CN201544221U - 一种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构 - Google Patents

一种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构 Download PDF

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CN201544221U CN2009202475071U CN200920247507U CN201544221U CN 201544221 U CN201544221 U CN 201544221U CN 2009202475071 U CN2009202475071 U CN 2009202475071U CN 200920247507 U CN200920247507 U CN 200920247507U CN 201544221 U CN201544221 U CN 201544221U
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China
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CN2009202475071U
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王洪光
李树阳
张宏志
刘爱华
杨树权
何立波
杜江
凌烈
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Maintenance Branch, Liaoning Power Co.,Ltd.
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
NEG JINZHOU ULTRA HIGH VOLTAGE BUREAU
Shenyang Institute of Automation of CAS
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Abstract

本实用新型涉及移动巡检机器人,具体地说是一种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,包括前、后手爪和前、后臂及调心机构,前、后手爪结构相同,包括行走机构及夹持机构,前、后手爪分别通过行走机构及夹持机构与地线夹持、并可在地线上行走;前、后臂结构相同,包括摆动机构、回转机构及竖直伸缩机构,摆动机构的一端与手爪相连,另一端与回转机构连接,通过摆动机构的驱动实现手爪在竖直面内摆动、实现手爪的两行走机构中的行走轮之间的水平距离和竖直高度变化,通过回转机构的驱动实现摆动机构及手爪在水平面内转动;竖直伸缩机构的一端与回转机构相连,另一端与调心机构连接。本实用新型利于行走、爬坡和越障,对线路的适应性、安全保护性好。

Description

一种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构
技术领域
[0001] 本实用新型涉及移动巡检机器人,具体地说是一种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构。
[0002] 输电线路是电力系统极为重要的组成部分,为了保证其安全稳定的运行,需要定 期进行巡视检查,目前采用的方法主要有人工巡检和直升机巡检。人工巡检主要是由人在 地面沿线逐塔进行巡视和登塔巡视,人工巡检的效率低,巡检周期长,劳动强度大,危险性 高,尤其是山区和大江大河区域巡检更困难。直升机巡检的成本高,巡检质量易受气候影 响。因此,需要研制能够携带通信和巡检仪器的机器人来代替人工对输电线路进行自动巡 检,以提高效率,确保输电线路的安全运行。在现有的超高压输电线巡检机器人机构中,大 部分采用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机构(参见文献1 :J皿Sawada,
Kazuyuki Kus咖oto, Tadashi Munakata, Yasuhisa Maikawa, Yoshinobu Ishikawa, "A Mobile Robot For Inspection of PowerTransmission Lines,,, IEEE Trans. Power Delivery,1991, Vol. 6, No. 1 :pp..309-315 ;文献2 :Mineo Higuchi, Yoichiro Maeda, Sadahiro Tsutani, Shiro Hagihara,"Development of a Mobile Inspection Robot for PowerTransmission Lines,,, J. of the Robotics Society of Japan, Japan, Vol. 9,
