1、小臂座旋转轴承8.4.2、小臂座旋转电机8.4.3以及大臂8.4.4；小臂座旋转轴承8.4.2的内外圈分别与小臂座8.3.4和大臂8.4.4螺栓连接小臂座旋转电机8.4.3的输出轴与小臂座8.3.4键连接；小臂座电机端盖8.4.1经外围孔与大臂8.4.4螺栓固定，再经内圈孔固定小臂座旋转电机8.4.3；小臂座旋转电机8.4.3输出轴的转动带动小臂座8.3.4绕小臂座旋转电机8.4.3轴线方向即轴四旋转，从而实现轴三组件8.3绕轴四的旋转；
所述的大臂8.4.4铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图12，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的轴五组件原理示意图，它包括大臂电机端盖8.5.1、大臂旋转电机8.5.2、大臂旋转轴承8.5.3以及大臂座8.5.4；大臂旋转轴承8.5.3的内外圈分别与大臂8.4.4和大臂座8.5.4螺栓连接，大臂旋转电机8.5.2的输出轴与大臂8.4.4键连接；大臂电机端盖8.5.1经外围孔与大臂座8.5.4螺栓固定，再经内圈孔固定大臂旋转电机8.5.2；大臂旋转电机8.5.2输出轴的转动带动大臂8.4.4绕大臂旋转电机8.5.2轴线方向即轴五旋转，从而实现轴四组件8.4绕轴五的旋转；
所述的大臂座8.5.4铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图13，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的轴六组件原理示意图，它包括大臂座旋转连接件8.6.1、大臂座旋转轴承8.6.2、机械臂基座8.6.3以及大臂座旋转减速电机8.6.4；机械臂基座8.6.3通过螺栓固定在车身9.3上，大臂座旋转轴承8.6.2的内外圈分别与机械臂基座8.6.3和大臂座旋转连接件8.6.1螺栓连接，大臂座旋转连接件8.6.1的另一端与大臂座8.5.4螺栓连接；大臂座旋转减速电机8.6.4经螺栓固定在机械臂基座8.6.3上，其输出轴与大臂座旋转连接件8.6.1键连接；大臂座旋转减速电机8.6.4输出轴的转动经大臂座旋转连接件8.6.1带动大臂座8.5.4绕大臂座旋转减速电机8.6.4轴线方向即轴六转动，从而实现轴五组件8.5绕轴六的旋转；
所述机械臂基座8.6.3铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图14，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的车身移动组件原理示意图，它包括车身移动电机3.1、车身移动电机座3.2、车身移动联轴器3.3、车身移动驱动块3.4、车身移动连接件3.5、车身移动直线滑块3.6、车身移动滚珠丝杠3.7、车身移动直线滑轨3.8、车身移动基板3.9、车身移动丝杠轴承座3.10以及车身移动丝杠轴承3.11；车身移动电机座3.2、车身移动直线滑轨3.8以及车身移动丝杠轴承座3.10均通过螺栓固定在车身移动基板3.9上，车身移动电机3.1和车身移动丝杠轴承3.11分别通过螺栓固定在车身移动电机座3.2和车身移动丝杠轴承座3.10上；车身移动联轴器3.3两端分别连接车身移动滚珠丝杠3.7和车身移动电机3.1的输出轴，车身移动滚珠丝杠3.7的另一端与车身移动丝杠轴承3.11的内圈紧配合；车身承载基座6两侧通过螺栓与四个车身移动直线滑块相连，中间通过螺栓与车身移动连接件3.5固定，车身移动连接件3.5又与车身移动驱动块3.4螺栓固定；车身移动驱动块3.4的内圈与车身移动滚珠丝杠3.7螺纹配合，车身移动电机3.1输出轴的转动，通过滚珠丝杠传动，转换为车身移动驱动块3.4沿车身移动滚珠丝杠3.7轴线方向的移动，从而实现车身承载基座6在车身移动基板3.9上的横向直线运动；车身移动组件3一方面在机器人运动过程中灵活调整机器人的重心位置，为液压式抬腿组件5的工作提供前提条件；另一方面在机器人到达指定位置后，通过横向运动增大机械臂的平面操作空间；
