CN108631210B - 一种高压输电线巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压输电线巡检机器人，其包括行走轮和吊挂在行走轮下方的升降和位姿调整设备，升降和位姿调整设备包括箱体、四组驱动组件和安装在箱体上的摄像装置。每个驱动组件中自转驱动器与叶片连接以驱动叶片沿其自身轴线转动，转动驱动机构与自转驱动器连接以驱动自转驱动器转动，进而带动叶片运动到推进位置、升降位置和侧移位置。四组驱动组件沿前后方向和左右方向对称布置，四组驱动组件中的叶片均相同且其轴线位于同一平面。该巡检机器人既可以实现线上移动巡检又能通过飞行来实现越障、同时可调整巡检机器人在风载荷作用下的位姿使之达到相对稳定状态。

Description

一种高压输电线巡检机器人

技术领域

本发明涉及一种高压输电线巡检机器人。

背景技术

超高压输电线路已经成为国民经济的“命脉”，保障电网中超高压输电线路安全、可靠运行已经成为国民稳定生产、生活的重要基础。架空输电线路作为长距离输送电力的主要设施之一，它的安全稳定运行直接影响到供电系统的稳定性、影响着整个社会秩序的正常运行。绝大多数的输电线缆设在地形复杂、自然环境恶劣的地方，由于长时间暴露在野外，使得线路不但要受到固有的机械载荷和电力负荷的内部压力，而且要经受自然环境如风、雨、冰雪等对其的侵蚀。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。为了保证高压输电线路安全稳定的运行，必须定期对高压输电线进行巡检，找出输电线路的各种安全隐患。

目前，传统的线路巡检方式有人工巡检、车载巡检和直升飞机巡检等。其中人工巡检要求巡检人员使用肉眼或者携带望远镜等检测工具对输电线路进行人工检测，或借助相关工具在距离地面数十米的高压输电线上行进巡查，高压输电线具有较高电压，对于工作人员有一定的危险性，可靠性差，维护费用高，而且劳动强度大工作效率与探测精度低，无法及时了解设备的运行状态，只能巡视外部宏观的可见缺陷。车载巡检由于受到地面交通条件的限制，如在某些复杂的地面条件(丘陵，高山，农田)无法进行工作。而直升机巡检采用直升机或无人机沿着线路飞行，其都是利用飞机搭载高清可见光摄像机和红外热成像仪等设备沿线飞行巡视线路，但直升机巡检时线路从巡检人员的视野中快速经过，同时需要与电力线路保持一定安全距离，这不但对巡检人员与飞机驾驶员技术要求较高，且还是会存在检测不精的情况，增加了技术难度，且运行费用很高。而无人机巡检在在输电线路复杂的地理环境如山谷横风等增加了操作的难度。

在机器人技术的蓬勃发展和广泛应用背景下，将机器人技术应用到高压输电线路巡检已成为研究热点。与传统方式巡检相比，采用机器人巡检技术会具有低费用、低危险性、工作效率高且自动化程度高等优点，因此具有更高的经济效益和社会效益，目前逐渐成为输电线路巡检的一个新的研究方向。但是现在输电线路巡检机器人技术还不成熟，需要进行更深入的研究，因此具有广阔的发展前景。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供一种既可以实现线上移动巡检又能通过飞行来实现越障、同时可调整巡检机器人在风载荷作用下的位姿使之达到相对稳定状态的高压输电线巡检机器人。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供一种高压输电线巡检机器人，包括至少两个用于在高压输电线上行走的行走轮，还包括吊挂在行走轮下方的升降和位姿调整设备，升降和位姿调整设备包括箱体、四组驱动组件和安装在箱体上的摄像装置，行走轮可转动地位于箱体上方；其中，每个驱动组件包括叶片、自转驱动器和转动驱动机构，自转驱动器与叶片连接以驱动叶片沿其自身轴线转动，转动驱动机构与自转驱动器连接以驱动自转驱动器转动，进而带动叶片运动到推进位置、升降位置和侧移位置，其中，所述推进位置为叶片朝向前方或后方，升降位置为叶片朝向上方或下方，侧移位置为叶片朝向外侧；四组驱动组件沿前后方向和左右方向对称布置，每组驱动组件中的叶片均位于驱动组件的外端，并且每组驱动组件中的叶片和自转驱动器均位于箱体外部，每组驱动组件中的转动驱动机构至少部分地位于箱体的内部，四组驱动组件中的叶片均相同且在四组驱动组件中的叶片均位于侧移位置时其轴线位于同一平面。