No. 4, pp. 457-463, 1991),或者采用多组移动单元串联组成的多自由度移动机构(文献3 :
Shin—ichi Aoshima, Takeshi Tsujimura, TetsuroYabuta,"A Wire Mobile Robot with
Multi-imit Structure",IEEE/RSJInternational Workshop on Intelligent Robots and Systems' 89,S印.4-6, 1989,Tsukuba, Japan,pp. 414-421)。这些机构的结构复杂、重量大、
两手臂之间距离大多固定,对于线路环境中不同尺寸的障碍物适应性较差,越障和爬坡能 力有限且不易控制,因此,难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业中。
实用新型内容
[0003] 针对现有技术中存在的上述不足之处,本实用新型的目的在于提供一种能够同时 调节机器人机构前后臂水平距离和竖直高度,适应不同尺寸障碍物,越障能力强,爬坡角度 大,行走时安全性好的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构。 [0004] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005] 本实用新型包括前手爪、前臂、调心机构、后手爪及后臂,所述前、后手爪结构相 同,包括行走机构及夹持机构,前、后手爪分别通过行走机构及夹持机构与地线夹持、并可 在地线上行走;所述前、后臂结构相同,包括摆动机构、回转机构及竖直伸縮机构,摆动机构 的一端与手爪相连,另一端与回转机构连接,通过摆动机构的驱动实现手爪在竖直面内摆 动、实现手爪的两行走机构中的行走轮之间的水平距离和竖直高度变化,通过回转机构的 驱动实现摆动机构及手爪在水平面内转动;所述竖直伸縮机构的一端与回转机构相连,另 一端与调心机构连接,通过竖直伸縮机构的驱动实现回转机构、摆动机构及手爪在竖直面
背景技术内的伸縮。
[0006] 本实用新型包括前手爪、前臂、调心机构、后手爪及后臂,所述前、后手爪结构相 同,包括行走机构及夹持机构,前、后手爪分别通过行走机构及夹持机构与地线夹持、并可 在地线上行走;所述前、后臂结构相同,包括回转机构、竖直伸縮机构及摆动机构,回转机构 的一端与手爪相连,另一端与竖直伸縮机构相连接,通过回转机构的驱动实现手爪在水平 面内转动,通过竖直伸縮机构的驱动实现回转机构及手爪在竖直面内的伸縮;所述摆动机 构的一端与竖直伸縮机构相连,另一端与调心机构连接,通过摆动机构的驱动实现竖直伸 縮机构、回转机构及手爪在竖直面内摆动、实现手爪的两行走机构中的行走轮之间的水平 距离和竖直高度变化。
[0007] 其中:所述前、后手爪结构相同,包括行走机构及夹持机构,其中行走机构包括行
走电机、第一主动齿轮、第一从动齿轮、行走轮、轮轴及轮架,夹持机构包括夹紧电机、轮轴、
左丝母、左夹子、右夹子、右丝母及轮架,所述轮轴安装在轮架上,轮轴的一端与安装在轮架
上的夹紧电机的输出轴相连接;所述行走电机安装在轮架上,第一主动齿轮安装在行走电
机的输出轴上,第一从动齿轮与行走轮固接为一体、共同套设在轮轴上,第一从动齿轮与第
一主动齿轮相啮合;所述行走轮两侧的轮轴上设有旋向相反的螺纹,左、右丝母位于行走轮
的两侧与轮轴螺纹连接,轮架内设有两个连接板,左、右夹子的一端分别铰接于连接板上,
另一端为自由端,由左、右丝母穿过;所述前、后手爪中的轮架分别连接于前、后臂中的摆动
机构或前、后臂中的回转机构;所述左、右丝母结构相同,上、下分别开有第一孔及第二孔,
其中第一孔设有内螺纹、与轮轴螺纹连接,实现左、右丝母在轮轴上的相互靠近或远离;所
述左、右夹子分别通过销轴与连接板铰接,连接板由第二孔穿过;所述前、后臂中的摆动机
构包括摆动电机、摆动轴及支座,其中摆动轴安装在支座上,摆动轴的一端与安装在支座上
的摆动电机的输出轴相连接;所述前、后手爪或前、后臂中的竖直伸縮机构固接在摆动轴
上、随摆动轴转动;摆动轴水平设置;所述前、后臂中的回转机构包括回转电机、第一传动
轴、第二主动齿轮、第二从动齿轮、第二传动轴、及支撑架,其中第一、二传动轴分别安装在
支撑架上,第一传动轴的一端与安装在支撑架上的回转电机的输出轴相连接;在第一、二传