请参阅图15与16，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的液压式抬腿组件原理示意图及其中圆A的示意图，它包括可旋转基座5.1、车身支撑架5.2、液压缸缸筒5.3、液压缸活塞杆5.4、支撑架旋转小轴承5.5、支撑架旋转轴5.6、支撑架旋转大轴承5.7、支撑架旋转轴端盖5.8、液压缸旋转轴定位片5.9以及液压缸旋转轴5.10；车身支撑架5.2与车身移动基板3.9螺栓连接，其两侧孔与支撑架旋转轴5.6经花键连接通过轴肩和套筒轴向定位；支撑架旋转轴5.6两端分别与支撑架旋转小轴承5.5和支撑架旋转大轴承5.7的内圈紧配合，支撑架旋转小轴承5.5和支撑架旋转大轴承5.7的外圈分别与可旋转基座5.1的两沉孔紧配合，支撑架旋转轴端盖5.8与支撑架旋转轴5.6的外端面贴紧并通过螺栓固定在可旋转基座5.1上，从而实现支撑架旋转轴5.6的轴向定位；液压缸旋转轴5.10的中间段外表面与液压缸缸筒5.3或液压缸活塞杆5.4的连接端内表面间隙配合，两侧段外表面与可旋转基座5.1或车身支撑架5.2的对应孔位内表面间隙配合并经液压缸旋转轴定位片5.9定位，从而将液压缸缸筒5.3和液压缸活塞杆5.4的连接端分别连接在可旋转基座5.1或车身支撑架5.2的指定位置；单侧液压缸活塞杆5.4沿其轴线方向的直线运动通过连杆滑块机构转换为车身支撑架5.2绕支撑架旋转轴5.6的转动，从而将另一侧的可旋转基座5.1抬起来，为电驱动转体组件4的工作提供前提条件；
所述的可旋转基座5.1和车身支撑架5.2由不锈钢铸造而成，在保证承载能力的基础上做轻量化处理。
请参阅图17，是本发明实施例提供的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人的电驱动转体组件原理示意图，它包括转体驱动电机4.1、转体减速器4.2、转台轴承4.3、转体套轴4.4以及套轴定位片4.5；转台轴承4.3的两端分别与可旋转基座5.1和支承框架2螺栓连接，转体减速器4.2通过螺栓固定在可旋转基座5.1上，其动力源来自于转体驱动电机4.1；转体套轴4.4一端与转体减速器4.2的输出轴键连接，另一端与支承框架2经花键连接并通过套轴定位片4.5轴向定位；转体驱动电机4.1的输出转矩经转体减速器4.2放大，再经转体套轴4.4传递到支承框架2上，在支承框架2固定不动的前提下，转换为转体减速器4.2的反向转动，从而带动可旋转基座5.1旋转，结合液压式抬腿组件5的运动，实现机器人的腿式移动和越障，越沟原理如图18-21所示，而当沟两边高度不一致时，通过翘起，完成越沟，如图22所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，包括轮式底盘（1）、支承框架（2）、车身移动组件（3）、电驱动转体组件（4）、液压式抬腿组件（5）、车身承载基座（6）、车身升降组件（7）、机械臂组件（8）、可旋转车身组件（9）以及视觉信息采集装置（10）；两套轮式底盘（1）为双臂机器人提供移动速度快的轮式移动方式，车身移动组件（3）调节机器人的重心位置，电驱动转体组件（4）和液压式抬腿组件（5）为双臂机器人提供越障能力强的腿式移动方式，从而组合成兼具移动速度快和越障能力强两个优点的运动装置，快速到达危险区域；在四组视觉信息采集装置（10）获取到的视觉信息的指导下，通过车身移动组件（3）和可旋转车身组件（9）调整机器人车身的平面位置和姿态，通过车身升降组件（7）调整车身高度，再结合双六自由度机械臂组件（8）的协调运动，代替工作人员在极大的工作空间内执行复杂的操作任务。
2.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的视觉信息采集装置（10）共有四组，分别安装在可旋转车身组件（9）的前、后、左、右四个方位；为操作人员提供机器人所处位置的周边视觉信息，以便于机器人的远程操纵。
