CN202966472U - 一种电磁式智能攀爬机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电磁式智能攀爬机器人，包括传感探头和发射模块，还包括机器人本体，该机器人本体为至少四个通过水平伺服电机链接在一起的腔体，水平伺服电机的定子固定安装在一腔体内，水平伺服电机的转子与另一腔体固定连接；在首尾两个腔体内还分别固定安装有垂直伺服电机，垂直伺服电机的转子末端固定安装有吸附机构。有益的是，本实用新型所述电磁式智能攀爬机器人跨越能力强，能够在各种铁质表面移动；可以携带各种探头对铁质结构进行检测；当尾端吸附在物体表面时，装载探头的首端，就可以以尾端基准点，利用各个关节对任意角度进行探测。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种智能攀爬机器人。
背景技术
高压输电线路是电力系统的动脉，很多高压铁塔在高山顶或者悬崖边，铁塔的安全直接关系到供电的稳定性和可靠性。需要定期对输电线路杆塔及其附件进行检修和维护，以确保输电线路的安全可靠运行。
目前国内人工攀登铁塔是高压输电线路的检修、维护基本上采用的方式，如：绝缘子检测、清扫、铁塔维护等，都需要人工完成，这不仅大量消耗检修人员的体力，影响工作效率，对于悬崖边的铁塔更是严重威胁检修人员的安全。当铁塔工作人员在高空作业时候，监护人会因为野外自然环境比如风、阳光等影响比较难以全面监护，总是会存在这样那样的安全死角。
随着高压和特高压输电线路的持续建设，输电线路铁塔的呼高越来越高，电力部门迫切需要能代替人工攀爬铁塔进行检修、维护的自动化设备——机器人，以减轻工人的劳动强度，降低触电和高空坠落的危险。现有的机器人结构复杂、体积大、重量重，不便于检修人员野外携带。
为了实现完全自主攀爬，机器人除了具有沿铁塔主材攀爬的功能外，还要能跨越障碍，具有由主材移动到斜材或横担上的转弯功能。另外很多高压铁塔在野外，所以机器人要协助或代替人工，必须结构简单、体积小、重量轻，便于搬运和携带。
发明内容
鉴于此，本实用新型目的在于提供一种在铁质表面灵活运动、善于攀爬的机器人。
为解决以上技术问题，本实用新型提供的技术方案是，提供一种电磁式智能攀爬机器人，包括传感探头和发射模块，还包括机器人本体，该机器人本体为至少四个通过水平伺服电机链接在一起的腔体，水平伺服电机的定子固定安装在一腔体内，水平伺服电机的转子与另一腔体固定连接；在首尾两个腔体内还分别固定安装有垂直伺服电机，垂直伺服电机的转子末端固定安装有吸附机构。
进一步地，所述吸附机构为电磁吸盘，同时使用永磁铁和电磁铁。永磁和电磁吸附两种方式，不通电时靠永磁铁进行吸附；通直流电产生的磁力与永磁铁的磁力互相抵消，可以使吸附机构更加容易地脱离；反向直流电产生的磁力与永磁铁的磁力互相叠加，增强吸附效果。
优选地，所述机器人本体由三个水平伺服电机链接四个腔体。
进一步地，所述水平伺服电机与腔体的具体安装方式为：第一水平伺服电机的定子固定安装在第一腔体内，其转子与第二腔体固定连接；第二水平伺服电机的定子固定安装在第三腔体内，其转子与第二腔体固定连接；第三水平伺服电机的定子固定安装在第三腔体内，其转子与第四腔体固定连接。两个腔体通过伺服电机连接安装后，形成一个关节，这样的关节可使机器人本体轻易完成弯曲、伸展动作。
进一步地，所述第一腔体和第四腔体内分别安装有垂直伺服电机。当机器人在铁塔上行走时，一个吸附机构以另一个吸附机构为圆心旋转，寻找下一吸附点。
有益的是，本实用新型所述电磁式智能攀爬机器人跨越能力强，能够在各种铁质表面移动；结构简单、体积小、重量轻，各个关节都采用电机直接驱动，大大简化的机器人结构，也大大减小了机器人的体积，同时各个支持部分均可以用塑料制成减轻其重量；可以携带各种探头对铁质结构进行检测；当尾端吸附在物体表面时，装载探头的首端，就可以以尾端基准点，利用各个关节对任意角度进行探测。
附图说明
图1是本实用新型所述电磁式智能攀爬机器人结构原理图。
图2是本实用新型所述电磁式智能攀爬机器人剖面结构示意图。
图3是本实用新型所述电磁式智能攀爬机器人使用状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例进行说明。
参见图1至图3。图1示出了电磁式智能攀爬机器人结构原理图，图2示出了该电磁式智能攀爬机器人剖面结构示意图，图3示出了该电磁式智能攀爬机器人使用状态下的示意图。
本实施例所描述的电磁式智能攀爬机器人，包括传感探头3和发射模块，还包括机器人本体1，传感探头为图像传感和红外传感探头，设置在机器人两端的腔体上，将检测信息实时传输至控制中心。发射模块用于对铁塔的检测，将高空画面实时传输到地面。