动轴上分别设有位于支撑架内、相互啮合传动的第二主、从动齿轮;所述回转机构中的第二
传动轴的一端连接于前、后臂中的摆动机构或前、后手爪,回转机构中的支撑架连接于前、
后臂中的竖直伸縮机构;第一、二传动轴竖直设置;所述前、后臂中的竖直伸縮机构包括伸
縮电机、第一丝杠、第一螺母、导杆及机架,其中第一丝杠的一端安装在机架上、并与安装在
机架上的伸縮电机的输出轴相连接,第一丝杠的另一端为自由端;第一丝杠上螺纹连接有
第一螺母、实现第一螺母在第一丝杠上的螺旋移动,第一螺母上固接有与其连动的导杆,导
杆的上端与前、后臂中的回转机构相连接,导杆的下端与机架连接导向;所述竖直伸縮机构
中的机架连接于调心机构或前、后臂中的摆动机构;所述调心机构包括调心电机、联轴器、
第二丝杠、第二螺母、承载板、导轨、滑块及电器箱,其中第二丝杠安装在承载板上,第二丝
杠的一端通过联轴器与安装在承载板上的调心电机的输出轴相连接,第二丝杠上螺纹连接
有第二螺母、实现第二螺母在第二丝杠上的螺旋移动;所述导轨安装在承载板上,在导轨上
设有与第二螺母连为一体、与其连动的滑块,所述电器箱与滑块固接。
[0008] 本实用新型的优点与积极效果为:
[0009] 1.本实用新型采用轮-臂-爪复合机构,兼有轮式移动和蠕动爬行的运动方式,有利于行走与越障;该结构结合了轮式移动机构、夹持机构和多关节手臂的优点,既可沿大角 度线路快速行走,也可跨越障碍。
[0010] 2.行走与越障能力强。本实用新型机器人机构采用双主动驱动行走轮及夹紧机 构,行走能力强,易于爬大角度线路;利用行走、夹持、多关节手臂及质心调节机构协调运 动,采用单轮行走和双臂回转的越障方式,能够跨越超高压输电线路中多种障碍(防振器、 绝缘子、悬垂金具及压接管等)。
[0011] 3.对线路环境的适应性好。本实用新型机器人机构的行走轮的轮槽宽且深,能够 适应不同直径的线路;机器人机构的摆动关节不仅可调节前、后手爪之间的水平距离,而且 还能够改变两手爪在竖直方向的高度,遇到不同长度尺寸的障碍物,能够摆动手臂来调整 两手爪之间距离和高度,适应并跨越更多不同尺寸的障碍物。
[0012] 4.安全保护性好。本实用新型机器人机构在行走过程中,每个行走轮下方都有左、 右夹子从两侧下方向上夹持地线,与行走轮一起将输电线封闭,使机器人机构在行走和越 障过程中不至于从线上掉下来,起到安全保护作用。
[0013] 5.能耗低。本实用新型机器人机构采用质心调节的方法,使电机的驱动力矩降低, 从而降低了能耗。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型实施例1的结构示意图; [0015] 图2为图1中前、后手爪的结构示意图; [0016] 图3为图2中左、右丝母的结构示意图; [0017] 图4为图1中摆动机构的结构示意图; [0018] 图5为图1中回转机构的结构示意图; [0019] 图6为图1中竖直伸縮机构的结构示意图; [0020] 图7为图1中调心机构的结构示意图;
[0021] 图8a为超高压输电线路的障碍环境(防振锤、单挂点)示意图; [0022] 图8b为超高压输电线路的障碍环境(防振锤、双挂点)示意图; [0023] 图9为本实用新型实施例2的结构示意图;
[0024] 其中:1为前手爪,2为前臂,3为调心机构,4为后手爪,5为后臂,6为摆动机构,7 为回转机构,8为竖直伸縮机构,9为行走电机,10为第一主动齿轮,11为第一从动齿轮,12 为行走轮,13为轮轴,14为轮架,15为夹紧电机,16为左丝母,17为左夹子,18为右夹子,19 为右丝母,20为销轴,21为连接板,22为第一孔,23为第二孔,24为摆动电机,25为摆动轴, 26为支座,27为回转电机,28为第一传动轴,29为第二主动齿轮,30为第二从动齿轮,31为 第二传动轴,32为支撑架,33为伸縮电机,34为第一丝杠,35为第一螺母,36为导杆,37为 机架,38为调心电机,39为联轴器,40为第二丝杠,41为第二螺母,42为承载板,43为导轨, 44为滑块,45为电器箱,46为地线,47为第一防振锤,48为第一绝缘子,49为第一悬垂金具 及线夹,50为第二防振锤,51为第二绝缘子,52为第二悬垂金具及线夹。
具体实施方式
[0025] 下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
6[0026] 实施例1