3.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的可旋转车身组件（9）包括车身旋转基座（9.1）、车身旋转轴承（9.2）、车身（9.3）、车身旋转减速器（9.4）、车身旋转电机（9.5）以及车身顶盖（9.6）；车身旋转轴承（9.2）内外圈分别与车身（9.3）和车身旋转基座（9.1）螺栓连接，车身旋转减速器（9.4）通过螺栓固定在车身（9.3）上，其输出轴与车身旋转基座（9.1）键连接并经挡片轴向定位；车身旋转电机（9.5）的输出转矩经车身旋转减速器（9.4）放大之后，带动车身（9.3）相对于车身旋转基座（9.1）绕车身旋转轴承（9.2）的轴线方向旋转，从而实现机器人车身姿态的灵活调整，将机械臂的平面操作空间扩大至360度；车身顶盖（9.6）通过螺栓固定在车身（9.3）顶部，以保护车身（9.3）内的电气设备不受损坏。
4.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的车身升降组件（7）包括升降架基座（7.1）、车身升降液压缸（7.2）、升降架标准杆（7.3）以及升降架旋转轴（7.4）；升降架基座（7.1）通过螺栓组固定在车身承载基座（6）上；一系列升降架标准杆（7.3）和升降架旋转轴（7.4）的有机组合与螺母定位，构成叉形升降架，升降架一侧的上下两端分别与车身旋转基座（9.1）和升降架基座（7.1）螺栓连接，另一侧的上下两端分别通过升降架旋转轴（7.4）插入车身旋转基座（9.1）和升降架基座（7.1）的限位槽中；车身升降液压缸（7.2）的缸筒和活塞杆的连接端分别连接在升降架基座（7.1）和升降架旋转轴（7.4）上并通过螺栓螺母定位；液压缸活塞杆相对于缸筒的直线运动，经叉形升降架转换为车身旋转基座（9.1）的上下直线运动，车身旋转基座（9.1）和升降架基座（7.1）的限位槽限定其运动范围，从而实现可旋转车身组件（9）的自适应升降，扩大机械臂的纵向操作空间，以满足不同的高度需求。
5.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的机械臂组件（8）有两组，分别安装在车身（9.3）两侧，包括轴一组件（8.1）、轴二组件（8.2）、轴三组件（8.3）、轴四组件（8.4）、轴五组件（8.5）、轴六组件（8.6）以及机械臂电气端（8.7）；轴一组件（8.1）、轴二组件（8.2）、轴三组件（8.3）、轴四组件（8.4）、轴五组件（8.5）以及轴六组件（8.6）依次连接，组合成六自由度机械臂的机械部分，机械臂电气端（8.7）外接电源和信号收发装置，从而构成可以由工作人员远程操控执行复杂任务的六自由度机械双臂；
所述的轴一组件（8.1）包括爪头（8.1.1）、爪头旋转轴承（8.1.2）、爪头旋转电机（8.1.3）以及爪头座（8.1.4）；爪头旋转电机（8.1.3）嵌入爪头座（8.1.4）的矩形孔并由爪头旋转轴承（8.1.2）的内圈轴向定位；爪头旋转轴承（8.1.2）的内外圈分别与爪头座（8.1.4）和爪头（8.1.1）螺栓连接；爪头旋转电机（8.1.3）的输出轴与爪头（8.1.1）键连接，爪头（8.1.1）末端可根据任务需求连接夹持机械手或勘探设备；爪头旋转电机（8.1.3）输出轴的转动带动爪头（8.1.1）绕爪头旋转电机（8.1.3）轴线方向即轴一转动，从而实现夹持机械手或勘探设备绕轴一的旋转；
所述的轴二组件（8.2）包括爪头座电机端盖（8.2.1）、爪头座旋转电机（8.2.2）、爪头座旋转轴承（8.2.3）以及小臂（8.2.4）；爪头座旋转轴承（8.2.3）的内外圈分别与爪头座（8.1.4）和小臂（8.2.4）螺栓连接，爪头座旋转电机（8.2.2）的输出轴与爪头座（8.1.4）键连接；爪头座电机端盖（8.2.1）经外围孔与小臂（8.2.4）螺栓固定，再经内圈孔固定爪头座旋转电机（8.2.2）；爪头座旋转电机（8.2.2）输出轴的转动带动爪头座（8.1.4）绕爪头座旋转电机（8.2.2）轴线方向即轴二旋转，从而实现轴一组件（8.1）绕轴二的旋转；
