CN1695907A - 高压输电线路自动巡检机器人本体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机器人技术领域，是高压输电线路自动巡检机器人的本体。一种高压输电线路自动巡检机器人本体，由数个机器人单体和数个连接关节组成；机器人单体的结构相同，通过连接关节相互连接成本体。其中，驱动电机带动驱动轮，使机器人在线路上行走；开合电机控制驱动轮张合，使机器人脱离或挂靠在线上；升降电机控制单体升降；连接关节包括上下俯仰关节和左右摆臂关节；上下俯仰关节由俯仰电机、俯仰闸、联轴器和连杆组成，左右摆臂关节由摆臂电机、摆臂闸、联轴器和连杆组成；闸通过电磁铁进行关节柔性和刚性的切换。本发明可实现在输电线上稳定行走、跨越障碍物、紧急刹车等功能，取代了人工巡检高压输电线路。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，是指110kv高压输电线路自动巡检机器人的本体部分。
背景技术
输电线路是电力系统的大动脉，它的安全稳定运行直接影响到电力系统的可靠性，必须投入大量的人力物力去开展线路的巡检工作。目前普遍采用人工巡检方法进行巡检，不仅工作量大、危险性高，而且很多危险的地方检测不到，造成一定隐患。为此，有必要开发一种能取代人工巡检的输电线路自动巡检机器人，以期达到减轻输电线路巡检的工作量，提高工作效益，达到确保输电线路安全运行的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种110kv输电线路自动巡检机器人的本体，代替人工进行输电线路的巡检工作，不仅可以减轻输电线路巡检的工作量，还能及时发现早期损伤和缺陷并加以评估，然后根据缺陷的轻重缓急，以合理的费用和正确的优先顺序，及时安排必要的维护和修复，从而确保供电可靠性，提高工作效益，达到确保输电线路安全运行的目的。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案为：
提供一种高压输电线路自动巡检机器人本体，其由数个机器人单体和数个连接关节组成；机器人单体的结构相同，通过连接关节相互连接成本体。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述机器人单体，由驱动电机、驱动轮、开合电机、开合螺杆螺母、升降电机、升降螺杆、抱线闸和支架组成，其中，支架上端垂直沿轴线延伸连有驱动电机支架，驱动电机支架上固装有驱动电机，支架与驱动轮连接处水平固装有抱线闸；驱动轮可从中间分开；支架下端垂直沿轴线方向固连于开合螺杆上端，开合螺杆垂直置于开合套筒内管中上部，且与开合套筒动接触，开合套筒内管中下部容置有开合电机，开合电机外壳与开合套筒内壁固连，开合套筒上缘外周固接有开合螺母；开合螺母内罗纹与开合螺杆外螺纹啮合，开合螺杆下端垂直沿轴线方向与开合电机转轴上端固接；开合套筒外周圆与升降套筒内周圆相适配，开合套筒垂直置于升降套筒内，且与升降套筒动接触；开合套筒下端垂直沿轴线方向与升降螺杆固连，升降螺杆的外螺纹与升降套筒内壁上的内罗纹啮合，升降螺杆下端垂直沿轴线方向与升降电机转轴上端固接；升降电机外壳上端固接于升降套筒下端；机器人单体的升降套筒侧壁上固接有连接关节，连接关节为俯仰连接关节或摆臂连接关节。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述俯仰连接关节，包括俯仰连杆、俯仰电机、俯仰闸和俯仰连轴器；机器人单体的升降套筒侧壁与俯仰连接关节的俯仰连杆的一端水平固接，俯仰连杆另一端与俯仰连轴器动连接；俯仰连轴器外壳上垂直固接有俯仰电机；俯仰联轴器的输入端为俯仰电机的输出轴，输出端为变向输出轴，输出轴与俯仰连杆相连；俯仰闸水平设置，俯仰闸一端环抱于俯仰电机的传动轴外周圆上，俯仰闸另一端与俯仰连轴器的输出轴动连接。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述摆臂连接关节，包括连接杆、摆臂电机、摆臂闸、摆臂连轴器和摆臂连杆；摆臂连杆的一端水平与升降套筒的侧壁固接，摆臂连杆远离升降套筒的另一端与摆臂连轴器固接，摆臂连轴器水平向外延伸设置连接杆；摆臂连轴器的外壳与摆臂电机的外壳固接，摆臂电机与摆臂连轴器在水平面上相互垂直设置；摆臂联轴器的输入端为摆臂电机的输出轴，输出端为变向输出轴，输出轴与摆臂连杆相连；摆臂闸水平设置，摆臂闸一端环抱于摆臂电机的传动轴外周圆上，摆臂闸另一端与摆臂连轴器的输出轴动连接。