[0027] 如图1所示,本实用新型摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构包括前手爪1、前臂2、 调心机构3、后手爪4及后臂5,所述前、后手爪1、4结构相同,包括行走机构及夹持机构, 前、后手爪1、4分别通过行走机构及夹持机构将地线55夹持于中间、并可通过行走机构在 地线55上行走;所述前、后臂2、5结构相同,包括摆动机构6、回转机构7及竖直伸縮机构 8,前、后臂2、5中的摆动机构6的一端分别与前、后手爪1、4相连,另一端分别与前、后臂 2、5中的回转机构7连接,通过前、后臂2、5中摆动机构6的驱动实现前、后手爪1、4在竖 直面内摆动以及实现前、后手爪1、4的行走机构中的行走轮之间的水平距离和竖直高度变 化,通过前、后臂2、5中回转机构7的驱动实现前、后臂2、5中的摆动机构6及前、后手爪1、 4在水平面内转动;所述前、后臂2、5中的竖直伸縮机构8的一端分别与前、后臂2、5中的 回转机构7相连,另一端分别与调心机构3连接,通过前、后臂2、5中的竖直伸縮机构8的 驱动实现前、后臂2、5中的回转机构7和摆动机构6及前、后手爪1、4在竖直面内的伸縮, 进而改变前、后手爪1、4中行走轮的高度。
[0028] 如图2所示,前、后手爪1、4结构相同,包括行走机构及夹持机构,夹持机构位于 行走机构的下方,其中行走机构包括行走电机9、第一主动齿轮10、第一从动齿轮11、行走 轮12、轮轴13及轮架14,夹持机构包括夹紧电机15、轮轴13、左丝母16、左夹子17、右夹子 18、右丝母19及轮架14,所述轮轴13通过轴承安装在轮架14上,轮轴13的一端(图2中 的右端)与固定在轮架14上的夹紧电机15的输出轴相连接;所述行走电机9的机身固定 在夹紧电机15上方的轮架14上,行走电机9的输出端位于轮架14内,行走电机9的输出 轴上键连接有第一主动齿轮IO,行走轮12通过轴承安装在轮轴13的中央位置,行走轮12 的一侧(图2中的右侧)设有与其固接为一体的第一从动齿轮ll,第一从动齿轮ll也通过 轴承套设在轮轴13上,第一从动齿轮11与第一主动齿轮10相啮合;所述行走轮12两侧的 轮轴13上设有旋向相反的左右旋向螺纹,左、右丝母16、19位于行走轮12的两侧与轮轴13 螺纹连接,轮架14内壁下方的两侧设有两个连接板21 ,左、右夹子17、 18的一端分别通过销 轴20铰接于连接板21上,另一端为自由端、在不工作的时自然下垂;如图3所示,左、右丝 母16、19结构相同,其径向截面形状可根据需要制定,左、右丝母16、19上、下分别开有第一 孔22及第二孔23,其中第一孔22设有内螺纹、与轮轴13螺纹连接,实现左、右丝母16、 19 在轮轴13上的相互靠近或远离,在左、右丝母16、19相互靠近或远离时,连接板21由第二 孔23穿过;所述前、后手爪1、4中的轮架14分别连接于前、后臂2、5中的摆动机构6。行 走电机9工作,驱动第一主动齿轮10旋转,进而通过第一主、从动齿轮10、 11的啮合,带动 与第一从动齿轮11固接为一体的行走轮12转动,使行走轮12在地线46上往复移动。夹 紧电机15工作,驱动轮轴13旋转,利用左、右丝母16、19与轮轴13的螺纹连接,使左、右丝 母16、 19在轮轴13上移动,相互靠近,移动过程中连接板21位于左、右丝母16、 19的第二 孔23内;当左、右丝母16、19移动通过销轴20后,逐渐将自然下垂的左、右夹子17、18向上 抬起,直至形成对地线46的夹紧;夹紧电机15反向运转时,驱动轮轴13反向旋转,使左、右 丝母16、19相互远离,左、右夹子17、18在左、右丝母16、19的支撑下逐渐下落,当左、右丝 母16、19通过销轴20后,连接板21由第二孔23穿过,左、右夹子17、18在自身重力的作用 下自然下垂,实现对地线46的松开。
[0029] 如图4所示,前、后臂2、5中的摆动机构6包括摆动电机24、摆动轴25、支座26及轮架14,其中摆动轴25通过轴承安装在支座26上、水平放置,摆动轴25的一端与固定在支 座26上的摆动电机24的输出轴相连接;所述前、后手爪1、4中的轮架14固接在摆动轴25 的中央,随摆动轴25转动。摆动电机24工作,驱动摆动轴25转动,进而带动前、后手爪1、 4在竖直面内摆动,实现前、后手爪1 、4中两行走轮12之间的水平距离和竖直高度两个方向 上的变化,增大两行走轮12之间的水平距离可以跨越大尺寸的障碍物,适应更多不同尺寸 的障碍;改变两行走轮12的高度,可在行走轮12落线时避免与障碍碰撞。 [0030] 如图5所示,前、后臂2、5中的回转机构7包括回转电机27、第一传动轴28、第二 主动齿轮29、第二从动齿轮30、第二传动轴31、及支撑架32,其中第一、二传动轴28、31分 别通过轴承安装在支撑架32的内部,第一、二传动轴28、31相平行,竖直放置;第一传动轴 28的下端与固定在支撑架32外表面的回转电机27的输出轴相连接,前、后臂2、5中的第二 传动轴31的上端分别连接于前、后臂2、5中的摆动机构6中的支座26 ;在第一、二传动轴 28、31上分别键连接有位于支撑架32内、相互啮合传动的第二主、从动齿轮29、30 ;回转机 构7中的支撑架32连接于前、后臂2、5中的竖直伸縮机构8。回转电机27工作,驱动第一 传动轴28旋转,通过第二主动齿轮29与第二从动齿轮30的啮合,带动第二从动齿轮30转 动,进而使第二传动轴31转动,带动前、后臂2、5中的摆动机构6及前、后手爪1、4在水平 面内转动,改变行走轮12的方位,并且在机器人跨越障碍时回转机构使前、后手爪及前、后 臂从障碍物的侧面转动到障碍物的前面,实现越障。
