CN110744564A - 用于输电线路巡检机器人的动力臂和输电线路巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种用于输电线路巡检机器人的动力臂和输电线路巡检机器人，旨在解决现有技术中巡检机器人越障动作复杂、越障效率低的问题。本发明提供一种输电线路巡检机器人包括至少两个动力臂，所述动力臂包括抱线模块和巡线模块；所述巡线模块包括依次连接的弹性压紧机构、爬行轮和叶轮机构，所述爬行轮与所述叶轮机构相互独立，所述爬行轮用于在输电线路上行走，遇到障碍物时，所述叶轮机构与所述弹性压紧机构构成被动柔顺式越障装置，分别实现支撑所述爬行轮位于输电线上方和所述爬行轮不脱离障碍物表面的功能，相互配合完成越障动作。应用本发明动力臂的巡检机器人巡检时能够高效越障，运行安全稳定，减少能耗。

Description

用于输电线路巡检机器人的动力臂和输电线路巡检机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种用于输电线路巡检机器人的动力臂和输电线路巡检机器人。

背景技术

架空输电线路的安全稳定运行直接影响到供电可靠性，必须进行定期巡检，掌握其运行状态，及时对线路安全隐患进行修复和消除，确保供电安全。目前，架空输电线路上主要的障碍物包括防震锤、悬垂线夹和间隔棒等，巡检和维护工作仍以人工为主。在人工巡检和维护工作中，存在劳动强度大，作业危险性高等问题，且人工难以抵达穿越大山，大江，森林等复杂环境的输电线路。无人机技术虽能部分解决巡检问题，但应用中受到诸多限制，难以取得突破性应用进展。因此，电力部门亟需能够适应架空线路环境的带电作业机器人。

在现有的架空输电线路巡线机器人机构中，大多采用轮臂复合的两臂结构或三臂结构，在轮臂的下部设计可绕机体旋转的关节。两臂结构采用的方式是两臂皆为驱动臂，在越障过程中，开始时后臂固定而前臂脱离输电线，然后驱动后臂驱使机器人向前运动，待前臂越过障碍后，前臂进行抱线，随后后臂脱离输电线，同样，再驱动前臂使机器人向前运动，待后臂也越过障碍后再进行抱线，完成越障动作。三臂结构一般是采用越障前臂，驱动臂和越障后臂的方式，越障原理类似于两臂结构，也是通过动作分解和调整机器人重心位置的方式使得机器人交替式的越过障碍。这种越障方式越障能力强，能够跨越输电线路上的大部分障碍。然而这种越障方式比较繁琐，机器人上的越障机构复杂，因此普遍存在着越障时间长，效率低，机器人重量大和不易控制等不足。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中巡检机器人越障动作复杂、越障效率低的问题，本发明一方面提供一种用于输电线路巡检机器人的动力臂，所述动力臂包括抱线模块和巡线模块，所述巡线模块包括爬行组件、第一越障组件、第二越障组件；

所述抱线模块包括具有自锁功能的驱动机构和第一旋转机构；所述第一旋转机构与所述驱动机构铰接；所述第一旋转机构的下端部和所述驱动机构的下端部分别与本体结构件铰接；所述第一旋转机构的上端部与所述巡线模块连接；

所述爬行组件包括第一驱动装置和沿周向设置有V形轮槽的爬行轮，所述爬行轮的V形轮槽用于与输电线路卡合，所述爬行轮可以在所述第一驱动装置的驱动下沿所述输电线路滚动行走；

所述第一越障组件包括具有多个叶片的叶轮机构，所述叶轮机构与所述爬行轮同轴设置，所述叶轮机构与所述爬行轮相互独立转动，且位于所述爬行轮的上端部；

所述第二越障组件为弹性压紧机构，所述弹性压紧机构的一端与所述爬行组件固定连接，所述弹性压紧机构的另一端与所述第一旋转机构的上端部铰接；所述第二越障组件用于在所述爬行轮越障时压紧所述爬行轮使其不脱离障碍物表面。

在一些优选技术方案中，所述弹性压紧机构包括弹性元件和第二旋转机构，所述第二旋转机构一端与所述第一旋转机构铰接，另一端与所述爬行组件连接，所述弹性元件两端分别与所述第一旋转机构和所述第二旋转机构连接，通过所述弹性元件的长度形变可以改变所述第一旋转机构和所述第二旋转机构交界处的夹角；

