CN108365565A - 一种输电线路用移动攀爬巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种输电线路用移动攀爬巡检机器人,属于电力巡检设备技术领域。其包括箱体,箱体内设有控制系统,箱体上外侧设有检测装备,箱体的顶部设有横向滑移机构,横向滑移机构的上部设有前臂、中臂和后臂,前臂和后臂对称设置于箱体的两端,结构相同,中臂位于前臂和后臂之间,前臂和后臂均包括驱动机构,驱动机构的下方连接开合机构,开合机构的下方连接第一升降机构,第一升降机构底部连接俯仰机构,俯仰机构连接横向滑移机构,中臂包括夹持机构与第二升降机构,第二升降机构底部连接横向滑移机构。本发明越障能力强,爬坡角度大,结构稳固,体积小,行走时安全性好,控制精度高,操作简单,实时性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路用移动攀爬巡检机器人,属于电力巡检设备技术领域。
背景技术
为了保证高压输电线安全稳定的运行,必须定期对高压输电线进行检修。高压输电线的巡检检查对保护电网的安全是非常必要的,高压输电线分布广泛,部分地区地理环境较为复杂,人工巡检方式由于劳动强度大,巡检精度低,已经不再适用,因此只能寻求新的巡检方式。
移动机器人技术的发展,为架空高压输电线线的巡检提供了新的技术平台。近年来,巡检机器人的研究已成为机器人研究领域的研究热点之一。但是基于现实状况,大部分巡检机器人越障能力有限,尤其不能是跨越引流线,或者部分机器人能实现越障功能,但由于此类机器人的结构复杂,故控制难,且体积大,为机器人的巡检和运输工作带来了不便。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷,本发明提供了一种输电线路用移动攀爬巡检机器人,越障能力强,爬坡角度大,结构稳固,体积小,行走时安全性好,控制精度高,操作简单,实时性好。
本发明是通过如下技术方案来实现的:一种输电线路用移动攀爬巡检机器人,包括箱体,所述箱体内设有控制系统,所述箱体上外侧设有检测装备,所述箱体的顶部设有横向滑移机构,所述横向滑移机构的上部设有前臂、中臂和后臂,其中,所述前臂和后臂对称设置于箱体的两端,结构相同,所述中臂位于所述前臂和所述后臂之间,所述前臂和所述后臂均包括位于顶部的驱动机构,所述驱动机构的下方连接开合机构,所述开合机构的下方连接第一升降机构,所述第一升降机构底部连接俯仰机构,所述俯仰机构连接横向滑移机构,所述中臂包括夹持机构与第二升降机构,所述第二升降机构底部连接横向滑移机构,所述控制系统的电控连接驱动机构、开合机构、夹持机构、第一升降机构、第二升降机构、俯仰机构和横向滑移机构。
进一步地,所述驱动机构包括驱动电机,所述驱动电机通过驱动锥齿轮连接驱动轮,所述驱动电机通过电机座连接于电机方管壳,所述驱动电机与控制系统通过电路相连。驱动轮内部为铝芯,外部采用聚氨酯材料,具有耐磨性好、吸震性好的特点,且利于延长工作寿命。
进一步地,所述开合机构包括开合底板,所述开合底板中部安装开合电机,所述开合电机通过开合锥齿轮与开合丝杠连接,所述开合丝杠通过丝杠螺母与丝杠螺母座连接,所述丝杠螺母座与电机方管壳固定连接,所述开合丝杠采用左右旋变螺距变行程梯形丝杠,所述开合电机与控制系统通过电路相连。
进一步地,所述第一升降机构包括手臂外管,所述手臂外管通过导向块与手臂内管连接,所述手臂内管与伸缩推杆连接,所述伸缩推杆通过推杆底座与手臂外管连接,所述伸缩推杆与控制系统通过电路相连。
进一步地,所述俯仰机构包括俯仰推杆,所述俯仰推杆通过俯仰连接件与手臂外管相连接,所述俯仰推杆通过俯仰推杆座与滑轨相连接,所述俯仰推杆座通过俯仰连接件与手臂外管连接,所述俯仰推杆与控制系统通过电路相连。
进一步地,所述夹持机构包括夹持底板,所述夹持底板中间安装有夹持电机,所述夹持电机通过夹持锥齿轮与夹持丝杠连接,所述夹持丝杠通过夹持丝杠座与夹持底板相连,所述夹持底板上安装有夹持导轨,所述夹持导轨通过夹持滑块与左夹手、右夹手连接,所述左夹手与右夹手上安装有橡胶块,所述夹持电机与控制系统通过电路相连。
