CN109217167A - 线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明适用于线缆巡检设备技术领域，公开了一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人。复合夹紧装置包括支架，所述支架滑动连接有活动板，所述活动板连接有用于驱动所述活动板的驱动部件，所述支架还滑动连接有至少两个夹紧伸出臂，所述夹紧伸出臂的前端转动连接有夹紧轮，各所述夹紧伸出臂的后端与所述活动板之间分别设置有静力平衡部件。所述线缆巡检机器人具有上述的复合夹紧装置。本发明所提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人，可以自适应不同的障碍物大小以及不同角度的斜坡，提高了适应性和安全性，应用成本低，易于推广使用。

Description

线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人

技术领域

本发明属于线缆巡检设备技术领域，尤其涉及一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人。

背景技术

现有高压线巡检机器人在巡检过程中，需要依靠驱动电机主动调节夹紧距离，不能被动适应，当遇到例如障碍物表面不平或者线路生锈结冰等复杂线况时，需要反复调节夹紧机构，严重影响巡检效率，或由于调节误差使得机器人收到干涉而无法前进。

为了降低巡检任务的难度，现有研究提出改造高压线塔的方法：在不影响线路工作的条件下，在直线塔以及耐张塔周边，增添铺设机器人巡检专用轨道。这一方法虽然可以降低跨越杆塔的难度，但依旧无法完全改善复杂的线况，现有基于主动调节的夹持机构依然无法适应工况，而且成本高。

高压线巡检机器人在巡检的过程中不可避免要经过斜坡路段。现有高压线巡检机器人在坡道上，通过夹紧装置，会使机身与坡面相垂直，与重力方向成坡度角度，这会使机构重心倾斜，前后机器手臂受力不均，会一定程度影响机器人的机构传动和运动进程，适应性差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人，其有效简化了操作，增强了效率，并且提高了适应性和安全性，且无需改造相关线塔，应用成本低，易于推广使用。

本发明的技术方案是：一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，包括支架，所述支架滑动连接有活动板，所述活动板连接有用于驱动所述活动板的驱动部件，所述支架还滑动连接有至少两个夹紧伸出臂，所述夹紧伸出臂的前端转动连接有夹紧轮，各所述夹紧伸出臂的后端与所述活动板之间分别设置有静力平衡部件。

可选地，所述驱动部件包括螺纹连接于所述活动板的丝杆和用于驱动所述丝杆的驱动电机；或者，

所述驱动部件包括固定连接于所述活动板的齿条、啮合于所述齿条的齿轮和用于驱动所述齿轮的转动电机，

所述驱动部件包括电机和连接于所述电机且用于驱动所述活动板的同步带。

可选地，所述支架设置有两组相向的导向轴，其中一所述夹紧伸出臂滑动连接于其中一组所述导向轴，其中另一所述夹紧伸出臂滑动连接于另一组所述导向轴，所述活动板的两端分别滑动连接于两组所述导向轴。

可选地，所述静力平衡部件包括一组压簧和一组拉簧，所述拉簧的两端分别连接于所述夹紧伸出臂和活动板。

可选地，所述静力平衡部件包括连接于所述夹紧伸出臂和活动板之间的气缸或弹性气囊。

可选地，每组所述导向轴包括至少两根光轴，每组所述压簧包括至少两根压簧，各所述压簧套设于所述光轴。

可选地，所述夹紧伸出臂设置有两个，且两个夹紧伸出臂分别自所述支架的左右两侧斜向上设置。

可选地，所述支架的上方设置有主动动力轮。

本发明还提供了一种线缆巡检机器人，所述线缆巡检机器人具有上述的复合夹紧装置。

可选地，所述复合夹紧装置设置有至少两组，相邻的所述复合夹紧装置通过连接臂连接。

本发明所提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人，其复合夹紧装置可以贴合障碍物，保证机身方向的一致以及机构的稳定性，还可以自适应不同的障碍物大小以及不同角度的斜坡，甚至是斜坡过障，有效简化了操作，增强了效率，并且提高了适应性和安全性，应用成本低，易于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置的立体示意图；

图2是本发明实施例提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置跨越障碍物时的平面示意图；

图3是本发明实施例提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置通过斜坡时的立体示意图；

图4是本发明实施例提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置通过斜坡时的机身受力分析示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，包括支架1，所述支架1滑动连接有活动板2，所述活动板2连接有用于驱动所述活动板2的驱动部件，所述支架1还滑动连接有至少两个夹紧伸出臂31、32，所述夹紧伸出臂31、32的前端分别转动连接有夹紧轮41、42，各所述夹紧伸出臂31、32的后端与所述活动板2之间分别设置有静力平衡部件，驱动部件可以主动调节夹紧伸出臂31、32的高度。静力平衡部件可以根据斜坡的角度被动调整相应夹紧伸出臂31、32的高度，以自适应不同的障碍物及复杂线况，使得线缆巡检机器人机身与重力方向一致，保证了机构力矩的稳定性，不仅可以简化机械结构，线缆巡检机器人在过障的过程中，复合夹紧装置可以贴合障碍物，保证机身方向的一致以及机构的稳定性，还可以自适应不同的障碍物大小以及不同角度的斜坡，甚至是斜坡过障，有效简化了操作，增强了效率，并且提高了适应性和安全性，应用成本低，易于推广使用。

