WO2024250855A1 - 一种电力铁塔攀爬设备和攀爬作业机器人 - Google Patents
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Definitions
- the present invention belongs to the technical field of power auxiliary equipment, and in particular relates to a power tower climbing device and a climbing operation robot.
- Power towers are one of the most common infrastructures for the erection of power transmission lines.
- manual operations are usually performed on power towers, such as load-bearing climbing and transporting equipment, line installation, and high-altitude maintenance.
- manual operations are labor-intensive, inefficient, and pose potential safety hazards.
- the prior art provides some mechanical equipment that can achieve climbing, such as electromagnetic adsorption climbing mechanisms, step-by-step climbing mechanisms, etc.
- the above-mentioned mechanical equipment requires a relatively regular environment (such as a beam-column structure), or can only move on a relatively flat surface, and has relatively poor ability to identify and cross obstacles. It is not suitable for application in the complex three-dimensional spatial structure on the power tower, and it is difficult to cooperate with the angle steel structure of the power tower, so it is difficult to achieve normal walking and operation on the power tower.
- the present invention provides a power tower climbing device and a climbing operation robot.
- the present invention provides an electric power tower climbing device, comprising: a motion component, comprising a rotating arm mechanism with multiple rotational degrees of freedom, both ends of the rotating arm mechanism are provided with a clamping mechanism suitable for clamping the electric power tower, the rotating arm mechanism is suitable for driving the clamping mechanism to rotate in the horizontal direction and the vertical direction for climbing and walking, and the rotating arm mechanism is provided with a mounting interface suitable for assembling an operating mechanism; a control system, which is communicatively connected with the motion component, and the control system is suitable for controlling the motion component to perform climbing movements and cross obstacles.
- the rotating arm mechanism includes: two first rotating arms that are rotatably connected, and each of the first rotating arms can be twisted by itself; a first rotating driving member, which is transmission-connected to the two first rotating arms and is used to drive the two first rotating arms to rotate relative to each other; two second rotating arms, which are respectively rotationally connected to the two first rotating arms, and each of the second rotating arms can be twisted by itself; two second rotating driving members, which are respectively transmission-connected to the two second rotating arms to respectively drive the two second rotating arms to rotate; wherein, a clamping mechanism is connected to one end of each second rotating arm away from the corresponding first rotating arm.
- the clamp mechanism includes: a clamp body connected to the second rotating outer cylinder, and the clamp body is adapted to the power tower; a clamp driving member, which is transmission-connected to the clamp body and is used to drive the clamp body to open or clamp the power tower.
- the information collection device includes: a camera device, which is arranged on the moving component and is used to obtain image information of objects around the moving component, and the camera device is communicatively connected to the controller;
- the control system also includes: a remote control terminal, which is communicatively connected to the controller, and the remote control terminal is provided with a display and an operation interface, the display is suitable for displaying image information of objects around the moving component, and the operation interface is suitable for inputting control instructions relative to the moving component.
- control system further includes: a power supply device electrically connected to the motion component, the information collection device and the controller, and the power supply device is provided with a charging interface.
- the technical solution of the second aspect of the present invention provides a climbing work robot, which is the electric power tower climbing equipment of any one of the above-mentioned first aspects; an operating mechanism, connected to the motion component of the electric power tower climbing equipment, and the operating mechanism is suitable for performing working operations on the electric power tower.
- FIG. 2 is a schematic block diagram of a power tower climbing method provided by an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a schematic diagram of a second rotating arm and a clamping claw mechanism provided in one embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a schematic diagram of a second rotating arm and a clamping mechanism provided by an embodiment of the present invention (the clamping mechanism is in an open state).
- FIG. 7 is a schematic block diagram of a control system of a power tower climbing device provided by an embodiment of the present invention.
- FIG8 is a schematic block diagram of an information collection device for power tower climbing equipment provided by an embodiment of the present invention.
- the meaning of “multiple” is at least two, for example, two, three, etc., unless otherwise clearly and specifically limited.
- all directional indications (such as up, down, left, right, front, back, top, bottom %) are only used to explain the relative position relationship, motion conditions, etc. between the components under a certain specific posture (as shown in the drawings). If the specific posture changes, the directional indication also changes accordingly.
- the terms “including” and “having” and any of their deformations are intended to cover non-exclusive inclusions.