进一步地,所述横向滑移机构包括横向滑移电机,所述横向滑移电机通过中臂底板与中臂相连接,所述横向滑移电机通过横向滑移齿轮与横向滑移齿条连接,所述横向滑移齿条与横向滑移平台固定相连;所述滑轨与横向滑移平台固定连接,所述横向滑移平台与箱体固定连接,所述中臂通过滑块与滑轨连接,所述横向滑移机构与控制系统通过电路相连。
进一步地,所述检测装备包括摄像头和红外探测仪,所述摄像头和红外探测仪通过电路与信号收发器相连,所述信号收发器通过无线信号连接位于地面上的基站控制中心。便于地面工作人员确定损坏的输电线位置,以便进行维修。
本申请中所述的输电线路移动攀爬巡检机器人可适用于500KV的高压输电路线,前臂、中臂和后臂这三只手臂通过驱动机构实现在输电线上的行走;通过伸缩机构实现机体在竖直方向的伸缩动作,即伸开、收缩状态;通过开合机构实现驱动机构开合动作,即打开、闭合的状态;通过横向滑移机构实现中臂在水平方向的平移动作,即左滑、右滑状态;通过夹持机构实现中臂的开合动作,即打开、闭合状态;通过俯仰机构实现前后手臂的摆动,即摆出、收回。由此在遇到障碍物时,三只手臂相配合进行有序的伸开、收缩,打开、闭合以及前后臂的摆出收回和中臂的打开、闭合,左右滑移动作以实现对障碍物的跨越功能。
与现有技术相比,本发明所述技术方案的优点与积极效果为:
1、安全保护性好:行走时两个驱动轮同时挂线,越障时中臂夹持机构挂线,三臂至少有两臂挂线,使机器人不会因为晃动而从输电线上掉下,保证了机器人运行的稳定。
2、爬行越障能力强:机器人前后臂的驱动轮有大功率驱动电机控制驱动,故其行走能力强,采用前后臂固定,中臂左右滑移,能够跨越输电线上的悬垂线夹、防震锤、引流线等障碍,且爬坡角度大。
3、控制简单,精度高:实现了行走、越障时的自动控制,其越障时间短,效率高。
4、巡检质量高,应用广泛:安置有摄像头和红外探测仪,能够将行走过的线路信息通过无线网桥清晰地传输给地面基站,保证了输电线路巡检工作的质量;还可远程控制,可广泛应用于输电线路的巡检工作。
附图说明
图1是本发明实施例中所述巡检机器人的立体结构示意图;
图2是本发明实施例中所述前臂或者后臂的剖面示意图;
图3是本发明实施例中所述中臂夹持机构的立体示意图;
图中,1、前臂;2、俯仰连接件;3、俯仰底板;4、横向滑移平台;5、横向滑移齿条;6、滑轨;7、箱体;8、横向滑移齿轮;9、中臂底板;10、横向滑移电机;11、滑块;12、检测装备;13、后臂;14、中臂;15、俯仰推杆;16、驱动轮;17、电机方管壳;18、电机座;19、驱动锥齿轮;20、驱动电机;21、丝杠螺母座;22、丝杠螺母;23、开合丝杠;24、开合底板;25、开合锥齿轮;26、导向块;27、开合电机;28、手臂外管;29、手臂内管;30、伸缩推杆;31、推杆底板;32、夹持丝杠座;33、夹持导轨;34、夹持底板;35、左夹手;36、橡胶块;37、夹持丝杠;38、夹持锥齿轮;39、夹持电机;40、夹持滑块;41、右夹手。
具体实施方式
下面通过非限定性的实施例并结合附图对本发明作进一步的说明:
本发明实施例提供了一种输电线路用移动攀爬巡检机器人,包括箱体7,所述箱体7内设有控制系统,所述箱体7上外侧设有检测装备12,所述箱体7的顶部设有横向滑移机构,所述横向滑移机构的上部设有前臂1、中臂14和后臂13,其中,所述前臂1和后臂13对称设置于箱体7的两端,结构相同,所述中臂14位于所述前臂1和所述后臂13之间,所述前臂1和所述后臂13均包括位于顶部的驱动机构,所述驱动机构的下方连接开合机构,所述开合机构的下方连接第一升降机构,所述第一升降机构底部连接俯仰机构,所述俯仰机构连接横向滑移机构,所述中臂14包括夹持机构与第二升降机构,所述第二升降机构底部连接横向滑移机构,所述控制系统的电控连接驱动机构、开合机构、夹持机构、第一升降机构、第二升降机构、俯仰机构和横向滑移机构。
所述驱动机构包括驱动电机20,所述驱动电机20通过驱动锥齿轮19连接驱动轮16,所述驱动电机20通过电机座18连接于电机方管壳17,所述驱动电机20与控制系统通过电路相连。驱动轮16内部为铝芯,外部采用聚氨酯材料,具有耐磨性好、吸震性好的特点,且利于延长工作寿命。