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述俯仰闸，通过电磁铁控制俯仰闸与俯仰电机输出轴抱紧或松开，从而实现俯仰连接关节刚性与柔性的切换；当俯仰闸与俯仰电机输出轴抱紧时，俯仰连接关节变成刚性关节，通过控制俯仰电机，控制连接关节动作；当俯仰闸与俯仰电机输出轴松开时，俯仰连接关节变成柔性关节，此时俯仰连接关节随单体在输电线路上的位置和姿态进行自适应调整。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述摆臂闸，通过电磁铁控制摆臂闸与摆臂电机输出轴抱紧或松开，从而实现摆臂连接关节刚性与柔性的切换；当摆臂闸与摆臂电机输出轴抱紧时，摆臂连接关节变成刚性关节，通过控制摆臂电机，控制关节动作；当摆臂闸与摆臂电机输出轴松开时，摆臂连接关节变成柔性关节，此时摆臂连接关节随单体在输电线路上的位置和姿态进行自适应调整。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述抱线闸与支架固连，当机器人紧急刹车时，该抱线闸给驱动轮施加一个加紧力，使驱动轮牢固地抱紧输电线。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述俯仰连轴器，实现了两旋转运动方向的改变，即在默认笛卡尔坐标下，实现从绕Z轴(俯仰连接关节104a、104b)的旋转到绕Y轴(俯仰电机13)的旋转运动的改变。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于，所述摆臂连轴器，实现了两旋转运动方向的改变，即在默认笛卡尔坐标下，实现从绕X轴(摆臂电机17)的旋转到绕Z轴(摆臂连接关节105a、105b)的旋转运动的改变。
所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其所述本体由数个机器人单体连接构成，当跨越障碍物时，始终保持有≥2个机器人单体挂靠在输电线上，以维持其平衡和提高其可靠性。
本发明的自动巡检机器人本体可实现在输电线上稳定行走、跨越障碍物、紧急刹车的功能，取代了人工巡检高压输电线路。
附图说明
图1为本发明110kv输电线路自动巡检机器人本体的结构示意图；
图2为本实用新型110kv输电线路自动巡检机器人本体的驱动轮结构示意图；
图3为本实用新型110kv输电线路自动巡检机器人本体的抱线闸和支架连接部示意图。
具体实施方案
首先请参阅图1，本实用新型110kv输电线路自动巡检机器人本体100，由三个机器人单体101、102、103和四个连接关节104a、104b、105a、105b组成。三个机器人单体101、102和103结构相同，通过四个连接关节104a、104b、105a、105b相互连接。机器人单体101、102和103由驱动电机及减速器2、驱动轮3、开合电机及减速器8、开合螺杆螺母、升降电机及减速器11、升降螺杆10、抱线闸1和支架4组成。其中，支架4上端垂直沿轴线延伸连有驱动电机及减速器支架21，驱动电机及减速器支架21上固装有驱动电机及减速器2。支架4与驱动轮3连接处，在支架4上水平装有抱线闸1。支架4下端垂直沿轴线方向固连于开合螺杆6上端。开合螺杆6垂直置于开合套筒7内管中上部，且与开合套筒7动接触，开合套筒7内管中下部容置有开合电机及减速器8，开合电机及减速器8外壳与开合套筒7内壁固连，开合套筒7上缘外周固接有开合螺母5；开合螺母5内罗纹与开合螺杆6外螺纹啮合，开合螺杆6下端垂直沿轴线方向与开合电机及减速器8转轴上端固接。开合套筒7外周圆与升降套筒9内周圆相适配，开合套筒7垂直置于升降套筒9内，且与升降套筒9动接触。开合套筒7下端垂直沿轴线方向与升降螺杆10固连。升降螺杆10的外螺纹与升降套筒9内壁上的内罗纹啮合，升降螺杆10下端垂直沿轴线方向与升降电机及减速器11转轴上端固接。升降电机及减速器11外壳上端固接于升降套筒9下端。
机器人单体101和103的升降套筒9侧壁上固接有俯仰连接关节104a或104b。
俯仰连接关节104a和104b结构相同，包括俯仰连杆12、俯仰电机及减速器13、俯仰闸14和俯仰连轴器15。机器人单体101或103的升降套筒9侧壁与俯仰连接关节104a或104b的俯仰连杆12的一端水平固接，俯仰连杆12另一端与俯仰连轴器15输出固接；俯仰连轴器15外壳上垂直固接有俯仰电机及减速器13；俯仰联轴器15的输入端为俯仰电机及减速器13的输出轴，输出端为变向输出轴，该输出轴与俯仰连杆12相连；俯仰闸14水平设置，俯仰闸14通过弹簧片环抱于俯仰电机及减速器13的传动轴外周圆上，俯仰闸14固定在俯仰连轴器的底部。