- power towers are one of the most common infrastructures for the erection of power transmission lines. After the construction of power towers is completed, many operations need to be performed on the power towers, such as load-bearing climbing and transporting equipment, line installation, high-altitude maintenance, etc. Traditional operations generally use manual climbing operations, which are labor-intensive, low-efficiency, and have safety hazards.
- some manufacturers have provided some mechanical equipment that can achieve climbing, such as electromagnetic adsorption climbing mechanisms, step-by-step climbing mechanisms, etc., but the above-mentioned mechanical equipment requires a relatively regular environment (such as a beam-column structure), or can only move on a relatively flat surface.
- the ability to identify and cross obstacles is relatively poor, and it is not suitable for application in the complex three-dimensional spatial structure on the power tower. It is also difficult to cooperate with the angle steel structure of the power tower, and thus it is difficult to achieve normal walking and operating operations on the power tower.
- the rotating arm mechanism 11 includes two first rotating arms 111, a first rotating driving member 112, two second rotating arms 113 and two second rotating driving members 114.
- One end of one of the first rotating arms 111 is hinged to one end of the other first rotating arm 111, the other end of each first rotating arm 111 is hinged to one end of a corresponding second rotating arm 113, and one end of each second rotating arm 113 away from the corresponding first rotating arm 111 is connected to a clamping mechanism 12.
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Abstract
一种电力铁塔攀爬设备（100）和攀爬作业机器人（500），其中电力铁塔攀爬设备包括：运动组件（1），包括具有多个转动自由度的转动臂机构（11），转动臂机构的两端均设有适于夹紧电力铁塔的夹爪机构（12），转动臂机构适于带动夹爪机构沿水平方向和竖直方向转动以进行攀爬行走，且转动臂机构上设有适于装配作业机构（501）的安装接口；控制系统（2），与运动组件通信连接，控制系统适于控制运动组件进行攀爬动作并越过障碍物。该铁塔攀爬设备能够适应电力铁塔上复杂的结构环境，适于代替人工进行高空攀爬以及相应的作业操作，可提高作业效率，降低安全隐患。