所述的轴三组件（8.3）包括小臂旋转连接件（8.3.1）、小臂旋转轴承（8.3.2）、小臂旋转电机（8.3.3）以及小臂座（8.3.4）；小臂旋转轴承（8.3.2）的内外圈分别与小臂旋转连接件（8.3.1）和小臂座（8.3.4）螺栓连接，小臂旋转连接件（8.3.1）的另一端与小臂（8.2.4）螺栓连接；小臂旋转电机（8.3.3）嵌入小臂座（8.3.4）的矩形孔内并经小臂旋转轴承（8.3.2）的内圈轴向定位，小臂旋转电机（8.3.3）的输出轴与小臂旋转连接件（8.3.1）键连接；小臂旋转电机（8.3.3）输出轴的转动带动小臂旋转连接件（8.3.1）绕小臂旋转电机（8.3.3）轴线方向即轴三转动，从而实现轴二组件（8.1）绕轴三的旋转；
所述的轴四组件（8.4）包括小臂座电机端盖（8.4.1）、小臂座旋转轴承（8.4.2）、小臂座旋转电机（8.4.3）以及大臂（8.4.4）；小臂座旋转轴承（8.4.2）的内外圈分别与小臂座（8.3.4）和大臂（8.4.4）螺栓连接，小臂座旋转电机（8.4.3）的输出轴与小臂座（8.3.4）键连接；小臂座电机端盖（8.4.1）经外围孔与大臂（8.4.4）螺栓固定，再经内圈孔固定小臂座旋转电机（8.4.3）；小臂座旋转电机（8.4.3）输出轴的转动带动小臂座（8.3.4）绕小臂座旋转电机（8.4.3）轴线方向即轴四旋转，从而实现轴三组件（8.3）绕轴四的旋转；
所述的轴五组件（8.5）包括大臂电机端盖（8.5.1）、大臂旋转电机（8.5.2）、大臂旋转轴承（8.5.3）以及大臂座（8.5.4）；大臂旋转轴承（8.5.3）的内外圈分别与大臂（8.4.4）和大臂座（8.5.4）螺栓连接，大臂旋转电机（8.5.2）的输出轴与大臂（8.4.4）键连接；大臂电机端盖（8.5.1）经外围孔与大臂座（8.5.4）螺栓固定，再经内圈孔固定大臂旋转电机（8.5.2）；大臂旋转电机（8.5.2）输出轴的转动带动大臂（8.4.4）绕大臂旋转电机（8.5.2）轴线方向即轴五旋转，从而实现轴四组件（8.4）绕轴五的旋转；
所述的轴六组件（8.6）包括大臂座旋转连接件（8.6.1）、大臂座旋转轴承（8.6.2）、机械臂基座（8.6.3）以及大臂座旋转减速电机（8.6.4）；机械臂基座（8.6.3）通过螺栓固定在车身（9.3）上，大臂座旋转轴承（8.6.2）的内外圈分别与机械臂基座（8.6.3）和大臂座旋转连接件（8.6.1）螺栓连接，大臂座旋转连接件（8.6.1）的另一端与大臂座（8.5.4）螺栓连接；大臂座旋转减速电机（8.6.4）经螺栓固定在机械臂基座（8.6.3）上，其输出轴与大臂座旋转连接件（8.6.1）键连接；大臂座旋转减速电机（8.6.4）输出轴的转动经大臂座旋转连接件（8.6.1）带动大臂座（8.5.4）绕大臂座旋转减速电机（8.6.4）轴线方向即轴六转动，从而实现轴五组件（8.5）绕轴六的旋转。
6.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的车身移动组件（3）包括车身移动电机（3.1）、车身移动电机座（3.2）、车身移动联轴器（3.3）、车身移动驱动块（3.4）、车身移动连接件（3.5）、车身移动直线滑块（3.6）、车身移动滚珠丝杠（3.7）、车身移动直线滑轨（3.8）、车身移动基板（3.9）、车身移动丝杠轴承座（3.10）以及车身移动丝杠轴承（3.11）；车身移动电机座（3.2）、车身移动直线滑轨（3.8）以及车身移动丝杠轴承座（3.10）均通过螺栓固定在车身移动基板（3.9）上，车身移动电机（3.1）和车身移动丝杠轴承（3.11）分别通过螺栓固定在车身移动电机座（3.2）和车身移动丝杠轴承座（3.10）上；车身移动联轴器（3.3）两端分别连接车身移动滚珠丝杠（3.7）和车身移动电机（3.1）的输出轴，车身移动滚珠丝杠（3.7）的另一端与车