CN113500606B - 气电混合驱动模块化输电线路作业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，包括：固定架、挂载模块、摆臂、行走轮、行走电机、气源、气压比例阀和涂覆装置，所述固定架的底部紧固安装有挂载模块，固定架的顶部相对的两侧均安装有摆臂，摆臂远离固定架的一端转动安装有行走轮，摆臂的侧面安装有行走电机，行走电机的输出轴与行走轮的转轴伞齿轮传动连接，固定架的顶部固定安装有气源和气压比例阀，所述气源通过气压比例阀与气动件的进气口相互连通，其中一个摆臂远离固定架的一端连接安装有涂覆装置。本发明采用气电混合驱动，具有更高的可靠性和安全性，能够在输电架空裸导线的高电磁干扰环境下正常工作，且气源驱动设备更加轻便节能。

Description

气电混合驱动模块化输电线路作业机器人

技术领域

本发明涉及架空裸导线涂覆设备技术领域，尤其涉及一种气电混合驱动模块化输电线路作业机器人。

背景技术

架空裸导线的绝缘化改造需要依赖涂覆机器人进行操作，涂覆机器人在工作过程中需要依赖于独立安装在机器表面的电源供电工作，因此设备的工作时长取决于电源的供电能力，局限性相对较大，但是由于涂覆机器人的工作对象是输电架空裸导线，因此所处的工作环境可能会存在高电磁干扰，若电气设备在电磁干扰情况下失效，则会带来较大的麻烦，为了保证涂覆机器人在架空裸导线上能够正常行走工作，亟需一种动作执行机构更加可靠的作业机器人。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种气电混合驱动模块化输电线路作业机器人。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，包括：固定架、挂载模块、摆臂、行走轮、行走电机、气源、气压比例阀和涂覆装置，所述固定架的底部紧固安装有挂载模块，固定架的顶部相对的两侧均安装有摆臂，摆臂远离固定架的一端转动安装有行走轮，摆臂的侧面安装有行走电机，行走电机的输出轴与行走轮的转轴传动连接，固定架的顶部固定安装有气源和气压比例阀，所述气源通过气压比例阀与涂覆装置和其他气动执行机构的进气口相互连通，其中一个摆臂远离固定架的一端连接安装有涂覆装置。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述气源为高压气瓶。

以上技术方案中，采用压缩空气作为机器人的动力源之一，可以使机器人的总重量更轻，单位质量的功率密度更大，气源驱动相比电驱动设备而言，可满足柔性驱动的需求，压力更稳定且容易进行控制。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括至少一对收卷盘和收卷电机，收卷盘转动安装在固定架的顶部，收卷电机固定安装在固定架的顶部，收卷电机的输出轴与收卷盘的转轴传动连接，收卷电机驱动收卷盘转动。

更进一步优选的，还包括摆臂电机，所述摆臂转动安装在固定架顶部，所述摆臂电机固定安装在固定架顶部，摆臂电机的输出轴与摆臂的转轴传动连接，摆臂电机驱动摆臂转动。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括顶紧气缸和顶紧轮，所述顶紧气缸安装在摆臂上，顶紧气缸的靠近行走轮的一端为输出端，顶紧气缸的输出端上转动安装有顶紧轮，所述顶紧气缸驱动顶紧轮做往复运动从而选择性地与行走轮顶紧，所述气源通过气压比例阀与顶紧气缸的进气口相互连。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述挂载模块为清障装置、除冰装置、接引装置、断火装置中的一种。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述挂载模块为料桶结构，还包括推料装置，所述推料装置包括推料电机、驱动齿轮、从动齿轮、螺杆和推料盘，所述挂载模块的数量为两个，挂载模块为一端设有出料口，另一端开口的筒体结构，挂载模块开口的一端内侧嵌入安装有推料盘，所述推料盘远离挂载模块内侧的一面与螺杆的一端固定连接，螺杆与挂载模块的轴线重合，两个挂载模块内的螺杆远离推料盘的一端均相互固定连接，推料电机固定安装在固定架上，推料电机的输出轴上同轴固定安装有驱动齿轮，所述从动齿轮转动安装在固定架上，驱动齿轮与从动齿轮相互啮合，每一个螺杆均与一个从动齿轮同轴螺纹配合，推料电机转动，从而驱动从动齿轮转动，并带动螺杆以及安装在螺杆末端的推料盘做往复运动。