根据本发明，转动驱动机构包括驱动电机、横轴、空心轴、离合装置、制动装置、第一锥齿轮、第二锥齿轮、竖轴；驱动电机的伸出轴与横轴的一端同轴连接；横轴可转动地支承在空心轴中；离合装置与空心轴和横轴连接，可选择地控制二者的分离和接合；制动装置与空心轴连接，制动装置能够在允许空心轴转动的状态和限制空心轴转动的状态之间切换；第一锥齿轮与横轴的另一端同轴连接；竖轴与空心轴可转动地连接，并且竖轴的轴线在其转动的过程中始终垂直于空心轴的轴线；第二锥齿轮与竖轴同轴连接，并且第二锥齿轮与第一锥齿轮啮合；自转驱动器以随竖轴绕其轴线转动的方式与竖轴连接。

根据本发明，在横轴上套设有圆环，圆环的外径与空心轴的外径相同，横轴通过圆环与离合装置连接。

根据本发明，横轴通过至少两个轴承支承在空心轴中；空心轴通过制动装置和离合装置支承在箱体中。

根据本发明，空心轴的远离驱动电机的一端连接有支撑架，支撑架具有内腔，内腔的轴线与空心轴同轴，竖轴通过轴承可转动地支承在内腔中，第一锥齿轮和第二锥齿轮位于内腔中。

根据本发明，驱动电机、离合装置和制动装置位于箱体的内部，横轴的大部分轴段和空心轴的大部分轴段位于箱体的内部，第一锥齿轮、第二锥齿轮、竖轴和支撑架位于箱体的外部。

根据本发明，第一锥齿轮和第二锥齿轮的传动比为1:2。

根据本发明，还包括控制单元，控制单元与离合装置、制动装置、自转驱动器和驱动电机通讯连接，控制单元能够接收控制信号，并且根据控制信号控制离合装置、制动装置、自转驱动器和驱动电机运动。

根据本发明，在箱体的上表面安装有两个T形槽，T形槽的延伸方向平行于行走轮的行走方向。

根据本发明，离合装置为双轴式磁粉离合器。

根据本发明，制动装置为磁粉制动器。

根据本发明，还包括：至少两个轮臂，轮臂的下端固定在箱体的上表面；至少两个行走轮一一对应地可转动地支承在轮臂的上端。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明的高压输电线巡检机器人可正常实现线上巡检(即在无障碍的线路)，也通过飞行越障，减少了在线上越障的机构(即在有障碍的线路)。并且通过对叶片的位置调整，可加快巡检速度，可降低高压输电线所受的压力。当在受风载荷的时候，可通过调节叶片的位置，产生补偿力来调整巡检机器人的位姿状态，即调整到相对平稳的范围内。

附图说明

图1为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人飞行及越障状态图；

图2为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人整机线路载荷及行走速度调控状态图；

图3为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人位姿调控状态图；

图4为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人中升降和位姿调整设备的内部结构轴测图；

图5为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人中升降和位姿调整设备的内部结构俯视图；

图6为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人中单个驱动组件结构图；

图7为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人中叶片位置调整原理图；

图8为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人垂直运动的原理图；

图9为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人俯仰运动的原理图；

图10为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人滚转运动的原理图；

图11为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人偏航运动的原理图；

图12为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人前后运动的原理图；

图13为如下具体实施方式提供的高压输电线巡检机器人侧向运动的原理图。

【附图标记】

1：行走轮；2：高压输电线；3：轮臂；4：箱体；5：摄像装置；6：T形槽；7：支撑架；8：自转驱动器；9：叶片；10：电机支承座；11：驱动电机；12：联轴器；13：离合装置；14：空心轴；15：制动装置；16：第一锥齿轮；17：竖轴；18：第二锥齿轮；19：圆环；20：横轴；21：轴承；22：轴承端盖；A、B、C、D分别表示一个自转驱动器；X、Y、Z表示方向。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”等方位术语以图1为参照。