[0031] 如图6所示,前、后臂2、5中的竖直伸縮机构8包括伸縮电机33、第一丝杠34、第 一螺母35、导杆36及机架37,其中第一丝杠34的一端通过轴承安装在机架37上、并与固 定在机架37上的伸縮电机33的输出轴相连接,第一丝杠34的另一端为自由端;第一丝杠 34上螺纹连接有第一螺母35、实现第一螺母35在第一丝杠34上的螺旋移动,第一螺母35 上固接有与其连动的导杆36,导杆36的上端与前、后臂2、5中的回转机构7的支撑架32相 连接,导杆36的下端与机架37连接导向;所述竖直伸縮机构8中的机架37连接于调心机 构3。伸縮电机33工作,驱动第一丝杠34旋转,利用第一螺母35与第一丝杠34的螺纹连 接,带动第一螺母35及导杆36在第一丝杠34上上下移动,使前、后臂2、5中的回转机构7 和摆动机构6及前、后手爪1、4上下伸縮,实现行走轮12竖直高度的变化。 [0032] 如图7所示,调心机构3包括调心电机38、联轴器39、第二丝杠40、第二螺母41、 承载板42、导轨43、滑块44及电器箱45,其中第二丝杠40通过轴承安装在承载板42上,第 二丝杠40的一端通过联轴器39与安装在承载板42上的调心电机38的输出轴相连接,第 二丝杠40上螺纹连接有第二螺母41、实现第二螺母41在第二丝杠40上的螺旋移动;所述 导轨43安装在承载板42的下部,在导轨43上设有与第二螺母41固接为一体、与其连动的 滑块44,电器箱45与滑块44固接。调心电机38工作,通过联轴器39驱动第二丝杠40转 动,利用第二螺母41与第二丝杠40的螺纹连接,带动第二螺母41及滑块44、电器箱45通 过滑块44沿导轨43往复移动,使机器人机构质心调节,从而改善前、后手爪的受力状态。 [0033] 本实用新型的工作原理为:
[0034] 在架空的地线上行走:行走电机9工作,驱动第一主动齿轮10旋转,带动与第一从 动齿轮11固接为一体的行走轮12转动,使行走轮12在架空的地线46上行走。 [0035] 夹紧:夹紧电机15工作,驱动轮轴13旋转,左、右丝母16、19的相互靠近,左、右丝 母16、 19移动通过销轴20后,逐渐将自然下垂的左、右夹子17、 18向上抬起,直至形成对地线46的夹紧;夹紧电机15反向运转时,驱动轮轴13反向旋转,左、右丝母16、19相互远离, 左、右夹子17、18在左、右丝母16、19的支撑下逐渐下落,当左、右丝母16、19通过销轴20 后,连接板21由第二孔23穿过,左、右夹子17、18在自身重力的作用下自然下垂,实现对地 线46的松开。
[0036] 摆动:摆动电机24工作,驱动摆动轴25转动,进而带动前、后手爪1、4在竖直面内 摆动,实现前、后手爪1、4中两行走轮12之间的水平距离和竖直高度两个方向上的变化。 [0037] 回转:回转电机27工作,驱动第一传动轴28旋转,通过第一传动轴28带动第二主 动齿轮29转动,再通过第二主、从动齿轮29、30的啮合带动第二从动齿轮30转动,从而带 动与第二从动齿轮30键连接的第二传动轴31转动,使与第二传动轴31连接的前、后臂2、 5中的摆动机构6及前、后手爪1、4在水平面内转动,改变行走轮12的方位,并且在机器人 跨越障碍时回转机构使前、后手爪及前、后臂从障碍物的侧面转动到障碍物的前面,实现越 障。
[0038] 竖直伸縮:伸縮电机33工作,驱动第一丝杠34旋转,利用第一螺母35与第一丝杠 34的螺纹连接,带动第一螺母35及导杆36在第一丝杠34上上下移动,使前、后臂2、5中的 回转机构7和摆动机构6及前、后手爪1、4上下伸縮,实现行走轮12竖直高度的变化。 [0039] 重心调节:调心电机38工作,驱动第二丝杠40转动,利用第二螺母41与第二丝杠 40的螺纹连接,带动第二螺母41及滑块44、电器箱45通过滑块44沿导轨43往复移动,使 机器人机构质心调节,从而改善前、后手爪的受力状态。