当遇到障碍物时，所述爬行轮将阻力通过所述第二旋转机构传递至所述弹性元件，所述弹性元件受力而自身产生形变带动所述第二旋转机构绕其与所述第一旋转机构的铰接部旋转运动，所述弹性元件的弹性预紧力通过所述第二旋转机构传递至所述爬行轮，将所述爬行轮压在输电线路上，使得与所述第二旋转机构相连的所述爬行组件不脱离障碍物表面。

在一些优选技术方案中，所述第一越障组件还包括叶轮复位机构，所述叶轮机构固设于所述爬行轮外侧面，所述叶片至少有一个设置于所述爬行轮下方，所述叶片遇到障碍物时能够受阻力被动旋转，跨过障碍物，并通过所述叶轮复位机构复位到初始位置。

在一些优选技术方案中，所述叶轮复位机构包括扭转弹簧，所述扭转弹簧第一端与所述第二旋转机构连接，第二端与所述叶轮机构连接；所述叶片遇到障碍物受阻力被动旋转时所述扭转弹簧第二端受力扭转，所述扭转弹簧加载扭转力，越障完成后，所述支撑叶轮受所述扭转弹簧的扭转力复位。

在一些优选技术方案中，所述爬行组件还包括第一传动装置，所述第一驱动装置一端与所述弹性压紧机构连接，另一端通过所述第一传动装置与所述爬行轮连接，所述第一传动装置包括内啮合齿轮组，所述内啮合齿轮组包括内啮合的齿圈和主动齿轮，所述第一驱动装置输出端与所述主动齿轮连接，所述齿圈与所述爬行轮固定，所述第一驱动装置通过驱动所述主动齿轮转动，带动所述齿圈和所述爬行轮同步转动。

在一些优选技术方案中，所述爬行组件还包括刹车机构，所述爬行组件还包括刹车机构，所述刹车机构固设于所述弹性压紧机构上，所述刹车机构包括齿轮夹具和第二驱动装置，所述齿轮夹具包括相互啮合的主齿轮夹具和副齿轮夹具，所述主齿轮夹具和所述副齿轮夹具分别对应设置有与所述爬行轮凹槽平齐的夹持端，所述主齿轮夹具和所述副齿轮夹具的夹持端在所述第二驱动装置的驱动下彼此靠近或背离，以使设置于所述主齿轮夹具和所述副齿轮夹具之间的输电线路被夹持或被释放。

在一些优选技术方案中，所述刹车机构还包括第二传动装置，所述第二传动装置包括钢丝绳和钢丝轮，所述钢丝轮一端设置有与所述钢丝绳连接的连接部，另一端设置有与所述齿轮夹具啮合的啮合部，所述第二驱动装置通过所述钢丝绳与所述钢丝轮的连接部连接，所述钢丝轮的啮合部与所述主齿轮夹具和/或所述副齿轮夹具啮合，所述第二驱动装置通过所述钢丝绳驱动所述钢丝轮转动，所述钢丝轮转动带动所述主齿轮夹具的夹持端和所述副齿轮夹具的夹持端彼此靠近或背离。

在一些优选技术方案中，所述弹性元件为氮气弹簧。

在一些优选技术方案中，所述叶片外缘设置有延伸部，所述延伸部的延伸方向与所述爬行轮所在方向相反。

本发明另一方面提供一种输电线路巡检机器人，包括巡检机器人本体，以及至少两个上述用于输电线路巡检机器人的动力臂，相邻所述动力臂之间通过所述巡检机器人本体连接。

本发明的有益效果:

本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂结构简单，设计由叶轮机构和弹性压紧机构结合的被动柔顺式越障方式，自动适应不同尺寸不同类型的障碍物，在越障过程中爬行轮不需要通过脱线来实现跨越障碍物，可直接从障碍物上面或侧面越过，避免脱线而导致越障失败，可靠性及巡检效率高，实现高效快速安全越障。应用本发明动力臂的巡检机器人在面对输电路上的防震锤、悬垂线夹和间隔棒等障碍时，能够高效的跨越，具有越障效率高、安全性能高、节能减耗的优点。本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂应用范围广，可以广泛应用于输电线路巡检和作业机器人中，具备很好的实用价值和商业前景。

