CN113799888B - 一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及绝缘子检测机器人技术领域，特别涉及一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，包括蠕动式移动机构、第一周转锥齿轮系变胞夹持机构及第二周转锥齿轮系变胞夹持机构夹持机构，其中两个周转锥齿轮系变胞夹持机构设置于蠕动式移动机构两侧，在移动机构的移动下交替夹持绝缘子钢帽和伞裙，实现绝缘子检测变胞机器人在绝缘子串上的移动检测任务。两组周转锥齿轮系变胞夹持机构通过变胞周转锥齿轮系实现夹持机构夹爪转动和夹爪移动两种构态及其变换，完成对绝缘子钢帽的夹持任务，并且对绝缘子钢帽尺寸位置变化适应性强，夹持稳定，受力情况良好。
Description
技术领域
本发明涉及绝缘子串检测技术领域，特别设计一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构。
背景技术
高压输电线路通过铁塔架设于中国大江南北，是工业生产，人民生活的能源大动脉，绝缘子作为连接铁塔和输电线的重要金具，起到了机械固定和电气绝缘的作用。由于长时间暴露在恶劣工作环境中，比如雷电，暴雨，暴雪等外部环境，机电载荷，强磁高压等工作环境，绝缘子串会出现表面污秽层，裂纹，绝缘电阻降低等劣化现象，进而引发闪络，破损，掉串等一系列严重事故，造成输电线路大面积停电，造成巨大损失。因此，为了能准确有效地检测绝缘子的劣化问题，输电线路维护工人迫切需要一种机器人辅助对高压输变电设施进行带电检测与维护作业，快速、高效地提供检修决策依据，对提高线路运维的自动化和智能化水平具有重要意义。目前，绝缘子检测机器人通过多种类型的样机已经能够完成绝缘子串检测任务的移动功能性实现，但仍处于实验室实验阶段。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，以实现绝缘子检测机器人夹持适应性好，结构紧凑，轻质的作业要求，提高作业效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，包括第一周转锥齿轮系变胞夹持机构、第二周转锥齿轮系变胞夹持机构及蠕动式移动机构，其中第一周转锥齿轮系变胞夹持机构和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构安装在蠕动式移动机构的两侧，用于夹持绝缘子，使绝缘子检测变胞机器人固定在绝缘子串上，蠕动式移动机构通过交替移动第一周转锥齿轮系变胞夹持机构和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构实现沿绝缘子串的蠕动式爬行移动过程。
所述蠕动式移动机构包括控制箱体、齿条移动机构及驱动齿轮，其中齿条移动机构为两个并且平行安装在驱动齿轮两侧，且与驱动齿轮啮合，驱动齿轮与控制箱内的驱动电机输出轴相连，驱动齿轮用于驱动两个齿条移动机构反向移动。
所述第一周转锥齿轮系变胞夹持机构和所述第二周转锥齿轮系变胞夹持机构结构相同，均包括摩擦板支架、夹持驱动电机、驱动锥齿轮、锥齿轮行星架、从动锥齿轮、夹爪及丝杠丝母机构，其中摩擦板支架与所述蠕动式移动机构中的齿条移动机构连接；夹持驱动电机安装在摩擦板支架上，且输出轴与驱动锥齿轮连接；驱动锥齿轮与锥齿轮行星架转动连接，锥齿轮行星架与摩擦板支架转动连接；从动锥齿轮可转动地安装在锥齿轮行星架上，且与驱动锥齿轮啮合；丝杠丝母机构与从动锥齿轮和锥齿轮行星架连接，且输出端与夹爪连接。
所述丝杠丝母机构包括丝母、导向导轨、约束弹簧及丝杠，其中导向导轨和丝杠相互平行地安装在夹爪上，丝杠穿过所述从动锥齿轮和锥齿轮行星架，所述从动锥齿轮通过丝母与丝杠连接；导向导轨与锥齿轮行星架滑动连接。
所述导向导轨上套设有约束弹簧，约束弹簧的两端分别与所述夹爪和所述锥齿轮行星架抵接，用于约束所述夹爪和导向导轨与所述锥齿轮行星架之间的相对移动。
