CN108418138A - 一种重心自动调节的输电线路巡检机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种重心自动调节的输电线路巡检机器人，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升降机构，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升降机构，升降机构底部连接横向滑移机构，所述箱体通过横向滑移机构前后移动。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，实时性好，重心调节方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种重心自动调节的输电线路巡检机器人，属于巡检设备技术领域。
背景技术
由于我国人多地广，许多偏远地区的地理位置复杂，因而长期受到无电的困扰。近年来，随着我国国民经济的发展，许多偏远地区也逐渐实现电力资源的普及，但由于距离遥远，单使用高压输电线传输会大大提高经济投入，所以超高压输电线传输应运而生。移动机器人技术的发展，为架空超高压电力线的巡检提供了新的技术平台，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，且重心的调节不方便，影响巡检的效率。
发明内容
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种重心自动调节的输电线路巡检机器人，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，实时性好，尤其是方便调整重心，可以顺利越障，提高越障的效率。
本发明是通过如下技术方案来实现的：一种重心自动调节的输电线路巡检机器人，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，所述中臂安装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，所述箱体通过横向滑移机构前后移动。
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。
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，所述手臂外管通过第一导向块与手臂内管连接，所述手臂内管与手臂伸缩推杆连接，所述手臂伸缩推杆通过推杆底座与手臂外管连接，所述手臂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和横向滑移平台，所述横向滑移平台包括两根滑轨，两根滑轨由前后两个滑移底板相连接，组成平台框架，所述滑轨与横向滑移齿条固定连接，所述横向滑移齿条通过横向滑移齿轮与横向滑移电机相连接，所述横向滑移电机通过横向滑移电机座与箱体连接，所述滑轨通过滑块与控制箱体连接，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。
本申请中所述的输电线路移动攀爬巡检机器人中，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箱体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，箱体的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，采用前中后臂固定，箱体左右滑移，能够调节巡检机器人的重心，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1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1和2中所述前臂或者后臂的剖面示意图；
图3是本发明实施例1中所述中臂的立体示意图；
图4是本发明实施例2中所述巡检机器人的立体结构示意图；
图中，1、前臂；2、俯仰连接件；3、俯仰底板；4、横向滑移平台；5、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、第一导向块；27、开合电机；28、手臂外管；29、手臂内管；30、手臂伸缩推杆；31、推杆底板；32、夹持丝杠座；33、夹持丝杠，34、夹持滑块，35、夹持锥齿轮，36、中臂内管，37、第二导向块，38、中臂伸缩推杆。
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：
实施例1
本发明实施例提供了一种重心自动调节的输电线路巡检机器人，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安装于所述前臂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，所述箱体7通过横向滑移机构前后移动。
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。
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。
所述第一升降机构包括手臂外管28，所述手臂外管28通过第一导向块26与手臂内管29连接，所述手臂内管29与手臂伸缩推杆30连接，所述手臂伸缩推杆30通过推杆底座与手臂外管28连接，所述手臂伸缩推杆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，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35与夹持丝杠33连接，所述夹持丝杠33通过夹持丝杠座32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34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。
所述横向滑移机构包括横向滑移电机10和横向滑移平台4，所述横向滑移平台4包括两根滑轨6，两根滑轨6由前后两个滑移底板相连接，组成平台框架，所述滑轨6与横向滑移齿条5固定连接，所述横向滑移齿条5通过横向滑移齿轮8与横向滑移电机10相连接，所述横向滑移电机10通过横向滑移电机10座与箱体7连接，所述滑轨6通过滑块11与控制箱体7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。
巡检机器人的具体运行过程为：
在输电线上行走时，前臂1、中臂14、后臂13通过驱动轮16挂线，且三臂升降装置处于收缩状态，开合机构处于闭合状态，夹持机构处于闭合状态，当遇到悬垂线夹时，机器人停止行走，箱体7通过滑移平台向后臂13移动，重心向后调节，接着前臂1的第一升降机构上升，直至驱动轮16高于高压线，前臂1开合机构打开，第一升降机构下降，直至低于高压线，然后机器人向前行走，直至前臂1驱动轮16靠近障碍，前臂1的第一升降机构上升，直至驱动轮16高于高压线，开合机构闭合，第一升降机构下降，直至前臂1的驱动轮16压线，此时前臂1已经跨过悬垂线夹；箱体7移回中间位置，中臂14的第二升降机构上升，夹持机构打开，然后第二升降机构下降，使中臂14低于高压线路，此时中臂14已经脱线，然后机器人继续行走，直至后臂13靠近悬垂线夹，接着中臂14的第二升降机构上升，夹持机构闭合，实现中臂14的挂线，然后箱体7向前移动至前臂1，机器人重心调节至前部，然后后臂13的第一升降机构上升，开合机构打开，接着第二升降机构再下降，实现后臂13低于高压线，然后机器人向前行走，直至后臂13越过悬垂线夹，然后后臂13的第二升降机构上升，开合机构闭合，实现后臂13的挂线，箱体7后移，此时整个巡检机器人完成了悬垂线夹的跨越。
实施例2
如图4所示，本实施例与实施例1不同的是：中臂的夹持结构和前后臂的开合机构相同，其他技术特征与实施例1相同。
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 (9)
1.一种重心自动调节的输电线路巡检机器人，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，所述中臂安装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，所述箱体通过横向滑移机构前后移动。
2.根据权利要求1所述的重心自动调节的输电线路巡检机器人，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所述的重心自动调节的输电线路巡检机器人，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所述的重心自动调节的输电线路巡检机器人，其特征在于，所述第一升降机构包括手臂外管，所述手臂外管通过第一导向块与手臂内管连接，所述手臂内管与手臂伸缩推杆连接，所述手臂伸缩推杆通过推杆底座与手臂外管连接，所述手臂伸缩推杆与控制系统通过电路相连。
5.根据权利要求4所述的重心自动调节的输电线路巡检机器人，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所述的重心自动调节的输电线路巡检机器人，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所述的重心自动调节的输电线路巡检机器人，其特征在于，所述横向滑移机构包括横向滑移电机和横向滑移平台，所述横向滑移平台包括两根滑轨，两根滑轨由前后两个滑移底板相连接，组成平台框架，所述滑轨与横向滑移齿条固定连接，所述横向滑移齿条通过横向滑移齿轮与横向滑移电机相连接，所述横向滑移电机通过横向滑移电机座与箱体连接，所述滑轨通过滑块与控制箱体连接，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中重心自动调节的输电线路巡检机器人，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。
9.根据权利要求1中重心自动调节的输电线路巡检机器人，其特征在于，所述第二升降机构包括中臂外管，所述中臂外管通过第二导向块与中臂内管连接，所述中臂内管与中臂伸缩推杆连接，所述中臂伸缩推杆通过推杆底座与中臂外管连接，所述中臂伸缩推杆与控制系统通过电路相连。
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