本发明的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，采用气源驱动涂覆装置，相比常规技术手段而言，具有更高的安全性，能够避免机器人在架空裸导线上行走时受电磁干扰，同时气源驱动具有更强的负载性能和防爆性能，从而让本发明的作业机器人能够适应更加恶劣的环境，使用范围更广；

(2)装置中采用气源驱动顶紧轮、涂覆装置导向轮及模头的开合，省去了电驱动设备，使本申请的作业机器人更加安全可靠，在架空裸导线的涂覆场景下，不用担心电磁干扰带来的机器故障，本申请的气源设备可以采用储气罐，通过预先存储的方式进行能量补充，安全可靠；

(3)本发明中还设有顶紧轮与行走轮相互配合，保证作业机器人在架空裸导线上具有稳定的涂覆功能，且顶紧轮采用顶紧气缸进行驱动，气缸的驱动力相对柔和不会对设备和架空裸导线产生损伤；

(4)本发明的作业机器人部分执行机构采用气源驱动完成，相对电机驱动而言重量更轻，更安全，且可以避免电磁干扰，更加节能，气源通过气压比例阀与对应的气动单元连通，可以实现精确的驱动控制，通过对挂载模块的更换，可以实现不同的功能，且气电共同驱动也能够匹配不同的挂载模块实现对应的功能，具有良好的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明气电混合驱动模块化输电线路作业机器人的轴测图；

图2为图1的爆炸图；

图3为本发明气电混合驱动模块化输电线路作业机器人的轴测图。

图中：1-固定架、2-挂载模块、3-摆臂、4-行走轮、5-行走电机、6-气源、7-气压比例阀、8-涂覆装置、9-收卷盘、10-收卷电机、11-摆臂电机、12-顶紧气缸、13-顶紧轮、14-推料装置、141-推料电机、142-驱动齿轮、143-从动齿轮、144-螺杆、145-推料盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，结合图2-3，本发明的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，其包括：

固定架1，固定架1用来承载本发明的作业机器人的相关林部件，固定架1作为框架结构，至少包括一个顶部表面和一个底部表面。

挂载模块2，挂载模块2作为本发明的作业机器人可拆卸的功能部件，可以为本发明的作业机器人提供对应的功能和作用，例如挂载模块2可以是用于盛装喷涂用原料的容器，也可以是清障装置、除冰装置、接引装置、断火装置中的一种。

摆臂3，摆臂3用于对连接行走部件，从而使固定架1能够挂设在架空裸导线上进行行走，摆臂3的一端与固定架1连接，具体的，可以采用转动连接的方式，摆臂3的另一端安装行走机构和涂覆机构，摆臂3的数量为两个，分别安装在固定架1顶部相对的两侧。

行走轮4，行走轮4转动安装在摆臂3远离固定架1的一端部，行走轮4相对架空裸导线滚动，从而实现行走功能。

行走电机5，行走电机5用于驱动行走轮4转动，行走电机5固定安装在摆臂3上，电机行走电机5的输出轴与行走轮4的转动轴传动连接，具体的，电机行走电机5的输出轴与行走轮4的转动轴通过齿轮相互啮合传动。

气源6，气源6用于提供高压气体，从而为气动工作元件提供工作介质，驱动其工作，气源6固定安装在固定架1上，可以安装在固定架1的顶部，也可以安装在固定架1的底部，气源6优选的为高压气瓶。

气压比例阀7，气压比例阀7用于与气源6相互配合，用于控制气源6输送至气动组件的气体压力，从而达到精确控制气动组件的工作状态的目的，气压比例阀7固定安装在固定架1上，作为其中一种可选的实施方式，气压比例阀7固定安装在固定架1的顶部，气源6的出气管路通过气压比例阀7与位于固定架1上的气动组件相互连通。

涂覆装置8用于对架空裸导线的表面进行喷涂或涂覆处理，应当理解的是，涂覆装置8可以采用现有设计，涂覆装置8包括气缸驱动的导向轮以及气缸驱动的模头结构，涂覆装置8安装在摆臂3远离固定架1的一端部，涂覆装置8与气源6相互连通，通过气源6驱动涂覆装置8进行涂覆以及对应的机械运动。

收卷盘9用于对本发明的作业机器人进行提升操作，收卷盘9上盘绕有收卷缆绳，收卷盘9成对设置，收卷缆绳挂设在架空裸导线上，通过成对的收卷盘9的同步收卷和放卷实现对作业机器人的提升和下降操作。

