CN215155132U - 绝缘子检测变胞机器人机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及绝缘子检测机器人技术领域，特别涉及一种绝缘子检测变胞机器人机构。包括蠕动式移动机构、变胞夹持机构Ⅰ及变胞夹持机构Ⅱ，其中变胞夹持机构Ⅰ和变胞夹持机构Ⅱ对称设置于蠕动式移动机构两侧，变胞夹持机构Ⅰ和变胞夹持机构Ⅱ通过交替夹持绝缘子串钢帽，固定检测变胞机器人本体，从而实现蠕动式移动机构的爬行动作。本实用新型能够有效地实现对绝缘子串的夹持和在绝缘子串上移动的任务，并且很好的适应不同绝缘子串钢帽位置变化，提高作业效率，保证整体检测机器人结构轻便紧凑，减轻作业人员劳动强度。保障线路作业安全。

Description

绝缘子检测变胞机器人机构

技术领域

本实用新型涉及绝缘子检测技术领域，特别涉及一种绝缘子检测变胞机器人机构。

背景技术

绝缘子是架空线路的重要组成部分，其作用是一方面使导线(高电位)和杆塔(地电位)在电气上绝缘，另一方面使导线和杆塔在机械上连接，因此绝缘子要同时满足电气性能和机械性能两方面的要求。随着经济的发展和城市人口的集中，大部分地区的空气污染逐年恶化，高压绝缘子长期暴露于大气中并处于强电场、强机械应力、温差变化大、风吹雨打等恶劣环境中，绝缘子的老化及表面污染物的积聚都有可能导致绝缘子阻值下降，进而导致绝缘子劣化和击穿，造成重大安全事故。因此，为了能安全、准确地检测出绝缘子的内部故障，电力部门迫切需要先进的机器人技术应用于高压输变电设施的带电检测与维护作业，能够快速、高效地提供检修决策依据，对降低检测成本，辅助运维人员进行绝缘子串的全寿命周期管理，对提高线路运维的自动化和智能化水平具有重要意义。

目前，国内外设计了多种类型的绝缘子检测机器人，然而目前的绝缘子串检测机器人其夹持机构多采用环抱式整体夹持，或者固定移动轨迹的夹爪式，对于绝缘子串盘径变化以及中心钢帽位置变化的适应性较差，因此需要研制一种能够自适应钢帽位置和绝缘子串盘径大小的绝缘子检测变胞机器人，以提高绝缘子检测机器人的实用可靠性。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种绝缘子检测变胞机器人机构，以解决目前绝缘子检测机器人对绝缘子串夹持适应性差的问题，提高作业效率。

本实用新型为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种绝缘子检测变胞机器人机构，包括蠕动式移动机构、变胞夹持机构Ⅰ及变胞夹持机构Ⅱ，其中变胞夹持机构Ⅰ和变胞夹持机构Ⅱ对称设置于蠕动式移动机构两侧，变胞夹持机构Ⅰ和变胞夹持机构Ⅱ通过交替夹持绝缘子串钢帽，固定检测变胞机器人本体，从而实现蠕动式移动机构的爬行动作。

所述蠕动式移动机构包括导轨及与所述导轨滑动连接的移动滑块，所述变胞夹持机构Ⅰ和所述变胞夹持机构Ⅱ分别与移动滑块和导轨连接。

所述蠕动式移动机构还包括滑块驱动机构，滑块驱动机构与移动滑块连接，用于驱动移动滑块沿导轨滑动。

所述变胞夹持机构Ⅰ和所述变胞夹持机构Ⅱ结构相同，均包括夹持机构固定架、夹爪驱动装置、夹爪导轨及夹爪，其中夹持机构固定架与所述蠕动式移动机构连接，夹爪驱动装置和夹爪导轨均与夹持机构固定架铰接，夹爪与夹爪导轨滑动连接，且与所述夹爪驱动装置的输出端铰接。

所述夹爪与所述夹爪导轨之间连接有约束弹簧。

所述约束弹簧的约束力约束所述夹爪和所述夹爪导轨之间的相对移动。

所述约束弹簧约束所述夹爪在未碰到夹持件时，与所述夹爪导轨不产生相对移动；

所述约束弹簧约束所述夹爪在碰到夹持件时，在所述夹爪驱动装置的驱动作用下与所述夹持导轨相对移动。

所述夹爪驱动装置包括丝杠、丝母、驱动电机、锥齿轮箱及锥齿轮组，其中锥齿轮组设置于锥齿轮箱内，锥齿轮箱与所述夹持机构固定架铰接；丝杠与锥齿轮箱滑动连接，且端部与所述夹爪铰接，丝母与丝杠螺纹连接，且与锥齿轮组连接；驱动电机设置于锥齿轮箱的外侧，且输出端与锥齿轮组连接。

