CN113212577B - 一种机器人行走手臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人行走手臂，本发明通过同一升降装置控制压紧装置和转向锁止装置，大大降低了结构冗余，减轻了重量，并且减少了所需的驱动装置，简化了控制逻辑，越障动作高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人行走手臂，属于架空高压输电线路巡检领域。
背景技术
随着特高压电网的飞速发展和全球能源互联网的不断推进，长距离、大跨度的架空输电线路规模也随之不断扩大，线路的巡检工作对于输电线路的正常运行显得愈发重要。
目前我国输电线路主要采用人工巡检，有部分地区开始尝试无人机巡检。但这两种方法都有缺陷，综合这两种输电线路巡检方式各自的缺点，电网运行急需安全可靠、自动化水平高的输电线路机器人来完成输电线路的巡检工作。
传统的输电线路机器人行走手臂结构冗余，并且各种动作都是采用单独电机控制，控制复杂，不能满足输电线路巡检越障的实际需要。
发明内容
本发明提供了一种机器人行走手臂，解决了传统机器人行走手臂结构冗余、控制复杂的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种机器人行走手臂，包括行走装置、机械臂外壳、压紧装置和转向锁止装置；
行走装置设置在机械臂外壳上，用以在输电线路上移动；
机械臂外壳转动设置在机械臂开合滑台上，机械臂外壳内设置有升降装置；
压紧装置的压紧端位于行走装置下方，压紧装置的连接端连接升降装置，升降装置带动压紧装置上升/下降，使压紧装置的压紧端压紧/不压紧供行走装置移动的输电线路；
转向锁止装置的锁止端与机械臂开合滑台上的锁止件配合，转向锁止装置的连接端连接升降装置，升降装置带动转向锁止装置上升/下降，使转向锁止装置的锁止端与锁止件锁止/不锁止。
行走装置包括行走轮和驱动行走轮的行走驱动装置，输电线路卡在行走轮的轮槽内。
升降装置包括沿机械臂外壳长度方向的丝杆，压紧装置和转向锁止装置的连接端均与丝杠形成丝杆螺母副，驱动丝杠的升降驱动装置设置在机械臂外壳上。
机械臂外壳内设置有沿机械臂外壳长度方向的导轨，导轨上滑动设置有压紧滑块和锁止滑块，压紧滑块与压紧装置连接端连接，锁止滑块与转向锁止装置连接端连接。
压紧装置包括浮动支架，浮动支架通过连接支架连接升降装置，浮动支架上设置有压紧轮，压紧轮位于行走装置下方。
浮动支架上设置有可转动一定角度的转动底座，压紧轮设置在转动底座上。
浮动支架包括工型支架，工型支架的竖向侧上段套有柔性支撑，工型支架的竖向侧下段穿在连接支架的通孔内。
转动底座内设置有碰撞传感装置，碰撞传感装置连接机器人控制器，响应于碰撞传感装置感应到碰撞，机器人控制器控制升降装置工作。
转动底座的前、后侧均设置有碰检挡板。
转向锁止装置为锁止块，机械臂开合滑台上的锁止件为喇叭状的锁止槽，锁止槽的细端与锁止块匹配。
本发明所达到的有益效果：本发明通过同一升降装置控制压紧装置和转向锁止装置，大大降低了结构冗余，减轻了重量，并且减少了所需的驱动装置，简化了控制逻辑，越障动作高效。
附图说明
图1为机器人行走手臂的一侧剖视图；
图2为机器人行走手臂的另一侧剖视图；
图3为锁止槽的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种机器人行走手臂，包括行走装置、机械臂外壳3、压紧装置和转向锁止装置。
行走装置设置在机械臂外壳3上，一般位于机械臂外壳3顶部，用以在输电线路上移动，即通过行走装置使机器人行走手臂可在输电线路上移动。
行走装置通常采用行走轮组件，具体包括行走轮1和驱动行走轮1的行走驱动装置2，行走驱动装置2一般为电机，并受机器人控制，电机可直接固定在机械臂外壳3上，行走轮1直接与电机驱动轴连接，当然也可将电机固定在机械臂外壳3内，将驱动轴伸出机械臂外壳3连接行走轮1，具体可根据实际情况而定。移动时，输电线路卡在行走轮1的轮槽内，电气驱动行走轮1转动，使机器人行走手臂在输电线路上移动。
机械臂外壳3上固定有固定件14，固定件14转动设置在机械臂开合滑台13上，具体通过回转轴承12与机械臂开合滑台13连接，形成回转副。
机械臂外壳3内设置有升降装置，机械臂外壳3底端固定有驱动升降装置的升降驱动装置5，升降驱动装置5也采用电机，并受机器人控制。
升降装置包括沿机械臂外壳3长度方向的丝杆4，位于机械臂外壳3的中心并与升降驱动装置5相连，丝杆4分成两段，两段的直径不同，机械臂外壳3内腔上端和下端固定有深沟球轴承，丝杆4两端与深沟球轴承连接，通过深沟球轴承限制丝杆4的上下位移。
如图2所示，机械臂外壳3内固定有沿机械臂外壳3长度方向的导轨17，具体为两条，即一对，该对导轨17上滑动设置有压紧滑块19和锁止滑块18。
压紧装置的压紧端位于行走装置下方，压紧装置的连接端与丝杠4的上段形成丝杆螺母副，并且与压紧滑块19连接，升降装置带动压紧装置上升/下降，使压紧装置的压紧端压紧/不压紧供行走装置移动的输电线路。
压紧装置包括浮动支架，浮动支架通过连接支架11连接丝杠，浮动支架上设置有可转动一定角度的转动底座7，转动底座7上设置有压紧轮6，并且压紧轮6位于行走装置下方。
浮动支架包括工型支架9，工型支架9的竖向侧下段穿在连接支架11的通孔内，工型支架9的竖向侧上段套有柔性支撑，柔性支撑采用弹簧8，通过弹簧8实现工型支架9的上下浮动。
