CN109514526A - 一种可以在高压输电线上快速爬行的装置 - Google Patents

Abstract

一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，包括用于抓握于高压输电线上的两个抓线手爪机构，抓线手爪机构通过手爪支座与驱动关节连接，三个驱动关节之间通过内悬臂和外悬臂连接，抓线手爪机构包括相对安装的左、右手爪滑块，由手爪滑块、导轨、连杆、双向曲柄和双输出轴手爪电机组成曲柄滑块，当双向曲柄逆时针旋转时，左、右手爪滑块张开，当曲柄顺时针旋转时，左、右手爪滑块闭合组成圆形，抓紧高压输电线；驱动关节将电机嵌入到关节内部，并在关节电机上嵌套中间和末端套筒，在轴承座外围安装滚针轴承，再将旋转外圈套在滚针轴承上，通过电机轴带动旋转外围旋转，通过单臂悬挂在高压输电线上，通过悬臂摆荡的方式抓住输电线，快速越过障碍物。

Description

一种可以在高压输电线上快速爬行的装置

技术领域

本发明属于巡检机器人技术领域，特别涉及一种可以在高压输电线上快速爬行的装置。

背景技术

传统的在线上运行的高压输电线巡检机器人采用滑行或者爬滑复合的方式在线上移动，采用滑行方式难以越过例如悬垂线夹和输电线杆塔等障碍物，采用爬滑复合的方式可以采用蠕动爬行的方式越过悬垂线夹和输电线杆塔等障碍物，但是蠕动爬行速度极其缓慢，无法进行快速越障。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，能够满足不同爬行距离的需求，快速越障，具有结构精简、灵活的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，包括用于抓握于高压输电线1上的两个抓线手爪机构，抓线手爪机构通过手爪支座2与驱动关节连接，三个驱动关节之间通过内悬臂7和外悬臂14连接；

所述抓线手爪机构包括相对安装的左手爪滑块8和右手爪滑块9，左手爪滑块8和右手爪滑块9安装在导轨10上并与其滑动连接，左手爪滑块8和右手爪滑块9的底部各伸出两个长杆，两个长杆底部分别与左连杆11、右连杆12的一端通过铰链连接，左连杆11、右连杆12的另一端均与双向曲柄17通过铰链连接，两个双向曲柄17的安装方向相同，两个双向曲柄17的旋转中心分别与手爪电机13的两个输出轴固定连接，手爪电机13的顶部固定连接在导轨10的底部伸出的两个直板上，手爪电机13的底部固定有手爪支座2；

所述驱动关节包括与手爪支座2固定连接的外围套筒3，外围套筒3上安装法兰联轴器18，法兰联轴器18与关节电机22固结，关节电机22上嵌套中电机套筒21和下电机套筒5，中电机套筒21分别与下电机套筒5、上电机套筒20固结，关节电机22与上电机套筒20固结，下电机套筒5的底部与内悬臂连接座6固结，内悬臂连接座6与内悬臂7固结，滚针轴承19套在上电机套筒20的外柱面上，外围套筒3套在滚针轴承19上。

所述手爪支座2为L形结构，在其底部设有法兰，固定连接在外围套筒3或內悬臂连接座6上，其顶部为一个U形板，在U形板的两侧各有一排两列的孔，与手爪电机13固定连接。

所述內悬臂7和外悬臂14均为长直板，在长直板的两端各设有一个法兰，通过法兰与外围套筒3或內悬臂连接座6固定连接。

所述内悬臂7中间设有可减轻重量的圆槽。

所述手爪电机13为蜗轮蜗杆减速电机，手爪电机13包括两个输出轴及减速器，手爪电机13的减速器上设有两排螺纹孔，导轨10通过螺栓固定连接在减速器顶端。

所述手爪电机13的两个输出轴为D形轴，双向曲柄17的旋转中心开有D形孔，双向曲柄17通过顶丝固定连接在手爪电机13的输出轴上，便于和左连杆11以及右连杆12通过铰链连接。