参照图1至图7，在本实施例提供一种高压输电线巡检机器人，该高压输电线巡检机器人包括两个用于在高压输电线2上行走的行走轮1以及吊挂在行走轮1下方的升降和位姿调整设备，两个行走轮1用于架在高压输电线2上，升降和位姿调整设备用于升降高压输电线巡检机器人并且调整高压输电线巡检机器人的位姿(包括但不限于前后俯仰、左右倾斜、左右偏移等)。

其中，升降和位姿调整设备包括箱体4、设置在箱体4中的四组驱动组件和安装在箱体4上的摄像装置5，摄像装置5安装在箱体4的前侧或后侧以方便拍摄高压输电线2的影像。行走轮1可转动地位于箱体4上方。在本实施例中，箱体4为矩形盒体，由底板、顶板、前板、后板、左侧板和右侧板围合形成，内部形成容纳空间。行走轮1在高压输电线2上行走，带动升降和位姿调整设备整体沿高压输电线2行走。

其中，每个驱动组件包括叶片9、自转驱动器8和转动驱动机构，自转驱动器8与叶片9连接以驱动叶片9沿叶片9自身轴线转动，转动驱动机构与自转驱动器8连接以驱动自转驱动器8转动，进而带动叶片9运动到推进位置、升降位置和侧移位置，其中，推进位置为叶片9朝向前方或后方，升降位置为叶片9朝向上方或下方，侧移位置为叶片9朝向外侧。其中，“朝向前方”指的是朝向行走方向；“朝向前方”指的是朝向与行走方向相反的方向；“朝向上方”指的是向上起升的方向；“朝向下方”指的是向下降低的方向；“朝向外侧”指的是沿行走方向的左侧和右侧，位于左边的叶片的外侧为左侧，位于右边的叶片的外侧为右侧。

其中，四组驱动组件呈矩形布置，沿前后方向(即平行于行走方向的方向)和左右方向(即沿行走方向的左右侧)对称布置，每组驱动组件中的叶片9均位于驱动组件的外端并位于箱体4的外部。并且在四组驱动组件中的叶片9均位于侧移位置时，四组驱动组件中的叶片9的轴线位于同一平面。

参照图4至图7，在本实施例中，转动驱动机构包括驱动电机11、电机支承座10、横轴20、空心轴14、离合装置13、制动装置15、第一锥齿轮16、第二锥齿轮18、竖轴17。驱动电机11、电机支承座10、离合装置13和制动装置15位于箱体4的内部，横轴20的大部分轴段和空心轴14的大部分轴段位于箱体4的内部，第一锥齿轮16、第二锥齿轮18和竖轴17位于箱体4的外部。由此，每组驱动组件中的叶片9和自转驱动器8均位于箱体4外部，每组驱动组件中的转动驱动机构至少部分地位于箱体的内部。

具体地，电机支承座10通过螺栓固定在箱体4的底板上，驱动电机11通过电机支承座10固定在箱体4的底板上，驱动电机11的伸出轴与横轴20的一端通过一联轴器12同轴连接。

具体地，离合装置13为双轴式磁粉离合器，离合装置13通过螺栓安装在箱体4的底板上。离合装置13的左边部分与空心轴14连接。同时，因横轴20与离合装置13的右边部分安装配合位置的直径不同，所以在横轴20上套设有圆环19，圆环19的外径与空心轴14的外径相同，横轴20通过圆环19与离合装置13的右边部分连接。由此，离合装置13可选择地控制横轴20和空心轴14的分离和接合。当然，本发明不局限于此，在其他实施例中，离合装置13其他可以实现控制横轴20和空心轴14的分离和接合的离合器，但采用双轴式磁粉离合器可以减少零件和传动部件。

具体地，横轴20通过两个轴承21支承在空心轴14中，轴承21的外圈与空心轴14内孔配合连接，轴承21的内圈与横轴20的轴段配合连接，横轴20为阶梯轴，轴承21的一侧通过横轴20的阶梯面限位，另一侧通过轴承端盖22限位。当然，在本发明的其他的实施例中，也可设置其他支承横轴20的部件，轴承21的数量也不局限于两个，可多于两个。

具体地，在本实施例中，制动装置15为磁粉制动器，制动装置15通过螺栓安装在箱体4的底板上，制动装置15与空心轴14孔轴配合连接，制动装置15能够在允许空心轴14转动的状态和限制空心轴14转动的状态之间切换。由此，空心轴14通过制动装置15和离合装置13支承在箱体4中，也间接对横轴20起到支承作用。当然，本发明不局限于此，在其他实施例中，制动装置15还可为内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器等，但采用磁粉制动器可以减少零件和传动部件。