机器人单体102与机器人单体101和103不同的地方是升降套筒9侧壁上水平固接有相对的两个摆臂连接关节105a和105b。
摆臂连接关节105a和105b结构相同，包括连接杆16、摆臂电机及减速器17、摆臂闸18、摆臂连轴器19和摆臂连杆20。摆臂连杆20的一端水平与升降套筒9的侧壁固接，摆臂连杆20离升降套筒9的另一端与摆臂连轴器19的输出轴固接，摆臂连轴器19水平向外延伸设置连接杆16。摆臂连轴器19的外壳与摆臂电机及减速器17的外壳固接，摆臂电机及减速器17与摆臂连轴器19在水平面上相互垂直设置。摆臂联轴器19的输入端为摆臂电机及减速器17的输出轴，输出端为变向输出轴，该输出轴与摆臂连杆20相连；摆臂闸18水平设置，摆臂闸18通过弹簧片环抱于摆臂电机及减速器17的传动轴外周圆上，摆臂闸18固定在摆臂连轴器的底部。
连接杆16一端与摆臂连轴器19动连接，另一端与俯仰连轴器15动连接，将机器人单体101、102和103连接成一个110kv输电线路自动巡检机器人本体100。
见图2，驱动轮3由与驱动轮轴22方向垂直的中心面分为两部分，每一部分呈台阶状的圆锥台形，中部为圆盘，圆盘一侧中心部为圆锥台，在圆盘与圆锥台连接部设有一圈摩擦片23，圆盘另一侧中心部为驱动轮轴22；一部分的驱动轮轴22与驱动电机的减速器2输出轴动连接，另一部分的驱动轮轴22与支架4动连接；驱动轮3侧周缘中心的凹槽与高压线动接触。
见图3，为抱线闸1和支架4连接部示意图。抱线闸1水平设置，整体呈U形，其U形的两端头通过四个弹簧与支架4连接，并从两侧通过支架4夹住驱动轮3。
驱动电机及减速器支架21、支架4、开合螺母5、开合螺杆6、开合套筒7、开合电机及减速器8、升降套筒9、升降螺杆10和升降电机及减速器11都是垂直设置，且共一中心轴线。
本实用新型的工作过程为：
当驱动电机及减速器2驱动时，直接带动驱动轮3旋转，依靠驱动轮3与输电线之间的摩擦，带动机器人单体101、102和103在输电线上行走。
当开合电机及减速器8驱动时，开合螺母5和开合螺杆6啮合传动，从而控制驱动轮2的张开和合拢，使机器人单体101、102和103挂靠或脱离输电线。
当升降电机及减速器11驱动时，升降螺杆10传动，控制机器人单体101、102和103的上升和下降。
当遇到紧急情况时，自动巡检机器人本体100紧急刹车，此时驱动电机及减速器2停转，停止驱动驱动轮3，且抱线闸1的弹簧压紧支架4，给驱动轮3施加一个加紧力，使驱动轮3牢固地挂靠在线上，不至于滑落。
俯仰闸14可通过电磁铁控制闸14与俯仰电机及减速器13输出轴抱紧或松开，当俯仰闸14通过电磁铁抱紧俯仰电机及减速器13时，俯仰连接关节104a和104b变成刚性关节。此时当俯仰电机及减速器13驱动时，俯仰连轴器15将俯仰电机及减速器13的旋转运动转化为俯仰连接关节104a和104b的上下俯仰运动，从而带动连接杆16作俯仰运动。当俯仰闸14通过电磁铁松开俯仰电机及减速器13时，俯仰连接关节104a和104b变成柔性关节，此时俯仰连接关节104a和104b可随机器人单体101、102和103在输电线路上的位置和姿态进行自适应调整。
摆臂闸18可通过电磁铁控制摆臂闸18与摆臂电机及减速器17输出轴抱紧或松开，当摆臂闸18通过电磁铁抱紧摆臂电机及减速器17时，摆臂连接关节105a和105b变成刚性关节。此时当摆臂电机及减速器17驱动时，摆臂连轴器19将摆臂电机及减速器17的旋转运动转化为摆臂连接关节105a和105b的上下俯仰运动，从而带动摆臂连杆20作摆臂运动。当摆臂闸18通过电磁铁松开摆臂电机及减速器17时，摆臂连接关节105a和105b变成柔性关节，此时摆臂连接关节105a和105b可随机器人单体101、102和103在输电线路上的位置和姿态进行自适应调整。当遇到障碍物(输电线上的防震锤和线夹等)时，按照越障动作规划，机器人单体101、102和103依次跨越障碍物，始终保持有两个单体挂靠在输电线上，以保持其平衡和提高其可靠性。
Claims (10)
1.一种高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：由数个机器人单体和数个连接关节组成；机器人单体的结构相同，通过连接关节相互连接成本体。