[0040] 机器人机构上线后,巡检机器人机构的前、后手爪1、4中的两个行走轮12都在架 空的地线46上,前、后手爪1、4中的夹紧电机15工作,驱动轮轴13转动,通过轮轴13上左 右两端的螺纹带动左、右丝母16、19相互靠近,从而使左、右夹子17、18绕销轴20向上转 动,实现对地线46从侧下方向上夹紧;此后,行走电机9上电后,驱动第一主动齿轮10转 动,带动第一从动齿轮11和行走轮12转动,使机器人机构在地线46上前进或后退。 [0041] 如图8a、图8b所示,在架空的地线46上主要的障碍物为第一防振锤47、第一绝缘 子48、第一悬垂金具及线夹49、第二防振锤50,或者是第一防振锤47、第一绝缘子48、第一 悬垂金具及线夹49、第二防振锤50、第二绝缘子51及第二悬垂金具及线夹52。本实用新型 机器人机构工作时由前、后手爪1、4中的行走电机驱动,带动机器人机构在地线46上行走, 通过本实用新型的夹持机构、摆动机构、回转机构、竖直伸縮机构和调心机构的配合运动, 可沿线行进并跨越架空的地线46上的障碍物。具体为:
[0042] 跨越防振锤:机器人机构挂上架空的地线46后,前、后手爪1、4中的两个行走轮 12沿地线46行走,直到前手爪1中的行走轮12遇到第一防振锤47中间位置时停止;然后, 调心机构3将电器箱45向后调节至后臂5,同时前手爪1中的夹紧电机15驱动左、右丝母 16、19相互远离,左、右夹子17、18松开地线;此后,在前臂2中的竖直伸縮机构8的作用下, 前手爪1升高,脱离地线46,接着,后手爪4中的行走轮12在行走电机9的驱动下单位驱动 机器人机构行走,直到遇到第一防振锤47停下;此时,前手爪1中的行走轮12已经越过第 一防振锤47,前手爪1在前臂2中竖直伸縮机构8的作用下下降,使前手爪1中的行走轮 12回到架空的地线46上;在调心机构3的作用下将电器箱45移动到前臂2,同时前手爪1 中的夹紧电机15工作,驱动左、右丝母16、19相互靠近,将左、右夹子17、18向上抬起,从侧 下方向上夹紧地线46,后手爪4中的夹紧电机15工作,驱动左、右丝母16、 19相互远离,左、右夹子17、 18松开地线;此后,后手爪4跨越第一防振锤47,后手爪4中的夹持机构及后臂 5的操作过程与前手爪跨越过程相同。
[0043] 跨越第一悬垂金具及线夹:机器人机构的前、后手爪1、4中的两个行走轮12沿地 线46行走,直到前手爪1中的行走轮12遇上第一悬垂金具及线夹49后停止,在调心机构 3的作用下将电器箱45移动到前臂2,同时后手爪4中的夹紧电机15工作,驱动左、右丝母 16、19相互远离,使后手爪4中的左、右夹子17、18松开地线;后臂5中的竖直伸縮机构8 使后手爪4升高,离开架空的地线46 ;此后,前臂2中的回转机构7作用,由于前手爪1中 的行走轮12及左、右夹子17、 18夹紧地线46,因此在反作用力的作用下使已经悬空的机器 人机构的后臂5和调心机构3转动180度,同时后手爪4也在后臂5中的回转机构7的作 用下自转180度,后臂5即从第一悬垂金具及线夹49侧面绕过,到达第一悬垂金具及线夹 49的前方;此后,后臂5中的竖直伸縮机构8使后手爪4下降,后手爪4中的行走轮12落 回到架空的地线46上,调心机构3使电器箱45移动到后臂5,同时后手爪4中的夹紧电机 15工作,驱动左、右丝母16、 19将左、右夹子17、 18夹紧地线46,这样后臂5就跨越了第一 悬垂金具及线夹49 ;然后,前臂2将要跨越第一悬垂金具及线夹49,其过程与后臂5跨越过 程相似。
[0044] 机器人跨越第一悬垂金具及线夹49另一侧的第二防振锤50的过程与跨越第一防 振锤47的过程相同。
[0045] 图8b所示的双挂点由两个单挂点组合在一起,机器人机构在跨越双挂点时,其跨 越过程与跨越单挂点的过程相似。
[0046] 当线路上第一悬垂金具及线夹49的宽度尺寸较大,大于机器人机构前、后手爪1、 4之间的距离时,机器人机构前、后臂2、5不能分别搭在悬垂金具及线夹两端,因而无法跨 越;因此,在跨越时需要启动摆动机构6进行前、后手爪1、4水平距离和竖直高度的调节。 机器人机构前手爪1中的行走轮12遇上第一悬垂金具及线夹49后停止,在调心机构3的 作用下将电器箱45移动到前臂2,同时后手爪4中的夹紧电机15工作,驱动左、右丝母16、 19使后手爪4中的左、右夹子17、 18松开地线46 ;后臂5中的竖直伸縮机构8使后手爪4 升高,后手爪4中的行走轮12离开架空的地线46 ;此后,前臂2中的回转机构7作用,使机 器人机构的后臂5和调心机构3转动120度、停止,同时后手爪4也在后臂5中的回转机构 7的作用下自转180度,后臂5从第一悬垂金具及线夹49侧面绕过,到达第一悬垂金具及 线夹49的侧面;接着,后臂5中的摆动机构6作用,使后手爪4向远离前臂2的方向摆动, 这样增大了前、后臂2、5之间的水平距离,使前、后臂2、5之间的水平距离大于线夹的宽度 尺寸,同时还降低了后手爪4中行走轮12的高度;前臂2中的回转机构6再次作用,使机 器人机构的后臂5和调心机构3再转动60度、停止,后臂5到达第一悬垂金具及线夹49的 前方;后臂5中的竖直伸縮机构8再使后手爪4下降,后手爪4中的行走轮12落回到架空 的地线46上,调心机构3使电器箱45移动到后臂5,这样后臂5就跨越了第一悬垂金具及 线夹49,然后,前臂2将要跨越第一悬垂金具及线夹49,其过程与后臂5跨越过程相似。这 样,在跨越大尺寸的第一悬垂金具及线夹49,机器人机构通过前、后臂2、5中摆动机构6的 作用,增大了前、后手爪1、4之间的水平距离,将前、后臂2、5之间的距离调节到大于第一悬 垂金具及线夹49的宽度尺寸后,就可进行越障;同时,摆动机构6的作用还降低了手爪的高 度,避免两臂在旋转时与第一、二绝缘子48、51碰撞,使机器人机构的前、后手爪受到损伤。