收卷电机10用于驱动收卷盘9运动，收卷电机10的输出轴与收卷盘9的转轴驱动连接，具体的，收卷电机10的输出轴可以直接与收卷盘9的转轴同轴固定连接，或者，收卷电机10的输出轴通过减速机与收卷盘9的转轴传动连接，或者收卷电机10的输出轴通过其他的常规传动结构与收卷盘9的转轴传动连接，所述常规传动结构例如齿轮传动、皮带传动、链条传动等。

摆臂电机11固定安装在固定架1上，摆臂电机11用于驱动摆臂3摆动，摆臂电机11的输出轴与摆臂3的转轴传动连接，作为具体的连接方式，摆臂电机11的输出轴可以直接与摆臂的转轴同轴固定连接，或者摆臂电机11的输出轴通过减速机与摆臂3的转轴传动连接，或者摆臂电机11的输出轴通过其他的常规传动机构与收卷盘9的转轴传动连接，所述常规传动结构例如齿轮传动、皮带传动、链条传动等。

顶紧气缸12与顶紧轮13相互配合，用于与行走轮4进行夹持，从而保证作业机器人本体在架空裸导线上的稳定性，顶紧气缸12固定安装在摆臂3上，顶紧气缸12的输出轴上转动安装有顶紧轮13，顶紧轮13随着顶紧气缸12的输出轴运动而相对行走轮4进行移动，从而实现靠近或远离行走轮4，顶紧轮13的转轴与行走轮4的转轴平行。

作为上述实施方式中优选的实施方式，顶紧气缸12的输出轴、顶紧轮13的转轴和行走轮4的转轴均在一条直线上，顶紧气缸12通过气源6进行供气驱动，具体的，气源6通过气压比例阀7与顶紧气缸12连通，通过气压比例阀7可以控制顶紧气缸12顶紧的力度，同时由于还用气缸驱动，顶紧力具有一定的弹性，对架空裸导线的损伤更小。

在具体实施方式中，挂载模块2可以是清障装置、除冰装置、接引装置、断火装置中的一种，本申请采用气电共同驱动，通过挂载模块2实现不同的功能，例如清障装置、除冰装置、接引装置等，通过必要的使用要求，可以选择性地采用气源驱动或电源驱动。

当挂载模块2是料桶时，推料装置14用于对挂载模块2内的物料进行推送，驱动挂载模块2内的物料通过涂覆装置8喷涂至架空裸导线的表面，推料装置14包括推料电机141、驱动齿轮142、从动齿轮143、螺杆144和推料盘145，推料电机141固定安装在固定架1上，推料电机141的输出轴上同轴固定安装有驱动齿轮142，从动齿轮143可转动安装在固定架1上，驱动齿轮142与从动齿轮143相互啮合，从动齿轮143的圆心处开设有螺纹通孔，螺杆144与从动齿轮143圆心处的螺纹通孔配合，螺杆144的一端固定连接有托料盘145，推料盘145同轴嵌入在挂载模块2内，推料盘145的边缘与挂载模块2的内壁密合，螺杆144或者推料盘145相对挂载模块2在周向限位，通过从动齿轮143转动可以驱动螺杆144沿着挂载模块2的轴线方向做直线运动，从而带动推料盘145，实现对挂载模块2内的物料进行挤压推动，作为优选的，所述螺杆144的长度方向与挂载模块2的轴线方向平行，作为进一步优选的，所述螺杆144与挂载模块2的轴线重合。

以上实施方式中，通过推料电机141转动，从而驱动推料盘145对挂载模块2内的物料进行推送。

应当理解的是，推料电机141与驱动齿轮142之间还可以设置传动机构进行传动，例如设置减速机、齿轮组、皮带轮等结构实现转速转换和扭矩转换。

作为优选的实施方式，所述挂载模块2的数量为两个，所述从动齿轮143的数量也为两个，每个挂载模块2内均设有一个螺杆144和一个推料盘145，两个挂载模块2的螺杆144远离推料盘145的一端通过连接件固定连接，通过该连接件，可以保证螺杆144不转动，从而可以相对从动齿轮143转动，实现螺纹配合，调节相对位置。

