CN110061469B - 一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，采用轮式移动机构作为行走轮机构，行进轮机构增加压紧轮，增加行进轮与输电线之间的正压力，采用三臂轮臂复合机构交替实现越障作为移动越障机构，其中，前臂采用齿轮及连杆机构的组合来实现通过控制一个步进电机带动丝杠转动，从而驱动连杆机构，实现前臂的大幅度摆动。中臂和后臂采用一样的摆臂的机构，三臂上各安装有具有压紧轮并且可以侧转的行走轮机构，主体机架上对应每条轮臂都安装有对应的丝杠螺母机构，用于控制轮臂避障时候的左右平移，同时主体机架上还安装有重心调整机构，把控制箱作为配重用于在机器人跨越高空绳索上的障碍时调整机器人的重心。

Description

一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机 器人

技术领域

本发明涉及一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，属于特种机器人领域。

背景技术

高空绳索类线缆既包括输电线路的电缆，又包括观光缆车用的钢丝绳缆目前，铺设架空输电线是进行长距离输电的主要途径，其电缆和架空输电线杆塔长时间工作在室外，因为这些电缆不但会受到机械张力而且会存在有材料老化，所以电缆会被腐蚀、断股或者磨损等，如果短时间内无法被修复，先前的细微破损以及缺陷很可能增大，最后给电缆和杆塔造成不可修复性的损伤。覆冰会导致架空输电线路的电气性能和机械性能下降，严重情况下还会导致跳闸断电故障，甚至断线、倒塔，影响工农业生产和人民生活，造成巨大的经济财产损失。目前输电高压线路除冰大多数情况下还是人工使用竹棒等工具沿线敲打除冰，使覆冰脱落，甚至悬挂在高压线上，通过绝缘锤把架空输电线缆上的覆冰敲除。人工去清除输电线缆上的覆冰的方法工作效率较低，而且对除冰人员的安全产生了严重的威胁。对输电线缆进行检测监视现阶段主要有两种方式，分别是地面目测法和航测法。前种方法人力成本高，低效率、低精度，所测得的数据的可靠性较低。后种方法虽然能在一定程度上增加监测的精度和工作效率，但是该方式不仅运行成本较高，而且实现技术难度偏高。此外，对于观光缆车用的钢丝绳缆也需要定期检测和维修，保证运行过程的安全。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，适用于对直径20～40mm的高空绳索进行定期安全检测工作。它包括行走轮机构、前臂机构、中后臂摆臂机构、重心调节机构、主体机架以及除冰机构等组件，其中中臂与后臂机构的组成结构和与主体机架的连接方式完全相同。其特征是在行进过程中遇到障碍后，前臂先行松开绳索，绕开障碍的范围，中臂以及后臂此时抓紧绳索，然后行进待到前臂跨越障碍且中臂遇上障碍时，前臂回到工作位置抓住高空绳索，中臂松开绳索，绕开障碍物，然后重复上述的跨越过程，中臂后臂依次顺利跨越障碍，在整个越障的过程中还需要调节机器人的重心来保持机器人的在高空绳索上的平衡。