本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂设置具有自锁性的抱线模块，可以简化机器人上下线的动作和过程，保证巡检机器人稳定运行的同时，降低控制难度，简化流程，提升效率。

本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂爬行轮组件通过设置内啮合齿轮传动机构，在保证爬行轮和叶轮相互独立的情况下，有效减少了爬行轮驱动机构的重量和空间。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种实施例的用于输电线路巡检机器人的动力臂整体结构示意图；

图2为本发明一种实施例中爬行组件结构示意图；

图3为本发明一种实施例中刹车机构结构示意图；

图4为本发明一种实施例中扭转弹簧的结构示意图；

图5为本发明一种实施例中抱线模块的运动示意图一

图6为本发明一种实施例中抱线模块的运动示意图二

图7为本发明一种实施例的输电线路巡检机器人结构示意图一；

图8为本发明一种实施例的用于输电线路巡检机器人的动力臂越障示意图一；

图9为本发明一种实施例的用于输电线路巡检机器人的动力臂越障示意图二；

图10为本发明一种实施例的用于输电线路巡检机器人的动力臂越障示意图三；

图11为本发明一种实施例的用于输电线路巡检机器人的动力臂越障示意图四；

图12为本发明一种实施例的输电线路巡检机器人结构示意图二。

附图标记列表：

100-本体结构件；200-抱线模块，210-驱动机构，220-第一旋转机构；300-爬行组件，310-第一驱动装置，320-爬行轮，330-第一传动装置，331-齿圈，332-主动齿轮，340-刹车机构，341-钢丝绳，342-钢丝轮，343-防滑橡胶，344-主齿轮夹具，345-副齿轮夹具；400-第一越障组件，410-叶轮机构，411-叶片，412-叶轮轴，421-扭转弹簧，422-爬行轮轴，423-轴承；500-第二越障组件，510-氮气弹簧，520-第二旋转机构；600-障碍物。

具体实施方式

为使本发明的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

本发明一方面提供一种用于输电线路巡检机器人的动力臂包括抱线模块和巡线模块，所述巡线模块包括爬行组件、第一越障组件、第二越障组件；

所述抱线模块包括具有自锁功能的驱动机构和第一旋转机构；所述第一旋转机构与所述驱动机构铰接；所述第一旋转机构的下端部和所述驱动机构的下端部分别与本体结构件铰接；所述第一旋转机构的上端部与所述巡线模块连接；

所述爬行组件包括第一驱动装置和沿周向设置有环形凹槽的爬行轮，所述爬行轮的环形凹槽用于与输电线路卡合，所述爬行轮可以在所述第一驱动装置的驱动下沿所述输电线路滚动行走；

所述第一越障组件包括具有多个叶片的叶轮机构，所述叶轮机构与所述爬行轮同轴设置，所述叶轮机构与所述爬行轮不共轴，且相互独立，且位于所述爬行轮的上端部；

所述第二越障组件为弹性压紧机构，所述弹性压紧机构的一端与所述爬行组件固定连接，所述弹性压紧机构的另一端与所述第一旋转机构的上端部铰接；所述第二越障组件用于在所述爬行轮越障时压紧所述爬行轮使其不脱离障碍物表面。

本发明另一方面提供一种输电线路巡检机器人，所述巡线机器人本体和至少两个上述动力臂；相邻所述动力臂之间通过所述巡线机器人本体连接。

为了更清晰地对本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂进行说明，下面结合附图对本方发明一种优选实施例进行展开详述。

本实施例提供一种用于输电线路巡检机器人的动力臂，其中，所述动力臂包括本体结构件100，以及固设于所述本体结构件上的抱线模块200和巡线模块，所述抱线模块用于辅助动力臂抱线或脱线，所述巡线模块用于所述动力臂沿输电线路爬行并越障。具体地，所述巡线模块包括爬行组件300、第一越障组件400、第二越障组件500；其中所述爬行组件300包括用于与输电线路卡合的爬行轮320，所述第一越障组件400包括设置于所述爬行轮320外侧面的叶轮机构410，所述第二越障组件500为弹性压紧机构，当所述爬行轮320沿输电线路爬行时，叶轮机构410遇到障碍物时受力旋转越过障碍物，所述弹性压紧机构受力将所述爬行轮320压在输电线上配合叶轮机构共同越障。本发明通过叶轮与弹性压紧机构的沟通配合实现被动柔顺式越障方式，自动适应不同尺寸不同类型的障碍物，在越障过程中爬行轮不需要通过脱线来实现跨越障碍物，可直接从障碍物上面或侧面越过，避免脱线而导致越障失败，可靠性及巡检效率高，实现高效快速安全越障。

