CN109874536A - 一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，包括机器人俯仰机构、回转方形管套、固定板、作业长臂和配重壁，本发明通过将控制箱和电池箱设置在配重臂一端，解决了作业长臂自身力矩的平衡问题，减轻了机器人的自身的重量；本发明结构简单，作业长臂上的拉线连接件和与之相对的L型拉绳连接件在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉钢丝绳连接，配重臂上的拉线连接件和与之相对的L型拉绳连接件也在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉钢丝绳连接，保证两端作业长臂结构的稳定性，提高了作业臂的刚度和强度；本发明结构简单，拆装方便，通过连接件将作业臂和机器人俯仰机构连在一起，使作业臂能上下摆动修剪不同高度的树枝。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构。
背景技术
架空高压输电线路是电网系统中至关重要的设备之一，它承载着电力输送的重任，直接关系到整个电力系统高可靠性和稳定性电能的提供。而导线两旁的走廊树枝的生长会导致与导线的距离小于电气安全距离从而使输电导线发生短路跳闸、停电甚至引发大面积的线路瘫痪，为了确保树枝与导线的距离满足相应等级的电气安全距离，需要对导线两旁的走廊树枝进行修剪。
但是在实际的作业环境中树枝所需的修剪半径较大，目前树枝修剪机构为了增加修剪半径，通常是在作业臂方管内绑钢材和采用双排式连接管，这种方法在提高了强度的同时也增加了机器人的重量增加了机器人的负载，同时作业臂在风偏作业环境下稳定性能较差，因此为了更有效的提升作业长臂的强度和竖直、水平面的刚度使它能在作业中更稳定，需要提出一种新型的作业长臂机构，以满足需求。
发明内容
本发明的目的：提出一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，既能减轻机器人的重量，同时在修剪导线两旁树枝时提升作业臂强度和刚度，作业臂在风偏作业环境下稳定性能。
本发明的技术方案：
一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，包括机器人俯仰机构、回转方形管套、固定板、作业长臂和配重臂，所述的机器人俯仰机构上设置有涡轮轴，所述的涡轮轴上设置有U型回转件，所述的U型回转件两侧分别设置有一个L型拉绳连接件，所述的固定板有四个外螺栓孔和四个内螺栓孔，回转方形管套通过固定螺栓穿过固定板的四个外螺栓孔固定在U型回转件的底部，作业长臂前端和配重臂末端通过固定螺栓穿过固定板的四个内螺栓孔固定在一起套在回转方形管套内，作业长臂末端设置有一个拉绳连接件和修剪装置，配重臂的前端设置有控制箱、电池箱和一个拉绳连接件，所述作业长臂上的拉绳连接件和与之相对的L型拉绳连接件在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉的钢丝绳连接，所述配重臂上的拉绳连接件和与之相对的L型拉绳连接件也在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉的钢丝绳连接。
还包括垫板，所述的垫板设置在U型回转件和回转方形管套之间，所述的垫板上设置有八个螺栓孔，其中四个螺栓孔的位置和大小与固定板的四个外螺栓孔一致，另外四个螺栓孔位置和大小与固定板的四个外螺栓孔一致。
所述俯仰机构包括涡轮、涡杆、涡轮轴、涡轮箱和驱动电机，涡杆通过螺栓竖直固定在涡轮箱上，并与驱动电机连接，涡杆与涡轮啮合传动，涡轮轴上设置有三个键槽，其中，中间键槽通过平键与涡轮连接，中间键槽两边的两个键槽通过平键将扭矩传递到U型回转件和L型拉绳连接件上。
所述的U型回转件为钢材，其厚度为6.5mm。
所述的控制箱通过控制箱连接件设置在配重臂的前端。
本发明的有益效果：
提出一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，通过将控制箱和电池箱设置在配重臂一端，解决了作业长臂自身力矩的平衡问题，减轻了机器人的自身的重量；
本发明结构简单，作业长臂上的拉线连接件和与之相对的L型拉绳连接件在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉钢丝绳连接，配重臂上的拉线连接件和与之相对的L型拉绳连接件也在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉钢丝绳连接，通过双向对称拉绳的方式保证作业长臂和配重臂结构的稳定性，提高了作业长臂的刚度和强度；