Description
本发明属于电力辅助设备技术领域，具体涉及一种电力铁塔攀爬设备和攀爬作业机器人。
发明背景
电力铁塔是输电线路架设最常见的基础设施之一，目前在电力铁塔上进行作业操作通常采用人工作业方式，例如负重攀登运送设备、线路安装、高空检修等作业操作。但是，由于人工作业劳动强度大，作业效率低，且存在安全隐患。现有技术中提供了一些可以实现攀爬的机械设备，例如电磁吸附式攀爬机构、步进式攀爬机构等，但上述机械设备要求环境比较规则(例如梁柱结构)，或者仅能够在较为平坦的表面上移动，识别和跨越障碍物的能力相对较差，不适于在电力铁塔上复杂的三维立体空间结构中应用，而且难以与电力铁塔的角钢结构相配合，因而难以实现在电力铁塔上的正常行走和作业操作。
发明内容
有鉴于此，为改善现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电力铁塔攀爬设备和攀爬作业机器人。
本发明提供了一种电力铁塔攀爬设备，包括：运动组件，包括具有多个转动自由度的转动臂机构，转动臂机构的两端均设有适于夹紧电力铁塔的夹爪机构，转动臂机构适于带动夹爪机构沿水平方向和竖直方向转动以进行攀爬行走，且转动臂机构上设有适于装配作业机构的安装接口；控制系统，与运动组件通信连接，控制系统适于控制运动组件进行攀爬动作并越过障碍物。
在一种可行的实现方式中，转动臂机构包括：可转动连接的两个第一转动臂，且每个第一转动臂自身均可扭转；第一转动驱动件，与两个第一转动臂传动连接，用于驱动两个第一转动臂相对转动；两个第二转动臂，分别与两个第一转动臂转动连接，且每个第二转动臂自身均可扭转；两个第二转动驱动件，分别与两个第二转动臂传动连接，以分别驱动两个第二转动臂转动；其中，每个第二转动臂远离对应的第一转动臂的一端连接有一个夹爪机构。
在一种可行的实现方式中，第一转动臂包括：第一转动内筒，一端与另一个第一转动臂的第一转动内筒铰接；第一转动外筒，与对应的第一转动内筒同轴设置，并与第一转动内筒转动连接，第一转动外筒适于相对于第一转动内筒进行扭
转运动，且第一转动外筒的扭转轴线与第一转动内筒的转动轴线相互垂直；第一扭转驱动件，与第一转动外筒传动连接，用于驱动第一转动外筒扭转。
在一种可行的实现方式中，第二转动臂包括：第二转动内筒，一端与对应的第一转动外筒远离第一转动内筒的一端铰接，且与第二转动驱动件传动连接；第二转动外筒，与对应的第二转动内筒同轴设置，并与第二转动内筒远离第一转动外筒的一端转动连接，第二转动外筒适于相对于第二转动内筒进行扭转运动，且第二转动外筒的扭转轴线与第二转动内筒的转动轴线相互垂直，第二转动外筒远离第二转动内筒的一端与夹爪机构连接；第二扭转驱动件，与第二转动外筒传动连接，用于驱动第二扭转驱动件相对于第二转动内筒扭转。
在一种可行的实现方式中，夹爪机构包括：夹爪本体，与第二转动外筒连接，且夹爪本体与电力铁塔相适配；夹爪驱动件，与夹爪本体传动连接，用于驱动夹爪本体张开或夹紧电力铁塔。
在一种可行的实现方式中，控制系统包括：信息采集装置，设于运动组件上，用于采集运动组件周围的物体信息；控制器，与信息采集装置和运动组件通信连接，控制器能够根据物体信息判断运动组件的周围的电力铁塔以及障碍物的位置，并控制运动组件进行相应攀爬动作，以越过障碍物。
在一种可行的实现方式中，信息采集装置包括：超声波传感装置，设于运动组件上，用于输出和接收超声波信号，以获取运动组件周围的物体信息；和/或光电传感装置，设于运动组件上，用于输出和接收光电信号，以获取运动组件周围的物体信息。
在一种可行的实现方式中，信息采集装置包括：摄像装置，设于运动组件上，用于获取运动组件周围的物体影像信息，摄像装置与控制器通信连接；控制系统还包括：远程控制终端，与控制器通信连接，远程控制终端设有显示器和操作界面，显示器适于显示运动组件周围的物体影像信息，操作界面适于输入相对于运动组件的控制指令。
在一种可行的实现方式中，控制系统还包括：电源装置，与运动组件、信息采集装置和控制器电连接，电源装置设有充电接口。
本发明第二方面的技术方案中提供了一种攀爬作业机器人，上述第一方面任一项的电力铁塔攀爬设备；作业机构，连接于电力铁塔攀爬设备的运动组件上，作业机构适于在电力铁塔上进行作业操作。
本发明的上述技术方案的有益效果：
能够适应电力铁塔上复杂的环境，适于在三维空间结构中进行攀爬行走，并能够有效识别电力铁塔上的障碍物，并对攀爬行走操作进行相应的调整，实现越障行走，从而适应各种复杂的环境；当装配有作业机构时能够代替人工进行高空攀爬作业操作，并可大幅提高作业操作的效率，降低安全隐患。
附图简要说明
为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬设备的局部结构示意图。
