四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構的製作方法

2023-10-22 01:52:11 2

本實用新型涉及機器人技術領域，特別是指一種四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構。

背景技術：

採用高壓和超高壓架空電力線是長距離輸配電力的主要方式。電力線及杆塔附件長期暴露在野外,因受到持續的機械張力、電氣閃烙、材料老化的影響而容易產生斷股、磨損、腐蝕等損傷,如不及時修復更換,原本微小的破損和缺陷就可能擴大,最終導致嚴重事故,造成大面積的停電和巨大的經濟損失。當前輸電導線巡檢、維護的方法主要有兩種:地面目測法與航測法。目測法採用人工巡檢,這種方法勞動強度大,工作效率和探測精度低,可靠性差，存在檢查盲區；航測法採用直升飛機巡線,這種方法雖然有較高的檢測效率和精度，但是這種方法受一些環境因素的制約，同時巡檢的技術難度高,運行費用較高。巡線機器人技術的發展,為高壓輸電線的檢查工作提供了新的技術手段。

現有巡線機器人的技術研發已經取得了一定的相應成果，但對於輸電線路上存在的障礙物或引流線無法跨越，不能實現超高壓輸電線路的連續巡檢。因此，有必要提供一種既能減輕勞動強度、降低運行成本，又能夠跨越障礙物或引流線的巡線機器人機械結構。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種既能減輕勞動強度、降低運行成本，又能夠跨越障礙物或引流線的四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構。

為解決上述技術問題，本實用新型提供技術方案如下：

一種四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構，包括機架，其中：

所述機架的四個角分別設置有可沿所述機架的行走方向前後屈伸的第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂；

所述第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂上分別設置有用於從下方抓持線路的第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手。

進一步的，所述第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂分別包括依次鉸接的第一連杆、第二連杆和第三連杆。

進一步的，所述第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手均包括一對可張開可對合的機械手指。

進一步的，所述第三連杆上設置有用於鉸接所述機械手指的機械手腕。

進一步的，所述機架和第一連杆之間、所述第一連杆和第二連杆之間、所述第二連杆和第三連杆之間、以及所述機械手指和機械手腕之間的鉸接軸均通過電機驅動。

進一步的，所述機械手指為L鉤型結構。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型中的第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂均為可屈伸結構，第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手分別可以在第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂的作用下張開、脫離線路，在遇到障礙物時，位於對角線上的第一機械手和第三機械手分別張開、脫離線路，第一機械臂屈伸使得位於機架中部的第一機械手移動到機架的前方後重新從下方抓持住線路，第三機械臂屈伸使得位於機架後方的第三機械手移動到機架的中部後重新從下方抓持住線路，然後，第二機械手和第四機械手分別在第二機械臂和第四機械臂的作用下同時張開、脫離線路並帶動機架前移，從而實現越障。

綜上，與現有技術相比，本實用新型具有減輕勞動強度、降低運行成本、且能夠翻越障礙物或引流線的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構的結構示意圖；

圖2-圖10為本實用新型的四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構的越障方法的各步驟對應的狀態示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

一方面，本實用新型提供一種四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構，如圖1所示，包括機架1，其中：

機架1的四個角分別設置有可沿機架1的行走方向前後屈伸的第一機械臂14、第二機械臂11、第三機械臂2和第四機械臂15；

第一機械臂14、第二機械臂11、第三機械臂2和第四機械臂15上分別設置有用於從下方抓持線路的第一機械手7、第二機械手8、第三機械手3和第四機械手6。

本實用新型的四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構，第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂均為可屈伸結構，第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手分別可以在第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂的作用下張開、脫離線路，且分別可以通過第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂的屈伸實現移動，從而跨越障礙物。與現有技術相比，本實用新型具有減輕勞動強度、降低運行成本、且能夠翻越障礙物或引流線的優點。

優選的，第一機械臂14、第二機械臂11、第三機械臂2和第四機械臂15分別包括依次鉸接的第一連杆12、第二連杆10和第三連杆9。這種設計能夠使第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂和第四機械臂實現屈伸運動，從而帶動第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手運動， 提高巡線機器人的行走速度。除了上述給出的實施方式以外，其還可以採用本領域技術人員公知的各種其他方式，此處不再贅述。

進一步的，第一機械手7、第二機械手8、第三機械手3和第四機械手6均包括一對可張開可對合的機械手指5，另外機械手指5為L鉤型結構。這種結構設計能使第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手的動作更加精細，提高抱抓的準確性。

進一步的，第三連杆9上設置有用於鉸接機械手指5的機械手腕4。這種設計結構簡單，能夠使第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手分別從下方抓持住單根導線。

作為本實用新型的進一步改進，機架1和第一連杆12之間、第一連杆12和第二連杆10之間、第二連杆10和第三連杆9之間、以及機械手指5和機械手腕4之間的鉸接軸13均通過電機驅動。這種結構設計可以保證巡線機器人在行走時不易碰撞導線，提高巡線機器人行走時的靈活性和安全性。

另外，如圖1所示，本實用新型中的第三連杆9可以為L型結構，機架1可以設置有凹槽，這種設計結構簡單，可以減輕重量，提高巡線機器人的安全性。

需要說明的是，本實用新型的巡線機器人機械結構僅僅介紹了機器人本體的機械結構，並未涉及其他輔助裝置(如行走觀測用的攝像頭、垃圾清除用的機械手等)的設計。另外，在控制系統方面，本實用新型可以採用地面遠程控制平臺或者機器人自身智能化控制兩種方式。

本實用新型的四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構在越障時可以有多種動作方法，效果較佳、控制較為方便的至少有以下兩種，下面分別進行詳細介紹。

