CN115275867B - 一种可压缩举升越障电线巡检机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可压缩举升越障电线巡检机器人。传动控制箱固定在采集箱中间，在传动控制箱的前后两侧通过机械臂与两个可压缩式行走机构相连接。两个可压缩式行走机构前后间隔地处于输电线上，传动控制箱经输入电机正反转在内部通过多层齿轮的传递可依次控制单侧机械臂转动以调整行走机构高度以此实现机器人越障。本机器人结构较为巧妙，控制箱仅用一个电机可控制前后机械臂依次行走。机器人电机采用少，成本低。行走机构采用前后主从驱动轮，保证越障时机器人稳定巡检，且两轮轮距可压缩调整，可实现不同环境下的越障，整体重量轻，具有高续航能力。能很好的使机器人在电线上顺利行走，实现对电线的巡检工作，具有普适性好及工作效率高，危险系数低等优点。

Description

一种可压缩举升越障电线巡检机器人

技术领域

本发明涉及电力电线巡检领域的一种巡检机器人，具体涉及一种可压缩举升越障电线巡检机器人。

背景技术

近年来，国家发展迅速，经济建设取得重大进步，国民生活水平提高，各种家用电器普及，国内电力供给需求扩大。国内电力工业也取得更好的发展，电网的输线路有过去的单回线，小容量线路向多回线，大容量线路转变。

在现当今的国家电力网络规划中，多回线与大容量线路的发展过程中，电缆的应用十分广泛，但在输电线的长时间工作过程中，会长期受到外界恶劣，甚至极端环境的损害，如高温，大风，雨雪等天气。在此情况下电线将会加速老化，腐蚀，破损，使用寿命将会急剧减少，将会出现漏电，断电，甚至断线等情况。往往会严重影响电力运输，并且产生安全隐患，可能会出现较大的事故情况造成人员伤亡。电线电路的巡检是十分重要问题，必须要定期对于输电线进行检测，保证输电线的正常工作。在巡检过程中，输电线上具有障碍物时，如何规避越障进行巡检一直是一个难以解决的难题。为了解决这个问题，对输电线巡检机器人的越障系统进行设计，使其能够更好地适应工作环境显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种可压缩举升越障电线巡检机器人，本发明通过前后两个可压缩式行走机构实现在输电线路上稳定自主行走，可压缩式行走机构由以一主动轮与一从动轮组成，前后两可压缩式行走机构的距离接近于机器人本体的重心位置，偏心距达到最小，在一端行走机构脱离电线是保证单侧行走机构可以平稳正常的带动机器人在线上行走。越障过程中，通过输入电机正反转来实现前后两层单边机械臂依次抬起令前后两可压缩式行走机构的举升依次脱离输电线保证至少有一侧行走机构在输电线上，保证机器人巡检的稳定运行来越过输电线所遇障碍。通过机械臂调整举升高度来实现行走机构偏离障碍物的高度，实现对不同大小的障碍物情况的越障。本机器人结构较为巧妙，成本低，可实现不同环境下的越障，整体重量轻，具有高续航能力。能很好的使机器人在电线上顺利行走，在帮助自身平衡稳定的自主越障巡检，实现对电线的巡检工作，具有普适性好及工作效率高，危险系数低等优点，应用前景良好。

本发明的技术方案如下：

本发明包括可压缩式行走机构、数据采集箱、机械臂和传动控制箱，传动控制箱固定安装在数据采集箱上，传动控制箱设置在输电线下方，两个可压缩式行走机构前后间隔地设置在输电线上并沿着输电线上行走，两个可压缩式行走机构分别通过对应的机械臂与传动控制箱的前部和后部相连；一个可压缩式行走机构遇障时，传动控制箱通过控制对应机械臂来举升当前可压缩式行走机构，使得当前可压缩式行走机构与输电线分离，另一个可压缩式行走机构继续行走，当前可压缩式行走机构越过障碍物后回落至输电线上。

所述传动控制箱包括输入电机、传动控制箱本体、输入齿轮、前驱动组件和后驱动组件，传动控制箱本体固定安装在数据采集箱上，输入电机固定安装在传动控制箱本体侧面的数据采集箱上；前驱动组件、输入齿轮和后驱动组件分别设置在传动控制箱本体内的前部、中部以及后部，输入电机的输出轴与输入齿轮同轴连接，前驱动组件和后驱动组件均与输入齿轮相连，前驱动组件通过对应机械臂与前可压缩式行走机构相连，后驱动组件通过对应机械臂与后可压缩式行走机构相连。