2.如权利要求1所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述机器人单体，由驱动电机、驱动轮、开合电机、开合螺杆螺母、升降电机、升降螺杆、抱线闸和支架组成，其中，支架上端垂直沿轴线延伸连有驱动电机支架，驱动电机支架上固装有驱动电机，支架与驱动轮连接处水平固装有抱线闸；驱动轮可从中间分开；支架下端垂直沿轴线方向固连于开合螺杆上端，开合螺杆垂直置于开合套筒内管中上部，且与开合套筒动接触，开合套筒内管中下部容置有开合电机，开合电机外壳与开合套筒内壁固连，开合套筒上缘外周固接有开合螺母；开合螺母内罗纹与开合螺杆外螺纹啮合，开合螺杆下端垂直沿轴线方向与开合电机转轴上端固接；开合套筒外周圆与升降套筒内周圆相适配，开合套筒垂直置于升降套筒内，且与升降套筒动接触；开合套筒下端垂直沿轴线方向与升降螺杆固连，升降螺杆的外螺纹与升降套筒内壁上的内罗纹啮合，升降螺杆下端垂直沿轴线方向与升降电机转轴上端固接；升降电机外壳上端固接于升降套筒下端；机器人单体的升降套筒侧壁上固接有连接关节，连接关节为俯仰连接关节或摆臂连接关节。
3.如权利要求2所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述俯仰连接关节，包括俯仰连杆、俯仰电机、俯仰闸和俯仰连轴器；机器人单体的升降套筒侧壁与俯仰连接关节的俯仰连杆的一端水平固接，俯仰连杆另一端与俯仰连轴器动连接；俯仰连轴器外壳上垂直固接有俯仰电机；俯仰联轴器的输入端为俯仰电机的输出轴，输出端为变向输出轴，输出轴与俯仰连杆相连；俯仰闸水平设置，俯仰闸一端环抱于俯仰电机的传动轴外周圆上，俯仰闸另一端与俯仰连轴器的输出轴动连接。
4.如权利要求2所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述摆臂连接关节，包括连接杆、摆臂电机、摆臂闸、摆臂连轴器和摆臂连杆；摆臂连杆的一端水平与升降套筒的侧壁固接，摆臂连杆远离升降套筒的另一端与摆臂连轴器固接，摆臂连轴器水平向外延伸设置连接杆；摆臂连轴器的外壳与摆臂电机的外壳固接，摆臂电机与摆臂连轴器在水平面上相互垂直设置；摆臂联轴器的输入端为摆臂电机的输出轴，输出端为变向输出轴，输出轴与摆臂连杆相连；摆臂闸水平设置，摆臂闸一端环抱于摆臂电机的传动轴外周圆上，摆臂闸另一端与摆臂连轴器的输出轴动连接。
5.如权利要求3所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述俯仰闸，通过电磁铁控制俯仰闸与俯仰电机输出轴抱紧或松开，从而实现俯仰连接关节刚性与柔性的切换；当俯仰闸与俯仰电机输出轴抱紧时，俯仰连接关节变成刚性关节，通过控制俯仰电机，控制连接关节动作；当俯仰闸与俯仰电机输出轴松开时，俯仰连接关节变成柔性关节，此时俯仰连接关节随单体在输电线路上的位置和姿态进行自适应调整。
6.如权利要求4所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述摆臂闸，通过电磁铁控制摆臂闸与摆臂电机输出轴抱紧或松开，从而实现摆臂连接关节刚性与柔性的切换；当摆臂闸与摆臂电机输出轴抱紧时，摆臂连接关节变成刚性关节，通过控制摆臂电机，控制关节动作；当摆臂闸与摆臂电机输出轴松开时，摆臂连接关节变成柔性关节，此时摆臂连接关节随单体在输电线路上的位置和姿态进行自适应调整。
7.如权利要求2所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述抱线闸与支架固连，当机器人紧急刹车时，该抱线闸给驱动轮施加一个加紧力，使驱动轮牢固地抱紧输电线。
8.如权利要求3所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述俯仰连轴器，实现了两旋转运动方向的改变，即在默认笛卡尔坐标下，实现从绕Z轴的旋转到绕Y轴的旋转运动的改变。
9.如权利要求4所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于，所述摆臂连轴器，实现了两旋转运动方向的改变，即在默认笛卡尔坐标下，实现从绕X轴的旋转到绕Z轴的旋转运动的改变。
10.如权利要求1所述的高压输电线路自动巡检机器人本体，其特征在于：所述本体由数个机器人单体连接构成，当跨越障碍物时，始终保持有≥2个机器人单体挂靠在输电线上，以维持其平衡和提高其可靠性。
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