CN113879418A - 交叉锁紧式攀爬电线杆机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，它包括攀爬机构（1）和载重平台（2），攀爬机构（1）的方框一（11）和方框二（12）相铰接，方框一和方框二的左右两侧分别设有攀爬轮（20），方框一的右侧和方框二的左侧安装有攀爬减速电机（21），方框一和方框二之间设有电动拉杆一（22）和电动拉杆二（23），载重平台（2）由左平台（24）和右平台（25）构成，左前立柱（13）和左后立柱（15）的上端部固定安装在左平台的下部，右前立柱（14）和右后立柱（16）的上端部固定安装在右平台的下部。它设计合理，容易操作，既节省动力，攀爬起来又稳定可靠，可以减小工人的劳动强度，并可以提高工人巡检电线的安全性。

Description

交叉锁紧式攀爬电线杆机器人

技术领域

本发明涉及电力维护设施，具体涉及一种交叉锁紧式攀爬电线杆机器人。

背景技术

目前，国内配电网等电力设备的检修工作多以人力或载人斗臂车为主，相对较为先进的研究成果是带电作业机械臂。带电作业机械臂的研发对电力检修工作的帮助虽然很大，但是它也存在一些缺点。一是带电作业机械臂对于工作环境的要求很高，且较为笨重，而斗臂车大都不能为其提供稳定的工作环境，无法使其精确的进行工作。二是带电作业机械臂需要操作员配合工作，操作员的安全也无法得到保障。针对电线杆攀爬机器人的研发，我国的进度明显滞后于西方国家。目前虽然国内也有人在研究智能化、自动化的爬杆机器人，目的是使其能够携带设备和人员沿电线杆上下攀爬，以取代斗臂车的托举结构，使带电作业机械臂能够可靠地工作，并使工人的安全有保障，但是其结构稳定性和使用安全性都不够好，结构也比较复杂，无法满足电力系统的需要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构简单，稳定性好，运行平稳，使用安全性好的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人。

本发明的技术解决方案是：它包括攀爬机构和载重平台，攀爬机构包括有由方框一、方框二、左前立柱、右前立柱、左后立柱和右后立柱构成的框架，方框一和方框二相交叉，方框一和方框二的前框梁中部、方框一和方框二的后框梁中部分别通过铰轴相铰接，方框一的左前部和左后部分别与左前立柱和左后立柱的下端相铰接，方框一的右前部和右后部分别与滑动安装在右前立柱和右后立柱上的右滑套相铰接，方框二的左前部和左后部分别与滑动安装在左前立柱和左后立柱上的左滑套相铰接，方框二的右前部和右后部分别与右前立柱和右后立柱的下端相铰接，方框一和方框二的左右两侧分别设有前端转动安装在前框梁上、后端转动安装在后框梁上的攀爬轮，方框一的右侧安装有输出轴与方框一右侧的攀爬轮轴相连的攀爬减速电机，方框二的左侧安装有输出轴与方框二左侧的攀爬轮轴相连的攀爬减速电机，方框一和方框二的前侧之间设有两端分别与方框一右前部和方框二左前部相铰接的电动拉杆一，方框一和方框二的后侧之间设有两端分别与方框一右后部和方框二左后部相铰接的电动拉杆二，载重平台由相互配合的左平台和右平台两部分构成，左前立柱和左后立柱的上端部固定安装在左平台的下部，右前立柱和右后立柱的上端部固定安装在右平台的下部，载重平台的左平台和右平台随着攀爬机构的上升和下降左右靠拢和分开。

本发明的技术效果是：它结构简单，稳定性好，运行平稳，使用安全性好。它可以平稳地沿着电线杆上下攀爬，载重平台升降稳定可靠，使工人和设备的安全性更有保证。它设计合理，容易操作，既节省动力，攀爬起来又稳定可靠，可以减小工人的劳动强度，并可以提高工人巡检电线的安全性。