本发明的目的是这样实现的：包括主体机架、设置在主体机架下方的重心调节机构、设置在主体机架上方的前臂、中臂和后臂，主体机架上设置有三套结构相同的轮臂平移丝杠螺母机构，每套轮臂平移丝杠螺母机构包括设置在主体机架上的驱动电机、与驱动电机输出端连接的轮臂平移丝杠、安装在轮臂平移丝杠上的平移螺母，后臂和中臂的结构相同且均包括：下层基座、上层平台、铰接在下层基座和上层平台之间的平行四边形机构，所述平行四边形机构由两个三角连杆和两个直线连杆组成，两个直线连杆下端间设置有安装轴，安装轴上设置有丝杠固定件，丝杠固定件上安装有丝杠，两个三角连杆的中间端之间设置有转动轴，转动轴上设置有丝杠螺母构件，丝杠螺母构件设置在丝杠上，丝杠螺母构件是在一个齿轮减速器，齿轮减速器的输入端连接有摆动驱动电机；前臂包括前臂下基座、前臂上平台、设置在前臂下基座上的前臂步进电机、与前臂步进电机输出端连接的前臂丝杠、安装在前臂丝杠上的丝杠螺母滑块、对称铰接在丝杠螺母滑块上的两个滑块连杆、设置在前臂下基座与上平台间的主框架，主框架左右对称且包括一对前臂上部杆、一对前臂上部连杆、一对前臂下部杆、一对前臂下部连杆、一对摆臂连杆、一对平行控制传动件、一对主动齿轮、一对从动齿轮，前臂下部杆与前臂下层基座铰接，滑块连杆铰接在对应的前臂下部杆上，前臂下部杆与主动齿轮连接在同一轴上，从动齿轮与前臂上部杆通过键连接，摆臂连杆和前臂上部连杆分别与平行控制传动件铰接连接，前臂上部杆和前臂上部连杆与前臂上平台铰接；在后臂和中臂的上层平台上、前臂上平台上均设置有起到行走左右的行走部分；前臂的下基座、中臂和后臂的下层基座与对应的平移螺母固连。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.行走部分包括设置在上层平台上的侧转电机、与侧转电机输出端连接的齿轮传动机构、与齿轮传动机构输出端连接的侧转机构连接件、与侧转机构连接件连接的轮架、设置在轮架之间的压紧轮电机和行走轮驱动电机、设置在压紧轮电机输出端的绞线轮、设置在行走轮驱动电机输出端上的主动轮、设置在轮架间的两个行走轴、安装在两个行走轴上的两个从动轮、设置在主动轮和两个从动轮间的行走轮同步带、设置在两个行走轴端部的两个行走轮、铰接在轮架上的压紧轮支撑臂、设置在压紧轮支撑臂与绞线轮之间的钢丝绳及滑轮组，压紧轮支撑臂是双臂结构且双臂一个位于轮架内一个位于轮架外，压紧轮支撑臂与轮架之间还设置有拉紧弹簧，压紧轮支撑臂上还设置有压紧轮且压紧轮位于轮架外。

2.重心调节机构包括设置在主体机架下方中间位置的步进电机座、设置在步进电机座上的步进电机、设置在步进电机输出端的同步带轮、与同步带轮啮合的同步带条、与同步带条固连的控制电箱、设置在控制电箱上的直线导轨、安装在直线导轨中的直线滑块，直线滑块通过直线滑块固定座与主体机架固连。

3.还包括设置在前臂上方的除冰机构，除冰机构包括设置在前臂轮架上方的底板、安装在底板一侧中间位置的伺服电机、与伺服电机输出端连接的丝杠导轨、设置在丝杠导轨上的两个连杆、设置在底板上的两个齿条、分别与两个齿条啮合两个齿轮、分别安装在两个齿轮轴上的前支架、对称设置在底板上的两个辅助旋转轴箱、铰接在两个辅助旋转轴箱上的两个后支架、设置在每个前支架与后支架之间的除冰轴、设置在每个除冰轴端部的除冰爪旋转架、设置在除冰爪旋转架上的四个除冰爪，每个辅助旋转轴箱的输出端与对应除冰轴之间设置有皮带机构，每个连杆的端部与对应的齿条连接。

4.还包括设置在主体机架下方的涵道风扇，且涵道风扇对称设置在重心调节机构的两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人是一种用来在架空输电线路电缆上进行巡检、除冰作业或者在具有一定坡度的观光缆车的钢丝绳缆上对钢丝绳缆进行定期安全检测工作的机器人。它适用于直径20～40mm的高空绳索，不仅可以沿着高空柔性绳索行走，而且对于防振锤、耐张线夹、悬垂线夹、杆塔等障碍的翻越也能够做到，并且针对观光缆车的钢丝绳缆具有一定的坡度，还具有一定的爬坡能力。在此过程中，通过机身上的检测装置检测高压电线、钢丝绳缆以及绳索上的其他器件的工作状况，检查是否需要更换修复，而不是用工作人员去对高空绳索的健康状况检测，有效的提高了巡检的效率，增加了数据的可靠性。