具体地，在本实施例中，空心轴14穿出箱体4的左侧板或右侧板，空心轴14的远离驱动电机11的一端(即位于箱体4的外部的一端)连接有支撑架7，即支撑架7位于箱体4的外部。优选地，支撑架7与空心轴14焊接连接。支撑架7具有内腔，内腔的轴线与空心轴14同轴，竖轴17通过轴承21可转动地支承在内腔中，进而形成竖轴17与空心轴14可转动地连接，并且竖轴17的轴线在其转动的过程中始终垂直于空心轴14的轴线。

第一锥齿轮16和第二锥齿轮18位于内腔中，横轴20穿出箱体4的左侧板或右侧板，横轴20远离驱动电机11的一端进入支撑架7的内腔与第一锥齿轮16同轴连接。第二锥齿轮18与竖轴17同轴连接，并且第二锥齿轮18与第一锥齿轮16啮合。其中，第一锥齿轮16和第二锥齿轮18的传动比小于1以用于减速，在本实施例中为1:2。

在本实施例中，自转驱动器8为电机，自转驱动器8上固定一个支座，支座与竖轴17连接。竖轴17沿其轴线转动时，自转驱动器8也围绕竖轴17的轴线转动，叶片9也围绕竖轴17的轴线转动。其中，自转驱动器8通过螺钉安装在支座上，叶片9与自转驱动器8通过孔轴配合连接。由此，自转驱动器8以随竖轴17绕其轴线转动的方式与竖轴连接。

进一步，在本实施例中，还包括控制单元，控制单元与离合装置13、制动装置15、自转驱动器8、驱动电机11通讯连接，控制单元能够接收来自遥控单元(位于遥控器或遥控平台中)给出的控制信号，并且根据控制信号控制离合装置13、制动装置15、自转驱动器8和驱动电机11运动。

进一步，在本实施例中，在箱体4的上表面安装有两个T形槽6，优选地，T形槽6通过螺栓安装在箱体4上。T形槽6的延伸方向平行于行走轮1的行走方向。T形槽6的作用为便于安装机械臂用于维修。

进一步，在本实施例中，高压输电线巡检机器人还包括两个轮臂3，轮臂3的下端通过螺钉固定在箱体4的上表面，两个行走轮1一一对应地可转动地支承在轮臂3的上端。具体地，每个行走轮1空套在一个转轴上，转轴的一端与轮臂3孔轴配合连接。当然，本发明不局限于此，在其他实施例中，行走轮1和轮臂3的数量不局限于两个，可以大于两个。

综上，如图1所示飞行模式：由于高压输电线2离地面有几十米的高度，传统的巡检机器人需要人为将机器人运送到高压输电线2上，时间成本和人工成本都相对较高，并且存在安全隐患。而当本实施例的高压输电线巡检机器人处于图1所示状态时，即四个叶片9均朝向上方时，可由地面工作人员控制，通过飞行的模式将本实施例的高压输电线巡检机器人运送到高压输电线2上，即使得两个行走轮1的轮槽挂到高压输电线2上。传统的巡检机器人巡检时，需要越过不同的障碍，增加机构实现越障，这样就增加了机器人的重量，而本实施例的巡检机器人在图1所示状态下同时也可实现巡检机器人的越障，当遇到障碍时，巡检机器人脱线飞行，越过障碍时，巡检机器人落线行走。当然，本发明不局限于上述实施例，在其他实施例中，也可驱动四个叶片9均朝向下方，也可实现巡检机器人的升降。

其中，本实施例的高压输电线巡检机器人的飞行原理如下：

本实施例的高压输电线巡检机器人的叶片9两两对称分布在机体的左右两个方向，四个叶片9处于同一高度平面，且四个叶片9相同(即叶片9的结构和半径都相同)，四个自转驱动器8对称地安装在巡检机器人的支撑架上，箱体4的内部空间安放控制单元和外部设备(例如电源)。巡检机器人通过调节四个自转驱动器8的动力来改变叶片9转速，实现升力的变化，从而控制机器人的姿态和位置。