前驱动组件和后驱动组件的结构相同且关于输入齿轮对称布置，前驱动组件包括第一减速齿轮、第一输出齿轮、第一变位齿轮和第一弹簧发条；

输入齿轮前方的传动控制箱本体中依次设置有第一减速齿轮和第一输出齿轮，输入齿轮与第一减速齿轮啮合形成第一输入齿轮副，第一输出齿轮的齿轮轴的两端分别伸出传动控制箱本体的两侧面后与对应机械臂的一端固连，与第一输出齿轮相连的两个机械臂的另一端分别与前可压缩式行走机构的两侧相连；

第一输出齿轮的齿轮盘两侧的齿轮轴外的传动控制箱本体均设置有发条安装壳，第一弹簧发条的一端固定安装在第一输出齿轮对应的齿轮轴上，第一弹簧发条的另一端安装在发条安装壳内；

传动控制箱本体前部的两侧面均开有变位槽，第一变位齿轮的齿轮轴分别安装在传动控制箱本体对应的变位槽中；第一变位齿轮设置在第一输出齿轮和第一减速齿轮之间，第一减速齿轮始终与第一变位齿轮啮合形成第一减速变位齿轮副，第一变位齿轮处于对应变位槽的一端时，第一变位齿轮与第一输出齿轮不啮合，第一变位齿轮被第一减速齿轮带动处于对应变位槽的另一端时，第一变位齿轮与第一输出齿轮啮合形成第一输出齿轮副；

后驱动组件包括第二减速齿轮、第二输出齿轮、第二变位齿轮和第二弹簧发条，输入齿轮后方的传动控制箱本体中依次设置有第二减速齿轮和第二输出齿轮，输入齿轮与第二减速齿轮啮合形成第二输入齿轮副，第二输出齿轮的齿轮轴的两端分别伸出传动控制箱本体的两侧面后与对应机械臂的一端固连，与第二输出齿轮相连的两个机械臂的另一端分别与后可压缩式行走机构的两侧相连；

第二输出齿轮的齿轮盘两侧的齿轮轴外的传动控制箱本体均设置有发条安装壳，第二输出齿轮的齿轮盘每侧的发条安装壳内表面开设有多个沿圆周间隔布置的发条卡扣槽，发条安装壳中设置有第二弹簧发条，第二弹簧发条的一端固定安装在第二输出齿轮对应的齿轮轴上，第二弹簧发条的一端卡在一个发条卡扣槽中；

传动控制箱本体后部的两侧面均开有变位槽，第二变位齿轮的齿轮轴分别安装在传动控制箱本体对应的变位槽中；第二变位齿轮设置在第二输出齿轮和第二减速齿轮之间，第二减速齿轮始终与第二变位齿轮啮合形成第二减速变位齿轮副，第二变位齿轮处于对应变位槽的一端时，第二变位齿轮与第二输出齿轮不啮合，第二变位齿轮被第二减速齿轮带动而处于对应变位槽的另一端时，第二变位齿轮与第二输出齿轮啮合形成第二输出齿轮副。

输入电机驱动输入齿轮正转时，带动第一输入齿轮副和第一减速变位齿轮副以及第二输入齿轮副、第二减速变位齿轮副，第一减速变位齿轮副带动第一变位齿轮从对应变位槽的一端运动到另一端，使得第一变位齿轮与第一输出齿轮啮合形成第一输出齿轮副，第一输出齿轮的转动使得第一弹簧发条卷绕至张紧状态，第一输出齿轮进而控制对应的机械臂举升前可压缩式行走机构，后驱动组件不驱动后可压缩式行走机构，输入电机不工作时，第一弹簧发条回弹，使得前可压缩式行走机构回落至输电线上；第二变位齿轮始终在变位槽的一端自转，即第二输出齿轮副不形成；输入电机驱动输入齿轮反转时，带动第一输入齿轮副和第一减速变位齿轮副以及第二输入齿轮副、第二减速变位齿轮副，第一变位齿轮始终在变位槽的一端自转，即第一输出齿轮副不形成，后驱动组件控制对应的机械臂后可压缩式行走机构进行举升，具体地，第二减速变位齿轮副带动第二变位齿轮从对应变位槽的一端运动到另一端，使得第二变位齿轮与第二输出齿轮啮合形成第二输出齿轮副，第二输出齿轮的转动使得第二弹簧发条卷绕至张紧状态，第二输出齿轮进而控制对应的机械臂举升后可压缩式行走机构，输入电机不工作时，第二弹簧发条回弹，使得后可压缩式行走机构回落至输电线上。