图2所示为本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬的示意框图。
图3所示为本发明一个实施例提供的转动臂机构的局部结构示意图。
图4所示为本发明一个实施例提供的第二转动臂与夹爪机构的示意图。
图5所示为本发明一个实施例提供的第二转动臂与夹爪机构的示意图(夹爪机构张开状态)。
图6所示为本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬设备夹紧电力铁塔时的状态示意图。
图7所示本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬设备的控制系统的示意框图。
图8所示本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬设备的信息采集装置的示意框图。
图9所示本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬设备的另一种控制系统的示意框图。
图10所示本发明一个实施例提供的一种电力铁塔攀爬设备的又一种控制系统的示意框图。
图11所示本发明一个实施例提供的一种攀爬作业机器人的示意框图。
其中，在图1中，实线箭头表示转动方向。
实施本申请的方式
本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
申请概述
目前，电力铁塔是输电线路架设最常见的基础设施之一，在电力铁塔建设完成后，还需要在电力铁塔上进行诸多作业操作，例如负重攀登运送设备、线路安装、高空检修等作业操作。传统的作业操作普遍采用人工攀登作业的方式，劳动强度大，作业效率低，且存在安全隐患。
为此，一些厂商提供了一些可以实现攀爬的机械设备，例如电磁吸附式攀爬机构、步进式攀爬机构等，但上述机械设备要求环境比较规则(例如梁柱结构)，或者仅能够在较为平坦的表面上移动，识别和跨越障碍物的能力相对较差，不适于在电力铁塔上复杂的三维立体空间结构中应用，而且难以与电力铁塔的角钢结构相配合，因而难以实现在电力铁塔上的正常行走和作业操作。
以下提供了本发明的技术方案中的电力铁塔攀爬设备和攀爬作业机器人的一些实施例。
本发明的一个实施例中提供了一种电力铁塔攀爬设备100，如图1和图2所示，包括运动组件1和控制系统2。运动组件1包括转动臂机构11和夹爪机构12；转动臂机构11具有多个转动自由度，转动臂机构11的两端均设有夹爪机构12，且运动机构能够带动夹爪机构12沿水平方向和竖直方向转动；夹爪机构12能够夹紧电力铁塔，以在转动臂机构11的带动下，通过两个夹爪机构12能够依次进行夹紧、松开动作，实现在电力铁塔上的攀爬行走动作。控制系统2与运动组件1通信连接，可以控制运动组件1的转动臂机构11和夹爪机构12进行相应的动作，实现在三维立体空间内的攀爬行走，并能够越过电力铁塔上的障碍物，实现越障行走。
需要说明的是，本实施例中的转动自由度包括平面转动自由度和扭转自由度，以实现在水平方向和竖直方向上的转动。转动自由度的数量可以根据具体攀爬行走以及越障动作的需要进行设置，例如图1中的示例，转动臂机构11具有七个转动自由度，两个夹爪机构12具有两个自由度。
本实施例中的电力铁塔攀爬设备100，能够适应电力铁塔上复杂的环境，适
于在三维空间结构中进行攀爬行走，并能够有效识别电力铁塔上的障碍物，并对攀爬行走操作进行相应的调整，实现越障行走，从而适应各种复杂的环境；当装配有作业机构时能够代替人工进行高空攀爬作业操作，并可大幅提高作业操作的效率，降低安全隐患。
在本发明进一步的实施例中，如图1和图2所示，电力铁塔攀爬设备100的转动臂机构11包括第一转动臂111、第一转动驱动件112、第二转动臂113和第二转动驱动件114。具体地，如图3所示，第一转动臂111为两个，其中一个第一转动臂111的一端与另一个第一转动臂111的一端铰接；第一转动驱动件112设置在两个第一转动臂111的铰接处，且第一转动驱动件112与两个第一转动臂111传动连接，以驱动两个第一转动驱动件112相对转动。第二转动臂113的数量也为两个，且每个第二转动臂113与其中一个第一转动臂111的另一端铰接；第二转动驱动件114的数量也为两个，每个第二转动臂113与第一转动臂111的铰接处设有一个第二转动驱动件114；第二转动驱动件114与对应的第二转动臂113传动连接，以驱动对应的第二转动臂113转动。第二转动臂113既可以随第一转动臂111一同转动，又可以相对于第一转动臂111单独转动。第一转动驱动件112具体可以采用驱动电机或者旋转油缸的结构形式，以实现第一转动臂111在至少0°至330°范围内的转动。