为方便描述，如图8至图13，将四个自转驱动器8分别标识为A、B、C、D以做区分。在图8至图13中，规定沿X轴正方向运动称为向前运动，箭头在叶片9的运动平面朝向上方表示此自转驱动器8动力提高(在本实施例中为电机转速提高)，朝向下方表示此自转驱动器8动力下降(在本实施例中为电机转速下降)。

参照图8，垂直运动(即升降运动)：巡检机器人的自转驱动器A和自转驱动器C分别驱动其相连叶片9逆时针旋转的同时，自转驱动器B和自转驱动器D分别驱动其相连叶片9顺时针旋转，因此当巡检机器人在平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。在图8中，自转驱动器A和自转驱动器C作逆时针旋转，自转驱动器B和自转驱动器D作顺时针旋转，同时增加四个自转驱动器8的输出动力(在本实施例中为电机的输出功率)，叶片9转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以克服整机的重量时，巡检机器人便离地垂直上升；反之，同时减小四个自转驱动器8的输出动力(在本实施例中是减小四个电机的输出功率)，巡检机器人则垂直下降，直至平衡落地，实现了沿Z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，在叶片9产生的升力等于整机的自重时，巡检机器人便保持悬停状态。当然，当四个叶片9均朝向下方时也是同样通过控制各个叶片9的转速和转动方向来实现升降，在此不再赘述。

参照图9，俯仰运动：自转驱动器A的动力提高(在本实施例中为电机的转速上升)，自转驱动器C的动力下降(在本实施例中为电机的转速下降)，自转驱动器A和自转驱动器C的改变量大小应相等，自转驱动器B和自转驱动器D的动力(在本实施例中为电机的转速)保持不变。由于自转驱动器A相连的叶片9的升力上升，自转驱动器C的相连的叶片9的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕Y轴旋转，同理，当自转驱动器A的转速下降，自转驱动器C的转速上升，机身便绕Y轴向另一个方向旋转，实现巡检机器人的俯仰运动。当然，当四个叶片9均朝向下方时也是同样通过控制各个叶片9的转速和转动方向来实现俯仰，在此不再赘述。

参照图10，滚转运动：改变自转驱动器B和自转驱动器D的动力大小(在本实施例中为改变电机的转速)，保持自转驱动器A和自转驱动器C的动力不变(在本实施例中为保持电机的转速不变)，则可使机身绕X轴旋转(正向和反向)，实现巡检机器人的滚转运动。当然，当四个叶片9均朝向下方时也是同样通过控制各个叶片9的转速和转动方向来实现滚转，在此不再赘述。

参照图11，偏航运动：叶片9转动过程中由于空气阻力作用会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个叶片9中的两个正转，两个反转，且对角线上的各个叶片9转动方向相同。反扭矩的大小与叶片9转速有关，当四个自转驱动器8转速相同时，四个叶片9产生的反扭矩相互平衡，本实施例的巡检机器人不发生转动；当四个自转驱动器8的动力不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起巡检机器人转动。在图11中，当自转驱动器A和自转驱动器C的动力上升(在本实施例中为电机的转速上升)，自转驱动器B和自转驱动器D的动力下降(在本实施例中为电机的转速下降)时，自转驱动器A和自转驱动器C相连的叶片9对机身的反扭矩大于自转驱动器B和自转驱动器D相连的叶片9对机身的反扭矩，机身便在富余反扭矩的作用下绕Z轴转动，实现飞行器的偏航运动，转向与自转驱动器A和自转驱动器C相连叶片的转向相反。当然，当四个叶片9均朝向下方时也是同样通过控制各个叶片9的转速和转动方向来实现偏航，在此不再赘述。

参照图12，前后运动：要想实现巡检机器人在水平面内前后、左右的运动，必须在水平面内对巡检机器人施加一定的力。在图12中，增加自转驱动器C的动力(在本实施例中为增加电机的转速)，使拉力增大，相应减小自转驱动器A的动力(在本实施例中为减小电机的转速)，使拉力减小，同时保持其它两个自转驱动器8的动力不变，反扭矩仍然要保持平衡。按图9的理论，巡检机器人首先发生一定程度的倾斜，从而使叶片9拉力产生水平分量，因此可以实现巡检机器人的前飞运动。向后飞行与向前飞行正好相反。在图9和图10中，巡检机器人在产生俯仰、翻滚运动的同时也会产生沿X、Y轴的水平运动。当然，当四个叶片9均朝向下方时也是同样通过控制各个叶片9的转速和转动方向来实现前后运动，在此不再赘述。