所述驱动锥齿轮与所述锥齿轮行星架的转动轴线重合。
所述驱动锥齿轮可以驱动从动锥齿轮绕自身转动轴线转动，也可以驱动从动锥齿轮和锥齿轮行星架绕驱动锥齿轮转动。
所述夹爪在未碰到绝缘子钢帽时，所述夹爪、丝杠和导向导轨与所述锥齿轮行星架不产生相对移动，所述从动锥齿轮和丝母与所述锥齿轮行星架不产生相对转动。
所述夹爪在碰到绝缘子钢帽时，所述夹爪、丝杠和导向导轨与所述锥齿轮行星架相对移动，所述从动锥齿轮和丝母与所述锥齿轮行星架相对转动。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，针对绝缘子串中钢帽位置偏移，大小变化等问题，以钢帽接触和约束弹簧为约束，采用了变胞周转锥齿轮轮系机构两种工作构态及其变换，实现了单驱动电机完成夹爪转动和移动的两种运动过程。
2、本发明的适应性好，夹爪在碰到绝缘子钢帽时候，从转动变为移动，钢帽位置和大小不影响夹持过程，同时夹持过程平稳。
3、本发明采用的变胞周转锥齿轮系结构紧凑，动力平稳，有效降低机构复杂度和自身质量。
附图说明
图1为本发明一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构的结构示意图；
图2为本发明中移动机构的结构示意图；
图3为本发明中周转锥齿轮系变胞夹持机构的结构示意图；
图4为本发明中周转锥齿轮系变胞夹持机构未碰到绝缘子钢帽时的机构简图；
图5为本发明中周转锥齿轮系变胞夹持机构碰到绝缘子钢帽后的机构简图之一；
图6为本发明中周转锥齿轮系变胞夹持机构碰到绝缘子钢帽后的机构简图之二；
图中：1为第一周转锥齿轮系变胞夹持机构，1’为第二周转锥齿轮系变胞夹持机构，2为蠕动式移动机构，201为控制箱体，202为齿条移动机构，203为驱动齿轮，101为摩擦板支架，102为夹持驱动电机，103为驱动锥齿轮，104为锥齿轮行星架，105为丝母，106为从动锥齿轮，107为导向导轨，108为约束弹簧，109为夹爪，110为丝杠，3为绝缘子，301为绝缘子钢帽，302为绝缘子伞裙。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，
如图1所示，本发明提供的一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，包括第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1、第二周转锥齿轮系变胞夹持机构1’及蠕动式移动机构2，其中第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构1’对称安装在蠕动式移动机构2两侧，用于夹持绝缘子，使绝缘子检测变胞机器人固定在绝缘子串上，蠕动式移动机构2通过交替移动第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构1’实现沿绝缘子串的蠕动式爬行移动过程。
如图2所示，本发明的实施例中，蠕动式移动机构2包括控制箱体201、齿条移动机构202及驱动齿轮203，两组齿条移动机构202平行安装于控制箱体201上，具体地，可通过滑轨滑块机构安装连接。第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构1’分别和两组齿条移动机构202连接，驱动齿轮203与控制箱体201内的驱动电机输出轴连接，同时与两组齿条移动机构202的齿条啮合，驱动齿轮203驱动两组齿条移动机构202反向移动。
如图3所示，本发明的实施例中，第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构1’结构相同，均包括摩擦板支架101、夹持驱动电机102、驱动锥齿轮103、锥齿轮行星架104、从动锥齿轮106、夹爪109及丝杠丝母机构，其中摩擦板支架101与蠕动式移动机构2中的齿条移动机构202连接；夹持驱动电机102安装在摩擦板支架101上，且输出轴与驱动锥齿轮103连接；驱动锥齿轮103与锥齿轮行星架104转动连接，锥齿轮行星架104与摩擦板支架101转动连接，从动锥齿轮106与驱动锥齿轮103啮合，且与锥齿轮行星架104转动连接；丝杠丝母机构与从动锥齿轮106和锥齿轮行星架104连接，且输出端与夹爪109连接。