所述开合机构包括开合底板24,所述开合底板24中部安装开合电机27,所述开合电机27通过开合锥齿轮25与开合丝杠23连接,所述开合丝杠23通过丝杠螺母22与丝杠螺母座21连接,所述丝杠螺母座21与电机方管壳17固定连接,所述开合丝杠23采用左右旋变螺距变行程梯形丝杠,所述开合电机27与控制系统通过电路相连。
所述升降机构包括手臂外管28,所述手臂外管28通过导向块26与手臂内管29连接,所述手臂内管29与伸缩推杆30连接,所述伸缩推杆30通过推杆底座与手臂外管28连接,所述伸缩推杆30与控制系统通过电路相连。
所述俯仰机构包括俯仰推杆15,所述俯仰推杆15通过俯仰连接件2与手臂外管28相连接,所述俯仰推杆15通过俯仰推杆15座与滑轨6相连接,所述俯仰推杆15座通过俯仰连接件2与手臂外管28连接,所述俯仰推杆15与控制系统通过电路相连。
所述夹持机构包括夹持底板34,所述夹持底板34中间安装有夹持电机39,所述夹持电机39通过夹持锥齿轮38与夹持丝杠37连接,所述夹持丝杠37通过夹持丝杠座32与夹持底板34相连,所述夹持底板34上安装有夹持导轨33,所述夹持导轨33通过夹持滑块40与左夹手35、右夹手41连接,所述左夹手35与右夹手41上安装有橡胶块36,所述夹持电机39与控制系统通过电路相连。
所述横向滑移机构包括横向滑移电机10,所述横向滑移电机10通过中臂底板9与中臂14相连接,所述横向滑移电机10通过横向滑移齿轮8与横向滑移齿条5连接,所述横向滑移齿条5与横向滑移平台4固定相连;所述滑轨6与横向滑移平台4固定连接,所述横向滑移平台4与箱体7固定连接,所述中臂14通过滑块11与滑轨6连接,所述横向滑移机构与控制系统通过电路相连。
所述检测装备12包括摄像头和红外探测仪,所述摄像头和红外探测仪通过电路与信号收发器相连,所述信号收发器通过无线信号连接位于地面上的基站控制中心。便于地面工作人员确定损坏的输电线位置,以便进行维修。
具体工作原理如下:
在输电线上行走时,前臂1、后臂13通过驱动轮16挂线,且前臂1、后臂13的伸缩机构处于收缩状态,开合机构处于闭合状态;中臂14的伸缩机构处于收缩状态,在开合机构处于打开状态。当遇到障碍物如引流线时,机器人停止行走,中臂14通过横向滑移机构向前臂1靠近直至贴近前臂1,然后中臂14通过伸缩机构的进行伸出动作,直至中臂14到达抓线位置,中臂14开合机构进行闭合动作,完成中臂14抓线;然后前臂1伸缩机构进行伸出动作直至前臂1驱动轮16脱离输电线,前臂1开合机构进行打开动作,前臂1伸缩机构进行收缩动作,此时前臂1已经脱离输电线直线段;接着前臂1俯仰机构进行摆出动作,然后横向滑移机构动作,此时中臂14抓线固定,机器人前臂1、后臂13与箱体7会整体向前滑移,直至前臂1靠近引流线段,然后前臂1伸缩机构进行伸出动作,直至前臂1驱动轮16超过引流线,然后前臂1开合机构进行闭合动作,前臂1伸缩机构进行收缩动作直至前臂1驱动轮16进行压线,此时前臂1已经悬挂在引流线段;中臂14开合机构进行打开动作,中臂14伸缩机构进行收缩动作,此时中臂14脱离输电线直线段;接着前臂1与后臂13的驱动机构同时动作,使机器人向前行走,直至后臂13驱动轮16靠近输电线直线段与引流线段连接处;中臂14伸缩机构进行伸出动作,直至中臂14达到抓线位置,中臂14开合机构进行闭合动作,此时中臂14已经抓紧引流线段;接着中臂14伸缩机构进行收缩动作,与此同时后臂13伸缩机构进行伸出动作,直至后臂13驱动轮16高出输电线直线段,然后后臂13开合机构进行打开动作,后臂13伸缩机构进行收缩动作,中臂14伸缩机构进行伸出动作,直至后臂13低于输电线直线段,接着横向滑移机构动作,此时中臂14是抓线固定的,机器人前臂1、后臂13与箱体7会整体向前移动,直至后臂13靠近引流线段,然后后臂13伸缩机构进行伸出动作,直至后臂13驱动轮16超过引流线段,后臂13开合机构进行闭合动作,接着后臂13伸缩机构进行收缩动作,直至后臂13驱动轮16压线;中臂14开合机构进行打开动作,然后中臂14伸缩机构进行收缩动作,降至最低位置;然后横向滑移机构动作,此时前后臂13挂线,中臂14离线,只有中臂14进行滑移,调节中臂14到机器人中间位置;此时机器人完成了从输电线直线段到引流线段的跨越。同样的原理也可以完成从引流线段到输电线路直线段的跨越。