越障方法一，如圖1-4所示，為方便畫圖，將輸電線路畫為方形，實際為圓形截面，包括：

步驟1：如圖1所示，未遇到障礙物時，第一機械,14和第四機械臂15分別屈伸使得第一機械手7和第四機械手6均位於機架1的中部且抓持 住線路，第二機械臂11和第三機械臂2分別屈伸使得第二機械手8和第三機械手3分別位於機架1的前方和後方且抓持住線路；

步驟2：第一機械手7和第三機械手3分別在第一機械臂14和第三機械臂2的作用下同時張開、脫離線路，此時，機架1固定不動，第一機械臂14屈伸使得第一機械手7位於機架1的前方並重新抓持住線路，第三機械臂2屈伸使得第三機械手3位於機架1的中部並重新抓持住線路；

步驟3：第二機械手8和第四機械手6分別在第二機械臂11和第四機械臂15的作用下同時張開、脫離線路並帶動機架1前移，此時，第一機械手7和第四機械手6分別在所述第一機械臂14和第四機械臂15的屈伸作用下均位於機架1的中部，所述第二機械臂11和第三機械臂2分別屈伸使得第二機械手8和第三機械手3分別位於機架1的前方和後方；

步驟4：第二機械手8和第四機械手6分別在第二機械臂11和第四機械臂15的作用下同時抓持住線路，然後轉至步驟1，當遇到障礙物時，第一機械7、第二機械手8、第三機械手3和第四機械手6避開障礙物前行。

越障方法二：

步驟1：未遇到障礙物時，所述第一機械臂14和第四機械臂15分別屈伸使得所述第一機械手7和第四機械手6均位於所述機架1的中部且抓持住線路，所述第二機械臂11和第三機械臂2分別屈伸使得所述第二機械手8和第三機械手3分別位於所述機架1的前方和後方且抓持住線路；

步驟2：所述第一機械手7在所述第一機械臂14作用下張開、脫離線路，此時，所述機架1固定不動，所述第一機械臂14屈伸使得所述第一機械手7位於所述機架1的前方並重新抓持住線路；

步驟3：所述第三機械手3張開、脫離線路後在所述第三機械臂2的屈伸作用下位於所述機架1的中部並重新抓持住線路，然後，所述第四機械手6在所述第四機械臂15的作用下張開、脫離線路並帶動所述機架1前移，此時，所述第一機械手7和第四機械手6分別在所述第一機械臂14和第四機械臂15的屈伸作用下位於所述機架1的中部，所述第三機械臂2屈伸使得所述第三機械手3位於所述機架1的後方；

步驟4：所述第二機械手8張開、脫離線路後在所述第二機械臂11的屈伸作用下位於所述機架1的前方並重新抓持住線路，然後轉至步驟1，當遇到障礙物時所述第一機械手7、第二機械手8、第三機械手3和第四機械手6避開障礙物前行。

本實用新型在遇到障礙物時，越障方法一是位於對角線上的兩組機械手同時張開、脫離線路，且分別在相對應的機械臂屈伸的作用下向前運動，該越障方法行走速度較高；為了提高巡線機器人在正常工作或跨越障礙物時的安全性，越障方法二中的巡線機器人在遇到障礙物時，四組機械手中的其中三組同時抓持住線路，一組機械手張開、脫離線路且在對應機械臂的屈伸作用下向前運動。綜上本實用新型中的兩種越障方法都解決了現有技術中，人工巡線勞動強度大和飛機巡線運行成本高的問題，並能翻越常規障礙物(如引流線、絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實現了對線路的連續巡檢。與現有技術相比，具有減輕勞動強度、降低運行成本、提高巡線機器人安全性，且能夠翻越障礙物的優點。

為了增大巡線機器人在正常工作或上下坡時的摩擦力，提高安全性，本實用新型對四機械臂攀爬式巡線機器人機械結構的越障方法作了進一步改進，如圖5-10所示，包括：

步驟2進一步為：如圖5所示，第一機械手7和第三機械手3分別在第一機械臂14和第三機械臂2的作用下同時張開、脫離線路，此時，機架1固定不動，第一機械臂14屈伸使得第一機械手7位於機架1的前方且與水平面傾斜並重新抓持住線路，第三機械臂2屈伸使得第三機械手3位於機架1的中部並重新抓持住線路；

步驟3進一步為：如圖6所示，第二機械手8和第四機械手6分別在第二機械臂11和第四機械臂15的作用下同時張開、脫離線路，第二機械臂11和第四機械臂15分別屈伸使得第二機械手8和第四機械手6分別位於機架1的前方和中部後重新抓持住線路，此時，機架1和第二機械手8均與水平面傾斜；

步驟3之後步驟4之間還包括步驟31：如圖7-8所示，第一機械手7 和第三機械手3分別在第一機械臂14和第三機械臂2的作用下同時張開、脫離線路且帶動機架1前移後重新抓持住線路，然後，第二機械手8和第四機械手6同時張開、脫離線路，第二機械臂11和第四機械臂15分別屈伸使得第二機械手8和第四機械手6分別位於機架1的前方和中部後重新抓持住線路，此時，第三機械手3和第四機械手6均與水平面傾斜；

步驟31之後步驟4之間還包括步驟32：如圖9-10所示，第一機械手7張開、脫離線路後在第一機械臂14的屈伸作用下前移並重新抓持住線路，此時，第一機械手7垂直於水平面，然後，第二機械手8和第四機械手6分別在第二機械臂11和第四機械臂15的作用下同時張開、脫離線路且帶動機架1前移後重新抓持住線路，緊接著，第三機械手3張開、脫離線路後在第三機械臂2的屈伸作用下前移並重新抓持住線路，此時，第一機械手7、第二機械手8、第三機械手3和第四機械手6均垂直於水平面，機架1與水平面平行。

以上所述是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。