参照图13，倾向运动：由于结构对称，所以倾向飞行的工作原理与前后运动完全一样。当然，当四个叶片9均朝向下方时也是同样通过控制各个叶片9的转速和转动方向来实现倾向运动，在此不再赘述。

如图1所示，当叶片9调整到朝向上方的方向时，叶片9旋转所产生的力可与重力相互抵消，可降低高压输电线所受的压力，同时可减小其行走所需要的能量；当然，本发明不局限于图1，当叶片9朝向下方时，叶片9旋转所产生的推力同样可与重力相互抵消，可降低高压输电线所受的压力，同时可减小其行走所需要的能量。如图2所示，当两个位于前侧的叶片9调整到与前进方向相同或相反时(即朝向前方或后方时)，可以加快巡检机器人的巡检速度，提高巡检效率。当然，本发明不局限于图2所示，在本发明的其他实施例中，当叶片9朝向后方时，同样可以加快可以加快巡检机器人的巡检速度，提高巡检效率。

而如图3所示位姿调整模式：当四个叶片9调整到朝向外侧时，巡检机器人在风载荷的作用下，会沿着高压输电线2左右摆动，此时叶片9旋转产生与风载荷相同的补偿力来调整巡检机器人的位姿状态，使其调整到相对平稳的范围内。

其中，如图7所示，以单个驱动组件为例，调节叶片9的朝向的方法如下：

驱动叶片9及自转驱动器8整体绕竖轴17的轴线转动的方法：开启制动装置15，将空心轴14固定，限制空心轴14转动，同时关闭离合装置13将空心轴14和横轴20分离。开启驱动电机11，通过联轴器12将动力源传递到横轴20，带动安装在横轴20一端的第一锥齿轮16旋转，继而带动安装在竖轴17上第二锥齿轮18旋转，竖轴17即随第二锥齿轮18沿竖轴17的轴线旋转，最终带动叶片9及自转驱动器8整体绕竖轴17的轴线转动。

驱动叶片9及自转驱动器8整体绕横轴20的轴线转动的方法：开启离合装置13将空心轴14和横轴20接合，同时关闭制动装置15，此时空心轴14和横轴20相当于一根轴，即可传递动力源，开启驱动电机11，通过联轴器12将动力源传递到横轴20，即将动力源传递到空心轴14，带动空心轴14和横轴20整体转动，最终带动叶片9及自转驱动器8整体绕横轴20的轴线转动。

综合上述两种旋转方式，叶片9即可在空间内任意位置产生动力，当叶片9调整到所需要的位置时，离合装置13和制动装置15同时工作，限制空心轴的转动和将空心轴与横轴接合，即将叶片9位置固定。

进一步，结合叶片9及自转驱动器8整体竖轴和横轴的轴线转动以及离合装置13和制动装置15的工作，便可实现在叶片9在朝向前方、朝向后方、朝向上方、朝向下方和朝向外侧之间的变换位置以及固定在相应的位置，换言之，即可实现叶片9在推进位置、升降位置和侧移位置之间变换以及固定在相应的位置。

综上，本实施例的巡检机器人可正常实现线上巡检(即在无障碍的线路)，也通过飞行越障，减少了在线上越障的机构(即在有障碍的线路)，并且通过对叶片9的位置调整，当叶片9产生的动力与前进方向一致时，可加快巡检速度，当叶片9产生动力与重力方向一致时，可降低高压输电线所受的压力，同时可减小其行走所需要的能量，当在受风载荷的时候，可通过调节叶片9的位置，产生补偿力来调整巡检机器人的位姿状态，即调整到相对平稳的范围内。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种高压输电线巡检机器人，包括至少两个用于在高压输电线(2)上行走的行走轮(1)，其特征在于，还包括吊挂在所述行走轮(1)下方的升降和位姿调整设备，所述升降和位姿调整设备包括箱体(4)、四组驱动组件和安装在箱体(4)上的摄像装置(5)，所述行走轮(1)可转动地位于所述箱体(4)上方；