所述锥齿轮组包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，其中第二锥齿轮与所述锥齿轮箱转动连接，且与驱动电机的输出端连接；第一锥齿轮与所述丝母连接，且与第二锥齿轮啮合。

所述锥齿轮箱与所述夹持机构固定架的转动中心位于所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮的转动轴线交点处。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型的绝缘子检测变胞机器人机构，针对绝缘子串盘径和中心钢帽位置变化的问题，采用约束变胞机构的设计思路，以钢帽和约束弹簧为两自由度五杆夹持机构提供在不同工作构态的自由度约束，具备在碰到钢帽才会进入夹持过程的功能。

2.本实用新型的被动适应性强，夹爪只有碰到中心钢帽才会开始夹持，盘径和中心钢帽的位置变化不会对夹爪夹持作业产生影响。

3.本实用新型采用锥齿轮系-丝杠螺母驱动的方式组成驱动装置，将驱动电机转动驱动变为丝杠的移动驱动，同时具有自锁能力，保证夹持可靠性，结构紧凑，效率高。

附图说明

图1为本实用新型一种绝缘子检测变胞机器人机构的结构示意图；

图2为本实用新型中变胞夹持机构的结构示意图；

图3为本实用新型中夹爪驱动装置的结构示意图；

图4为本实用新型中变胞夹持机构未碰到中心钢帽时的结构示意图；

图5为本实用新型中变胞夹持机构在夹爪碰到中心钢帽时的结构示意图之一；

图6为本实用新型中变胞夹持机构在夹爪碰到中心钢帽时的结构示意图之二。

图中：0为夹持机构固定架，1为夹爪导轨，2为约束弹簧，3为夹爪，4为丝杠，5为丝母，6为第一锥齿轮，7为驱动电机，8为第二锥齿轮，9为锥齿轮箱，10为中心钢帽，11为夹爪驱动装置，12为变胞夹持机构Ⅰ，12^’为变胞夹持机构Ⅱ，13为蠕动式移动机构，131为导轨，132为移动滑块。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1所示，本实用新型提供的一种绝缘子检测变胞机器人机构，包括蠕动式移动机构13、变胞夹持机构Ⅰ12及变胞夹持机构Ⅱ12^’，其中变胞夹持机构Ⅰ12和变胞夹持机构Ⅱ12^’对称设置于蠕动式移动机构13两侧，变胞夹持机构Ⅰ12和变胞夹持机构Ⅱ12^’通过交替夹持绝缘子串钢帽，固定检测变胞机器人本体，从而实现蠕动式移动机构13的爬行动作。

本实用新型的实施例中，蠕动式移动机构13包括导轨132及与导轨132滑动连接的移动滑块131，变胞夹持机构Ⅰ12和变胞夹持机构Ⅱ12^’分别与移动滑块131和导轨132连接。

进一步地，蠕动式移动机构13还包括滑块驱动机构，滑块驱动机构与移动滑块131连接，用于驱动移动滑块131沿导轨132滑动。具体地，滑块驱动机构可采用丝杠丝母机构。

如图2所示，本实用新型的实施例中，变胞夹持机构Ⅰ12和变胞夹持机构Ⅱ12^’结构相同，均包括夹持机构固定架0、夹爪驱动装置11、夹爪导轨1及夹爪3，其中夹持机构固定架0与蠕动式移动机构13固定连接，具体地，变胞夹持机构Ⅰ12中的夹持机构固定架0与蠕动式移动机构13中的移动滑块131固定连接；变胞夹持机构Ⅱ12^’中的夹持机构固定架0与蠕动式移动机构13中的导轨132固定连接。夹爪驱动装置11和夹爪导轨1均与夹持机构固定架0铰接，夹爪3与夹爪导轨1滑动连接，且与夹爪驱动装置11的输出端铰接。夹爪驱动装置11用于驱动夹爪导轨1和夹爪3同步摆动或驱动夹爪3相对夹爪导轨1滑动。

进一步地，夹爪3与夹爪导轨1之间连接有约束弹簧2，约束弹簧2用于限制夹爪3与夹爪导轨1的相对移动。

具体地，约束弹簧2为压缩弹簧，与夹爪3和夹爪导轨1相连，用于添加限制夹爪3和夹爪导轨1相对位移的约束力，约束弹簧2的约束力约束夹爪3在未碰到夹持件时，与夹爪导轨1不产生相对移动，约束夹爪3在碰到夹持件时，在驱动作用下与夹持导轨1相对移动。