所述第一输出齿轮的齿轮盘每侧的发条安装壳内表面开设有多个沿圆周间隔布置的发条卡扣槽，发条安装壳中设置有第一弹簧发条，第一弹簧发条的另一端设置有卡扣并卡在一个发条卡扣槽中。

所述可压缩式行走机构包括主动轮组件、弹簧阻尼、从动轮支架、第一连接杆、第二连接杆和从动轮；

从动轮和主动轮组件前后间隔地设置在输电线上，从动轮的两端通过对应的从动轮支架与对应的第二连接杆固定连接，主动轮组件的两端与第一连接杆固定连接，从动轮和主动轮组件之间通过两端的第二连接杆、第一连接杆以及弹簧阻尼相连，每根第二连接杆通过对应的弹簧阻尼与对应的第一连接杆相连，每根第二连接杆通过对应的机械臂与传动控制箱相连。

所述主动轮组件包括第一驱动轮支撑板、驱动轮、刹车机构、轴承座、驱动轮电机、第二联轴器、电机垫板和第二驱动轮支撑板；

驱动轮和从动轮前后间隔地设置在输电线上，驱动轮的两端分别固定安装有第一驱动轮支撑板和第二驱动轮支撑板，第一驱动轮支撑板和第二驱动轮支撑板与对应的第一连接杆相连，第二驱动轮支撑板上固定安装有电机垫板，电机垫板上固定安装有驱动轮电机，驱动轮电机的输出轴与驱动轮的轴同轴固定连接，驱动轮的上方还设置有刹车机构，第一驱动轮支撑板与刹车机构相连。

本发明的有益效果：

1、本发明的可压缩举升机器人对输电线外部工作条件具有较好的适应能力，相对无人机巡检系统，本发明可在较为恶劣环境下进行输电线巡检工作。

2、本发明的机器人仅单电机输入可控制实现前后行走机构越障，轻量化设计，成本低。前后行走机构四轮设计，保证机器人稳定巡检工作。

3、机器人本体重量轻，续航能力强，负载能力强，多接口，可负载较多传感器集成装置，能够采集较多较为准确的输电线结构以及腐蚀状态等信息。

4、机器人工作效率高，检查全面，可备份数据，可自主运行巡检，危险系数低，电磁场抗扰度强，灵活性较高，可自主越过障碍物，提高巡检的便利性。可靠性高，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传动控制箱内部整体结构示意图；

图3为本发明的传动控制箱内部齿轮啮合示意图；

图4为本发明的前端机械臂抬起时传动控制箱内部齿轮啮合示意图；

图5为本发明的可压缩式行走机构的结构示意图；

图6为本发明的主动轮组件的结构示意图；

图7为本发明越障行驶工作的状态示意图。

图中：1、输电线，2、主动轮组件，3、数据采集箱，4、弹簧阻尼，5、从动轮支架，6、第一连接杆，7、第二连接杆，8、螺栓，9、机械臂，10、第一联轴器，11、输入电机，12、电机支撑板，13、传动控制箱上盖，14、传动控制箱本体，15、从动轮，16、输入齿轮，17、第一减速齿轮，18、第一输出齿轮，19、第一变位齿轮，20、第一弹簧发条，2-1、第一驱动轮支撑板，2-2、驱动轮，2-3、刹车机构，2-4、轴承座，2-5、驱动轮电机，2-6、电机固定板，2-7、第二联轴器，2-8、电机垫板，2-9、第二驱动轮支撑板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明包括可压缩式行走机构、数据采集箱3、机械臂9和传动控制箱，传动控制箱固定安装在数据采集箱3上，传动控制箱设置在输电线1下方，两个可压缩式行走机构前后间隔地设置在输电线1上并沿着输电线1上行走，即输电线1设置在可压缩式行走机构和传动控制箱之间，两个可压缩式行走机构分别通过对应的机械臂9与传动控制箱的前部和后部相连；一个可压缩式行走机构遇障时，传动控制箱通过控制对应机械臂9来举升当前可压缩式行走机构，使得当前可压缩式行走机构与输电线1分离，另一个可压缩式行走机构继续行走，当前可压缩式行走机构越过障碍物后回落至输电线1上。