优选地，所述抱线模块包括具有自锁功能的驱动装置210和第一旋转机构220；所述第一旋转机构220与所述驱动机构210铰接；所述第一旋转机构220的下端部和所述驱动机构210的下端部分别与本体结构件100铰接；所述第一旋转机构220的上端部与所述巡线模块连接；本实施例优选具有自锁性的驱动装置210为电动推杆，如图5和图6所示，将电动推杆的输出端与本体结构件100连接，电动推杆处于收缩状态时，本发明动力臂为脱线状态；当机器人需要抱线动作时，电动推杆外伸，带动第一旋转机构220顺时针转动，完成抱线动作。或者，将电动推杆固定端与本体结构件连接，电动推杆的伸缩端与第一旋转机构220连接，当电动推杆收缩时，动力臂抱线，当电动推杆伸出，带动第一旋转机构220绕其与本体结构件100的铰接部旋转运动，使得动力臂脱线。本实施例优选将第一旋转机构设置为L形结构，本领域技术人员可根据实际情况灵活设置。另一方面本领域技术人员可以在实际应用中灵活地选择具有自锁性的驱动装置，可以采用电动推杆驱动，也可以采用蜗轮蜗杆传动机构，只要是满足自锁性的驱动装置即可，当采用蜗轮蜗杆自锁驱动动力臂对输电线路进行抱线时，同样地，设置蜗轮蜗杆与本体结构件固定进行驱动，相应地，第一旋转机构、本体结构件、以及驱动机构之间的连接关系可能会产生变动，具体结构和安装方式本领域技术人员可根据实际情况灵活设置，同样地，其他自锁驱动方式在此不再一一列举，对于自锁驱动机构的改变均不偏离本发明原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

具体参阅图2，爬行组件300包括第一驱动装置310和沿周向设置有环形凹槽的爬行轮320，所述爬行轮320的环形凹槽用于与输电线路卡合，本实施例优选环形凹槽为深V形轮槽，通过深V形轮槽能够使本发明爬行轮与输电线路不易脱离，紧密卡合。本领域技术人员也可根据实际情况灵活设置为倒梯形凹槽或其他结构，在此不再一一列举。所述爬行轮320可以在所述第一驱动装置310的驱动下沿所述输电线路滚动行走；进一步地，所述爬行组件300还包括第一传动装置330，所述第一驱动装置310一端与弹性压紧机构连接，另一端通过所述第一传动装置330与所述爬行轮320连接，所述第一驱动装置310通过所述第一传动装置330驱动爬行轮320行走，优选地，所述第一驱动装置310为旋转电机和减速机，所述第一传动装置330包括内啮合齿轮组，所述内啮合齿轮组包括内啮合的齿圈331和主动齿轮332，所述旋转电机和减速机的输出端与所述主动齿轮332连接，所述齿圈331与所述爬行轮320固定，所述旋转电机和减速机通过输出转速和转矩驱动所述主动齿轮332转动，带动所述齿圈331和所述爬行轮320同步转动。本领域技术人员也可根据实际情况灵活设置第一驱动装置和第一传动装置，只要能够使爬行轮沿输电线路滚动前行即可，具体可参照公知常识选择合适方案，在此不再一一列举。本实施例通过设置内啮合齿轮实现驱动爬行轮，在保证爬行轮和叶轮相互独立的情况下，有效减少了爬行轮驱动机构的重量和空间。