所述手爪电机13的双输出轴顶端的端面各设有一个螺纹孔，曲柄挡圈15通过其底端的螺纹柱固定连接在手爪电机13的输出轴顶端，便于限制双向曲柄17的轴向位置。

所述左手爪滑块8和右手爪滑块9的底部开有水平方向的凹槽，左手爪滑块8和右手爪滑块9通过凹槽安装在导轨10上并与其滑动连接。

所述导轨10底部的直板上各设有一排两列的孔，手爪电机13的顶部通过螺栓与孔固定连接。

所述关节电机22采用直流减速电机。

本发明所提供的一种可以在高压输电线上快速爬行装置，采用模块化设计，将抓线手爪机构、驱动关节、手爪支座、内悬臂及外悬臂进行组合连接，可以得到三关节四杆机构或四关节五杆机构，其抓线手爪机构采用曲柄滑块原理，由手爪滑块、导轨、连杆、双向曲柄和双输出轴手爪电机组成，双输出的手爪电机固定在导轨底部，两个相同的双向曲柄通过顶丝固连在减速电机的双输出轴上，两个手爪滑块相对着安装在滑轨上，手爪滑块的底部设计长连杆，通过铰链连接的方式和连杆的一端相连接，连杆的另一端通过铰链和双向曲柄的末端相连接，当双向曲柄逆时针旋转时，左手爪滑块和右手爪滑块可以张开，当曲柄顺时针旋转时，左手爪滑块和右手爪滑块可以闭合，手爪闭合时刚好组成一个圆形，能够抓紧高压输电线，且全部重心都集中在手爪下方，因此手爪抓线在悬挂状态时，手爪机构通过重力实现了自锁，保证了抓线的稳定性，为该机构的快速爬行奠定基础，由于同一个曲柄控制两个手爪滑块的直线运动，因此可以很好的保证两个手爪滑块的同步性；驱动关节采用嵌入式结构，增加了旋转关节的紧凑性，主要包括关节电机、轴承座、滚针轴承、中间套筒、末端套筒、法兰联轴器和旋转外圈以及盖板组成，嵌入式结构的原理是将电机嵌入到关节内部，将轴承座固连在电机上，并在关节电机上嵌套中间套筒和末端套筒，套筒之间通过法兰连接，在轴承座外围安装滚针轴承，再将旋转外圈套在滚针轴承上，通过法兰联轴器将电机轴和旋转外围相连接，使电机轴可以带动旋转外围旋转，在末端套筒上通过法兰连接安装连接臂支座，此时电机有两个输出端，当旋转外圈固定时，电机可以带动连接臂支座旋转，当连接臂支座固定时，电机可以带动旋转外圈旋转；该结构可以通过单臂悬挂在高压输电线上，通过悬臂摆荡的方式，即通过三关节的协同运动使另一手爪摆荡到输电线的位置并抓住输电线，最大的优点是可以快速越过高压输电线上的全部障碍物，通过输电线杆塔式，可以通过摆荡爬行的方式移动到引流线上，从引流线上爬行越过输电线杆塔。

附图说明

图1为装置整体结构示意图。

图2为装置在高压输电线上爬行主视图。

图3为装置在高压输电线上爬行俯视图。

图4为装置的抓线手爪结构示意图。

图5(1)为装置的抓线手爪松线示意图，图5(2)为装置的抓线手爪抓线示意图。

图6为装置的嵌入式驱动关节分解结构示意图。

附图标记如下：

1高压输电线；2手爪支座；3外围套筒；4挡圈；5下电机套筒；6内悬臂连接座；7内悬臂；8左手爪滑块；9右手爪滑块；10导轨；11左连杆；12右连杆；13手爪电机；14外悬臂；15曲柄挡圈；16套筒；17双向曲柄；18法兰联轴器；19滚针轴承；20上电机套筒；21中电机套筒；22关节电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参加图1、图2、图3，一种可以在高压输电线上快速爬行装置，包括两个抓线手爪机构，抓线手爪机构用于抓握于高压输电线1上，抓线手爪机构通过手爪支座2与驱动关节连接，三个驱动关节之间通过内悬臂7和外悬臂14连接；所述手爪支座2为L形结构，在其底部设有法兰，固定连接在外围套筒3或內悬臂连接座6上，其顶部为一个U形板，在U形板的两侧各有一排两列的孔，与手爪电机13固定连接。所述內悬臂7和外悬臂14均为长直板，在长直板的两端各设有一个法兰，通过法兰与外围套筒3或內悬臂连接座6固定连接。所述内悬臂7中间设计圆槽，可减轻重量。

