CN112003187B - 一种关节型双足高压线巡检机器人 - Google Patents

一种关节型双足高压线巡检机器人 Download PDF

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Abstract

一种关节型双足高压线巡检机器人。涉及机器人技术领域，尤其涉及一种高压线巡检机器人。提出了一种机动性强、稳定可靠、可越障碍和换线，且适用广泛、带有“攀爬臂”机构可沿高压线行走的关节型双足高压线巡检机器人。包括行走夹钳A和行走夹钳B，行走夹钳A和行走夹钳B分别抓握在高压线缆上，并能沿所述高压线缆行走，所述行走夹钳A和行走夹钳B之间通过攀爬机构连接，所述攀爬机构包括：主机架、重锤和对称设置在所述主机架两侧的攀爬臂，所述转动机构三的轴心平行于所述连接臂二的轴心。本发明结构精巧，机动能力强，适用广泛、稳定可靠。

Description

一种关节型双足高压线巡检机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种高压线巡检机器人。
背景技术
高压输电一般常采用铁塔承载的架空线方式传输，采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式。电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续的各种因素的影响会引起线路损伤，如出现金具锈蚀、松动，电缆接头松动，绝缘子开裂，钢芯铝绞线发热、断股等风险，若不及时巡检、修复更换，原本微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积的停电和巨大的经济损失。
一般极端冰冻天气，台风天气后有必要进行检测。当前输电导线巡检、维护的方法一般为人工巡检方法，这种方法劳动强度大，工作效率和探测精度低，可靠性差，而且危险性高，工人的安全性得不到保障；特别是对山区和跨越大江大河线路的巡检，存在很大的困难，甚至有一些巡检项目依靠常规方法难以完成巡检，随着巡线机器人技术的发展，为高压输电线的检查工作提供了新的技术手段。
现有技术中，巡检机器人单根高压线行走基本没有难点，难点在于在线塔位置的跨越，高压线存在跳线，交叉，接头，支撑，悬吊等不确定状态，跨越难度极大。
发明内容
本发明克服现有技术存在的缺陷，提出了一种机动性强、稳定可靠、可越障碍和换线，且适用广泛、带有“攀爬臂”机构可沿高压线行走的关节型双足高压线巡检机器人。
本发明的技术方案是:包括行走夹钳A和行走夹钳B，行走夹钳A和行走夹钳B分别抓握在高压线缆上，并能沿所述高压线缆行走，所述行走夹钳A和行走夹钳B之间通过攀爬机构连接，所述攀爬机构包括：主机架、重锤和对称设置在所述主机架两侧的攀爬臂，
所述攀爬臂包括连接臂一和连接臂二，所述连接臂一的上端与下端相互垂直设置，所述连接臂一的上端通过转动机构一连接在所述行走夹钳A/B的下部，所述转动机构一的转动轴心与所述行走夹钳A/B的行走方向平行；所述连接臂一的下端通过转动机构二连接在所述连接臂二的上端；所述连接臂二的下端通过转动机构三连接在主机架的侧端；
所述主机架包括主机架臂A和主机架臂B，所述主机架臂A通过转动机构四与主机架臂B连接，所述转动机构四的下部连接有连接臂三，在所述连接臂三的下端设置有转动机构五，所述转动机构五的下部活动连接有重锤。
所述重锤与所述转动机构五之间具有重锤连杆，所述重锤连杆的长度≥主机架A/B的长度+连接臂二+连接臂一的长度。
所述重锤的质量≥行走夹钳A/B单体+连接臂一+转动机构一+连接臂二+转动机构二+转动机构三的质量。
所述连接臂一、连接臂二与转动机构二的轴心相垂直。
所述转动机构三的轴心平行于所述连接臂二的轴心。
所述转动机构四的轴心垂直于所述主机架。
所述转动机构五的轴心垂直于所述转动机构四的轴心。
所述行走夹钳包括支座和滚轮，所述支座包括支座一和支座二，所述支座一和支座二通过铰接部件铰接连接，所述支座一和支座二上铰接设置有滚轮，所述支座一和支座二上的滚轮夹持形成抓线空间。