其中，每个所述驱动组件包括叶片(9)、自转驱动器(8)和转动驱动机构，所述自转驱动器(8)与所述叶片(9)连接以驱动所述叶片(9)沿其自身轴线转动，所述转动驱动机构与所述自转驱动器(8)连接以驱动所述自转驱动器(8)转动，进而带动所述叶片(9)运动到推进位置、升降位置和侧移位置，其中，所述推进位置为所述叶片(9)朝向前方或后方，所述升降位置为所述叶片(9)朝向上方或下方，所述侧移位置为所述叶片(9)朝向外侧；

四组所述驱动组件沿前后方向和左右方向对称布置，每组所述驱动组件中的叶片(9)均位于所述驱动组件的外端，并且每组所述驱动组件中的叶片(9)和所述自转驱动器(8)均位于所述箱体(4)外部，每组所述驱动组件中的所述转动驱动机构至少部分地位于所述箱体的内部，四组所述驱动组件中的叶片(9)均相同且在四组所述驱动组件中的叶片(9)均位于侧移位置时其轴线位于同一平面；

所述转动驱动机构包括驱动电机(11)、横轴(20)、空心轴(14)、离合装置(13)、制动装置(15)、第一锥齿轮(16)、第二锥齿轮(18)、竖轴(17)；

所述驱动电机(11)的伸出轴与所述横轴(20)的一端同轴连接；

所述横轴(20)可转动地支承在所述空心轴(14)中；

所述离合装置(13)与所述空心轴(14)和所述横轴(20)连接，可选择地控制二者的分离和接合；

所述制动装置(15)与所述空心轴(14)连接，所述制动装置(15)能够在允许所述空心轴(14)转动的状态和限制所述空心轴(14)转动的状态之间切换；

所述第一锥齿轮(16)与所述横轴(20)的另一端同轴连接；

所述竖轴(17)与所述空心轴(14)可转动地连接，并且所述竖轴(17)的轴线在其转动的过程中始终垂直于所述空心轴(14)的轴线；

所述第二锥齿轮(18)与所述竖轴(17)同轴连接，并且所述第二锥齿轮(18)与所述第一锥齿轮(16)啮合；

所述自转驱动器(8)以随所述竖轴(17)绕其轴线转动的方式与所述竖轴(17)连接。

2.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

在所述横轴(20)上套设有圆环(19)，所述圆环(19)的外径与所述空心轴(14)的外径相同，所述横轴(20)通过所述圆环(19)与所述离合装置(13)连接。

3.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

所述横轴(20)通过至少两个轴承(21)支承在所述空心轴(14)中；

所述空心轴(14)通过所述制动装置(15)和所述离合装置(13)支承在所述箱体(4)中。

4.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

所述空心轴(14)的远离所述驱动电机(11)的一端连接有支撑架(7)，所述支撑架(7)具有内腔，所述内腔的轴线与所述空心轴(14)同轴，所述竖轴(17)通过轴承(21)可转动地支承在所述内腔中，所述第一锥齿轮(16)和所述第二锥齿轮(18)位于所述内腔中。

5.根据权利要求4所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

所述驱动电机(11)、所述离合装置(13)和所述制动装置(15)位于所述箱体(4)的内部，所述横轴(20)的大部分轴段和所述空心轴(14)的大部分轴段位于所述箱体(4)的内部，所述第一锥齿轮(16)、所述第二锥齿轮(18)、所述竖轴(17)和所述支撑架(7)位于所述箱体(4)的外部。

6.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

所述第一锥齿轮(16)和所述第二锥齿轮(18)的传动比为1:2。

7.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述离合装置(13)、所述制动装置(15)、所述自转驱动器(8)和所述驱动电机(11)通讯连接，所述控制单元能够接收控制信号，并且根据所述控制信号控制所述离合装置(13)、所述制动装置(15)、所述自转驱动器(8)和所述驱动电机(11)运动。

8.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

所述离合装置(13)为双轴式磁粉离合器；和/或

所述制动装置(15)为磁粉制动器。

9.根据权利要求1所述的高压输电线巡检机器人，其特征在于，

在所述箱体(4)的上表面安装有两个T形槽(6)，所述T形槽(6)的延伸方向平行于所述行走轮(1)的行走方向；

还包括：至少两个轮臂(3)，所述轮臂(3)的下端固定在所述箱体(4)的上表面；

至少两个行走轮(1)一一对应地可转动地支承在所述轮臂(3)的上端。