其中，每个第一转动臂111和每个第二转动臂113自身均可以实现扭转，使得每个第二转动臂113既可以随第一转动臂111一同扭转，又可以相对于第一转动臂111单独进行扭转。由此，转动臂机构11整体能够实现七个转动自由度(包括平面转动和扭转)，从而带动两个夹爪机构12在三维立体空间内进行相应的攀爬动作。
进一步地，如图1和图3所示，第一转动臂111包括第一转动内筒1111、第一转动外筒1112和第一扭转驱动件1113。第一转动内筒1111和第一转动外筒1112均为同轴设置的筒状结构；第一转动内筒1111的一端与另一个第一转动臂111的第一转动内筒1111铰接，第一转动内筒1111的另一端与对应的第一转动外筒1112的一端转动连接，第一转动外筒1112适于相对于第一转动内筒1111绕圆周方向进行扭转运动，且第一转动外筒1112的扭转轴线与第一转动内筒1111的转动轴线相互垂直；第一扭转驱动件1113可以设置在第一转动外筒1112或第一转动内筒1111内，第一扭转驱动件1113与第一转动外筒1112传动连接，以驱动第一转动外筒1112进行扭转运动。其中，第一扭转驱动件1113具体可以采用驱动电机或旋转油缸的形式，以实现第一转动外筒1112相对于第一转动内筒1111的360°旋转动作。
进一步地，如图1、图3和图4所示，转动臂机构11的第二转动臂113包括第二转动内筒1131、第二转动外筒1132和第二扭转驱动件1133。第二转动外筒
1132与第二转动内筒1131为同轴设置筒状结构；第二转动内筒1131的一端与对应的第一转动外筒1112远离第一转动内筒1111的一端铰接，第二转动驱动件114与第二转动内筒1131传动连接；第二转动外筒1132的一端与第二转动内筒1131转动连接，第二转动外筒1132适于相对于第二转动内筒1131进行扭转运动，且第二转动外筒1132的扭转轴线与第二转动内筒1131的转动轴线相互垂直。第二扭转驱动件1133可以设于第二转动外筒1132内或第二转动内筒1131内，第二扭转驱动件1133与第二转动外筒1132传动连接，以驱动第二转动外筒1132相对于第二转动内筒1131进行扭转。其中，第二扭转驱动件1133具体可以采用驱动电机或旋转油缸的形式。
进一步地，如图4和图5所示，夹爪机构12包括夹爪本体121和夹爪驱动件122。夹爪本体121与第二转动外筒1132远离第二转动内筒1131的一端连接，且夹爪本体121与电力铁塔的结构相适配，夹爪本体121可以张开或夹紧电力铁塔的杆体(例如角钢结构)，以实现与电力铁塔的固定，如图6中示出的状态；通过两个夹爪机构12依次转动并夹紧电力铁塔的杆体400，实现攀爬行走。夹爪驱动件122与夹爪本体121传动连接，以驱动夹爪本体121进行张开或夹紧动作。其中，如图4中的示例，夹爪本体121具体设有两个爪体，可以采用铰接式结构，例如剪刀铰接结构；相应地，夹爪驱动件122可以采用电磁铁与复位弹簧的组合形式，或者齿轮齿条的结构形式，以驱动两个爪体相向运动，实现夹紧动作。
在本发明进一步的实施例中，如图2和图7所示，电力铁塔攀爬设备100的控制系统2包括信息采集装置21和控制器22。信息采集装置21设置在运动组件1上，以在随运动组件1进行攀爬动作时采集周围的物体信息；控制器22与信息采集装置21通信连接，能够获取信息采集装置21所采集的物体信息，并根据物体信息判断运动组件1周围的电力铁塔以及障碍物的位置；同时，控制器22还与运动组件1通信连接，可以向运动组件1发送相应的控制指令，以控制运动组件1根据电力铁塔的位置进行相应的动作，实现攀爬行走，并在遇到障碍物时进行相应的动作调整以越过障碍物，实现越障行走。
进一步地，如图2、图7和图8所示，信息采集装置21具体包括超声波传感装置211和/或光电传感装置212。在一种具体实现方式中，超声波传感装置211设置在运动组件1上，可以输出和接收超声波信号，以利用超声波信号获取运动组件1周围的物体信息，以作为控制器22判断电力铁塔和障碍物的位置的依据。
在另一种具体实现方式中，光电传感装置212设置在运动组件1上，可以输出和接收光电信号，从而通过光电信号获取运动组件1周围的物体信息，以作为控制器22判断电力铁塔和障碍物的位置的依据。
在实际应用中，可以根据具体使用需要，选择单独配置超声波传感装置211或光电传感装置212，也可以同时配置超声波传感装置211和光电传感装置212。
控制器22能够根据超声波信号和/或声光信号所获取的物体信息，确定电力铁塔和障碍物在三维空间中的具体位置坐标，进而控制转动臂机构11进行相应的转动，带动夹爪机构12跨越障碍物，并在电力铁塔上的适当的位置进行夹紧操作，两个夹爪机构12依次动作，实现越障攀爬行走。