它采用了非常简单的攀爬机构，两方框相交叉，攀爬机构向上顶住载重平台，并在载重平台的重力作用下，两对攀爬轮相配合夹紧电线杆，攀爬机构顶着载重平台，沿电线杆上下攀爬。它还采用了简单的安全装置，以防止意外坠落，安全性有保证。它对电线杆的规格要求不高，使用它巡检费用低，便于携带，有利于保证巡检电线工人的正常工作，使电力线始终处于正常工作状态。

附图说明

图1为本发明实施例立体结构示意图；

图2为本发明实施例安全装置结构示意图；

图3为本发明实施例攀爬轮立体结构示意图一；

图4为本发明实施例攀爬轮立体结构示意图二；

图5为本发明实施例攀爬轮立体结构示意图三。

具体实施方式

如图1所示，它包括攀爬机构1和载重平台2，攀爬机构1包括有由方框一11、方框二12、左前立柱13、右前立柱14、左后立柱15和右后立柱16构成的框架，方框一11和方框二12相交叉，方框一11和方框二12的前框梁中部、方框一11和方框二12的后框梁中部分别通过铰轴17相铰接，方框一11的左前部和左后部分别与左前立柱13和左后立柱15的下端相铰接，方框一11的右前部和右后部分别与滑动安装在右前立柱14和右后立柱16上的右滑套18相铰接，方框二12的左前部和左后部分别与滑动安装在左前立柱13和左后立柱15上的左滑套19相铰接，方框二12的右前部和右后部分别与右前立柱14和右后立柱16的下端相铰接，方框一11和方框二12的左右两侧分别设有前端转动安装在前框梁上、后端转动安装在后框梁上的攀爬轮20，方框一11的右侧安装有输出轴与方框一11右侧的攀爬轮20轴相连的攀爬减速电机21，方框二12的左侧安装有输出轴与方框二12左侧的攀爬轮20轴相连的攀爬减速电机21，方框一11和方框二12的前侧之间设有两端分别与方框一11右前部和方框二12左前部相铰接的电动拉杆一22，方框一11和方框二12的后侧之间设有两端分别与方框一11右后部和方框二12左后部相铰接的电动拉杆二23，载重平台2由相互配合的左平台24和右平台25两部分构成，左前立柱13和左后立柱15的上端部固定安装在左平台24的下部，右前立柱14和右后立柱16的上端部固定安装在右平台25的下部，载重平台2的左平台24和右平台25随着攀爬机构1的上升和下降左右靠拢和分开。

方框一11和方框二12分别由相互连接的前框梁、后框梁、左框梁和右框梁构成，方框一11前框梁的左端与左前立柱13的下端相铰接、右端与右前立柱15上的右滑套18相铰接，方框一11后框梁的左端与左后立柱15的下端相铰接、右端与右后立柱16上的右滑套18相铰接，方框二12前框梁的左端与左前立柱13上的左滑套19相铰接、右端与右前立柱14的下端相铰接，方框二12后框梁的左端与左后立柱15上的左滑套19相铰接、右端与右后立柱16的下端相铰接。

左前立柱13、右前立柱14、左后立柱15和右后立柱16分别为方形管柱，左滑套19和右滑套18上分别设有与各立柱相配合的方形孔。

如图2、图3、图4所示，各攀爬轮20分别为外径从中部向两端逐渐变粗的弧形槽轮或V字形槽轮，各攀爬轮20或分别为外径的中部具有一段等径段，等径段的两端向攀爬轮20的两端逐渐变粗的梯形槽轮。

各攀爬轮20分别由金属轮体26和套装在轮体26外的防滑弹性材料制成的轮箍27构成。

攀爬减速电机21由齿轮减速器28和伺服电机29构成，伺服电机29的输出轴与齿轮减速器28的输入轴相连，齿轮减速器28的输出轴与相配合的攀爬轮20一端的攀爬轮20轴相连，带动攀爬轮20转动。