如图3所示，本实用新型的实施例中，夹爪驱动装置11包括丝杠4、丝母5、驱动电机7、锥齿轮箱9及锥齿轮组，其中锥齿轮组设置于锥齿轮箱9内，锥齿轮箱9与夹持机构固定架0铰接；丝杠4与锥齿轮箱9滑动连接，且端部与夹爪3铰接，丝母5与丝杠4螺纹连接，且与锥齿轮组连接；驱动电机7设置于锥齿轮箱9的外侧，且输出端与锥齿轮组连接。驱动电机7通过锥齿轮组驱动丝母5转动，从而带动丝杠4相对于锥齿轮箱9滑动，进而丝杠4带动夹爪3与夹爪导轨1绕夹爪导轨1的铰接点转动，或者驱动夹爪3沿夹爪导轨1滑动。

本实施例中，锥齿轮组包括第一锥齿轮6和第二锥齿轮8，其中第二锥齿轮8与锥齿轮箱9转动连接，且与驱动电机7的输出端连接；第一锥齿轮6与丝母5连接，且与第二锥齿轮8啮合，第一锥齿轮6和第二锥齿轮8的轴线垂直。

进一步地，锥齿轮箱9与夹持机构固定架0的转动中心位于第一锥齿轮6和第二锥齿轮8的转动轴线交点处。

本实用新型的实施例中，移动滑块131、夹爪导轨1、夹爪3、丝杠4和锥齿轮箱9组成两自由度五杆机构，其中以夹爪3作为输出构件，其两个自由度包括夹爪3沿夹爪导轨1方向移动和绕夹爪导轨1转动中心转动。丝杠4在与夹爪3的转动铰链作用下限制了绕自身轴线转动的自由度，因此实现丝杠4沿自身轴线移动。驱动电机7驱动第二锥齿轮8转动，通过第二锥齿轮8第一锥齿轮6垂直啮合传动，驱动螺母5转动，并驱动丝杠4沿自身轴线移动，其中丝杠4和丝杠螺母5为自锁机构。

本实用新型的夹爪3向中心钢帽10转动过程是：

如图4所示，夹爪3在靠近中心钢帽10过程中，夹爪驱动装置11驱动丝杠4移动拉动夹爪3，夹爪导轨1向中心钢帽10转动，同时在约束弹簧2约束力的作用下，夹爪3和夹爪导轨1相对静止，可以视为处于固连状态，两自由度五杆机构退化为单自由度四杆机构，夹爪3和夹爪导轨1绕夹爪导轨1转动中心转动并向中心钢帽10靠近。

本实用新型的夹爪3对中心钢帽10夹持过程是：

如图5所示，夹爪3在接触中心钢帽10后，夹爪导轨1无法继续转动，与中心钢帽10相对静止，可以视为与中心钢帽10和夹持机构固定架0固连。

如图6所示，夹爪驱动装置11继续驱动丝杠4移动，当驱动力拉动夹爪3在沿夹爪导轨1轴线方向上的分力大于约束弹簧2的约束力时，约束弹簧2压缩变形，夹爪11沿夹爪导轨1轴线方向移动直到夹持住中心钢帽10。夹爪驱动装置11中丝杠4和丝杠螺母5为自锁结构，因此保证对中心钢帽10的夹持可靠性。

本实用新型的夹爪3对中心钢帽10松开过程是：

本实用新型的变胞夹持机构中夹爪3松开对中心钢帽10夹持的过程与上述夹持过程相反，驱动电机7反转驱动丝杠4移动，夹爪3在约束弹簧2的约束反力作用下，沿着夹爪导轨1轴线方向远离移动，夹爪3松开中心钢帽10且远离中心钢帽10，直到回到图4所示的极限位置，同时约束弹簧2的约束力回到前述转动过程中的初始状态。

本实用新型的夹爪3远离中心钢帽10的转动过程是：

本实用新型的变胞夹持机构中夹爪3远离中心钢帽10的转动过程与其向中心钢帽10转动过程相反，从图4所示的位置开始，夹爪驱动装置11驱动丝杠3伸长，此时夹爪3处于伸长的极限位置，限制其和夹爪导轨1的相对位移，此时可视为处于固连状态，两自由度五杆机构退化为单自由度四杆机构，夹爪3和夹爪导轨1绕夹爪导轨1转动中心转动并远离中心钢帽10。