在本发明进一步的实施例中，如图2和图9所示，信息采集装置21包括摄像装置213，相应地，控制系统2还包括远程控制终端24。控制器22分别与摄像装置213和远程控制终端24通信连接；摄像装置213设置在运动组件1上，摄像装置213可以获取运动组件1周围的物体影像信息，控制器22能够将获取的物体影像信息传送至远程控制终端24，以供操作人员远程观看，操作人员可以通过远程控制终端24实时看到运动组件1周围的物体影像信息，从而了解电力铁塔以及其上的障碍物的位置，进行输入相应的操作指令，控制运动组件1进行相应的动作，实现攀爬行走和越障动作。其中，远程控制终端24上设有显示器和操作界面，以通过显示器显示物体影像信息，通过操作界面输入人工操作指令；控制器22接收到远程控制终端24的人工操作指令，控制运动组件1进行相应的动作。
在实际应用中，可以根据使用需要，摄像装置213还可以设置稳定组件，例如云台，以提高摄像装置213拍摄影像的稳定性。远程控制终端24具体可以采用手机、平板电脑或中控电脑等设备，采用无线通信信号与控制器22通信连接。
在又一种具体实现方式中，如图10所示，电力铁塔攀爬设备100的控制系统2包括信息采集装置21、控制器22和电源装置25。电源装置25分别与运动组件1、信息采集装置21和控制器22电连接，以为运动组件1的正常运行提供电力，同时为信息采集装置21和控制器22供电。其中，电源装置25具有充电接口，可以通过接入市电充电，实现储能供电。
以下为本发明的电力铁塔攀爬设备100的一个具体实施例。
如图1和图2所示，电力铁塔攀爬设备100包括运动组件1和控制系统2。运动组件1包括转动臂机构11和夹爪机构12；控制系统2与运动组件1通信连接，可以控制运动组件1的转动臂机构11和夹爪机构12进行相应的动作。
如图1至图3所示，转动臂机构11包括两个第一转动臂111、一个第一转动驱动件112、两个第二转动臂113和两个第二转动驱动件114。其中一个第一转动臂111的一端与另一个第一转动臂111的一端铰接，每个第一转动臂111的另一端与对应的一个第二转动臂113的一端铰接，每个第二转动臂113远离对应的第一转动臂111的一端连接有一个夹爪机构12。第一转动驱动件112和第二转动驱动件114具体采用驱动电机；第一转动驱动件112设置在两个第一转动臂111的铰接处，且第一转动驱动件112与两个第一转动臂111传动连接，以驱动两个第一转动驱动件112相对转动；每个第二转动臂113与第一转动臂111的铰接处设有一个第二转动驱动件114，第二转动驱动件114与对应的第二转动臂113传动
连接，以驱动对应的第二转动臂113转动。其中，第一转动臂111和第二转动臂113均可以在至少0°至330°范围内的转动。
如图1、图3和图4所示，第一转动臂111包括第一转动内筒1111、第一转动外筒1112和第一扭转驱动件1113。第一转动内筒1111和第一转动外筒1112均为同轴设置的筒状结构；第一转动内筒1111的一端与另一个第一转动臂111的第一转动内筒1111铰接，第一转动内筒1111的另一端与对应的第一转动外筒1112的一端转动连接，第一转动外筒1112适于相对于第一转动内筒1111绕圆周方向进行扭转运动，且第一转动外筒1112的扭转轴线与第一转动内筒1111的转动轴线相互垂直；第一扭转驱动件1113具体采用驱动电机，设置在第一转动外筒1112内，第一扭转驱动件1113与第一转动外筒1112传动连接，以驱动第一转动外筒1112相对于第一转动内筒1111进行扭转运动，扭转范围为0°至360°。
如图1、图3和图4所示，第二转动臂113包括第二转动内筒1131、第二转动外筒1132和第二扭转驱动件1133。第二转动外筒1132与第二转动内筒1131为同轴设置筒状结构；第二转动内筒1131的一端与对应的第一转动外筒1112远离第一转动内筒1111的一端铰接，第二转动驱动件114与第二转动内筒1131传动连接；第二转动外筒1132的一端与第二转动内筒1131转动连接，第二转动外筒1132适于相对于第二转动内筒1131进行扭转运动，且第二转动外筒1132的扭转轴线与第二转动内筒1131的转动轴线相互垂直。第二扭转驱动件1133具体采用驱动电机，设于第二转动外筒1132内，第二扭转驱动件1133与第二转动外筒1132传动连接，以驱动第二转动外筒1132相对于第二转动内筒1131进行扭转，扭转范围为0°至360°。
如图4和图5所示，夹爪机构12包括夹爪本体121和夹爪驱动件122。夹爪本体121与第二转动外筒1132远离第二转动内筒1131的一端连接，夹爪本体121具体包括两个铰接的爪体，爪体的设置形式与电力铁塔的结构相适配；夹爪驱动件122具体可以采用电磁铁与复位弹簧的组合机构或齿轮齿条机构，以驱动夹爪本体121的两个爪体张开或夹紧电力铁塔的杆体(例如角钢结构)，以实现与电力铁塔的固定，如图5和图6中示出的状态；在转动臂机构11的带动下，两个夹爪机构12依次转动并夹紧电力铁塔的杆体400上的相应位置，实现攀爬行走。