如图2所示，传动控制箱对称布置，传动控制箱包括第一联轴器10、输入电机11、电机支撑板12、传动控制箱上盖13、传动控制箱本体14、输入齿轮16、前驱动组件和后驱动组件，传动控制箱本体14固定安装在数据采集箱3上表面的中部，输入电机11通过电机支撑板12固定安装在传动控制箱本体14侧面的数据采集箱3上表面；前驱动组件、输入齿轮16和后驱动组件分别设置在传动控制箱本体14内的前部、中部以及后部，输入电机11的输出轴通过第一联轴器10与输入齿轮16同轴连接，前驱动组件和后驱动组件均与输入齿轮16相连，前驱动组件通过对应机械臂与前可压缩式行走机构的第二连接杆7相连，后驱动组件通过对应机械臂与后可压缩式行走机构的第二连接杆7相连；

如图3的(a)、(b)和(c)以及图4的(a)和(b)所示，图3的(a)为输入电机11不工作时传动控制箱的俯视图，图3的(b)和(c)分别为输入电机11不工作时传动控制箱的两个剖视图，图4的(a)和(b)分别为输入电机11工作时传动控制箱的俯视和剖视图，前驱动组件和后驱动组件的结构相同且关于输入齿轮16对称布置，前驱动组件包括第一减速齿轮17、第一输出齿轮18、第一变位齿轮19和第一弹簧发条20；输入齿轮16前方的传动控制箱本体14中依次设置有第一减速齿轮17和第一输出齿轮18，输入齿轮16与第一减速齿轮17啮合形成第一输入齿轮副，第一输出齿轮18的齿轮轴的两端分别伸出传动控制箱本体14的两侧面后与对应机械臂9的一端固连，与第一输出齿轮18相连的两个机械臂9的另一端分别与前可压缩式行走机构的两侧相连；

第一输出齿轮18的齿轮盘两侧的齿轮轴外的传动控制箱本体14均设置有发条安装壳，第一输出齿轮18的齿轮盘每侧的发条安装壳内表面开设有多个沿圆周间隔布置的发条卡扣槽，发条安装壳中设置有第一弹簧发条20，具体实施中，齿轮盘每侧的齿轮轴尾部开设有六边形台阶轴，第一弹簧发条20的一端固定安装在第一输出齿轮18对应的齿轮轴上，第一弹簧发条20的另一端设置有卡扣并卡在一个发条卡扣槽中；传动控制箱上盖13安装在传动控制箱本体14上，用于传动控制箱上盖13完全盖住前、后驱动组件以及输入齿轮16和发条安装壳。

传动控制箱本体14前部的两侧面均开有变位槽，第一变位齿轮19的齿轮轴的两端部均开设有台阶，第一变位齿轮19的齿轮轴的台阶分别安装在传动控制箱本体14对应的变位槽中；第一变位齿轮19设置在第一输出齿轮18和第一减速齿轮17之间，第一减速齿轮17始终与第一变位齿轮19啮合形成第一减速变位齿轮副，第一变位齿轮19处于对应变位槽的一端时，第一变位齿轮19与第一输出齿轮18不啮合，第一变位齿轮19被第一减速齿轮17带动处于对应变位槽的另一端时，第一变位齿轮19与第一输出齿轮18啮合形成第一输出齿轮副；

后驱动组件包括第二减速齿轮、第二输出齿轮、第二变位齿轮和第二弹簧发条，输入齿轮16后方的传动控制箱本体14中依次设置有第二减速齿轮和第二输出齿轮，输入齿轮16与第二减速齿轮啮合形成第二输入齿轮副，第二输出齿轮的齿轮轴的两端分别伸出传动控制箱本体14的两侧面后与对应机械臂9的一端固连，与第二输出齿轮相连的两个机械臂9的另一端分别与后可压缩式行走机构的两侧相连；

第二输出齿轮的齿轮盘两侧的齿轮轴外的传动控制箱本体14均设置有发条安装壳，第二输出齿轮的齿轮盘每侧的发条安装壳内表面开设有多个沿圆周间隔布置的发条卡扣槽，发条安装壳中设置有第二弹簧发条，第二弹簧发条的一端固定安装在第二输出齿轮对应的齿轮轴上，第二弹簧发条的一端卡在一个发条卡扣槽中；