具体地，所述驱动部件包括螺纹连接于所述活动板2的丝杆40和用于驱动所述丝杆40的驱动电机。

或者，作为上述丝杆驱动的替代方案，所述驱动部件可包括固定连接于所述活动板2的齿条、啮合于所述齿条的齿轮和用于驱动所述齿轮的转动电机，具体应用中，可以在活动板2的中央设置螺纹孔或连接螺母副。

或者，作为上述丝杆驱动和齿轮齿条驱动的替代方案，所述驱动部件包括电机和连接于所述电机且用于驱动所述活动板2的同步带。当然，驱动部件也可以采用其它驱动方式，例如凸轮驱动等。

具体地，本实施例中，设置有两个夹紧伸出臂31、32，所述支架1设置有两组相向的导向轴51、52，其中一所述夹紧伸出臂31滑动连接于其中一组所述导向轴51，其中另一所述夹紧伸出臂32滑动连接于另一组所述导向轴52，所述活动板2的两端分别滑动连接于两组所述导向轴51、52，同一活动板2可以同时驱动两个夹紧伸出臂31、32。

具体地，每组所述静力平衡部件包括一组压簧61和一组拉簧62，所述拉簧62的两端分别连接于所述夹紧伸出臂31和活动板2、所述夹紧伸出臂32和活动板2。

或者，所述静力平衡部件也可以包括连接于所述夹紧伸出臂31、32和活动板2之间的气缸或弹性气囊等。

本实施例中，每组所述导向轴51、52包括至少两根光轴，每组所述压簧61包括至少两根压簧，各所述压簧61套设于所述光轴。

具体地，且两个夹紧伸出臂31、32分别自所述支架1的左右两侧斜向上设置，可靠性佳。

本实施例中，光轴通过带座轴承71固定在支架1上，安装轴套72配合贯穿夹紧伸出臂31、32和活动板2。夹紧伸出臂31、32和活动板2可沿光轴轴向移动，左右两侧的夹紧伸出臂31、32分别通过四根弹簧与活动板2连接，其中两根为拉簧62并直接连接两端，另两根为压簧61并套于光轴的外侧连接两端。由于拉簧62和压簧61的作用力平衡，活动板2和夹紧伸出臂31、32会保持固定的距离移动，当任一夹紧轮41或42遇到障碍物时，由于拉簧压簧的柔性(弹性)特性，活动板2和夹紧伸出臂31或32的距离会被动缩短，被动夹紧障碍物。具体应用中，压簧61和拉簧62的数量及安装方式可以根据实际需求调整，弹簧的预紧力也可根据实际线况进行调整。

如图2所示，线缆巡检机器人在巡检过程中，夹紧伸出臂31、32始终处于线缆90下方，当前侧的夹紧伸出臂31位于防震锤91下方时，驱动丝杆40的电机(丝杆电机)启动，控制丝杆40将电机的回转运动转化为直线运动，带动活动板2上升。由于拉簧62和压簧61的作用力平衡，夹紧伸出臂31、32会随之上升，直到前侧夹紧轮41碰到防震锤91下端。电机继续控制上升，由于拉簧压簧的柔性(弹性)特性，弹簧会被动压缩，使得前侧夹紧伸出臂31的夹紧轮41被动夹紧线缆90。当后侧夹紧伸出臂32上的夹紧轮42接触到线缆90时，继续夹紧至无法上升时，丝杆电机停止，呈现前侧夹紧伸出臂31上的夹紧轮41夹紧防震锤91，后侧夹紧伸出臂32上的夹紧轮42夹紧电线的姿态，以便线缆巡检机器人跨越障碍(防震锤91)。

如图3所示，巡检机器人在遇到斜坡时，丝杆电机启动，控制丝杆40将电机的回转运动转化为直线运动，带动活动板2上升。由于拉簧62和压簧61的作用力平衡，夹紧伸出臂31、32会随之上升，位于斜坡下侧的夹紧轮41先触碰到电线，弹簧压缩夹紧电线；活动板2继续上升，直到斜坡上侧的夹紧轮42夹紧电线。此时，两侧的夹紧轮41、42均可被动夹紧电线。由于夹紧伸出臂31、32的高度会根据斜坡坡度调整，保证两侧力矩平衡，机身与重力方向一致，机构保持平衡。