10[0047] 实施例2
[0048] 本实施例与实施例1的不同之处在于前、后手臂2、5结构相同,包括回转机构7、竖 直伸縮机构8及摆动机构6,前、后臂2、5中回转机构7的第二传动轴31的顶端分别与前、 后手爪1、4中的轮架14相连,前、后臂2、5中回转机构7的支撑架32分别与前、后手臂2、 5中竖直伸縮机构8的导杆36连接;通过前、后臂2、5中回转机构7的驱动实现前、后手爪 1、4在水平面内转动,通过前、后臂2、5中竖直伸縮机构8的驱动实现前、后臂2、5中回转机 构7及前、后手爪1、4在竖直面内的伸縮;所述前、后臂2、5中摆动机构6的摆动轴25分别 与前、后臂2、5中竖直伸縮机构8的机架37相连,前、后臂2、5中摆动机构6的支座26分 别与调心机构3的承载板42连接,通过前、后臂2、5中摆动机构6的驱动实现前、后臂2、5 的竖直伸縮机构8和回转机构7及前、后手爪1、4在竖直面内摆动、实现前、后手爪1、4的 两行走机构中的行走轮之间的水平距离和竖直高度变化。
[0049] 本实用新型机器人机构的行走轮的轮槽宽且深,能够适应不同直径的线路;采用 轮_臂_爪复合机构,兼有轮式移动和蠕动爬行的运动方式,有利于行走与越障;采用的摆 动机构,能够改变机器人机构前、后臂水平之间的距离,同时能够实现前、后臂在垂直方向 上高度的变化,适应线路上更多的障碍物,利于行走、爬坡和越障,对线路的适应性好,安全 保护性好,适合野外作业和上下线路的需要。

Claims (10)

  1. 一种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:包括前手爪(1)、前臂(2)、调心机构(3)、后手爪(4)及后臂(5),所述前、后手爪(1、4)结构相同,包括行走机构及夹持机构,前、后手爪(1、4)分别通过行走机构及夹持机构与地线夹持、并可在地线上行走;所述前、后臂(2、5)结构相同,包括摆动机构(6)、回转机构(7)及竖直伸缩机构(8),摆动机构(6)的一端与手爪相连,另一端与回转机构(7)连接,通过摆动机构(6)的驱动实现手爪在竖直面内摆动、实现手爪的两行走机构中的行走轮之间的水平距离和竖直高度变化,通过回转机构(7)的驱动实现摆动机构(6)及手爪在水平面内转动;所述竖直伸缩机构(8)的一端与回转机构(7)相连,另一端与调心机构(3)连接,通过竖直伸缩机构(8)的驱动实现回转机构(7)、摆动机构(6)及手爪在竖直面内的伸缩。
  2. 2. —种摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:包括前手爪(D、前臂(2)、调心机构(3)、后手爪(4)及后臂(5),所述前、后手爪(1、4)结构相同,包括行走机构及夹持机构,前、后手爪(1、4)分别通过行走机构及夹持机构与地线夹持、并可在地线上行走;所述前、后臂(2、5)结构相同,包括回转机构(7)、竖直伸縮机构(8)及摆动机构(6),回转机构(7)的一端与手爪相连,另一端与竖直伸縮机构(8)相连接,通过回转机构(7)的驱动实现手爪在水平面内转动,通过竖直伸縮机构(8)的驱动实现回转机构(7)及手爪在竖直面内的伸縮;所述摆动机构(6)的一端与竖直伸縮机构(8)相连,另一端与调心机构(3)连接,通过摆动机构(6)的驱动实现竖直伸縮机构(8)、回转机构(7)及手爪在竖直面内摆动、实现手爪的两行走机构中的行走轮之间的水平距离和竖直高度变化。
  3. 3. 按权利要求1或2所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述前、后手爪(1、4)结构相同,包括行走机构及夹持机构,其中行走机构包括行走电机(9)、第一主动齿轮(10)、第一从动齿轮(11)、行走轮(12)、轮轴(13)及轮架(14),夹持机构包括夹紧电机(ls)、轮轴(13)、左丝母ae)、左夹子(n)、右夹子(1S)、右丝母(IS)及轮架(14),所述轮轴(13)安装在轮架(14)上,轮轴(13)的一端与安装在轮架(14)上的夹紧电机(15)的输出轴相连接;所述行走电机(9)安装在轮架(14)上,第一主动齿轮(10)安装在行走电机(9)的输出轴上,第一从动齿轮(11)与行走轮(12)固接为一体、共同套设在轮轴(13)上,第一从动齿轮(11)与第一主动齿轮(10)相啮合;所述行走轮(12)两侧的轮轴(13)上设有旋向相反的螺纹,左、右丝母(16、 19)位于行走轮(12)的两侧与轮轴(13)螺纹连接,轮架(14)内设有两个连接板(21),左、右夹子(17、 18)的一端分别铰接于连接板(21)上,另一端为自由端,由左、右丝母(16、19)穿过;所述前、后手爪(1、4)中的轮架(14)分别连接于前、后臂(2、5)中的摆动机构(6)或前、后臂(2、5)中的回转机构(7)。