附图说明

图1是用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人总体机构图；

图2是本发明的行走部分的结构示意图；

图3是用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人后臂机构图；

图4是用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人前臂机构图；

图5是用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人主体框架机构图；

图6是用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人重心调节机构图；

图7是用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人除冰机构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图7，本发明的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人由后臂1、前臂2、主体机架3、重心调节机构4、除冰机构5组成。其中后臂1由下层基座1-1、直线连杆1-2、丝杠螺母构件1-3、摆动驱动电机1-4、三角连杆1-5、上层平台1-6、压紧轮1-7、行走轮1-8、联轴器1-9、侧转电机1-10、齿轮传动机构1-11、钢丝绳1-12、行走轮同步带1-13、行走轮驱动电机1-14、压紧轮支撑臂1-15、回复弹簧1-16、拉紧拉簧1-17、绞线轮1-18、侧转机构连接件1-19、压紧轮电机1-20、转动轴1-21、丝杠1-22、丝杠固定件1-23等部件组成；前臂2由前臂下层基座2-1、前臂步进电机2-2、前臂下部杆2-3、连接轴2-4、前臂下部连杆2-5、摆臂连杆2-6、平行控制传动件2-7、前臂上部连杆2-8、侧转机构支架2-9、前臂上部杆2-10、从动齿轮2-11、主动齿轮2-12、滑块连杆2-13、丝杠螺母滑块2-14、前臂丝杠2-15等部件组成；主体机架3由控制电箱3-1、涵道风扇3-2、轮臂平移丝杠3-3、丝杠轴承座3-4、弹性联轴器3-5、驱动电机3-6、光轴固定座3-7、光轴3-8、平移螺母3-9、光轴螺母3-10、摄像头3-11等部件组成；重心调节机构4由同步带条4-1、步进电机座4-2、步进电机4-3、同步带轮4-4、直线滑块固定座4-5、直线滑块4-6、直线导轨4-7等部件组成；除冰机构5由连杆5-1、伺服电机5-2、丝杠导轨5-3、前支架5-4、除冰爪旋转架5-5、除冰爪5-6、皮带机构5-7、后支架5-8、齿轮5-9、齿条5-10、辅助旋转轴箱5-11、底板5-12等部件组成。