身移动丝杠轴承（3.11）的内圈紧配合；车身承载基座（6）两侧通过螺栓与四个车身移动直线滑块（3.6）相连，中间通过螺栓与车身移动连接件（3.5）固定，车身移动连接件（3.5）又与车身移动驱动块（3.4）螺栓固定；车身移动驱动块（3.4）的内圈与车身移动滚珠丝杠（3.7）螺纹配合，车身移动电机（3.1）输出轴的转动，通过滚珠丝杠传动，转换为车身移动驱动块（3.4）沿车身移动滚珠丝杠（3.7）轴线方向的移动，从而实现车身承载基座（6）在车身移动基板（3.9）上的横向直线运动；车身移动组件（3）一方面在机器人运动过程中灵活调整机器人的重心位置，为液压式抬腿组件（5）的工作提供前提条件；另一方面在机器人到达指定位置后，通过横向运动增大机械臂的平面操作空间。
7.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的液压式抬腿组件（5）包括可旋转基座（5.1）、车身支撑架（5.2）、液压缸缸筒（5.3）、液压缸活塞杆（5.4）、支撑架旋转小轴承（5.5）、支撑架旋转轴（5.6）、支撑架旋转大轴承（5.7）、支撑架旋转轴端盖（5.8）、液压缸旋转轴定位片（5.9）以及液压缸旋转轴（5.10）；车身支撑架（5.2）与车身移动基板（3.9）螺栓连接，其两侧孔与支撑架旋转轴（5.6）经花键连接且通过轴肩和套筒轴向定位；支撑架旋转轴（5.6）两端分别与支撑架旋转小轴承（5.5）和支撑架旋转大轴承（5.7）的内圈紧配合，支撑架旋转小轴承（5.5）和支撑架旋转大轴承（5.7）的外圈分别与可旋转基座（5.1）的两沉孔紧配合，支撑架旋转轴端盖（5.8）与支撑架旋转轴（5.6）的外端面贴紧并通过螺栓固定在可旋转基座（5.1）上，从而实现支撑架旋转轴（5.6）的轴向定位；液压缸旋转轴（5.10）的中间段外表面与液压缸缸筒（5.3）或液压缸活塞杆（5.4）的连接端内表面间隙配合，两侧段外表面与可旋转基座（5.1）或车身支撑架（5.2）的对应孔位内表面间隙配合并经液压缸旋转轴定位片（5.9）定位，从而将液压缸缸筒（5.3）和液压缸活塞杆（5.4）的连接端分别连接在可旋转基座（5.1）或车身支撑架（5.2）的指定位置；单侧液压缸活塞杆（5.4）沿其轴线方向的直线运动通过连杆滑块机构转换为车身支撑架（5.2）绕支撑架旋转轴（5.6）的转动，从而将另一侧的可旋转基座（5.1）抬起来，为电驱动转体组件（4）的工作提供前提条件。
8.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的电驱动转体组件（4）包括转体驱动电机（4.1）、转体减速器（4.2）、转台轴承（4.3）、转体套轴（4.4）以及套轴定位片（4.5）；转台轴承（4.3）的两端分别与可旋转基座（5.1）和支承框架（2）螺栓连接，转体减速器（4.2）通过螺栓固定在可旋转基座（5.1）上，其动力源来自于转体驱动电机（4.1）；转体套轴（4.4）一端与转体减速器（4.2）的输出轴键连接，另一端与支承框架（2）经花键连接并通过套轴定位片（4.5）轴向定位；转体驱动电机（4.1）的输出转矩经转体减速器（4.2）放大，再经转体套轴（4.4）传递到支承框架（2）上，在支承框架（2）固定不动的前提下，转换为转体减速器（4.2）的反向转动，从而带动可旋转基座（5.1）旋转，结合液压式抬腿组件（5）的运动，实现机器人的腿式移动和越障。
9.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的可旋转基座（5.1）和车身支撑架（5.2）由不锈钢铸造而成。
10.根据权利要求1所述的一种车身可升降旋转的轮腿式电力检修机器人，其特征在于，所述的爪头座（8.1.4）、小臂（8.2.4）、小臂座（8.3.4）、大臂（8.4.4）、大臂座（8.5.4）以及机械臂基座（8.6.3）铸造而成。
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