本发明的具体工作方式，收卷电机10转动从而驱动收卷缆绳收缩或者释放，达到提升或降低本发明的电线作业机器人的目的，驱动完毕，通过摆臂电机11驱动摆臂3转动，使行走轮4挂设在架空裸导线上，再通过顶紧气缸12驱动顶紧轮13与行走轮4顶紧对架空裸导线进行夹持，最后行走电机5驱动行走轮4转动，从而使本发明的作业机器人在架空裸导线上移动，推料电机141转动从而推动挂载模块2内的物料进入到涂覆装置8内，实现架空裸导线的绝缘涂覆。

本发明的作业机器人采用气电混合驱动，替代常规的纯电驱动，能够避免设备在架空裸导线附件的高电磁干扰环境下无法正常工作的问题，提高了设备的可靠性，同时气源驱动的设备相比电力驱动设别而言，重量更轻，更加环保可靠，具有良好的防爆性能和可靠性，气源驱动的作用力更加柔和，有利于对架空裸导线的保护。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，其特征在于，包括：固定架(1)、挂载模块(2)、摆臂(3)、行走轮(4)、行走电机(5)、气源(6)、气压比例阀(7)、涂覆装置(8)、至少一对收卷盘(9)、收卷电机(10)、顶紧气缸(12)和顶紧轮(13)，所述固定架(1)的底部紧固安装有挂载模块(2)，固定架(1)的顶部相对的两侧均安装有摆臂(3)，摆臂(3)远离固定架(1)的一端转动安装有行走轮(4)，摆臂(3)的侧面安装有行走电机(5)，行走电机(5)的输出轴与行走轮(4)的转轴传动连接，固定架(1)的顶部固定安装有气源(6)和气压比例阀(7)，所述气源(6)通过气压比例阀(7)与涂覆装置(8)相互连通，其中一个摆臂(3)远离固定架(1)的一端连接安装有涂覆装置(8)，收卷盘(9)转动安装在固定架(1)的顶部，收卷电机(10)固定安装在固定架(1)的顶部，收卷电机(10)的输出轴与收卷盘(9)的转轴传动连接，收卷电机(10)驱动收卷盘(9)转动，所述顶紧气缸(12)安装在摆臂(3)上，顶紧气缸(12)的靠近行走轮(4)的一端为输出端，顶紧气缸(12)的输出端上转动安装有顶紧轮(13)，所述顶紧气缸(12)驱动顶紧轮(13)做往复运动从而选择性地与行走轮(4)顶紧，所述气源(6)通过气压比例阀(7)与顶紧气缸(12)的进气口相互连通。

2.如权利要求1所述的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，其特征在于，所述气源(6)为高压气瓶。

3.如权利要求1所述的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，其特征在于，还包括摆臂电机(11)，所述摆臂(3)转动安装在固定架(1)顶部，所述摆臂电机(11)固定安装在固定架(1)顶部，摆臂电机(11)的输出轴与摆臂(3)的转轴传动连接，摆臂电机(11)驱动摆臂(3)转动。

4.如权利要求1所述的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，其特征在于，所述挂载模块(2)为清障装置、除冰装置、接引装置、断火装置中的一种。

5.如权利要求1所述的气电混合驱动模块化输电线路作业机器人，其特征在于，所述挂载模块(2)为料桶，还包括推料装置(14)，所述推料装置(14)包括推料电机(141)、驱动齿轮(142)、从动齿轮(143)、螺杆(144)和推料盘(145)，所述挂载模块(2)的数量为两个，挂载模块(2)为一端设有出料口，另一端开口的筒体结构，挂载模块(2)开口的一端内侧嵌入安装有推料盘(145)，所述推料盘(145)远离挂载模块(2)内侧的一面与螺杆(144)的一端固定连接，螺杆(144)与挂载模块(2)的轴线重合，两个挂载模块(2)内的螺杆(144)远离推料盘(145)的一端均相互固定连接，推料电机(141)固定安装在固定架(1)上，推料电机(141)的输出轴上同轴固定安装有驱动齿轮(142)，所述从动齿轮(143)转动安装在固定架(1)上，驱动齿轮(142)与从动齿轮(143)相互啮合，每一个螺杆(144)均与一个从动齿轮(143)同轴螺纹配合，推料电机(141)转动，从而驱动从动齿轮(143)转动，并带动螺杆(144)以及安装在螺杆(144)末端的推料盘(145)做往复运动。

Images