进一步地，由于输电线路作业机器人作业时需要机器人保持静止状态，在本发明优选的实施例中，爬行组件300还设置有刹车机构340，所述刹车机构340固设于上述弹性压紧机构，所述刹车机构340包括齿轮夹具和第二驱动装置，所述齿轮夹具包括相互啮合的主齿轮夹具344和副齿轮夹具345，所述主齿轮夹具344和所述副齿轮夹具345分别对应设置有与所述爬行轮320凹槽平齐的夹持端，所述主齿轮夹具344和所述副齿轮夹具345的夹持端在所述第二驱动装置的驱动下彼此靠近或背离，以使设置于所述主齿轮夹具344和所述副齿轮夹具345之间的输电线路被夹持或被释放。所述刹车机构340还包括第二传动装置，所述第二传动装置包括钢丝绳341和钢丝轮342，所述钢丝轮342一端设置有与所述钢丝绳341连接的连接部，另一端设置有与所述齿轮夹具啮合的啮合部，所述第二驱动装置通过所述钢丝绳与所述钢丝轮的连接部连接，所述钢丝轮的啮合部与所述主齿轮夹具和/或所述副齿轮夹具啮合，所述第二驱动装置通过所述钢丝绳341驱动所述钢丝轮342转动，所述钢丝轮342转动带动所述主齿轮夹具的夹持端和所述副齿轮夹具的夹持端彼此靠近或背离。

具体地，本实施例优选结构如图3所示，包括：钢丝轮342，钢丝绳341，主齿轮夹具344，副齿轮夹具345和防滑橡胶343，以及位于刹车机构底部的第二驱动装置，所述第二驱动装置与弹性压紧机构连接。底部第二驱动装置通过钢丝绳341与钢丝轮342相连，钢丝轮上固定有与主齿轮夹具或副齿轮夹具啮合的齿轮，本实施例优选与主齿轮夹具相啮合，主齿轮夹具344与副齿轮夹具345相互啮合，防滑橡胶343分别固定在主齿轮夹具和副齿轮夹具的末端。通过底部第二驱动装置拉扯钢丝绳341，带动钢丝轮342转动，从而实现主齿轮夹具344和副齿轮夹具345同向或反向转动，完成抱线或脱线动作。需要说明的是，第二驱动装置可以为舵机，也可以为其他动力装置，只要能够驱动所述钢丝轮转动即可，本领域技术人员可采用惯用手段进行替换，在此不再赘述；齿轮可以与钢丝轮一体化设置也可以套接连接；所述钢丝轮可单独与主齿轮夹具连接，也可以和副齿轮夹具连接，也可以同时与主齿轮夹具和副齿轮夹具啮合；所述夹持端设置的柔性防滑橡胶343，一方面能够增大刹车机构与输电线路的摩擦力，增强刹车效果，另一方面能够减少输电线路的损伤。本领域技术人员也可将防滑橡胶替换为其他结构或材料，在此不再一一列举。

本发明实施例中，第一越障组件400与第二越障组件500相互独立且相互配合，共同辅助动力臂完成越障过程。进一步地，第一越障组件400包括具有多个叶片411的叶轮机构410，所述叶轮机构410与所述爬行轮320连接，且位于所述爬行轮320的上端部，所述叶轮机构410与所述爬行轮320相互独立，所述叶轮机构410的运动状态不会干涉所述爬行轮320的运动，使得所述叶轮机构410遇到障碍物受力旋转时，爬行轮320继续行走；所述叶片411的长度优选地，应大于所述爬行轮320的半径，本实施例中优选将叶片长度设置为大于爬行轮半径的二倍，以使得所述叶片在越障时与输电线路或障碍物卡合，防止爬行轮320脱离输电线路，避免动力臂坠落。所述第一越障组件400还包括叶轮复位机构420，所述叶轮机构410固设于所述爬行轮320外侧面，由于本发明用于输电线路巡检机器人，输电线路上的常规障碍物只有三种，其包括悬垂线夹、防震锤和间隔棒，其中本发明动力臂可通过爬行轮之间压过防震锤和间隔棒表面完成越障，当本发明的障碍物为悬垂线夹时，需要第一越障组件和第二越障组件共同配合，以完成越障，此时叶轮机构的相邻两个叶片的外缘间隔距离优选应大于悬垂线夹最大长度的三分之二，使得叶片能够跨过障碍物，实现越障。所述叶片411至少有一个设置于所述爬行轮下方，使得叶片411能够第一时间受到障碍物阻力，所述叶片遇到障碍物时能够受阻力被动旋转，跨过障碍物，并通过所述叶轮复位机构复位到初始位置。