具体地，丝杠丝母机构包括丝母105、导向导轨107、约束弹簧108及丝杠110，其中导向导轨107和丝杠110相互平行地安装在夹爪109上，丝杠110穿过从动锥齿轮106和锥齿轮行星架104，从动锥齿轮106上同轴固定有丝母105，丝母105与丝杠110螺纹连接；导向导轨107与锥齿轮行星架104滑动连接。具体地，夹爪109连接在导向导轨107和丝杠110的端部。
进一步地，驱动锥齿轮103与锥齿轮行星架104的转动轴线重合，可驱动从动锥齿轮106绕自身转动轴线转动，同时可以驱动从动锥齿轮106和锥齿轮行星架104绕驱动锥齿轮103转动，同时从动锥齿轮106与丝母105固连，并且可绕共转动轴线转动，因此同时驱动丝杠110移动，从而带动夹爪109和导向导轨107移动。
进一步地，约束弹簧108一端与夹爪109连接，一端与锥齿轮行星架104连接，约束夹爪109和导向导轨107与锥齿轮行星架104之间的相对移动，约束丝杠110与丝母105相对移动，约束丝母105和从动锥齿轮106绕自身转动轴线的转动。
本发明的实施例中，第一、第二周转锥齿轮系变胞夹持机构的转动过程是：
如图4所示，夹持驱动电机102驱动驱动锥齿轮103转动，在约束弹簧108的约束力作用下，夹爪109、导向导轨107、丝杠110、丝母105和动锥齿轮106与锥齿轮行星架104相对静止，可以作为固连在一起的整体，驱动锥齿轮103驱动夹爪109、导向导轨107、丝杠110、丝母105、从动锥齿轮106和锥齿轮行星架104绕驱动锥齿轮103转动轴线转动，进而向绝缘子钢帽301靠近。
本发明的实施例中，第一、第二周转锥齿轮系变胞夹持机构的夹持过程是：
如图5所示，夹爪109在接触到绝缘子钢帽301后，锥齿轮行星架104停止转动，与绝缘子钢帽301相对静止，可视为锥齿轮行星架104与绝缘子钢帽301和摩擦板支架101固连。
如图6所示，夹持驱动电机102继续驱动驱动锥齿轮103转动，驱动从动锥齿轮106和丝母105绕自身转动轴线转动，在丝母105转动驱动下，丝杠110沿其轴线移动，同时夹爪109和导向导轨107突破约束弹簧108约束，沿导向导轨107方向与锥齿轮行星架104产生相对位移。
当第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1完成夹持固定任务后，松开绝缘子钢帽301的操作与夹持操作运动相反。
本发明的蠕动式移动机构2在移动过程中，与左侧齿条移动机构202连接的第一周转锥齿轮系变胞夹持机构1或者与右侧齿条移动机构202连接的第二周转锥齿轮系变胞夹持机构1’夹持绝缘子钢帽301时，另一侧未夹持的周转锥齿轮系变胞夹持机构与之相连接的齿条移动机构202在驱动齿轮203的驱动下同向移动，完成在绝缘子串上的行进、检测或者清扫任务。
本发明的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，针对绝缘子串中钢帽位置偏移，大小变化等问题，以钢帽接触和约束弹簧为约束，采用了变胞周转锥齿轮轮系机构的两种工作构态及其变换，实现了单驱动电机完成夹爪转动和移动的两种运动过程。
本发明能够有效地实现对绝缘子串的夹持和在绝缘子串上移动的任务，并且很好的适应性，结构紧凑，重量轻便，提高作业效率，减轻检测人员劳动强度，保障高压输电线路安全运行。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，包括第一周转锥齿轮系变胞夹持机构(1)、第二周转锥齿轮系变胞夹持机构(1’)及蠕动式移动机构(2)，其中第一周转锥齿轮系变胞夹持机构(1)和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构(1’)安装在蠕动式移动机构(2)的两侧，用于夹持绝缘子，使绝缘子检测变胞机器人固定在绝缘子串上，蠕动式移动机构(2)通过交替移动第一周转锥齿轮系变胞夹持机构(1)和第二周转锥齿轮系变胞夹持机构(1’)实现沿绝缘子串的蠕动式爬行移动过程；