  4. 4. 按权利要求3所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述左、右丝母(16、19)结构相同,上、下分别开有第一孔(22)及第二孔(23),其中第一孔(22)设有内螺纹、与轮轴(13)螺纹连接,实现左、右丝母(16、19)在轮轴(13)上的相互靠近或远离;所述左、右夹子(17、 18)分别通过销轴(20)与连接板(21)铰接,连接板(21)由第二孔(23)穿过。
  5. 5. 按权利要求1或2所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述前、后臂(2、5)中的摆动机构(6)包括摆动电机(24)、摆动轴(25)及支座(26),其中摆动轴(25)安装在支座(26)上,摆动轴(25)的一端与安装在支座(26)上的摆动电机(24)的输出轴相连接;所述前、后手爪(1、4)或前、后臂(2、5)中的竖直伸縮机构(8)固接在摆动轴(25)上、随摆动轴(25)转动。
  6. 6. 按权利要求5所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述摆动轴 (25)水平设置。
  7. 7. 按权利要求1或2所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述前、 后臂(2、5)中的回转机构(7)包括回转电机(27)、第一传动轴(28)、第二主动齿轮(29)、 第二从动齿轮(30)、第二传动轴(31)、及支撑架(32),其中第一、二传动轴(28、31)分别安 装在支撑架(32)上,第一传动轴(28)的一端与安装在支撑架(32)上的回转电机(27)的 输出轴相连接;在第一、二传动轴(28、31)上分别设有位于支撑架(32)内、相互啮合传动的 第二主、从动齿轮(29、30);所述回转机构(7)中的第二传动轴(31)的一端连接于前、后臂 (2、5)中的摆动机构(6)或前、后手爪(1、4),回转机构(7)中的支撑架(32)连接于前、后 臂(2、5)中的竖直伸縮机构(8)。
  8. 8. 按权利要求7所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述第一、二 传动轴(28、31)竖直设置。
  9. 9. 按权利要求1或2所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述前、 后臂(2、5)中的竖直伸縮机构(8)包括伸縮电机(33)、第一丝杠(34)、第一螺母(35)、导 杆(36)及机架(37),其中第一丝杠(34)的一端安装在机架(37)上、并与安装在机架(37) 上的伸縮电机(33)的输出轴相连接,第一丝杠(34)的另一端为自由端;第一丝杠(34)上 螺纹连接有第一螺母(35)、实现第一螺母(35)在第一丝杠(34)上的螺旋移动,第一螺母 (35)上固接有与其连动的导杆(36),导杆(36)的上端与前、后臂(2、5)中的回转机构(7) 相连接,导杆(36)的下端与机架(37)连接导向;所述竖直伸縮机构(8)中的机架(37)连 接于调心机构(3)或前、后臂(2、5)中的摆动机构(6)。
  10. 10. 按权利要求1或2所述的摆动式轮臂爪复合巡检机器人机构,其特征在于:所述调 心机构(3)包括调心电机(38)、联轴器(39)、第二丝杠(40)、第二螺母(41)、承载板(42)、 导轨(43)、滑块(44)及电器箱(45),其中第二丝杠(40)安装在承载板(42)上,第二丝杠 (40)的一端通过联轴器(39)与安装在承载板(42)上的调心电机(38)的输出轴相连接,第 二丝杠(40)上螺纹连接有第二螺母(41)、实现第二螺母(41)在第二丝杠(40)上的螺旋移 动;所述导轨(43)安装在承载板(42)上,在导轨(43)上设有与第二螺母(41)连为一体、 与其连动的滑块(44),所述电器箱(45)与滑块(44)固接。
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