本发明结构简单，拆装方便，通过一些简单又可靠的连接件将作业臂和机器人俯仰机构连在一起，使作业臂能上下摆动修剪不同高度的树枝。
附图说明
图1是本发明的装配结构示意图；
图2为本发明示意图；
1-机器人俯仰机构；2- U型回转件；3-L型拉绳连接件；4-回转方形管套；5-垫板；6-固定板；7-作业长臂；8-配重臂；9-拉绳连接件；10-钢丝绳；11-控制箱连接件；12-控制箱；13-电池箱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述，本发明所述的一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，包括机器人俯仰机构1 、U型回转件2、L型拉绳连接件3 、回转方形管套4 、垫板5、固定板6 、作业长臂7 、配重臂8、拉绳连接件9、钢丝绳10、控制箱连接件11、控制箱12、电池箱13。
图1所示的装配体示意图中表示了钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构与树枝修剪机器人其他机构的装配连接关系，俯仰机构1通过U型回转件2连在水平回转机构的正下方，且能在360度水平面内旋转，水平回转机构又通过连接件与机器人行走平台连接，而本发明的作业长臂7末端装有树枝修剪机构，这样就组合成整个树枝修剪机器人，装配及工作过程如下：
在装配使用时，首先将回转机构和俯仰机构1连接在机器人行走平台上，再将U型回转件2和L型拉绳连接件3套装在俯仰机构1的涡轮轴上，然后用螺母将它们在轴向定位好，在用螺栓将2个L型拉绳连接件3固定在U型回转件2两侧，接着将作业长臂7和配重臂8通过回转方形杆套4、固定板6、U型回转件3底端、垫板5用8个螺栓套连在一起，再将末端修剪装置安装在作业长臂7末端，将控制箱12、电池箱13通过连接件悬挂在配重臂下，最后将确定好位置的钢丝绳10连接件固定好，将8根钢丝绳10分别斜拉在L型拉绳件3和作业长臂7及配重臂8上，这样整个机器人就可以上线到四分裂导线上了。
当地面基站发出指令，机器人沿四分裂导线行走，控制水平回转机构和俯仰机构1将作业长臂7摆动到目标修剪树枝的位置，最后控制作业长臂7末端修剪装置对树枝进行修剪。
图2所示的钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构示意图，包括机器人俯仰机构1 、U型回转件2、L型拉绳连接件3 、回转方形管套4 、垫板5、固定板6 、作业长臂7 、配重臂8、拉绳连接件9、钢丝绳10、控制箱连接件11、控制箱12、电池箱13，所述的机器人俯仰机构1上设置有涡轮轴，所述的涡轮轴上设置有U型回转件2，所述的U型回转件2两侧分别设置有一个L型拉绳连接件3，因为L型拉绳连接件3两端都要拉钢丝绳10且一端拉两根钢丝绳10，而钢丝绳10的高度也要尽可能高才能承受更大的拉力，这样为了保证L型拉绳连接件3的强度和拉钢丝绳10后不变形，所述的固定板6有四个外螺栓孔和四个内螺栓孔，回转方形管套4通过固定螺栓穿过固定板6的四个外螺栓孔固定在U型回转件2的底部，它的作用是将作业长臂7和配重臂8连接在一起使它们随U型回转件2一起上下摆动，作业长臂7前端和配重臂8末端通过固定螺栓穿过固定板6的四个内螺栓孔固定在一起套在回转方形管套4内，作业长臂7末端设置有一个拉绳连接件9和修剪装置，配重臂8的前端设置有控制箱12、电池箱13和一个拉绳连接件9，所述作业长臂7上的拉绳连接件9和与之相对的L型拉绳连接件3在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉的钢丝绳10连接，所述配重臂7上的拉绳连接件9和与之相对的L型拉绳连接件3也在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉的钢丝绳10连接。
还包括垫板5，所述的垫板5设置在U型回转件2和回转方形管套4之间，所述的垫板5上设置有八个螺栓孔，其中四个螺栓孔的位置和大小与固定板6的四个外螺栓孔一致，另外四个螺栓孔位置和大小与固定板6的四个外螺栓孔一致，当螺栓通过垫板5、U型回转件2、固定板6连接时，垫板5上面的孔就能保证所连接件的位置的准确性，并且螺栓的一端螺母要连接在垫板5上.