具体地，所述支架1的上方设置有主动动力轮8，主动动力轮8可以连接有驱动电机。

本发明实施例还提供了一种线缆巡检机器人，所述线缆巡检机器人具有上述的复合夹紧装置。由于夹紧伸出臂31、32能被动适应不同的线况和障碍，例如当遇到例如障碍物表面不平或者线路生锈结冰等复杂线况时，仍然可以夹紧贴合，保证机身方向的一致以及机构的稳定性，有效简化了操作，增强了效率，并且提高了适应性和安全性，应用成本低，易于推广使用。

具体地，所述复合夹紧装置设置有至少两组，相邻的所述复合夹紧装置可以通过连接臂连接，两组复合夹紧装置可以先后越过障碍物，以进一步提高可靠性和稳定性。

本发明实施例所提供的一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置和线缆巡检机器人，活动板2可通过丝杆螺母、电机驱动，夹紧伸出臂31、32通弹簧组(静力平衡部件)与活动板2相连接，夹紧伸出臂31、32可随活动板2运动，夹紧伸出臂31、32可以通过电机主动驱动活动板2夹紧，又可通过静力平衡部件中的弹簧的柔性(弹性)压缩作用下被动夹紧，夹紧动作为复合运动，电机带动活动板2主动调节夹紧距离，同时夹紧伸出臂31、32与活动板2之间的弹簧组基于自身的柔性(弹性)可产生一定程度的自适应性，跨越障碍物时可以更好地贴合障碍物，线缆巡检机器人机身与重力方向可调整至一致(图4中虚线所示则为机身与重力方向不一致)，从而在遭遇斜坡时仍然可保持力矩平衡。当巡检机器人跨越防震锤91等障碍时，夹紧轮41、42会根据障碍物尺寸被动夹紧障碍，保证在跨越过程中巡检机器人贴合障碍物夹紧。当巡检机器人遇到斜坡时，两侧的夹紧轮41、42会主动夹紧，再根据斜坡角度被动夹紧电线，使得机器人机身与重力方向始终一致，不仅可以简化机械结构，线缆巡检机器人在过障的过程中，复合夹紧装置可以贴合障碍物，保证机身方向的一致以及机构的稳定性，还可以自适应不同的障碍物大小以及不同角度的斜坡，甚至是斜坡过障，有效简化了操作，增强了效率，并且提高了适应性和安全性，应用成本低，易于推广使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，包括支架，所述支架滑动连接有活动板，所述活动板连接有用于驱动所述活动板的驱动部件，所述支架还滑动连接有至少两个夹紧伸出臂，所述夹紧伸出臂的前端转动连接有夹紧轮，各所述夹紧伸出臂的后端与所述活动板之间分别设置有静力平衡部件。

2.如权利要求1所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，所述驱动部件包括螺纹连接于所述活动板的丝杆和用于驱动所述丝杆的驱动电机；或者，

所述驱动部件包括固定连接于所述活动板的齿条、啮合于所述齿条的齿轮和用于驱动所述齿轮的转动电机，

所述驱动部件包括电机和连接于所述电机且用于驱动所述活动板的同步带。

3.如权利要求1所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，所述支架设置有两组相向的导向轴，其中一所述夹紧伸出臂滑动连接于其中一组所述导向轴，其中另一所述夹紧伸出臂滑动连接于另一组所述导向轴，所述活动板的两端分别滑动连接于两组所述导向轴。

4.如权利要求3所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，所述静力平衡部件包括一组压簧和一组拉簧，所述拉簧的两端分别连接于所述夹紧伸出臂和活动板。

5.如权利要求1所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，所述静力平衡部件包括连接于所述夹紧伸出臂和活动板之间的气缸或弹性气囊。

6.如权利要求4所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，每组所述导向轴包括至少两根光轴，每组所述压簧包括至少两根压簧，各所述压簧套设于所述光轴。

7.如权利要求1至6中任一项所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，所述夹紧伸出臂设置有两个，且两个夹紧伸出臂分别自所述支架的左右两侧斜向上设置。

8.如权利要求1所述的线缆巡检机器人使用的复合夹紧装置，其特征在于，所述支架的上方设置有主动动力轮。

9.一种线缆巡检机器人，其特征在于，所述线缆巡检机器人具有如权利要求1至8中任一项所述的复合夹紧装置。

10.如权利要求9所述的线缆巡检机器人，其特征在于，所述复合夹紧装置设置有至少两组，相邻的所述复合夹紧装置通过连接臂连接。