行走轮驱动电机1-14通过行走轮同步带1-13驱动两个行走轮1-8与压紧轮1-7组成行走轮机构；压紧轮电机1-20驱动绞线轮1-18拉动钢丝绳1-12，压紧轮电机1-20为直流蜗轮蜗杆减速电机，在行走轮机构夹住线缆后，压紧轮电机1-20停止工作，由于蜗轮蜗杆的自锁作用，在拉紧拉簧1-17的作用下，使压紧轮支撑臂1-15旋转，实现压紧；回复拉簧1-16在松开线缆时起作用，能使压紧轮复位；侧转电机1-10通过联轴器1-9驱动齿轮传动机构1-11，从而将动力传递给侧转机构连接件1-19实现机器人的侧转，侧转机构连接件连接轮架，轮架包括两块安装板以及用于连接两块安装板的支柱，同步带等位于轮架内；直线连杆1-2、三角连杆1-5与上层平台1-6、下层基座1-1铰接，构成平行四边形机构，保证了在中后臂摆动的过程中能够保持行走轮机构的姿态，始终平行于主体机架3；丝杠螺母构件1-3是一个齿轮减速器，减速器箱体内设置有互相啮合的齿轮，输出齿轮轴上设置有与丝杠配合的螺母，输入齿轮轴与摆动驱动电机的输出轴连接，且摆动驱动电机安装在减速器箱体上，通过转动轴1-21和三角连杆1-5铰接，丝杠1-22固定在丝杠固定件1-23上，丝杠固定件1-23与直线连杆1-2、下层基座1-1铰接，当丝杠螺母构件1-3沿丝杠1-22轴向运动时将同时带动摆动连杆机构，使整个摆臂在摆动驱动电机1-4的驱动下做摆动动作；轮臂平移丝杠3-3与两根光轴3-8穿过下层基座1-1中的三个孔，将后臂1与主体机架3连接在一起，平移螺母3-9与光轴螺母3-10通过螺钉固定在下层基座1-1下层铝管内部，使后臂1跟随丝杠螺母3-9运动；前臂2主框架左右对称，由一对前臂上部杆2-10、前臂上部连杆2-8、前臂下部杆2-3、前臂下部连杆2-5、摆臂连杆2-6以及平行控制传动件2-7、主动齿轮2-12、从动齿轮2-11将其连接成一体；前臂下部杆2-3的端部与前臂下层基座2-1铰接，丝杠螺母滑块2-14通过滑块连杆2-13与前臂下部杆2-3铰接，前臂下部连杆2-5和摆臂连杆2--6通过连接轴2-4连接在前臂下层基座2-1上，前臂下部杆2-3与主动齿轮2-12连接在同一轴上，从动齿轮2-11与前臂上部杆2-10通过键连接，摆臂连杆2-6和前臂上部连杆2-8分别与平行控制传动件2-7铰接连接，前臂上部杆2-10和前臂上部连杆2-8与侧转机构支架2-9铰接，带动前臂2的行走轮机构；前臂下部杆2-3、前臂上部杆2-10、主动齿轮2-12、从动齿轮2-11组成一个齿轮连杆机构传递运动；前臂步进电机2-2驱动前臂丝杠2-15旋转带动丝杠螺母滑块2-14轴向运动，带动前臂下部杆2-3与主动齿轮2-12进行摆动运动，从动齿轮2-11绕主动齿轮2-12转动，从而带动整个前臂2上部进行摆动运动，实现前臂2的大幅度摆动，并且在摆臂过程中保持行走轮机构与主体机架3平行。前臂2与主体机架3的连接方式与后臂1相同；主体机架3由数根铝管焊接而成，下方有支腿，用于在平地上放置机器人，便于机器人上其他附加模块的安装；4个涵道风扇3-2通过螺栓连接在主体机架3内部，对称放置，用于平衡机器人侧转时对高空绳索产生的重力矩；轮臂平移丝杠螺母机构由轮臂平移丝杠3-3、丝杠轴承座3-4、弹性联轴器3-5、驱动电机3-6、平移螺母3-9构成，主体机架3上有3个轮臂平移丝杠螺母机构，安装方式相同，分别安装在主体机架3的上表面的三个不同位置上面，对应前、中、后臂；轮臂平移丝杠3-3通过左右两个丝杠轴承座3-4固定在主体机架3上，一端通过弹性联轴器3-5与驱动电机3-6相连，驱动电机3-6用螺栓连接的方式与主体机架3固定在一起；两根光轴3-8通过光轴固定座3-7和主体机架3相连，作为直线副使用，支承起整个轮臂机构；摄像头3-11通过抽芯铆接的方式与主体机架3连接在机器人前方右侧，用于返回机器人在高空绳索上作业时的视野；重心调节机构4整体安装在主体机架3下方，控制电箱3-1作为配重用来调节整个机器人的重心；步进电机4-3驱动同步带轮4-4与同步带条4-1进行啮合传动实现机器人横向上的直线平移运动，直线导轨4-7和直线滑块4-6作为直线副，限制控制电箱3-1只能横向平移；直线导轨4-7安装在控制电箱3-1外的铝管框架上，直线滑块4-6使用螺栓连接通过直线滑块固定座4-5安装在主体机架3的底部的铝管之上，步进电机4-3通过步进电机座4-2与主体机架3连接在一起；除冰机构5主框架左右对称，每个除冰爪旋转架5-5装有4个除冰爪5-6，除冰爪旋转架5-5通过前支架5-4与后支架5-8固定在底板5-12上；皮带机构5-7下端与辅助旋转轴箱5-11相连，皮带5-7将动力传递给除冰爪旋转架5-5；伺服电机5-2驱动丝杠导轨5-3转动，通过连杆5-1带动齿轮5-9与齿条5-10配合，从而实现除冰机构两侧支架同时张开或闭合；除冰机构底板5-12通过螺栓与前臂2固定在一起，可拆卸。

工作原理：用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人的操作过程分为放置、越过障碍物、越过杆塔间下垂的输电线缆、除冰四个步骤，具体为：

1、放置首先，工作人员把多功能机器人送到架空输电线缆上，使前臂2、中臂、后臂1的压紧轮1-7与行走轮1-8夹住线缆；压紧轮电机1-20驱动绞线轮1-18旋转拉动钢丝绳1-12，实现压紧轮1-7与行走轮1-8对线缆的压紧；行走轮驱动电机1-14通过行走轮同步带1-12将动力传递给两个行走轮1-8，使多功能机器人能够在架空输电线缆上沿线平稳前进。