传动控制箱本体14后部的两侧面均开有变位槽，第二变位齿轮的齿轮轴的两端部均开设有台阶，第二变位齿轮的齿轮轴的台阶分别安装在传动控制箱本体14对应的变位槽中；第二变位齿轮设置在第二输出齿轮和第二减速齿轮之间，第二减速齿轮始终与第二变位齿轮啮合形成第二减速变位齿轮副，第二变位齿轮处于对应变位槽的一端时，第二变位齿轮与第二输出齿轮不啮合，第二变位齿轮被第二减速齿轮带动而处于对应变位槽的另一端时，第二变位齿轮与第二输出齿轮啮合形成第二输出齿轮副。

输入电机11驱动输入齿轮16正转时，带动第一输入齿轮副和第一减速变位齿轮副以及第二输入齿轮副、第二减速变位齿轮副，第一减速变位齿轮副带动第一变位齿轮19从对应变位槽的一端运动到另一端，使得第一变位齿轮19与第一输出齿轮18啮合形成第一输出齿轮副，第一输出齿轮18的转动使得第一弹簧发条20卷绕至张紧状态，第一输出齿轮18进而控制对应的机械臂举升前可压缩式行走机构，后驱动组件不驱动后可压缩式行走机构，输入电机11不工作时，第一弹簧发条20回弹，使得前可压缩式行走机构回落至输电线1上；第二变位齿轮始终在变位槽的一端自转，即第二输出齿轮副不形成；输入电机11驱动输入齿轮16反转时，带动第一输入齿轮副和第一减速变位齿轮副以及第二输入齿轮副、第二减速变位齿轮副，第一变位齿轮19始终在变位槽的一端自转，即第一输出齿轮副不形成，后驱动组件控制对应的机械臂后可压缩式行走机构进行举升，具体地，第二减速变位齿轮副带动第二变位齿轮从对应变位槽的一端运动到另一端，使得第二变位齿轮与第二输出齿轮啮合形成第二输出齿轮副，第二输出齿轮的转动使得第二弹簧发条卷绕至张紧状态，第二输出齿轮进而控制对应的机械臂举升后可压缩式行走机构，输入电机11不工作时，第二弹簧发条回弹(即释放能量)，使得后可压缩式行走机构回落至输电线1上。

如图5所示，可压缩式行走机构包括主动轮组件2、弹簧阻尼4、从动轮支架5、第一连接杆6、第二连接杆7、螺栓8和从动轮15；从动轮15和主动轮组件2前后间隔地设置在输电线1上，从动轮15的两端通过对应的从动轮支架5和螺栓8与对应的第二连接杆7固定连接，主动轮组件2的两端通过螺栓8与第一连接杆6固定连接，从动轮15和主动轮组件2之间通过两端的第二连接杆7、第一连接杆6以及弹簧阻尼4相连，每根第二连接杆7通过对应的弹簧阻尼4与对应的第一连接杆6相连后形成一个整体，具体地，第一连接杆6一端内部凹陷内部有空间与弹簧阻尼4一端同轴，弹簧阻尼4一端嵌入第一连接杆6内部，弹簧阻尼4外部无弹簧一端表面与第一连接杆6凹陷表面重合，另一断面与第二连接杆7凹陷表面重合，且此端如上述嵌入第二连接杆7内部，每根第二连接杆7通过对应的机械臂9与传动控制箱相连。

如图6所示，主动轮组件2包括第一驱动轮支撑板2-1、驱动轮2-2、刹车机构2-3、轴承座2-4、驱动轮电机2-5、电机固定板2-6、第二联轴器2-7、电机垫板2-8和第二驱动轮支撑板2-9；驱动轮2-2和从动轮15前后间隔地设置在输电线1上，驱动轮2-2的两端分别固定安装有第一驱动轮支撑板2-1和第二驱动轮支撑板2-9，第一驱动轮支撑板2-1和第二驱动轮支撑板2-9与对应的第一连接杆6相连，第二驱动轮支撑板2-9上固定安装有电机垫板2-8，电机垫板2-8上通过电机固定板2-6固定安装有驱动轮电机2-5，驱动轮电机2-5的输出轴通过第二联轴器2-7与驱动轮2-2的轴同轴固定连接，驱动轮2-2的轴穿过轴承座2-4后与经第二联轴器2-7的驱动轮电机2-5的输出轴同轴连接，轴承座2-4固定安装在电机垫板2-8上，驱动轮2-2的上方还设置有刹车机构2-3，第一驱动轮支撑板2-1前后两侧的凸起部分向上延伸，在其顶端留有圆柱形孔并与刹车机构2-3相连，驱动轮2-2的一侧设置在刹车机构2-3的两刹车片之间。