在输电线路直径突然增大时，转动底座7压缩弹簧8，浮动支架带动压紧轮6下移，使得行走轮1能够通过线路，并提供一定的压紧力。
转动底座7的结构有多种，这里采用一种简单的结构，即在浮动支架两侧固定圆柱，转动底座7上开有椭圆孔，圆柱插入椭圆孔内即可以实现转动底座7绕浮动支架的小角度转动。
转动底座7内固定有碰撞传感装置，碰撞传感装置连接机器人控制器，转动底座7的前、后侧均固定有碰检挡板10，碰检挡板10与碰撞传感装置柔性接触。响应于碰撞传感装置感应到碰撞，即前方有障碍，机器人控制器控制升降装置工作。
转向锁止装置的锁止端与机械臂开合滑台13上的锁止件配合，转向锁止装置的连接端与丝杠4下段形成丝杆螺母副，并且与锁止滑块18连接，升降装置带动转向锁止装置上升/下降，使转向锁止装置的锁止端与锁止件锁止/不锁止。
转向锁止装置为锁止块15，机械臂开合滑台13上的锁止件为喇叭状的锁止槽16，锁止槽16的细端与锁止块15匹配，具体如图3所示，锁止槽16分为从上往下依次连接三段，第一段为锁止段，即锁止槽16的细端，宽度与锁止块15的宽度匹配，锁止槽16的宽度从上往下逐渐增加，三段连接过渡平缓，当锁止块15移动至第三段，则机械臂可绕机械臂开合滑台13有一定角度旋转。
为了适配锁止块15和连接支架11的上下移动，机械臂外壳3侧壁上开设相应的通槽，该通槽可以是两个，分别对应锁止块15和连接支架11，也可以是从上往下贯通的一个，即锁止块15和连接支架11均穿过同一通槽。
上述机器人行走手臂的具体工作原理如下：
当机器人碰到障碍时，即碰检挡板10碰撞到障碍物，碰撞传感装置感应到碰撞，机器人控制器控制升降装置工作，丝杆4转动，带动压紧装置和转向锁止装置下移，当压紧装置的压紧端（即压紧轮6）不压紧输电线路，锁止装置的锁止端与锁止件不锁止（即锁止块15移动至第三段）后，机械臂可绕机械臂开合滑台13有一定角度转动，行走轮1可以继续前进实现越障或者一定转角度数线路的行走。
当机器人越过障碍转为直线段行走时，丝杠反转，带动压紧装置和转向锁止装置上移，将压紧装置的压紧端（即压紧轮6）压紧输电线路，将锁止装置的锁止端与锁止件锁止（即锁止块15移动至第一段），从而提高机器人安全性和稳定性，并防止机器人爬坡时打滑。
本发明通过同一升降装置控制压紧装置和转向锁止装置，大大降低了结构冗余，减轻了重量，并且减少了所需的驱动装置，简化了控制逻辑，越障动作高效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种机器人行走手臂，其特征在于：包括行走装置、机械臂外壳、压紧装置和转向锁止装置；
行走装置设置在机械臂外壳上，用以在输电线路上移动；
机械臂外壳转动设置在机械臂开合滑台上，机械臂外壳内设置有升降装置；升降装置包括沿机械臂外壳长度方向的丝杆，压紧装置和转向锁止装置的连接端均与丝杠形成丝杆螺母副，驱动丝杠的升降驱动装置设置在机械臂外壳上；
压紧装置的压紧端位于行走装置下方，压紧装置的连接端连接升降装置，升降装置带动压紧装置上升/下降，使压紧装置的压紧端压紧/不压紧供行走装置移动的输电线路；
转向锁止装置的锁止端与机械臂开合滑台上的锁止件配合，转向锁止装置的连接端连接升降装置，升降装置带动转向锁止装置上升/下降，使转向锁止装置的锁止端与锁止件锁止/不锁止。
2.根据权利要求1所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：行走装置包括行走轮和驱动行走轮的行走驱动装置，输电线路卡在行走轮的轮槽内。
3.根据权利要求1所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：机械臂外壳内设置有沿机械臂外壳长度方向的导轨，导轨上滑动设置有压紧滑块和锁止滑块，压紧滑块与压紧装置连接端连接，锁止滑块与转向锁止装置连接端连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：压紧装置包括浮动支架，浮动支架通过连接支架连接升降装置，浮动支架上设置有压紧轮，压紧轮位于行走装置下方。
5.根据权利要求4所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：浮动支架上设置有可转动一定角度的转动底座，压紧轮设置在转动底座上。
6.根据权利要求4所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：浮动支架包括工型支架，工型支架的竖向侧上段套有柔性支撑，工型支架的竖向侧下段穿在连接支架的通孔内。
7.根据权利要求5所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：转动底座内设置有碰撞传感装置，碰撞传感装置连接机器人控制器，响应于碰撞传感装置感应到碰撞，机器人控制器控制升降装置工作。
8.根据权利要求7所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：转动底座的前、后侧均设置有碰检挡板。
9.根据权利要求1或3所述的一种机器人行走手臂，其特征在于：转向锁止装置为锁止块，机械臂开合滑台上的锁止件为喇叭状的锁止槽，锁止槽的细端与锁止块匹配。
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