以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种输电线路用移动攀爬巡检机器人,包括箱体,所述箱体内设有控制系统,所述箱体上外侧设有检测装备,其特征在于,所述箱体的顶部设有横向滑移机构,所述横向滑移机构的上部设有前臂、中臂和后臂,其中,所述前臂和后臂对称设置于箱体的两端,结构相同,所述中臂位于所述前臂和所述后臂之间,所述前臂和所述后臂均包括位于顶部的驱动机构,所述驱动机构的下方连接开合机构,所述开合机构的下方连接第一升降机构,所述第一升降机构底部连接俯仰机构,所述俯仰机构连接横向滑移机构,所述中臂包括夹持机构与第二升降机构,所述第二升降机构底部连接横向滑移机构,所述控制系统的电控连接驱动机构、开合机构、夹持机构、第一升降机构、第二升降机构、俯仰机构和横向滑移机构。
2.根据权利要求1所述的输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述驱动机构包括驱动电机,所述驱动电机通过驱动锥齿轮连接驱动轮,所述驱动电机通过电机座连接于电机方管壳,所述驱动电机与控制系统通过电路相连。
3.根据权利要求1所述的输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述开合机构包括开合底板,所述开合底板中部安装开合电机,所述开合电机通过开合锥齿轮与开合丝杠连接,所述开合丝杠通过丝杠螺母与丝杠螺母座连接,所述丝杠螺母座与电机方管壳固定连接,所述开合丝杠采用左右旋变螺距变行程梯形丝杠,所述开合电机与控制系统通过电路相连。
4.根据权利要求1所述的输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述第一升降机构包括手臂外管,所述手臂外管通过导向块与手臂内管连接,所述手臂内管与伸缩推杆连接,所述伸缩推杆通过推杆底座与手臂外管连接,所述伸缩推杆与控制系统通过电路相连。
5.根据权利要求4所述的输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述俯仰机构包括俯仰推杆,所述俯仰推杆通过俯仰连接件与手臂外管相连接,所述俯仰推杆通过俯仰推杆座与滑轨相连接,所述俯仰推杆座通过俯仰连接件与手臂外管连接,所述俯仰推杆与控制系统通过电路相连。
6.根据权利要求1所述的输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述夹持机构包括夹持底板,所述夹持底板中间安装有夹持电机,所述夹持电机通过夹持锥齿轮与夹持丝杠连接,所述夹持丝杠通过夹持丝杠座与夹持底板相连,所述夹持底板上安装有夹持导轨,所述夹持导轨通过夹持滑块与左夹手、右夹手连接,所述左夹手与右夹手上安装有橡胶块,所述夹持电机与控制系统通过电路相连。
7.根据权利要求1所述的输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述横向滑移机构包括横向滑移电机,所述横向滑移电机通过中臂底板与中臂相连接,所述横向滑移电机通过横向滑移齿轮与横向滑移齿条连接,所述横向滑移齿条与横向滑移平台固定相连;所述滑轨与横向滑移平台固定连接,所述横向滑移平台与箱体固定连接,所述中臂通过滑块与滑轨连接,所述横向滑移机构与控制系统通过电路相连。
8.根据权利要求1中输电线路用移动攀爬巡检机器人,其特征在于,所述检测装备包括摄像头和红外探测仪,所述摄像头和红外探测仪通过电路与信号收发器相连,所述信号收发器通过无线信号连接位于地面上的基站控制中心。
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PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180803 |