具体实施中，需要先将机器人其安装在输电线电路上，将前后两可压缩行走机构沿输电线水平安装，两侧由机械臂安装固定在传动控制箱，传动控制箱固定在数据采集箱中心位置。由输入电机正反转连接传动控制箱控制前后机械臂做周向运动，机械臂举升带动可压缩行走机构实现与输电线的脱离与挂载。当输电线巡检无障碍时，前后两可压缩行走机构同时工作，正常巡检电线，遇到障碍物时，根据障碍情况，依次调整前后可压缩行走机构离输电线高度，以实现不同障碍状况下的越障。

如图7所示，具体工作过程为：

遇到障碍可压缩行走机构工作过程：当巡检机器人前端遇到障碍物时，机器人通过刹车机构进行速度降低。机器人缓慢前进，当机器人前端可压缩行走机构的从动轮受到障碍物时，开始受阻力无法前进。从动轮受力逐渐压缩弹簧阻尼系统，当压缩到一定程度时，前端可压缩行走机构的主动轮组件与从动轮相近，但不相干涉。机器人刹车机构工作，使机器人完全停止前进。

前端越障，脱离电线过程：机器人停止前进，输入电机进行正转(顺时针旋转)，输入电机通过联轴器带动输入齿轮顺时针旋转，输入齿轮的齿轮与两侧减速齿轮的齿轮啮合，降低转向速度。输入齿轮右侧的减速齿轮逆时针旋转，左侧减速齿轮逆时针旋转。

输入齿轮左侧的减速齿轮与其左侧的变位齿轮啮合，左侧的减速齿轮因逆时针旋转带动左变位齿轮顺时针旋转，左变位齿轮受力沿传动控制箱滑槽口向下，到滑槽口低端运动并做顺时针运动，左变位齿轮与左侧的输出齿轮的齿轮无法啮合，左侧输出齿轮无运动。传动控制箱后侧机械臂不运动，后端可压缩行走机构保持原样，仍在输电线上。

右侧的减速齿轮与其右侧的变位齿轮啮合，右侧的变位齿轮带动右侧变位齿轮沿传动控制箱滑槽口向上运动并做顺时针运动，当右侧变位齿轮达到滑槽口顶端时，其与右侧输出齿轮的齿轮啮合，使得右侧输出齿轮做逆时针旋转。输出齿轮连接右侧机械臂逆时针旋转，机械臂与机器人前端的可压缩行走机构相连，行走机构底面始终平行于数据采集箱。前端机械臂逆时针旋转带动前端可压缩行走机构沿以输出齿轮为中心向上做仰起运动，使可压缩行走机构脱离输电线，超过障碍物高度。输入电机锁死，使得机械臂固定在此位置。在前端可压缩行走机构抬起时，从动轮不受障碍物阻碍，弹簧阻尼工作，缓慢释放前端从动轮，直至恢复初始状态。

机器人继续行走过程：机器人前端可压缩行走机构抬起，越过障碍物高度，后端可压缩行走机构继续运行，使得机器人可以继续在输电线上行走。机器人前后两端可压缩行走机构距离在保证不干涉情况下，保持离机器人重心位置最近，十分靠近重心，以达到偏心距的最小。可压缩行走机构采用双行走轮，一行走轮为主动轮连接电机驱动，在行走机构后侧。另一行走轮为从动轮，与弹簧阻尼相连接，在行走机构前侧。两驱动轮和其靠近重心位置的结构保证单侧行走机构可以稳定带动机器人本体进行巡线工作。

前端越过障碍，落回输电线过程：当机器人继续行驶，直至前端越过障碍物时，刹车机构工作使机器人停止前行。在机器人前端可压缩行走机构越障，输入电机通过传动控制箱，控制机械臂抬起过程中，最右侧输出齿轮逆时针旋转运动，其中输出齿轮在临近末端机械臂与传动控制箱相连接部分有切割六边形形状轴，与发条弹簧内六边形相固定。发条弹簧末端固定在传动控制箱圆柱凸起的凹断处，当输出齿轮逆时针旋转时，带动发条弹簧中心逆时针旋转，使弹簧发条张紧存储能量。