所述支座一和支座二上共设置至少3个滚轮，所述滚轮轮廓表面为V字型。
本发明设置有一对行走夹钳可沿高压线缆行走，该对行走夹钳之间通过攀爬机构连接，攀爬机构包括：主机架、重锤和对称设置在主机架两侧的攀爬臂，攀爬臂包括连接臂一和连接臂二、分别与行走夹钳的下部和主机架的侧端活动连接，连接臂一与连接臂二之间通过转动机构二连接，而主机架中心位置上还设有转动机构四，转动机构四下部还通过转动机构五活动连接有重锤；本发明的设置结构精巧，只需双足即可实现在高压线缆上行走，其间部件之间采用多个转动机构连接，且在作出跨越动作时可依靠重锤的实时位置调整来控制整机的重心来保持平衡，机动能力强，通过多个转动机构的联动，使机器人在行走活动时可针对不同的巡检环境从而作出相适应的动作变化，不仅可沿单线行走，还可以适应跳线、跨越交叉过渡电缆、跨越绝缘部件障碍等多种情形，适用广泛、稳定可靠。
附图说明
图1是本发明的使用状态参考图，
图2是本发明的结构示意图，
图3是本发明在跨越障碍时的状态参考图，
图4是本发明在跨越障碍后的状态示意图，
图5是本发明行走夹钳的使用状态示意图一，
图6是本发明行走夹钳在抓线前的状态示意图，
图7是本发明行走夹钳的使用状态示意图二，
图8是本发明行走夹钳在抓线时的状态示意图。
图中，1是连接臂一，2是连接臂二，3是连接臂三，41是主机架臂A，42是主机架臂B，5是重锤，6是行走夹钳A，60是铰接部件，61是支座一，62是支座二，63是连接耳，6’是行走夹钳B，7是线缆A，7’是线缆B，8是电力金具，9是滚轮，91为铰接支撑块，A1是转动机构一，A2是转动机构二，A3是转动机构三，A4是转动机构四，A5是转动机构五；G5是重锤重力，G6’是行走夹钳B重力。
具体实施方式
以下结合附图1-8进一步表述本发明，包括行走夹钳A6和行走夹钳B6’，行走夹钳A6和行走夹钳B6’分别抓握在高压线缆上，并能沿高压线缆行走，行走夹钳A6和行走夹钳B6’之间通过攀爬机构连接，攀爬机构包括：主机架、重锤5和对称设置在主机架两侧的攀爬臂，
攀爬臂包括连接臂一1和连接臂二2，连接臂一1的上端与下端相互垂直设置，连接臂一1的上端通过转动机构一A1连接在行走夹钳A/B的下部，转动机构一A1的转动轴心与行走夹钳A/B的行走方向平行；连接臂一1的下端通过转动机构二A2连接在连接臂二2的上端，连接臂一1和连接臂二2皆可绕转动机构二A2轴心转动；连接臂二2的下端通过转动机构三A3连接在主机架的侧端，连接臂二2在与主机架同一平面上转动；
主机架包括主机架臂A41和主机架臂B42，主机架臂A41通过转动机构四与主机架臂B42连接，主机架臂A41与主机架臂B42绕转动机构四A4的轴心转动，转动机构四A4的下部连接有连接臂三3，连接臂三3绕转动机构四A4的轴心转动，在连接臂三3的下端设置有转动机构五A5，转动机构五A5的下部活动连接有重锤5，重锤5通过重锤连杆活动连接在转动机构五A5上。
重锤5与转动机构五A5之间具有重锤连杆，重锤连杆的长度≥主机架A/B的长度+连接臂二2+连接臂一1的长度。
重锤5的质量≥行走夹钳A/B单体+连接臂一1+转动机构一A1+连接臂二2+转动机构二A2+转动机构三A3的质量。
此处的重锤连杆和重锤5的设置方式是为了适应本发明左半部分的力臂与重力的要求，可在机器人运作的过程中实时调整重锤5的位置来控制整机的重心以保持平衡。
连接臂一1、连接臂二2与转动机构二A2的轴心相垂直。
转动机构三A3的轴心平行于所述连接臂二2的轴心。
转动机构四A4的轴心垂直于主机架。
转动机构五A5的轴心垂直于转动机构四A4的轴心。
行走夹钳包括支座和滚轮9，支座包括支座一61和支座二62，支座一61和支座二62通过铰接部件60铰接连接，支座一61和支座二62上铰接设置有滚轮9，滚轮9通过铰接支撑块91设置在支座上，支座一61和支座二62上的滚轮9夹持形成抓线空间。
支座一61和支座二62上共设置至少3个滚轮，滚轮9轮廓表面为V字型。