电动拉杆一22和电动拉杆二23本体的尾端分别与设于方框一11上的铰接座相铰接，电动拉杆一22和电动拉杆二23的拉杆与方框二12之间分别设有缓冲座30，缓冲座30与方框二12相连端与设于方框二12上的铰接座相铰接，电动拉杆一22和电动拉杆二23拉杆的头部穿过缓冲座30上的拉杆孔后套装有压簧31, 拉杆的端部通过螺纹安装有螺母，压簧31的两端分别与缓冲座30和螺母相配合。

载重平台2的左平台24和右平台25分别由底板32、裙板33和围栏34构成，左平台裙板33呈半包围状，下边与左平台底板32的前边、左边和后边分别相连，左平台围栏33呈半包围状，下侧与左平台底板32的前边、左边和后边分别相连；右平台裙板33呈半包围状，下边与右平台底板32的前边、右边和后边分别相连，右平台围栏34呈半包围状，下侧与右平台底板32的前边、右边和后边分别相连。

左平台底板32和右平台底板32之间设有前、后下滑动配合板35，前、后下滑动配合板35的右端固定在右平台底板32下板面上、左端与设于左平台底板32下板面上的下滑板孔滑动配合；左平台裙板33的前右端、后右端与右平台裙板33的前左端、后左端之间分别设有前、后侧滑动配合板36，前、后侧滑动配合板37的右端固定在右平台裙板33的外板面上、左端与设于左平台裙板33外板面上的侧滑板孔滑动配合；左平台24和右平台25的半包围围栏34分别由立栏杆38和横栏杆39构成，左平台24和右平台25的半包围围栏34相靠近的前部和后部分别设有滑杆40，滑杆40的右端固定在右平台围栏34的横栏杆39端部、左端与相对应的左平台围栏横栏杆39上的滑杆孔滑动配合。

左平台底板32的右边中部和右平台底板32的左边中部分别设有相配合的半圆形电线杆孔41。

如图5所示，载重平台2的左平台24和右平台25之间设有安全装置，安全装置由单向齿条42、单向锁齿43和复位弹簧44构成，单向齿条42沿左右方向固定安装在一侧的平台底板32上，单向锁齿43与单向齿条42相配合，沿上下方向滑动安装在另一侧的平台底板32上，复位弹簧44安装在单向锁齿43与安装单向锁齿43的平台底板32之间，使左平台24和右平台25相互靠近时单向锁齿43与单向齿条42同步相锁合，防止左平台24和右平台25左右分开，单向锁齿43上连接有拉动单向锁齿43与单向齿条42分离的拉杆或拉筋45，拉杆或拉筋45的另一端与安装在载重平台2上的控制手柄相连。

它还包括电源和控制器，电源与控制器相连为控制器提供电源，控制器与攀爬减速电机21、电动拉杆一22和电动拉杆二23相连为其提供电源和控制信号。

工作原理：

本机器人使用前需要安装在电线杆上，首先将攀爬机构1的框架和载重平台2打开，使方框一11和方框二12上的两个攀爬轮20的分别位于电线杆的不同侧压在电线杆的外壁上，再将攀爬机构1的框架和载重平台2连接起来，就可以准备好在电线杆上向上爬升。载重平台2的重量压在左前立柱13、右前立柱14、左后立柱15和右后立柱16的上端，带动方框一11的左侧和方框二12的右侧、方框一11的右侧和方框二12的左侧向一起收拢，从而使方框一11和方框二12上的两对攀爬轮20相配合始终抱紧电线杆。

爬升时，攀爬减速电机21带动方框一11和方框二12上方的两个主动攀爬轮20对向向下转动，下方的两个从动攀爬轮20也会对向向下转动，在电线杆的表面产生磨擦力，使攀爬机构1带动载重平台2向上爬升，载重平台2的左平台24和右平台25也会对向逐渐收拢。同时，在控制装置的控制作用下，电动拉杆一22和电动拉杆二23会随着攀爬轮20的转动逐渐收紧，使两对攀爬轮20对电线杆的外壁具有足够大的压力和夹紧力，以保证攀爬机构1带动载重平台2在电线杆上安全地向上爬升。在整个装置向上爬升的同时，载重平台2的左平台24和右平台25之间的安全装置也会同步起到锁合作用，防止载重平台2的左平台24和右平台25向外分开，适应电线杆越往上越细的同时，也可以防止攀爬机构1和载重平台2意外下坠，起到安全保障作用。