2、越过障碍物在前进过程中，架空线缆上出现障碍物时，前臂2上的行走轮1-8松开线缆，丝杠2-15转动使得前臂2转动一定角度绕开线缆，然后主体机架3上对应前臂2的轮臂平移丝杠3-3转动，驱动前臂2左右平移出一定的位置避开线缆上的障碍物；同时，主体机架3上同步带轮4-4与同步带条4-1进行啮合传动，使机器人在横向上做直线平移运动，配合前臂2的左右平移，调整机器人的重心；然后中臂和后臂1上的行走轮机构驱动整个机器人前进，待到机器人前臂2越过障碍物，中臂要遇到障碍物时，机器人停止前进，主体机架3上对应前臂2的轮臂平移丝杠3-3转动，驱动前臂2左右平移回到线缆的位置，同时同步带轮4-4与同步带条4-1也要进行啮合传动，保持机器人的重心，然后丝杠2-15转动使得前臂2转动回到原来的角度位置，压紧轮1-7通过转动绞线轮1-18再次实现线缆的压紧；之后中臂重复上述前臂2的动作步骤，换成前臂2和后臂1上的行走轮机构驱动机器人前进，后臂1依此类推，直至机器人越过障碍物。

3、越过杆塔间下垂的输电线缆在前进过程中，遇到杆塔间下垂的输电线缆时，前臂2上的行走轮1-8松开线缆，丝杠2-15转动使得前臂2转动一定角度绕开线缆，然后主体机架3上对应前臂2的轮臂平移丝杠3-3转动，驱动前臂2左右平移出一定的位置，然后丝杠2-15转动驱动前臂2转动一个较大的角度，将前臂2上的行走轮机构送到下垂的线缆位置；通过调节中臂以及后臂1，调整整个机器人的姿态角使得机器人前臂2上的行走轮机构能够接触下垂的线缆，然后主体机架3上对应前臂2的轮臂平移丝杠3-3转动驱动前臂2横移，前臂2上的行走轮机构到达线缆位置，压紧轮1-7通过转动绞线轮1-18实现对线缆的压紧；中臂上的行走轮1-8松开线缆，主体机架3上对应中臂的轮臂平移丝杠3-3转动，驱动中臂横移避开线缆，此时机器人的姿态并不水平，中臂并不需要转动一个很大的角度才能接触输电线缆，通过前臂2和后臂1的配合，驱动中臂摆动、横移，使机器人中臂上的行走轮机构夹住并压紧下垂的输电线缆；之后后臂1松开线缆，进行与中臂类似的动作步骤，通过前臂2和中臂的配合，使机器人顺利通过这段下垂的线缆；待到机器人离开这段下垂的线缆，通过三条轮臂复合机构的相互配合，与上述进入的过程相似；在整个过程主体机架3上的重心调节机构4需要始终调节机器人的重心，保证机器人能够稳定地完成这一系列的动作。

4、除冰在前进过程中，输电线缆出现冰时，伺服电机5-2驱动丝杠导轨5-3通过连杆5-1带动两侧的齿条5-10向内收入，齿条5-10的运动带动与前支架5-4同轴的齿轮5-9转动，带动除冰架向两侧翻转；皮带机构5-7与除冰轴连接，带动除冰爪旋转架5-5进行旋转运动，使8个除冰爪5-6敲击线缆进行除冰，皮带5-7的目的是为了防止在出现过于难以敲击的障碍时不会发生除冰机构6卡死而烧坏电机的情况。

用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人主要应用于高空绳索直径φ20～40mm、坡度0～40°的移动检测及作业。对于此设计的实施例中所夹紧的高空绳索直径φ40mm，如图1～图6所示，多功能机器人的设计参数为：规格(长×宽×高)：1200×420×890mm；重量：30kg；下层基座1-1尺寸200×120×80mm，每两中心孔距离55mm；直线连杆1-2长：280mm；三角连杆1-5板厚20mm，与水平面夹角：中臂40°～130°、后臂40°～90°；上层平台1-6尺寸300×114×20mm；压紧轮1-7直径：φ30mm；行走轮1-8直径：φ80mm；压紧轮支撑臂1-15板厚6mm；转动轴1-21直径：φ10mm；前臂下部杆2-3长：107mm；连接轴2-4直径：φ8mm；前臂下部连杆2-5板厚6mm；摆臂连杆2-6、平行控制传动件2-7、前臂上部连杆2-8板厚8mm；前臂上部杆2-10长：200mm；从动齿轮2-11、主动齿轮2-12直径：φ60mm；滑块连杆2-13长：65mm；侧转机构支架2-9板厚15mm；主体机架3尺寸900×300×288mm，铝板壁厚1mm；涵道风扇3-2两个中心点距离555mm；两个光轴固定座3-7中心点距离88mm；光轴3-8直径：φ10mm；同步带条4-1宽：18.75mm；同步带轮4-4直径：φ34mm；直线滑块4-6宽：25mm，直线导轨4-7两中心线距离175mm；前支架5-4、后支架5-8高：105mm；除冰爪旋转架5-5直径：φ75mm；皮带5-7长：192mm；齿轮5-9直径：φ12mm；底板5-12板厚10mm。