滚轮9的铰接设置便于在抓线时受力适时调节，两支座上的滚轮9若共设有3个时应呈三角设置，这样在抓线行走时有较好地稳定性，若超过三个时，应当在两支座上均布，V字型的滚轮9表面更有利于夹持线缆，同时支座一61的下部设置连接耳63，用于与主机构的连接。
行走夹钳的工作原理如下：在抓线前，支座一61与支座二62张开，支座一61上的滚轮9利用V字型表面结构先夹持住线缆，然后支座二62闭合，支座二62上的滚轮9与支座一61上的滚轮9上下共同夹持线缆；支座一61与支座二62铰接，支座一61与支座二62之间的“开合”即可实现对线缆的卡合和脱离。
本发明运行原理如下：如图3、4所示，机器人在从线缆A7跨越中间悬吊电力金具8的线杆到交叉的线缆B7’上时，行走夹钳A6把握在线缆A7上，多个联动机构运作使行走夹钳B6’脱离线缆A7向线缆B7’跨越，此时重锤5进行实时调整，使实时位置的重锤重力G5与实时位置的行走夹钳B重力G6’于机器人主体相协调，维持机器人在运行的过程中保持主体的重心平衡。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种关节型双足高压线巡检机器人，包括行走夹钳A和行走夹钳B，行走夹钳A和行走夹钳B分别抓握在高压线缆上，并能沿所述高压线缆行走，其特征在于，所述行走夹钳A和行走夹钳B之间通过攀爬机构连接，所述攀爬机构包括：主机架、重锤和对称设置在所述主机架两侧的攀爬臂，
所述攀爬臂包括连接臂一和连接臂二，所述连接臂一的上端与下端相互垂直设置，所述连接臂一的上端通过转动机构一连接在所述行走夹钳A/B的下部，所述转动机构一的转动轴心与所述行走夹钳A/B的行走方向平行；所述连接臂一的下端通过转动机构二连接在所述连接臂二的上端；所述连接臂二的下端通过转动机构三连接在主机架的侧端；
所述主机架包括主机架臂A和主机架臂B，所述主机架臂A通过转动机构四与主机架臂B连接，所述转动机构四的下部连接有连接臂三，连接臂三绕转动机构四的轴心转动，在所述连接臂三的下端设置有转动机构五，所述转动机构五的轴心垂直于所述转动机构四的轴心，所述转动机构五的下部活动连接有重锤，使得行走夹钳A或行走夹钳B其中之一脱离所述高压线缆时，通过对所述重锤的实时调整，维持主体的重心平衡。
2.根据权利要求1所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述重锤与所述转动机构五之间具有重锤连杆，所述重锤连杆的长度≥主机架臂A/B的长度+连接臂二+连接臂一的长度。
3.根据权利要求1所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述重锤的质量≥行走夹钳A/B单体+连接臂一+转动机构一+连接臂二+转动机构二+转动机构三的质量。
4.根据权利要求1所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述连接臂一、连接臂二与转动机构二的轴心相垂直。
5.根据权利要求1所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述转动机构三的轴心平行于所述连接臂二的轴心。
6.根据权利要求1所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述转动机构四的轴心垂直于所述主机架。
7.根据权利要求1所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述行走夹钳包括支座和滚轮，所述支座包括支座一和支座二，所述支座一和支座二通过铰接部件铰接连接，所述支座一和支座二上铰接设置有滚轮，所述支座一和支座二上的滚轮夹持形成抓线空间。
8.根据权利要求7所述的一种关节型双足高压线巡检机器人，其特征在于，所述支座一和支座二上共设置至少3个滚轮，所述滚轮轮廓表面为V字型。
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