所述第一周转锥齿轮系变胞夹持机构(1)和所述第二周转锥齿轮系变胞夹持机构(1’)结构相同，均包括摩擦板支架(101)、夹持驱动电机(102)、驱动锥齿轮(103)、锥齿轮行星架(104)、从动锥齿轮(106)、夹爪(109)及丝杠丝母机构，其中摩擦板支架(101)与所述蠕动式移动机构(2)连接；夹持驱动电机(102)安装在摩擦板支架(101)上，且输出轴与驱动锥齿轮(103)连接；驱动锥齿轮(103)与锥齿轮行星架(104)转动连接，锥齿轮行星架(104)与摩擦板支架(101)转动连接；从动锥齿轮(106)可转动地安装在锥齿轮行星架(104)上，且与驱动锥齿轮(103)啮合；丝杠丝母机构与从动锥齿轮(106)和锥齿轮行星架(104)连接，且输出端与夹爪(109)连接；
所述丝杠丝母机构包括丝母(105)、导向导轨(107)、约束弹簧(108)及丝杠(110)，其中导向导轨(107)和丝杠(110)相互平行地安装在夹爪(109)上，丝杠(110)穿过所述从动锥齿轮(106)和锥齿轮行星架(104)，所述从动锥齿轮(106)通过丝母(105)与丝杠(110)连接；导向导轨(107)与锥齿轮行星架(104)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述蠕动式移动机构(2)包括控制箱体(201)、齿条移动机构(202)及驱动齿轮(203)，其中齿条移动机构(202)为两个并且平行安装在驱动齿轮(203)两侧，且与驱动齿轮(203)啮合，驱动齿轮(203)与控制箱体(201)内的驱动电机输出轴相连，驱动齿轮(203)用于驱动两个齿条移动机构(202)反向移动。
3.根据权利要求1所述的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述导向导轨(107)上套设有约束弹簧(108)，约束弹簧(108)的两端分别与所述夹爪(109)和所述锥齿轮行星架(104)抵接，用于约束所述夹爪(109)和导向导轨(107)与所述锥齿轮行星架(104)之间的相对移动。
4.根据权利要求3所述的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述驱动锥齿轮(103)与所述锥齿轮行星架(104)的转动轴线重合。
5.根据权利要求3所述的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述驱动锥齿轮(103)能够驱动从动锥齿轮(106)绕自身转动轴线转动，也能够驱动从动锥齿轮(106)和锥齿轮行星架(104)绕驱动锥齿轮(103)转动。
6.根据权利要求3所述的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述夹爪(109)在未碰到绝缘子钢帽(301)时，所述夹爪(109)、丝杠(110)和导向导轨(107)与所述锥齿轮行星架(104)不产生相对移动，所述从动锥齿轮(106)和丝母(105)与所述锥齿轮行星架(104)不产生相对转动。
7.根据权利要求6所述的基于变胞周转锥齿轮系的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述夹爪(109)在碰到绝缘子钢帽(301)后，所述夹爪(109)、丝杠(110)和导向导轨(107)与所述锥齿轮行星架(104)相对移动，所述从动锥齿轮(106)和丝母(105)与所述锥齿轮行星架(104)相对转动。
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