当输入电机停止工作时，解除前端机械臂自锁，发条弹簧释放能量，使得机械臂顺时针转动，机械臂缓慢带动前端可压缩行走机构降落在输电线上，传动控制箱内部的变位齿轮受重力作用回到滑槽口最低端。恢复机器人原始工作状态。

后端越障，脱离电线过程：机器人停止前进，输入电机进行反转(逆时针旋转)，输入电机通过联轴器带动输入齿轮逆时针旋转，输入齿轮的齿轮与两侧减速齿轮的齿轮啮合，降低转向速度。输入齿轮右侧的减速齿轮顺时针旋转，左侧减速齿轮顺时针旋转。

输入齿轮右侧的减速齿轮与其右侧的变位齿轮啮合，右侧的减速齿轮因顺时针旋转带动右变位齿轮逆时针旋转，右变位齿轮受力沿传动控制箱滑槽口向下，到滑槽口低端运动并做逆时针运动，右变位齿轮与右侧的输出齿轮的齿轮无法啮合，右侧输出齿轮无运动。传动控制箱前侧机械臂不运动，前端可压缩行走机构保持原样，仍在输电线上。

左侧的减速齿轮与其左侧的变位齿轮啮合，左侧的变位齿轮带动左侧变位齿轮沿传动控制箱滑槽口向上运动并做逆时针运动，当左侧变位齿轮达到滑槽口顶端时，其与左侧输出齿轮的齿轮啮合，使得左侧输出齿轮做顺时针旋转。输出齿轮连接左侧机械臂顺时针旋转，机械臂与机器人后端的可压缩行走机构相连，行走机构底面始终平行于数据采集箱。后端机械臂顺时针旋转带动后端可压缩行走机构沿以输出齿轮为中心向上做仰起运动，使可压缩行走机构脱离输电线，超过障碍物高度。输入电机锁死，使得机械臂固定在此位置。在后端可压缩行走机构抬起时，从动轮不受障碍物阻碍，弹簧阻尼工作，缓慢释放后端从动轮，直至恢复初始状态。

机器人行走，后端越过障碍，落回输电线过程：机器人继续行走，当后端可压缩行走机构越过障碍物时，前后端行走机构中刹车机构工作使机器人停止前进。输入电机断电，停止工作，传动控制箱左侧输出齿轮由弹簧发条释放能量，使后端机械臂逆时针旋转，带动后端可压缩行走机构缓慢降落在输电线上，恢复机器人初始运动状态，继续巡检工作。

Claims (4)

1.一种可压缩举升越障电线巡检机器人，其特征在于，包括可压缩式行走机构、数据采集箱（3）、机械臂（9）和传动控制箱，传动控制箱固定安装在数据采集箱（3）上，传动控制箱设置在输电线（1）下方，两个可压缩式行走机构前后间隔地设置在输电线（1）上并沿着输电线（1）上行走，两个可压缩式行走机构分别通过对应的机械臂（9）与传动控制箱的前部和后部相连；一个可压缩式行走机构遇障时，传动控制箱通过控制对应机械臂（9）来举升当前可压缩式行走机构，使得当前可压缩式行走机构与输电线（1）分离，另一个可压缩式行走机构继续行走，当前可压缩式行走机构越过障碍物后回落至输电线（1）上；

所述传动控制箱包括输入电机（11）、传动控制箱本体（14）、输入齿轮（16）、前驱动组件和后驱动组件，传动控制箱本体（14）固定安装在数据采集箱（3）上，输入电机（11）固定安装在传动控制箱本体（14）侧面的数据采集箱（3）上；前驱动组件、输入齿轮（16）和后驱动组件分别设置在传动控制箱本体（14）内的前部、中部以及后部，输入电机（11）的输出轴与输入齿轮（16）同轴连接，前驱动组件和后驱动组件均与输入齿轮（16）相连，前驱动组件通过对应机械臂与前可压缩式行走机构相连，后驱动组件通过对应机械臂与后可压缩式行走机构相连；

所述前驱动组件和后驱动组件的结构相同且关于输入齿轮（16）对称布置，前驱动组件包括第一减速齿轮（17）、第一输出齿轮（18）、第一变位齿轮（19）和第一弹簧发条（20）；

输入齿轮（16）前方的传动控制箱本体（14）中依次设置有第一减速齿轮（17）和第一输出齿轮（18），输入齿轮（16）与第一减速齿轮（17）啮合形成第一输入齿轮副，第一输出齿轮（18）的齿轮轴的两端分别伸出传动控制箱本体（14）的两侧面后与对应机械臂（9）的一端固连，与第一输出齿轮（18）相连的两个机械臂（9）的另一端分别与前可压缩式行走机构的两侧相连；