本实用新型的蠕动式移动机构在移动过程中，与移动滑块连接的变胞夹持机构Ⅰ或者与导轨连接的变胞夹持机构Ⅱ夹持绝缘子钢帽时，另一侧未夹持的夹持机构随与之相连蠕动式移动机构同向移动。本实用新型通过驱动机构，五杆机构和约束弹簧组成变胞夹持机构，通过约束弹簧的约束力限制夹爪和夹爪导轨的相对位移，实现夹爪绕移动滑块或者导轨的转动，在接触到以绝缘子钢帽为例的夹持件时夹爪停止转动，驱动力使约束弹簧压缩变形，实现夹爪沿夹爪导轨的移动。本实用新型能够有效地实现对绝缘子串的夹持和在绝缘子串上移动的任务，并且很好的适应不同绝缘子串钢帽位置变化，提高作业效率，保证整体检测机器人结构轻便紧凑，减轻作业人员劳动强度。保障线路作业安全。

本实用新型的绝缘子检测变胞机器人机构用于绝缘子检测机器人在绝缘子串上行走过程中的本体固定，通过变胞夹持机构将整套机器人与绝缘子串固定，并以此为支撑点，完成在绝缘子串上的行进、检测或者清扫任务；通过蠕动式移动机构与变胞夹持机构的组合，即可完成机器人在绝缘子串上的行进，检测及清扫任务。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，包括蠕动式移动机构(13)、变胞夹持机构Ⅰ(12)及变胞夹持机构Ⅱ(12^’)，其中变胞夹持机构Ⅰ(12)和变胞夹持机构Ⅱ(12^’)对称设置于蠕动式移动机构(13)两侧，变胞夹持机构Ⅰ(12)和变胞夹持机构Ⅱ(12^’)通过交替夹持绝缘子串钢帽，固定检测变胞机器人本体，从而实现蠕动式移动机构(13)的爬行动作。

2.根据权利要求1所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述蠕动式移动机构(13)包括导轨(132)及与所述导轨(132)滑动连接的移动滑块(131)，所述变胞夹持机构Ⅰ(12)和所述变胞夹持机构Ⅱ(12^’)分别与移动滑块(131)和导轨(132)连接。

3.根据权利要求2所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述蠕动式移动机构(13)还包括滑块驱动机构，滑块驱动机构与移动滑块(131)连接，用于驱动移动滑块(131)沿导轨(132)滑动。

4.根据权利要求1或2所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述变胞夹持机构Ⅰ(12)和所述变胞夹持机构Ⅱ(12^’)结构相同，均包括夹持机构固定架(0)、夹爪驱动装置(11)、夹爪导轨(1)及夹爪(3)，其中夹持机构固定架(0)与所述蠕动式移动机构(13)连接，夹爪驱动装置(11)和夹爪导轨(1)均与夹持机构固定架(0)铰接，夹爪(3)与夹爪导轨(1)滑动连接，且与所述夹爪驱动装置(11)的输出端铰接。

5.根据权利要求4所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述夹爪(3)与所述夹爪导轨(1)之间连接有约束弹簧(2)。

6.根据权利要求5所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述约束弹簧(2)的约束力约束所述夹爪(3)和所述夹爪导轨(1)之间的相对移动。

7.根据权利要求6所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述约束弹簧(2)约束所述夹爪(3)在未碰到夹持件时，与所述夹爪导轨(1)不产生相对移动；

所述约束弹簧(2)约束所述夹爪(3)在碰到夹持件时，在所述夹爪驱动装置(11)的驱动作用下与所述夹爪导轨(1)相对移动。

8.根据权利要求4所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述夹爪驱动装置(11)包括丝杠(4)、丝母(5)、驱动电机(7)、锥齿轮箱(9)及锥齿轮组，其中锥齿轮组设置于锥齿轮箱(9)内，锥齿轮箱(9)与所述夹持机构固定架(0)铰接；丝杠(4)与锥齿轮箱(9)滑动连接，且端部与所述夹爪(3)铰接，丝母(5)与丝杠(4)螺纹连接，且与锥齿轮组连接；驱动电机(7)设置于锥齿轮箱(9)的外侧，且输出端与锥齿轮组连接。

9.根据权利要求8所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述锥齿轮组包括第一锥齿轮(6)和第二锥齿轮(8)，其中第二锥齿轮(8)与所述锥齿轮箱(9)转动连接，且与驱动电机(7)的输出端连接；第一锥齿轮(6)与所述丝母(5)连接，且与第二锥齿轮(8)啮合。

10.根据权利要求9所述的绝缘子检测变胞机器人机构，其特征在于，所述锥齿轮箱(9)与所述夹持机构固定架(0)的转动中心位于所述第一锥齿轮(6)和所述第二锥齿轮(8)的转动轴线交点处。

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