如图2和图10所示，控制系统2包括信息采集装置21、控制器22、电源装置25和远程控制终端24。信息采集装置21设置在运动组件1上，以在随运动组件1进行攀爬动作时采集周围的物体信息；控制器22与信息采集装置21通信连接，能够获取信息采集装置21所采集的物体信息，并根据物体信息判断运动组件1周围的电力铁塔以及障碍物的位置；同时，控制器22还与运动组件1的第一转动驱动件112、第二转动驱动件114、第一扭转驱动件1113、第二扭转驱动件1133和夹爪驱动件122通信连接，可以通过发送相应的控制指令，控制运动组件1的
第一转动臂111、第二转动臂113、以及夹爪机构12进行相应的动作，实现攀爬行走。
电源装置25分别与信息采集装置21、控制器22电以及运动组件1的第一转动驱动件112、第二转动驱动件114、第一扭转驱动件1113、第二扭转驱动件1133以及夹爪驱动件122电连接，以为信息采集装置21、控制器22以及运动组件1的正常运行提供电力。其中，电源装置25具有充电接口，可以通过接入市电充电，实现储能供电。
如图9所示，信息采集装置21包括摄像装置213，摄像装置213设置在运动组件1上，以获取运动组件1周围的物体影像信息；控制器22与摄像装置213通信连接，并与远程控制终端24无线通信连接；远程控制终端24上设有显示器和操作界面，控制器22能够将获取的物体影像信息传送至远程控制终端24，并通过显示器显示相应的画面，操作人员可以通过远程控制终端24的显示器实时看到运动组件1周围的物体影像信息，从而了解电力铁塔以及其上的障碍物的位置，进而通过远程控制终端24的操作界面输入相应的操作指令，控制运动组件1进行相应的动作，实现攀爬行走和越障动作。其中，摄像装置213设置有云台组件，以提高摄像装置213拍摄影像的稳定性；远程控制终端24具体可以采用手机、平板电脑或中控电脑等设备。
在另一种具体实现方式中，如图2、图7和图8所示，信息采集装置21也可以包括超声波传感装置211和/或光电传感装置212。可以通过超声波传感装置211输出和接收超声波信号获取运动组件1周围的物体信息，也可以通过光电传感装置212输出和接收光电信号获取运动组件1周围的物体信息。控制器22能够根据所获取的物体信息判断电力铁塔及其上的障碍物的位置，从而控制运动组件1的转动臂机构11和夹爪机构12进行相应的动作，实现攀爬和越障行走，实现自动化控制操作。
其中，运动组件1上设有适于装配作业机构的安装接口，在实际应用中，可以根据作业需要装配相应的作业机构，以在电力铁塔上进行相应的作业操作，例如负重承载和搬运作业、安装作业、检修作业等。
本实施例中的电力铁塔攀爬设备100，能够适应电力铁塔上复杂的环境，适于在三维空间结构中进行攀爬行走，并能够有效识别电力铁塔上的障碍物，并对攀爬行走操作进行相应的调整，实现越障行走，从而适应各种复杂的环境；可以提供远程操控和自动操作两种操控模式，使用灵活性更高，适于不同的应用环境；当装配有作业机构时能够代替人工进行高空攀爬作业操作，并可大幅提高作业操作的效率，降低安全隐患。
本发明第二方面的一个实施例中提供了一种攀爬作业机器人500，如图1、图2和图11所示，攀爬作业机器人500包括上述任一实施例中的电力铁塔攀爬设备
100和作业机构501。作业机构501设置在电力铁塔攀爬设备100的运动组件1上，可以随运动组件1进行攀爬行走，并根据使用需要进行相应的作业操作。其中，作业机构501具体可以包括承载设备、安装设备、检修设备等，以实现负重承载搬运操作、安装操作、检修操作等，当然也可以根据具体需要设置其他的设备或机构，以实现相应的作业操作。
其中，作业机构501能够在运动组件1的带动下在电力铁塔上的三维空间内进行攀爬行走操作，并能够识别电力铁塔上的障碍物并实现越障行走；当运动组件1攀爬至目标作业位置时，通过夹爪机构12与电力铁塔保持夹紧固定状态，以便于作业机构501进行相应的作业操作，有利于提高作业稳定性。
此外，本实施例中的攀爬作业机器人500还具有上述任一实施例中的电力铁塔攀爬设备100的全部有益效果，在此不再赘述。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本发明中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。还需要指出的是，在本发明的装置和设备中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一
致的最宽范围。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