具体地，所述叶轮复位机构420包括扭转弹簧421，所述扭转弹簧421第一端与所述第二旋转机构520连接，第二端与所述叶轮机构410连接；所述叶片411遇到障碍物受力旋转时所述扭转弹簧421第二端受力扭转，所述扭转弹簧421加载扭转力，越障完成后，所述叶片411受所述扭转弹簧421的扭转力复位。具体地，为使本发明结构便于理解，优选一实施例结构示意说明，参阅图4，本实施例结构叶轮机构包括叶片411，叶轮轴412，轴承423、爬行轮轴422和扭转弹簧421。扭转弹簧421通过叶轮轴412与第二旋转机构520连接，所述叶轮轴412一端固设于所述第二旋转机构，另一端穿设于爬行轮320与扭转弹簧421连接，所述爬行轮滚动行走时，爬行轮轴固定不动，所述爬行轮轴起到固定爬行轮的作用。同样的，扭转弹簧421通过设置于叶轮机构上的叶轮轴412与叶轮机构连接，所述叶轮轴用于支撑并固定叶片411。本实施例优选轴承423为角接触球轴承，本领域技术人员可根据实际情况灵活选择圆锥滚子轴承或其他轴承，或是其他连接装置，只要能够将叶轮轴和爬行轮轴分别与扭转弹簧连接，且相互独立转动即可。进一步地如图4所示，叶片411安装在爬行轮320正上方，在越障过程中，向外伸出的叶片411可以撑起爬行轮320，防止其滑落。叶片只是用于越障过程中，在机器人正常运行时，叶轮机构不随爬行轮一同转动，所以叶轮轴412与爬行轮相互独立，互补耦合。爬行轮两端连接角接触球轴承，爬行轮轴422与一端角接触球轴承相连，叶轮轴412与另一端角接触球轴承相连，扭转弹簧421连接两端角接触球轴承的内圈。爬行轮320转动过程中，第一驱动装置驱动内啮合齿轮组传动驱动爬行轮320转动，进而带动角接触球轴承外圈转动，而与爬行轮轴422相连的轴承内圈保持固定，叶轮机构410也保持静止。当叶轮机构通过悬垂线夹障碍物600时，叶片411转动，待越过障碍时，由于扭转弹簧421的恢复力使叶片411复位。优选地，叶片411外缘设置有延伸部，所述延伸部的延伸方向与所述爬行轮所在方向相反。当爬行轮越障时，障碍物600为悬垂线夹时，由于悬垂线夹长度较长，爬行轮可能伴随下倾，所以叶片是撑在悬垂线夹(障碍物)上的，此时叶片通过延伸部可以挂在障碍物或输电线路上，避免爬行轮坠落。本领域技术人员也可在爬行轮上设置有通孔，所述第二旋转机构能够通过所述通孔与扭转弹簧直接连接，同时第二旋转机构能够对爬行轮起支撑作用，本实施例则优选为使用爬行轮轴与扭转弹簧连接，使得爬行组件与叶轮机构同轴但不共轴的设置，使得叶轮转动不会影响爬行轮爬行。本领域技术人员可根据情况随意设置连接件，只要能够使第二旋转机构与叶轮复位机构连接即可。

所述第二越障组件500为弹性压紧机构，所述弹性压紧机构的一端与所述爬行组件300固定连接，所述弹性压紧机构的另一端与所述第一旋转机构220的上端部铰接；所述第二越障组件500用于在所述爬行轮320越障时压紧所述爬行轮320使其不脱离障碍物表面。