机器人本体是由三个水平伺服电机依次连接四个腔体，第一水平伺服电机4的定子固定安装在第一腔体11内，其转子与第二腔体12固定连接；第二水平伺服电机4'的定子固定安装在第三腔体13内，其转子与第二腔体12固定连接；第三水平伺服电机4''的定子固定安装在第三腔体13内，其转子与第四腔体14固定连接。在首尾两个腔体即第一腔体11和第四腔体14内分别固定安装有垂直伺服电机5，垂直伺服电机5的转子末端固定安装有吸附机构2，该吸附机构为电磁吸盘，同时使用永磁铁和电磁铁。本实用新型同时使用永磁和电磁吸附两种方式，永磁铁产生的磁力与电磁铁产生的磁力相等。没有通电时可靠永磁铁进行吸附，通直流电产生的磁力与永磁铁的磁力互相抵消，可以使吸附机构更加容易地脱离；反向直流电产生的磁力与永磁铁的磁力互相叠加，吸附能力更强。
机器人攀爬时，先用其中的一个电磁吸盘，吸住塔材如角钢以支撑整个机器人。机器人的另一端运动到目标位置，用另一电磁吸盘吸住塔材，松开前一个电磁吸盘并运动到另一目标位置。机器人如此两端交替吸附和运动，即可在塔材上攀爬运行。
当机器人沿塔材直线移动时，后电磁吸盘处于吸附状态，前电磁吸盘处于松开状态，对水平伺服电机和垂直伺服电机进行联合控制，以使前电磁吸盘沿着塔材前移，与后电磁吸盘的距离不断拉大到最大位置，然后前电磁吸盘吸附铁塔，松开原来吸附的后电磁吸盘，再通过联合控制水平伺服电机和垂直伺服电机，使后电磁吸盘沿着塔材直线前移，与前电磁吸盘靠拢并吸附塔材，松开原来吸附的前电磁吸盘。如此周而复始，可使机器人沿铁塔角钢一步一步向前攀爬。
当机器人翻越角钢表面的障碍时，如角钢与角钢直接连接处，节点板等，首先采用上述运动方式，使机器人前后电磁吸盘尽量靠拢，前电磁吸盘与障碍尽量接近，然后松开前电磁吸盘，将前电磁吸盘提升到高于障碍的平面，控制电动使弯曲部分张开到最大位置，使前电磁吸盘越过障碍，并与垂直旋转部分配合找到最佳位置后吸附在塔材上，然后松开后电磁吸盘，再联合控制水平伺服电机和垂直伺服电机使后电磁吸盘沿塔材直线前移与障碍靠拢，然后后电磁吸盘吸附，松开前电磁吸盘，然后重复前电磁吸盘越障的方式，使后电磁吸盘越过障碍，从而使整个机器人越过障碍。
当机器人在铁塔上移动，需要转弯时。首先将双电磁吸盘靠拢，同时吸附住塔材，松开前电磁吸盘，通过水平伺服电机，将前电磁吸盘抬升，然后控制处于吸附状态的后电磁吸盘的垂直伺服电机，使整个机器人以该垂直垂直伺服电机的旋转轴为轴心旋转一定角度，使前电磁吸盘接近目标塔材，然后通过控制水平伺服电机，使前电磁吸盘朝目标角钢方向移动。综合控制机器人各个机构自由度找到新的吸附点，并吸附塔材，此时松开原固定电磁吸盘，运用同样原理，再次寻找新的吸附点，最终实现转弯。
当机器人后端吸附在塔材表面时，装载传感探头的前端就可以对塔材进行探测，通过控制水平伺服电机和垂直伺服电机来控制传感探头的探测方向。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种电磁式智能攀爬机器人，包括传感探头（3）和发射模块，其特征在于，还包括机器人本体（1），该机器人本体为至少四个通过水平伺服电机链接在一起的腔体，水平伺服电机的定子固定安装在一腔体内，水平伺服电机的转子与另一腔体固定连接；在首尾两个腔体内还分别固定安装有垂直伺服电机（5），垂直伺服电机（5）的转子末端固定安装有吸附机构（2）。
2.根据权利要求1所述的电磁式智能攀爬机器人，其特征在于，所述吸附机构（2）为电磁吸盘。
3.根据权利要求2所述的电磁式智能攀爬机器人，其特征在于，所述机器人本体（1）由3个水平伺服电机链接4个腔体。
4.根据权利要求3所述的电磁式智能攀爬机器人，其特征在于，所述水平伺服电机与腔体的具体安装方式为：第一水平伺服电机（4）的定子固定安装在第一腔体（11）内，其转子与第二腔体（12）固定连接；第二水平伺服电机（4'）的定子固定安装在第三腔体（13）内，其转子与第二腔体（12）固定连接；第三水平伺服电机（4''）的定子固定安装在第三腔体（13）内，其转子与第四腔体（14）固定连接。
5.根据权利要求4所述的电磁式智能攀爬机器人，其特征在于，所述第一腔体（11）和第四腔体（14）内分别安装有垂直伺服电机（5）。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN102887187A (zh) * | 2012-10-23 | 2013-01-23 | 四川省电力公司西昌电业局 | 一种电磁式智能攀爬机器人 |
| CN104972459A (zh) * | 2015-07-07 | 2015-10-14 | 华中科技大学 | 一种吸附攀爬式桥梁裂缝检测机器人 |
| TWI602774B (zh) * | 2016-05-30 | 2017-10-21 | Xin-Yuan Tong | Climb high machine |
| CN107695570A (zh) * | 2017-10-06 | 2018-02-16 | 南京中高知识产权股份有限公司 | 适于长时间持续工作的磁吸焊接机器人及其工作方法 |
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2012
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