- 一种电力铁塔攀爬设备，其特征在于，包括：运动组件，包括具有多个转动自由度的转动臂机构，所述转动臂机构的两端均设有适于夹紧电力铁塔的夹爪机构，所述转动臂机构适于带动所述夹爪机构沿水平方向和竖直方向转动以进行攀爬行走，且所述转动臂机构上设有适于装配作业机构的安装接口；控制系统，与所述运动组件通信连接，所述控制系统适于控制所述运动组件进行攀爬动作并越过障碍物。
- 根据权利要求1所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述转动臂机构包括：可转动连接的两个第一转动臂，且每个所述第一转动臂自身均可扭转；第一转动驱动件，与两个所述第一转动臂传动连接，用于驱动两个所述第一转动臂相对转动；两个第二转动臂，分别与两个所述第一转动臂转动连接，且每个所述第二转动臂自身均可扭转；两个第二转动驱动件，分别与两个所述第二转动臂传动连接，以分别驱动两个所述第二转动臂转动；其中，每个所述第二转动臂远离对应的所述第一转动臂的一端连接有一个所述夹爪机构。
- 根据权利要求2所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述第一转动臂包括：第一转动内筒，一端与另一个所述第一转动臂的第一转动内筒铰接；第一转动外筒，与对应的所述第一转动内筒同轴设置，并与所述第一转动内筒转动连接，所述第一转动外筒适于相对于所述第一转动内筒进行扭转运动，且所述第一转动外筒的扭转轴线与所述第一转动内筒的转动轴线相互垂直；第一扭转驱动件，与所述第一转动外筒传动连接，用于驱动所述第一转动外筒扭转。
- 根据权利要求3所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述第二转动臂包括：第二转动内筒，一端与对应的所述第一转动外筒远离所述第一转动内筒的一端铰接，且与所述第二转动驱动件传动连接；第二转动外筒，与对应的所述第二转动内筒同轴设置，并与所述第二转动内筒远离所述第一转动外筒的一端转动连接，所述第二转动外筒适于相对于所述第 二转动内筒进行扭转运动，且所述第二转动外筒的扭转轴线与所述第二转动内筒的转动轴线相互垂直，所述第二转动外筒远离所述第二转动内筒的一端与所述夹爪机构连接；第二扭转驱动件，与所述第二转动外筒传动连接，用于驱动所述第二扭转驱动件相对于所述第二转动内筒扭转。
- 根据权利要求4所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述夹爪机构包括：夹爪本体，与所述第二转动外筒连接，且所述夹爪本体与所述电力铁塔相适配；夹爪驱动件，与所述夹爪本体传动连接，用于驱动所述夹爪本体张开或夹紧所述电力铁塔。
- 根据权利要求1至5中任一项所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述控制系统包括：信息采集装置，设于所述运动组件上，用于采集所述运动组件周围的物体信息；控制器，与所述信息采集装置和所述运动组件通信连接，所述控制器能够根据所述物体信息判断所述运动组件的周围的电力铁塔以及障碍物的位置，并控制所述运动组件进行相应攀爬动作，以越过障碍物。
- 根据权利要求6所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述信息采集装置包括：超声波传感装置，设于所述运动组件上，用于输出和接收超声波信号，以获取所述运动组件周围的物体信息；和/或光电传感装置，设于所述运动组件上，用于输出和接收光电信号，以获取所述运动组件周围的物体信息。
- 根据权利要求6所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述信息采集装置包括：摄像装置，设于所述运动组件上，用于获取所述运动组件周围的物体影像信息，所述摄像装置与所述控制器通信连接；所述控制系统还包括：远程控制终端，与所述控制器通信连接，所述远程控制终端设有显示器和操作界面，所述显示器适于显示所述运动组件周围的物体影像信息，所述操作界面适于输入相对于所述运动组件的控制指令。
- 根据权利要求6所述的电力铁塔攀爬设备，其特征在于，所述控制系统还包括：电源装置，与所述运动组件、所述信息采集装置和所述控制器电连接，所述 电源装置设有充电接口。
- 一种攀爬作业机器人，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的电力铁塔攀爬设备；作业机构，连接于所述电力铁塔攀爬设备的运动组件上，所述作业机构适于在电力铁塔上进行作业操作。
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