进一步地，所述弹性压紧机构还包括弹性元件和第二旋转机构520，所述第二旋转机构520一端与所述第一旋转机构220铰接，另一端与所述爬行组件300连接，所述弹性元件两端分别与所述第一旋转机构220和所述第二旋转机构520连接，通过所述弹性元件的长度形变可以改变所述第一旋转机构220和所述第二旋转机构520交界处的夹角；当遇到障碍物时，所述爬行轮320将阻力通过所述第二旋转机构520传递至所述弹性元件，所述弹性元件受力而自身产生形变带动所述第二旋转机构520绕其与所述第一旋转机构220的铰接部旋转运动，所述弹性元件的弹性预紧力通过所述第二旋转机构520传递至所述爬行轮320，将所述爬行轮320压在输电线路上，使得与所述第二旋转机构520相连的所述爬行组件300不脱离障碍物表面。参阅图7-11，当动力臂遇到悬垂线夹等障碍物600时，爬行组件300受到阻力，并将阻力传递到第二旋转机构520，带动爬行组件300逆时针转动，使动力臂在运动的过程中爬行轮320能够爬上障碍物600。弹性元件优选为设有预紧力的氮气弹簧510，氮气弹簧510受力发生形变产生弹力，传递至第二旋转机构520压紧爬行轮使其不脱离障碍物600表面。本实施例优选将第二旋转机构设置为L形结构，使其一方面与第一旋转机构220连接，另一方面能够为刹车机构340和第一驱动装置310提供支撑和安装结构，本领域技术人员可以根据实际情况灵活设置第二旋转机构的结构。采用氮气弹簧作为弹性元件，能够设置预紧力，实现弹压力恒定和延时动作，且氮气弹簧使用寿命长，安全可靠，维护方便，无需外加动力源。当然本领域技术人员也可根据实际情况灵活设计弹性压紧机构的具体结构，及弹性元件的种类，只要能够使爬行轮在越障时能够不脱离输电线路和障碍物的情况下即可。这种对弹性压紧机构的结构进行改变均不超出本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。

本发明另一方面提供一种应用上述实施例动力臂的输电线路巡检机器人，所述巡检机器人包括巡检机器人本体和至少两个上述动力臂，相邻动力臂之间通过巡检机器人本体连接。优选地，巡检机器人本体可以为刚性平台，参阅图7和图12，两个上述实施例的动力臂对称设置于巡检机器人本体两侧，附图仅示意了双线巡检的情况，本发明巡检机器人也可应用于单线巡检，两个动力臂分别设置于待巡检输电线路的左右两侧，且一前一后布置，间隔距离视实际情况而定，谨防相邻动力臂之间相互干涉。本发明巡检机器人的动力臂也可为三个、四个等多个动力臂，在此不再一一列举。进一步地，本发明巡检机器人本体优选为刚性平台，其形状、大小、材质在此不做限定，本领域技术人员可进一步在所述巡检机器人本体上或爬行轮组件处安装监控装置，以便于检测输电线路。对于本发明动力臂及巡检机器人的控制方法等不在本申请文件描述范围内，采用公知技术进行。

上述本申请实施例中的技术方案中，至少具有如下的技术效果及优点：

本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂结构简单，设计由叶轮机构和弹性压紧机构结合的被动柔顺式越障方式，自动适应不同尺寸不同类型的障碍物，在越障过程中爬行轮不需要通过脱线来实现跨越障碍物，可直接从障碍物上面或侧面越过，避免脱线而导致越障失败，可靠性及巡检效率高，实现高效快速安全越障。应用本发明动力臂的巡检机器人在面对输电路上的防震锤、悬垂线夹和间隔棒等障碍时，能够高效的跨越，具有越障效率高、安全性能高、节能减耗的优点。本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂应用范围广，可以广泛应用于输电线路巡检和作业机器人中，具备很好的实用价值和商业前景。

本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂设置具有自锁性的抱线模块，可以简化机器人上下线的动作和过程，保证巡检机器人稳定运行的同时，降低控制难度，简化流程，提升效率。

本发明用于输电线路巡检机器人的动力臂爬行轮组件通过设置内啮合齿轮传动机构，在保证爬行轮和叶轮相互独立的情况下，有效减少了爬行轮驱动机构的重量和空间。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述动力臂包括抱线模块和巡线模块，所述巡线模块包括爬行组件、第一越障组件、第二越障组件；

所述抱线模块包括具有自锁功能的驱动机构和第一旋转机构；所述第一旋转机构与所述驱动机构铰接；所述第一旋转机构的下端部和所述驱动机构的下端部分别与本体结构件铰接；所述第一旋转机构的上端部与所述巡线模块连接；

所述爬行组件包括第一驱动装置和沿周向设置有V形轮槽的爬行轮，所述爬行轮的V形轮槽用于与输电线路卡合，所述爬行轮可以在所述第一驱动装置的驱动下沿所述输电线路滚动行走；