此用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人由后臂1、前臂2、主体机架3、重心调节机构4、除冰机构5组成。其中后臂1由下层基座1-1、直线连杆1-2、丝杠螺母构件1-3、摆动驱动电机1-4、三角连杆1-5、上层平台1-6、压紧轮1-7、行走轮1-8、联轴器1-9、侧转电机1-10、齿轮传动机构1-11、钢丝绳1-12、行走轮同步带1-13、行走轮驱动电机1-14、压紧轮支撑臂1-15、回复弹簧1-16、拉紧拉簧1-17、绞线轮1-18、侧转机构连接件1-19、压紧轮电机1-20、转动轴1-21、丝杠1-22、丝杠固定件1-23等部件组成；前臂2由前臂下层基座2-1、前臂步进电机2-2、前臂下部杆2-3、连接轴2-4、前臂下部连杆2-5、摆臂连杆2-6、平行控制传动件2-7、前臂上部连杆2-8、侧转机构支架2-9、前臂上部杆2-10、从动齿轮2-11、主动齿轮2-12、滑块连杆2-13、丝杠螺母滑块2-14、丝杠2-15等部件组成；主体机架3由控制电箱3-1、涵道风扇3-2、轮臂平移丝杠3-3、丝杠轴承座3-4、弹性联轴器3-5、驱动电机3-6、光轴固定座3-7、光轴3-8、丝杠螺母3-9、光轴螺母3-10、摄像头3-11等部件组成；重心调节机构4由同步带条4-1、步进电机座4-2、步进电机4-3、同步带轮4-4、直线滑块固定座4-5、直线滑块4-6、直线导轨4-7等部件组成；除冰机构5由连杆5-1、伺服电机5-2、丝杠导轨5-3、前支架5-4、除冰爪旋转架5-5、除冰爪5-6、皮带5-7、后支架5-8、齿轮5-9、齿条5-10、辅助旋转轴箱5-11、底板5-12等部件组成。用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人实现了高空绳索直径φ20～40mm、坡度0～40°的移动检测及作业。

综上，本专利主要进行高空绳索类多功能移动机器人的结构设计，包括行走轮机构、前臂机构、中后臂摆臂机构、重心调节机构、主体机架以及除冰机构。采用轮式移动机构作为行走轮机构，实现行走任务。行进轮机构增加压紧轮，增加行进轮与输电线之间的正压力，保证始终存在着较大的摩擦力，为机器人提供了在具有一定坡度的高空绳索上的爬坡能力。采用三臂轮臂复合机构交替实现越障作为移动越障机构，其中，前臂采用齿轮及连杆机构的组合来实现通过控制一个步进电机带动丝杠转动，从而驱动连杆机构，实现前臂的大幅度摆动。中臂和后臂采用一样的摆臂的机构，三臂上各安装有具有压紧轮并且可以侧转的行走轮机构，主体机架上对应每条轮臂都安装有对应的丝杠螺母机构，用于控制轮臂避障时候的左右平移，同时主体机架上还安装有重心调整机构，把控制箱作为配重用于在机器人跨越高空绳索上的障碍时调整机器人的重心。除冰机构采用敲击法，相比较于电流融化法与铣削法，敲击法对电线造成的伤害更小，体积也更小。

Claims (7)