机器人上升到合适的高度后，载重平台2上搭载的人员和设备就可以对电力系统进行维护和检修。

下降时，首先利用控制手柄使安全装置打开，就可以控制攀爬减速电机21反向转动，同时控制电动拉杆一22和电动拉杆二23逐渐放松，使攀爬机构1带动载重平台2沿着电线杆向下爬，直到降到地面。

Claims (10)

1.交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，它包括攀爬机构（1）和载重平台（2），其特征在于：攀爬机构（1）包括有由方框一（11）、方框二（12）、左前立柱（13）、右前立柱（14）、左后立柱（15）和右后立柱（16）构成的框架，方框一（11）和方框二（12）相交叉，方框一（11）和方框二（12）的前框梁中部、方框一（11）和方框二（12）的后框梁中部分别通过铰轴（17）相铰接，方框一（11）的左前部和左后部分别与左前立柱（13）和左后立柱（15）的下端相铰接，方框一（11）的右前部和右后部分别与滑动安装在右前立柱（14）和右后立柱（16）上的右滑套（18）相铰接，方框二（12）的左前部和左后部分别与滑动安装在左前立柱（13）和左后立柱（15）上的左滑套（19）相铰接，方框二（12）的右前部和右后部分别与右前立柱（14）和右后立柱（16）的下端相铰接，方框一（11）和方框二（12）的左右两侧分别设有前端转动安装在前框梁上、后端转动安装在后框梁上的攀爬轮（20），方框一（11）的右侧安装有输出轴与方框一（11）右侧的攀爬轮（20）轴相连的攀爬减速电机（21），方框二（12）的左侧安装有输出轴与方框二（12）左侧的攀爬轮（20）轴相连的攀爬减速电机（21），方框一（11）和方框二（12）的前侧之间设有两端分别与方框一（11）右前部和方框二（12）左前部相铰接的电动拉杆一（22），方框一（11）和方框二（12）的后侧之间设有两端分别与方框一（11）右后部和方框二（12）左后部相铰接的电动拉杆二（23），载重平台（2）由相互配合的左平台（24）和右平台（25）两部分构成，左前立柱（13）和左后立柱（15）的上端部固定安装在左平台（24）的下部，右前立柱（14）和右后立柱（16）的上端部固定安装在右平台（25）的下部，载重平台（2）的左平台（24）和右平台（25）随着攀爬机构（1）的上升和下降左右靠拢和分开。

2.如权利要求1所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述方框一（11）和方框二（12）分别由相互连接的前框梁、后框梁、左框梁和右框梁构成，方框一（11）前框梁的左端与左前立柱（13）的下端相铰接、右端与右前立柱（15）上的右滑套（18）相铰接，方框一（11）后框梁的左端与左后立柱（15）的下端相铰接、右端与右后立柱（16）上的右滑套（18）相铰接，方框二（12）前框梁的左端与左前立柱（13）上的左滑套（19）相铰接、右端与右前立柱（14）的下端相铰接，方框二（12）后框梁的左端与左后立柱（15）上的左滑套（19）相铰接、右端与右后立柱（16）的下端相铰接；左前立柱（13）、右前立柱（14）、左后立柱（15）和右后立柱（16）分别为方形管柱，左滑套（19）和右滑套（18）上分别设有与各立柱相配合的方形孔。

3.如权利要求1所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于各所述攀爬轮（20）分别为外径从中部向两端逐渐变粗的弧形槽轮或V字形槽轮，各攀爬轮（20）或分别为外径的中部具有一段等径段，等径段的两端向攀爬轮（20）的两端逐渐变粗的梯形槽轮，各攀爬轮（20）分别由金属轮体（26）和套装在轮体（26）外的防滑弹性材料制成的轮箍（27）构成。