第一输出齿轮（18）的齿轮盘两侧的齿轮轴外的传动控制箱本体（14）均设置有发条安装壳，第一弹簧发条（20）的一端固定安装在第一输出齿轮（18）对应的齿轮轴上，第一弹簧发条（20）的另一端安装在发条安装壳内；

传动控制箱本体（14）前部的两侧面均开有变位槽，第一变位齿轮（19）的齿轮轴分别安装在传动控制箱本体（14）对应的变位槽中；第一变位齿轮（19）设置在第一输出齿轮（18）和第一减速齿轮（17）之间，第一减速齿轮（17）始终与第一变位齿轮（19）啮合形成第一减速变位齿轮副，第一变位齿轮（19）处于对应变位槽的一端时，第一变位齿轮（19）与第一输出齿轮（18）不啮合，第一变位齿轮（19）被第一减速齿轮（17）带动处于对应变位槽的另一端时，第一变位齿轮（19）与第一输出齿轮（18）啮合形成第一输出齿轮副；

输入电机（11）驱动输入齿轮（16）正转时，带动第一输入齿轮副和第一减速变位齿轮副，第一减速变位齿轮副带动第一变位齿轮（19）从对应变位槽的一端运动到另一端，使得第一变位齿轮（19）与第一输出齿轮（18）啮合形成第一输出齿轮副，第一输出齿轮（18）的转动使得第一弹簧发条（20）卷绕至张紧状态，第一输出齿轮（18）进而控制对应的机械臂举升前可压缩式行走机构，后驱动组件不驱动后可压缩式行走机构；输入电机（11）驱动输入齿轮（16）反转时，带动第一输入齿轮副和第一减速变位齿轮副，第一变位齿轮（19）始终在变位槽的一端自转，后驱动组件控制对应的机械臂举升后可压缩式行走机构。

2.根据权利要求1所述的一种可压缩举升越障电线巡检机器人，其特征在于，所述第一输出齿轮（18）的齿轮盘每侧的发条安装壳内表面开设有多个沿圆周间隔布置的发条卡扣槽，发条安装壳中设置有第一弹簧发条（20），第一弹簧发条（20）的另一端设置有卡扣并卡在一个发条卡扣槽中。

3.根据权利要求1所述的一种可压缩举升越障电线巡检机器人，其特征在于，所述可压缩式行走机构包括主动轮组件（2）、弹簧阻尼（4）、从动轮支架（5）、第一连接杆（6）、第二连接杆（7）和从动轮（15）；

从动轮（15）和主动轮组件（2）前后间隔地设置在输电线（1）上，从动轮（15）的两端通过对应的从动轮支架（5）与对应的第二连接杆（7）固定连接，主动轮组件（2）的两端与第一连接杆（6）固定连接，从动轮（15）和主动轮组件（2）之间通过两端的第二连接杆（7）、第一连接杆（6）以及弹簧阻尼（4）相连，每根第二连接杆（7）通过对应的弹簧阻尼（4）与对应的第一连接杆（6）相连，每根第二连接杆（7）通过对应的机械臂（9）与传动控制箱相连。

4.根据权利要求3所述的一种可压缩举升越障电线巡检机器人，其特征在于，所述主动轮组件（2）包括第一驱动轮支撑板（2-1）、驱动轮（2-2）、刹车机构（2-3）、轴承座（2-4）、驱动轮电机（2-5）、第二联轴器（2-7）、电机垫板（2-8）和第二驱动轮支撑板（2-9）；

驱动轮（2-2）和从动轮（15）前后间隔地设置在输电线（1）上，驱动轮（2-2）的两端分别固定安装有第一驱动轮支撑板（2-1）和第二驱动轮支撑板（2-9），第一驱动轮支撑板（2-1）和第二驱动轮支撑板（2-9）与对应的第一连接杆（6）相连，第二驱动轮支撑板（2-9）上固定安装有电机垫板（2-8），电机垫板（2-8）上固定安装有驱动轮电机（2-5），驱动轮电机（2-5）的输出轴与驱动轮（2-2）的轴同轴固定连接，驱动轮（2-2）的上方还设置有刹车机构（2-3），第一驱动轮支撑板（2-1）与刹车机构（2-3）相连。