所述俯仰机构1包括涡轮、涡杆、涡轮轴、涡轮箱和驱动电机，涡杆通过螺栓竖直固定在涡轮箱上，并与驱动电机连接，涡杆与涡轮啮合传动，涡轮轴上设置有三个键槽，其中，中间键槽通过平键与涡轮连接，中间键槽两边的两个键槽通过平键将扭矩传递到U型回转件2和L型拉绳连接件3上。
U型回转件2是非常重要的结构，它既要与L型拉绳连接件3相连起到固定连接件的作用，又要带动底下的作业长臂7摆动，U型回转件2的两端要受到向外的拉力，下端要承受整个作业长臂7、配重臂8和修剪机构的重力，所以它的材料选用钢材且要通过计算设计出它的板厚为6.5毫米。
所述的作业长臂7的长度是根据需要修剪树枝的安全距离确定的，它的末端连接修剪装置来修剪掉超出安全范围的输电线路廊道两侧的树枝，以确保树枝与导线的距离满足相应等级的电气安全距离，通过机器人的行走平台、水平回转机构、机器人俯仰机构1能实现对一条线路走廊不同位置高度树枝的修剪。
所述配重臂8是为了平衡作业长臂7和末端修剪装置的力矩，它的长度根据力矩平衡公式得到。
所述的拉绳连接件9有四个拉绳“耳朵”，与两个L型拉绳连接件3两端分别在竖直面和水平面上斜拉的两根钢丝绳10，拉绳连接件9共两个分别连接在作业长臂7和配重臂8两端，拉绳连接件9所固定的位置通过实验和计算找出使钢丝绳10能拉紧的地方固定。
所述的钢丝绳共有8根，分别斜拉在L型拉绳件3和作业长臂7以及配重臂8所构成的水平和竖直面上。
所述的控制箱12通过控制箱连接件11设置在配重臂7的另一端。
所述钢丝绳10双向对称斜拉式作业长臂机构中U型回转连接件2、L型拉绳连接件3、拉绳连接件9、钢丝绳10、控制箱连接件11所用材料为钢材，其它零件回转方形管套4 、垫板5、固定板6、作业长臂7 、配重臂8材料为铝。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，其特征在于：包括机器人俯仰机构（1）、回转方形管套（4）、固定板（6）、作业长臂（7）和配重臂（8），所述的机器人俯仰机构（1）上设置有涡轮轴，所述的涡轮轴上设置有U型回转件（2），所述的U型回转件（2）两侧分别设置有一个L型拉绳连接件（3），所述的固定板（6）有四个外螺栓孔和四个内螺栓孔，回转方形管套（4）通过固定螺栓穿过固定板（6）的四个外螺栓孔固定在U型回转件（2）的底部，作业长臂（7）前端和配重臂（8）末端通过固定螺栓穿过固定板（6）的四个内螺栓孔固定在一起套在回转方形管套（4）内，作业长臂（7）末端设置有一个拉绳连接件（9）和修剪装置，配重臂（8）的前端设置有控制箱（12）、电池箱（13）和一个拉绳连接件（9），所述作业长臂（7）上的拉绳连接件和与之相对的L型拉绳连接件（3）在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉的钢丝绳（10）连接，所述配重臂（8）上的拉绳连接件（9）和与之相对的L型拉绳连接件（3）也在竖直面和水平面上分别通过两根斜拉的钢丝绳（10）连接。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，其特征在于：还包括垫板（5），所述的垫板（5）设置在U型回转件（2）和回转方形管套（4）之间，所述的垫板（5）上设置有八个螺栓孔，其中四个螺栓孔的位置和大小与固定板（6）的四个外螺栓孔一致，另外四个螺栓孔位置和大小与固定板（6）的四个外螺栓孔一致。
3.根据权利要求1所述的一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，其特征在于：所述俯仰机构（1）包括涡轮、涡杆、涡轮轴、涡轮箱和驱动电机，涡杆通过螺栓竖直固定在涡轮箱上，并与驱动电机连接，涡杆与涡轮啮合传动，涡轮轴上设置有三个键槽，其中，中间键槽通过平键与涡轮连接，中间键槽两边的两个键槽通过平键将扭矩传递到U型回转件（2）和L型拉绳连接件（3）上。
4.根据权利要求1所述的一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，其特征在于：所述的U型回转件（2）为钢材，其厚度为6.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种钢丝绳双向对称斜拉式作业长臂机构，其特征在于：所述的控制箱（12）通过控制箱连接件（11）设置在配重臂（8）的前端。
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