1.一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：包括主体机架、设置在主体机架下方的重心调节机构、设置在主体机架上方的前臂、中臂和后臂，主体机架上设置有三套结构相同的轮臂平移丝杠螺母机构，每套轮臂平移丝杠螺母机构包括设置在主体机架上的驱动电机、与驱动电机输出端连接的轮臂平移丝杠、安装在轮臂平移丝杠上的平移螺母，后臂和中臂的结构相同且均包括：下层基座、上层平台、铰接在下层基座和上层平台之间的平行四边形机构，所述平行四边形机构由两个三角连杆和两个直线连杆组成，两个直线连杆下端间设置有安装轴，安装轴上设置有丝杠固定件，丝杠固定件上安装有丝杠，两个三角连杆的中间端之间设置有转动轴，转动轴上设置有丝杠螺母构件，丝杠螺母构件设置在丝杠上，丝杠螺母构件是一个齿轮减速器，齿轮减速器的输入端连接有摆动驱动电机；前臂包括前臂下基座、前臂上平台、设置在前臂下基座上的前臂步进电机、与前臂步进电机输出端连接的前臂丝杠、安装在前臂丝杠上的丝杠螺母滑块、对称铰接在丝杠螺母滑块上的两个滑块连杆、设置在前臂下基座与上平台间的主框架，主框架左右对称且包括一对前臂上部杆、一对前臂上部连杆、一对前臂下部杆、一对前臂下部连杆、一对摆臂连杆、一对平行控制传动件、一对主动齿轮、一对从动齿轮，前臂下部杆与前臂下基座铰接，滑块连杆铰接在对应的前臂下部杆上，前臂下部杆与主动齿轮连接在同一轴上，从动齿轮与前臂上部杆通过键连接，摆臂连杆和前臂上部连杆分别与平行控制传动件铰接连接，前臂上部杆和前臂上部连杆分别与前臂上平台铰接；在后臂和中臂的上层平台上、前臂上平台上均设置有起到行走作用的行走部分；前臂的下基座、中臂和后臂的下层基座与对应的平移螺母固连。

2.根据权利要求1所述的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：行走部分包括设置在上层平台上的侧转电机、与侧转电机输出端连接的齿轮传动机构、与齿轮传动机构输出端连接的侧转机构连接件、与侧转机构连接件连接的轮架、设置在轮架之间的压紧轮电机和行走轮驱动电机、设置在压紧轮电机输出端的绞线轮、设置在行走轮驱动电机输出端上的主动轮、设置在轮架间的两个行走轴、安装在两个行走轴上的两个从动轮、设置在主动轮和两个从动轮间的行走轮同步带、设置在两个行走轴端部的两个行走轮、铰接在轮架上的压紧轮支撑臂、设置在压紧轮支撑臂与绞线轮之间的钢丝绳及滑轮组，压紧轮支撑臂是双臂结构且双臂中的一个位于轮架内、另一个位于轮架外，压紧轮支撑臂与轮架之间还设置有拉紧弹簧，压紧轮支撑臂上还设置有压紧轮且压紧轮位于轮架外。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：重心调节机构包括设置在主体机架下方中间位置的步进电机座、设置在步进电机座上的步进电机、设置在步进电机输出端的同步带轮、与同步带轮啮合的同步带条、与同步带条固连的控制电箱、设置在控制电箱上的直线导轨、安装在直线导轨中的直线滑块，直线滑块通过直线滑块固定座与主体机架固连。

4.根据权利要求2所述的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：还包括设置在前臂上方的除冰机构，除冰机构包括设置在前臂轮架上方的底板、安装在底板一侧中间位置的伺服电机、与伺服电机输出端连接的丝杠导轨、设置在丝杠导轨上的两个连杆、设置在底板上的两个齿条、分别与两个齿条啮合的两个齿轮、分别安装在两个齿轮轴上的前支架、对称设置在底板上的两个辅助旋转轴箱、铰接在两个辅助旋转轴箱上的两个后支架、设置在每个前支架与后支架之间的除冰轴、设置在每个除冰轴端部的除冰爪旋转架、设置在除冰爪旋转架上的四个除冰爪，每个辅助旋转轴箱的输出端与对应除冰轴之间设置有皮带机构，每个连杆的端部与对应的齿条连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：还包括设置在主体机架下方的涵道风扇，且涵道风扇对称设置在重心调节机构的两侧。

6.根据权利要求3所述的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：还包括设置在主体机架下方的涵道风扇，且涵道风扇对称设置在重心调节机构的两侧。

7.根据权利要求4所述的一种用于在高空绳索类线缆上移动检测及作业的多功能机器人，其特征在于：还包括设置在主体机架下方的涵道风扇，且涵道风扇对称设置在重心调节机构的两侧。

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