参见图4，所述抓线手爪机构包括相对安装的左手爪滑块8和右手爪滑块9，所述左手爪滑块8和右手爪滑块9的底部开有水平方向的凹槽，左手爪滑块8和右手爪滑块9通过凹槽安装在导轨10上并与其滑动连接。左手爪滑块8和右手爪滑块9的底部各伸出两个长杆，两个长杆通过其底部开设的圆孔分别与左连杆11、右连杆12的一端通过铰链连接，双向曲柄17的两端各有一个圆孔，左连杆11、右连杆12的另一端均与双向曲柄17通过铰链连接，两个双向曲柄17的安装方向相同，所述手爪电机13为蜗轮蜗杆减速电机，手爪电机13包括两个输出轴及减速器，手爪电机13的减速器上设有两排螺纹孔，导轨10通过螺栓固定连接在减速器顶端，所述手爪电机13的两个输出轴为D形轴，双向曲柄17的旋转中心开有D形孔，双向曲柄17通过顶丝固定连接在手爪电机13的输出轴上，便于和左连杆11以及右连杆12通过铰链连接。所述手爪电机13的双输出轴顶端的端面各设有一个螺纹孔，曲柄挡圈15通过其底端的螺纹柱固定连接在手爪电机13的输出轴顶端，便于限制双向曲柄17的轴向位置。所述导轨10底部伸出的两个直板，直板上各设有一排两列的孔，手爪电机13的顶部通过螺栓与孔固定连接，手爪电机13的底部固定有手爪支座2。

双向曲柄17、左连杆11、右连杆12、左手爪滑块8和右手爪滑块9以及导轨10共同组成了一个曲柄滑块结构，抓线手爪机构的松线和抓线示意图如图5所示，当双向曲柄17逆时针旋转时，左手爪滑块8向左滑动，右手爪滑块9向右滑动，此时如图5(1)图所示，手爪张开，抓线手爪为松线状态，当双向曲柄17顺时针旋转时，左手爪滑块8向右滑动，右手爪滑块9向左滑动，此时如图5(2)图所示，手爪闭合，抓线手爪为抓线状态。

所述驱动关节包括与手爪支座2固定连接的外围套筒3，外围套筒3上安装法兰联轴器18，法兰联轴器18与关节电机22固结，所述关节电机22采用直流减速电机。关节电机22上嵌套中电机套筒21和下电机套筒5，中电机套筒21分别与下电机套筒5、上电机套筒20固结，关节电机22与上电机套筒20固结，下电机套筒5的底部与内悬臂连接座6固结，内悬臂连接座6与内悬臂7固结，滚针轴承19套在上电机套筒20的外柱面上，外围套筒3套在滚针轴承19上。

驱动关节的作用是让爬行装置通过四杆三关节的结构可以在线上做摆动运动，以便于爬行装置的两个手爪交替抓线，实现爬行装置在线上快速爬行。

嵌入式驱动关节分解结构示意图如图6所示，驱动关节主要包括外围套筒3、挡圈4、下电机套筒5、内悬臂连接座6、法兰联轴器18、滚针轴承19、上电机套筒20、中电机套筒21、关节电机22。关节电机22输出轴的一端端面上有一周均匀分布的四个螺纹孔，便于和上电机套筒20固定连接；上电机套筒20的顶部有和电机端面螺纹孔配合的孔，底部有法兰，便于和中电机套筒21通过螺栓固定连接；中电机套筒21的两端端面有一周均匀分布的螺纹孔，顶部的螺纹孔和上电机套筒20的底部法兰配合，底部的螺纹孔和下电机套筒5的顶部法兰配合；下电机套筒5的两端各有一个法兰，顶部法兰的作用是和中电机套筒21的底部连接，底部法兰的作用是和内悬臂连接座6连接；内悬臂连接座6的顶部板和底部端面上各有一周均匀分布的四个螺纹孔，顶部板的螺纹孔作用是和下电机套筒5连接，底部端面的螺纹孔作用是和内悬臂7或手爪支座2连接；滚针轴承19套在上电机套筒20的外柱面上，它的作用是支撑外围套筒3，保证外围套筒套3在上电机套筒20上可以顺利旋转；外围套筒3的底部端面上有一周均匀分布的四个螺纹孔，挡圈4可以通过螺栓固定连接在外围套筒3底部，以防止外围套筒3从上电机套筒20上脱落，外围套筒3的顶板上有沉头圆孔，在顶板的沉头的一周有均匀分布的四个螺纹孔，以便于安装法兰联轴器18，外围套筒3为阶梯轴状，在阶梯端面有一周均匀分布的四个螺纹孔，便于固定外悬臂14和手爪支座2；法兰联轴器18的底部为D形深孔，以便于关节电机22的D形轴伸入并传动；该驱动关节为嵌入式电机设计，保证了整体驱动关节的紧凑，使机器人更加轻量化，保证了其在高空作业时的可靠性。

