一種適用於輸電線路巡檢機器人的越障機械臂的製作方法
2023-06-18 16:14:06 1
一種適用於輸電線路巡檢機器人的越障機械臂的製作方法
【專利摘要】本發明提供的是一種適用於輸電線路巡檢機器人的越障機械臂，包括行走機構和支撐臂，行走機構包括行走臂、安裝在行走臂上端的行走輪和行走電機，行走輪通過減速箱與行走電機連接，還包括輔助行走機構和兩個連杆，所述的輔助行走機構包括輔助行走臂和安裝在輔助行走臂上端的輔助行走輪，每個連杆的一端與行走臂鉸接、另一端與輔助行走臂鉸接，支撐臂與兩連杆的中部鉸接。本發明的行走越障機械臂結構簡單，行走和越障由一個驅動電機即可實現，可根據巡檢機器人總體結構自由組合，廣泛應用於各種輸電線路巡檢機器人的移動和越障機構。
【專利說明】—種適用於輸電線路巡檢機器人的越障機械臂
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是巡線機器人領域，具體的說是一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂。
【背景技術】
[0002]輸電線路是電力系統極為重要的組成部分，為了保證其安全穩定的運行，需要定期進行巡視檢查。目前採用的方法主要有人工巡檢和直升機巡檢。人工巡檢的效率低，勞動強度大，危險性高，危險的森林、懸崖線路根本無法進行人工巡檢；直升機巡檢的成本高，巡檢質量易受氣候影響。因此，需要研製能夠攜帶通信和巡檢儀器的機器人來代替人工對輸電線路進行自動巡檢，利用攜帶的儀器對線路實施檢測，不僅可以減輕人工勞動強度，還可以提高巡檢作業質量和效率，確保輸電線路的安全運行，對提高電網自動化作業水平具有重要意義。而由於輸電線路上存在防震錘、間隔棒等諸多障礙物，故要求巡檢機器人不僅能沿輸電線路快速行走，還要具備一定的越障能力。目前的巡檢機器人越障機構大多比較複雜，驅動電機較多，不易進行越障控制。
[0003]中國專利(201310471620.9)公開一種用於高壓線的上夾持越障行走機構，設有可伸縮夾持越障裝置和行走驅動裝置，所述行走驅動裝置包括行進輪、行進軸、固定在軸承支座上的軸承及為行進輪提供動力的電機；所述可伸縮夾持越障裝置包括中心管、中心杆以及壓縮彈簧，中心管的上下兩端分別設有上端蓋和下端蓋，中心杆的一端與行走驅動裝置中的軸承支座連接，中心杆的另一端穿過上端蓋並與設置在中心管中的銷軸連接，銷軸可在中心管的管壁上相對設置的兩個滑道中上下移動，所述中心杆位於上端蓋下部和銷軸之間的部位套設有壓縮彈簧。本發明中，行進輪在自身重力的作用下實現對高壓線的上夾持，並在遇到障礙物時能夠克服壓縮彈簧的彈力在豎直方向上發生偏移，以實現自主越障。但該夾持越障行走機構採用單輪難以保證單獨用於巡檢機器人時線上行走越障的穩定性。中國專利(200910273509.2)公開的一種用於輸電線除冰的機器人，包含一對沿輸電線移動的前後兩個機械臂，前臂和後臂的下端通過迴轉機構分別聯接在一個能改變前臂與後臂相對距離的滑動機構上，滑動機構底部布置有重心調節機構，前臂與後臂的上方為末端執行機構，具有一個行走機構和一個可以抓握輸電線的夾爪機構，在越障過程中，通過以前臂懸掛在輸電線實現自轉上，後臂繞其旋轉實現公轉使後臂越過障礙物，前臂的越障過程和後臂越障原理一致，而且在越障的過程中還得調節整機的重心，使得整機自由度增多，單臂懸掛降低了其在輸電線上的平穩性，增加了控制的難度。