4.如权利要求1所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述攀爬减速电机（21）由齿轮减速器（28）和伺服电机（29）构成，伺服电机（29）的输出轴与齿轮减速器（28）的输入轴相连，齿轮减速器（28）的输出轴与相配合的攀爬轮（20）一端的攀爬轮（20）轴相连，带动攀爬轮（20）转动。

5.如权利要求1所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述电动拉杆一（22）和电动拉杆二（23）本体的尾端分别与设于方框一（11）上的铰接座相铰接，电动拉杆一（22）和电动拉杆二（23）的拉杆与方框二（12）之间分别设有缓冲座（30），缓冲座（30）与方框二（12）相连端与设于方框二（12）上的铰接座相铰接，电动拉杆一（22）和电动拉杆二（23）拉杆的头部穿过缓冲座（30）上的拉杆孔后套装有压簧（31）, 拉杆的端部通过螺纹安装有螺母，压簧（31）的两端分别与缓冲座（30）和螺母相配合。

6.如权利要求1所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述载重平台（2）的左平台（24）和右平台（25）分别由底板（32）、裙板（33）和围栏（34）构成，左平台裙板（33）呈半包围状，下边与左平台底板（32）的前边、左边和后边分别相连，左平台围栏（33）呈半包围状，下侧与左平台底板（32）的前边、左边和后边分别相连；右平台裙板（33）呈半包围状，下边与右平台底板（32）的前边、右边和后边分别相连，右平台围栏（34）呈半包围状，下侧与右平台底板（32）的前边、右边和后边分别相连。

7.如权利要求6所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述左平台底板（32）和右平台底板（32）之间设有前、后下滑动配合板（35），前、后下滑动配合板（35）的右端固定在右平台底板（32）下板面上、左端与设于左平台底板（32）下板面上的下滑板孔滑动配合；左平台裙板（33）的前右端、后右端与右平台裙板（33）的前左端、后左端之间分别设有前、后侧滑动配合板（36），前、后侧滑动配合板（37）的右端固定在右平台裙板（33）的外板面上、左端与设于左平台裙板（33）外板面上的侧滑板孔滑动配合；左平台（24）和右平台（25）的半包围围栏（34）分别由立栏杆（38）和横栏杆（39）构成，左平台（24）和右平台（25）的半包围围栏（34）相靠近的前部和后部分别设有滑杆（40），滑杆（40）的右端固定在右平台围栏（34）的横栏杆（39）端部、左端与相对应的左平台围栏横栏杆（39）上的滑杆孔滑动配合。

8.如权利要求6所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述左平台底板（32）的右边中部和右平台底板（32）的左边中部分别设有相配合的半圆形电线杆孔（41）。

9.如权利要求6所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于所述载重平台（2）的左平台（24）和右平台（25）之间设有安全装置，安全装置由单向齿条（42）、单向锁齿（43）和复位弹簧（44）构成，单向齿条（42）沿左右方向固定安装在一侧的平台底板（32）上，单向锁齿（43）与单向齿条（42）相配合，沿上下方向滑动安装在另一侧的平台底板（32）上，复位弹簧（44）安装在单向锁齿（43）与安装单向锁齿（43）的平台底板（32）之间，使左平台（24）和右平台（25）相互靠近时单向锁齿（43）与单向齿条（42）同步相锁合，防止左平台（24）和右平台（25）左右分开，单向锁齿（43）上连接有拉动单向锁齿（43）与单向齿条（42）分离的拉杆或拉筋（45），拉杆或拉筋（45）的另一端与安装在载重平台（2）上的控制手柄相连。

10.如权利要求1所述的交叉锁紧式攀爬电线杆机器人，其特征在于它还包括电源和控制器，电源与控制器相连为控制器提供电源，控制器与攀爬减速电机（21）、电动拉杆一（22）和电动拉杆二（23）相连为其提供电源和控制信号。

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