Claims (10)

1.一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，包括用于抓握于高压输电线(1)上的两个抓线手爪机构，抓线手爪机构通过手爪支座(2)与驱动关节连接，三个驱动关节之间通过内悬臂(7)和外悬臂(14)连接；

所述抓线手爪机构包括相对安装的左手爪滑块(8)和右手爪滑块(9)，左手爪滑块(8)和右手爪滑块(9)安装在导轨(10)上并与其滑动连接，左手爪滑块(8)和右手爪滑块(9)的底部各伸出两个长杆，两个长杆底部分别与左连杆(11)、右连杆(12)的一端通过铰链连接，左连杆(11)、右连杆(12)的另一端均与双向曲柄(17)通过铰链连接，两个双向曲柄(17)的安装方向相同，两个双向曲柄(17)的旋转中心分别与手爪电机(13)的两个输出轴固定连接，手爪电机(13)的顶部固定连接在导轨(10)的底部伸出的两个直板上，手爪电机(13)的底部固定有手爪支座(2)；

所述驱动关节包括与手爪支座(2)固定连接的外围套筒(3)，外围套筒(3)上安装法兰联轴器(18)，法兰联轴器(18)与关节电机(22)固结，关节电机(22)上嵌套中电机套筒(21)和下电机套筒(5)，中电机套筒(21)分别与下电机套筒(5)、上电机套筒(20)固结，关节电机(22)与上电机套筒(20)固结，下电机套筒(5)的底部与内悬臂连接座(6)固结，内悬臂连接座(6)与内悬臂(7)固结，滚针轴承(19)套在上电机套筒(20)的外柱面上，外围套筒(3)套在滚针轴承(19)上。

2.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述手爪支座(2)为L形结构，在其底部设有法兰，固定连接在外围套筒(3)或內悬臂连接座(6)上，其顶部为一个U形板，在U形板的两侧各有一排两列的孔，与手爪电机(13)固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述內悬臂(7)和外悬臂(14)均为长直板，在长直板的两端各设有一个法兰，通过法兰与外围套筒(3)或內悬臂连接座(6)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述内悬臂(7)中间设有可减轻重量的圆槽。

5.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行装置，其特征在于，所述手爪电机(13)为蜗轮蜗杆减速电机，手爪电机(13)包括两个输出轴及减速器，手爪电机(13)的减速器上设有两排螺纹孔，导轨(10)通过螺栓固定连接在减速器顶端。

6.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述手爪电机(13)的两个输出轴为D形轴，双向曲柄(17)的旋转中心开有D形孔，双向曲柄(17)通过顶丝固定连接在手爪电机(13)的输出轴上，便于和左连杆(11)以及右连杆(12)通过铰链连接。

7.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述手爪电机(13)的双输出轴顶端的端面各设有一个螺纹孔，曲柄挡圈(15)通过其底端的螺纹柱固定连接在手爪电机(13)的输出轴顶端，便于限制双向曲柄(17)的轴向位置。

8.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述左手爪滑块(8)和右手爪滑块(9)的底部开有水平方向的凹槽，左手爪滑块(8)和右手爪滑块(9)通过凹槽安装在导轨(10)上并与其滑动连接。

9.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述导轨(10)底部的直板上各设有一排两列的孔，手爪电机(13)的顶部通过螺栓与孔固定连接。

10.根据权利要求1所述的一种可以在高压输电线上快速爬行的装置，其特征在于，所述关节电机(22)采用直流减速电机。