所述第一越障组件包括具有多个叶片的叶轮机构，所述叶轮机构与所述爬行轮同轴设置，所述叶轮机构与所述爬行轮相互独立转动，且位于所述爬行轮的上端部；

所述第二越障组件为弹性压紧机构，所述弹性压紧机构的一端与所述爬行组件固定连接，所述弹性压紧机构的另一端与所述第一旋转机构的上端部铰接；所述第二越障组件用于在所述爬行轮越障时压紧所述爬行轮使其不脱离障碍物表面。

2.根据权利要求1所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述弹性压紧机构包括弹性元件和第二旋转机构，所述第二旋转机构一端与所述第一旋转机构铰接，另一端与所述爬行组件连接，所述弹性元件两端分别与所述第一旋转机构和所述第二旋转机构连接，通过所述弹性元件的长度形变可以改变所述第一旋转机构和所述第二旋转机构交界处的夹角；

当遇到障碍物时，所述爬行轮将阻力通过所述第二旋转机构传递至所述弹性元件，所述弹性元件受力而自身产生形变带动所述第二旋转机构绕其与所述第一旋转机构的铰接部旋转运动，所述弹性元件的弹性预紧力通过所述第二旋转机构传递至所述爬行轮，将所述爬行轮压在输电线路上，使得与所述第二旋转机构相连的所述爬行组件不脱离障碍物表面。

3.根据权利要求1所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述第一越障组件还包括叶轮复位机构，所述叶轮机构固设于所述爬行轮外侧面，所述叶片至少有一个设置于所述爬行轮下方，所述叶片遇到障碍物时能够受阻力被动旋转，跨过障碍物，并通过所述叶轮复位机构复位到初始位置。

4.根据权利要求3所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述叶轮复位机构包括扭转弹簧，所述扭转弹簧第一端与所述第二旋转机构连接，第二端与所述叶轮机构连接；所述叶片遇到障碍物受阻力被动旋转时所述扭转弹簧第二端受力扭转，所述扭转弹簧加载扭转力，越障完成后，所述支撑叶轮受所述扭转弹簧的扭转力复位。

5.根据权利要求1所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述爬行组件还包括第一传动装置，所述第一驱动装置一端与所述弹性压紧机构连接，另一端通过所述第一传动装置与所述爬行轮连接，所述第一传动装置包括内啮合齿轮组，所述内啮合齿轮组包括内啮合的齿圈和主动齿轮，所述第一驱动装置输出端与所述主动齿轮连接，所述齿圈与所述爬行轮固定，所述第一驱动装置通过驱动所述主动齿轮转动，带动所述齿圈和所述爬行轮同步转动。

6.根据权利要求1所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述爬行组件还包括刹车机构，所述刹车机构固设于所述弹性压紧机构上，所述刹车机构包括齿轮夹具和第二驱动装置，所述齿轮夹具包括相互啮合的主齿轮夹具和副齿轮夹具，所述主齿轮夹具和所述副齿轮夹具分别对应设置有与所述爬行轮凹槽平齐的夹持端，所述主齿轮夹具和所述副齿轮夹具的夹持端在所述第二驱动装置的驱动下彼此靠近或背离，以使设置于所述主齿轮夹具和所述副齿轮夹具之间的输电线路被夹持或被释放。

7.根据权利要求6所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述刹车机构还包括第二传动装置，所述第二传动装置包括钢丝绳和钢丝轮，所述钢丝轮一端设置有与所述钢丝绳连接的连接部，另一端设置有与所述齿轮夹具啮合的啮合部，所述第二驱动装置通过所述钢丝绳与所述钢丝轮的连接部连接，所述钢丝轮的啮合部与所述主齿轮夹具和/或所述副齿轮夹具啮合，所述第二驱动装置通过所述钢丝绳驱动所述钢丝轮转动，所述钢丝轮转动带动所述主齿轮夹具的夹持端和所述副齿轮夹具的夹持端彼此靠近或背离。

8.根据权利要求2所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述弹性元件为氮气弹簧。

9.根据权利要求3所述的用于输电线路巡检机器人的动力臂，其特征在于，所述叶片外缘设置有延伸部，所述延伸部的延伸方向与所述爬行轮所在方向相反。

10.一种输电线路巡检机器人，其特征在于，包括巡检机器人本体，和至少两个权利要求1至9中任一项所述的动力臂；相邻所述动力臂之间通过所述巡检机器人本体连接。

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