[0004]中國專利(申請號201210517176.5)公開了一種具有越障功能的線路機器人驅動臂，包括驅動輪機構、旋轉關節和升降關節，驅動輪機構包括固定板，固定板上活動連接有驅動裝置；旋轉關節包括旋轉軸和電磁離合器，電磁離合器套設在旋轉軸上，旋轉軸的中部活動連接有連接件；升降關節包括底板，底板上設有滑動裝置和絲槓裝置，兩者通過連接板固定連接；驅動輪機構通過固定板與旋轉關節的連接件連接，旋轉關節旋轉軸的一端與升降關節的連接板相連。這種越障機器人需要兩個驅動電機，利用升降關節的電機驅動絲槓轉動帶動驅動輪機構上移以及旋轉關節的旋轉電機帶動驅動輪機構嚮導線外側擺動，從而使驅動輪擺開導線及障礙物，由于越障過程中驅動輪離開導線容易導致機器人越障失衡掉下輸電線。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了提供一種既能沿輸電線路平穩行走、又能在無外力幫助作用下自行跨越間隔棒、防震錘等障礙，代替人工進行輸電線路巡檢的結構簡單、控制容易的一種適用於輸電線路巡檢機器人的越障機械臂。
[0006]本發明是這樣實現的:包括行走機構和支撐臂，行走機構包括行走臂、安裝在行走臂上端的行走輪和行走電機，行走輪通過減速箱與行走電機連接，還包括輔助行走機構和兩個連杆，所述的輔助行走機構包括輔助行走臂和安裝在輔助行走臂上端的輔助行走輪，每個連杆的一端與行走臂鉸接、另一端與輔助行走臂鉸接，支撐臂與兩連杆的中部鉸接。
[0007]本發明還包括這樣一些結構特徵:
[0008]1.在輔助行走機構上安裝有由夾緊電機、夾緊輪支架和夾緊輪構成的夾緊機構，夾緊電機安裝在輔助行走臂上，夾緊輪支架與夾緊電機的輸出軸連接，夾緊輪安裝在夾緊輪支架上，輔助行走臂上還安裝兩個限位開關。
[0009]2.行走臂和輔助行走臂長度不相等。
[0010]3.行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為「類Y」形狀。
[0011]4.兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
[0012]本發明提供的一種適用於輸電線路巡檢機器人的越障機械臂具有以下的優點:
1.本發明的行走越障機械臂可以應用於輸電線路巡檢機器人，代替人工巡檢，節省了人力成本，提高輸電線路巡檢工作效率。2.本發明採用平行四邊形結構實現行走臂的越障，利用平行四邊形的變形適應性將V型行走輪遇到間隔棒(或防震錘)的阻力轉化為行走輪抬高的動力，實現行走臂的越障；在輔助行走臂的輔助行走輪遇到間隔棒時，行走機構I繞行走輪轉動使行走機構I抬高以越過間隔棒；當行走臂的行走輪遇到間隔棒時，行走機構II繞輔助行走輪轉動使行走機構II抬高以越過間隔棒。3.本發明採用夾持機構運動範圍在夾緊輪張開極限位置和剛好與V型行走輪配合夾緊輸電線的極限位置之間，可以根據需要調整V型夾緊輪的位置實現不同的目的:1)與V型行走輪配合夾住輸電線，減少了行走輪從線上掉下的危險；2)行走至上坡線路時，調整夾緊輪增大對輸電線的正壓力，從而增加行走輪行走所需的摩擦力，防止行走輪打滑。4.本發明的行走越障機械臂結構簡單，行走和越障由一個驅動電機即可實現，可廣泛應用於各種輸電線路巡檢機器人的移動和越障機構，即可以單臂使用，也可多臂聯合使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的立體結構圖；
[0014]圖2是本發明第一視角的結構示意圖及局部放大圖；
[0015]圖3是本發明第二視角的結構示意圖及局部放大圖；
[0016]圖4是本發明左側視圖；
[0017]圖5是本發明減速箱的分解視圖；[0018]圖6是本發明越過間隔棒時的運動過程示意圖；
[0019]圖7是本發明應用於一種巡檢機器人的示意圖；
[0020]圖8是本發明實施例三的主視圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明的一種實施例作具體的介紹:
[0022]實施案列一:結合圖1?6，一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，包括用於在輸電線路上行走的輪組機械臂、夾緊機構和支撐臂8 ;輪組機械臂包括行走機構I和行走機構II，行走機構I和行走機構II利用銷軸9與兩相同的第一連杆6和第二連杆7連接形成平行四邊形結構；行走機構I包括行走臂5、行走輪1、行走電機4和減速箱2，行走機構II包括輔助行走臂10、輔助行走輪15、輔助輪軸14、螺栓19，行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為「類Y」形狀，其主幹的一側伸出一直角連杆，構成中間有空隙的「類Y」形狀，連杆通過銷軸在空隙處與行走臂連接，安裝簡單、穩定性好，行走電機4經減速箱2驅動行走機構I的行走輪I轉動，實現線上行走；夾緊機構包括夾緊電機11、夾緊輪輪軸20、彈性聯軸器21、夾緊輪支架12、夾緊輪13、夾緊輪軸20、第一限位塊22、第二限位塊23、第一限位開關17、第二限位開關24、限位開關擋片16和限位開關安裝板18，夾緊電機11安裝在輔助行走臂10上能保證夾緊輪13和輔助行走輪15剛好夾緊輸電線3的位置，夾緊輪支架12利用彈性聯軸器21與夾緊電機11的輸出軸連接，第一限位塊22和第二限位塊23分別安裝在輔助行走臂10上夾緊輪支架12能夠運動到的兩個極限位置，第一限位開關17和第二限位開關24利用限位開關安裝板18和螺釘安裝在輔助行走臂10上夾緊輪支架12能夠運動到的兩個極限位置，即夾緊輪13夾緊位置和夾緊輪13張開位置(圖3所示虛線)；支撐臂8利用銷軸9鉸接在第一連杆6和第二連杆7的中部，分別與行走臂5、第一連杆6、第二連杆7和輔助行走臂10、第一連杆6、第二連杆7形成兩個小平行四邊形結構。
[0023]圖4為夾緊輪13剛好與輔助行走輪15配合夾緊輸電線的夾緊極限位置左視圖，此時，限位開關擋片16觸發第二限位開關24，使夾緊電機11停止轉動。
[0024]圖5為本發明的減速箱2的結構圖，包括箱體202、箱蓋208、小錐齒輪204、大錐齒輪205、小深溝球軸承203、大深溝球軸承209、推力軸承206、螺釘207和傳動軸201，齒輪箱2整體按照圖3所示爆炸圖依次組裝；小錐齒輪204為主動齒輪，由行走電機4驅動帶動大錐齒輪205轉動，大錐齒輪205與箱蓋208之間安裝推力軸承206，保證一對錐齒輪嚙合傳動精度。
[0025]圖6是本發明的行走越障機械臂越過間隔棒25時的運動過程:圖(a)所示為機械臂輔助行走輪15即將越障，夾緊輪13打開至張開極限位置；圖(b)為機械臂輔助行走輪15運動至間隔棒25上，由輔助行走臂10、行走臂5、第一連杆6和第二連杆7組成的平行四邊形結構發生變形；圖(c)所示為機械臂輔助行走輪15越過間隔棒25，此後，夾緊輪13會根據需要轉動到相應位置。
[0026]具體的越障過程為:在輔助行走臂10的輔助行走輪15遇到間隔棒25時，行走臂5的行走輪I繼續行走，通過第一連杆6和第二連杆7產生對輔助行走臂10的推力，促使行走機構I繞行走輪I轉動使行走機構I抬高，輔助行走臂10的輔助行走輪15越過間隔棒25 ;當行走臂5的行走輪I遇到間隔棒25時，輔助行走臂10的輔助行走輪15繼續行走，通過第一連杆6和第二連杆7產生對行走臂5的拉力，促使行走機構II繞輔助行走輪15轉動使行走機構II抬高，行走臂5的行走輪I越過間隔棒25。
[0027]實施案列二:結合圖7，為本發明的行走越障機械臂應用於一種巡檢機器人的示意圖，巡檢機器人採用雙行走越障機械臂，機器人本體安裝在支撐臂8上，行走越障機械臂的輔助行走輪15和夾緊輪13夾緊輸電線，保證巡檢機器人在輸電線3上平穩行走。
[0028]實施案列三:結合圖8，行走機構I的行走臂5比行走機構II的輔助行走臂10長，但行走臂5、輔助行走臂10與第一連杆6、第二連杆7利用銷軸9鉸接形成平行四邊形結構；支撐臂8分別與行走臂5、第一連杆6、第二連杆7和輔助行走臂10、第一連杆6、第二連杆7利用銷軸9鉸接形成兩個小平行四邊形結構。
【權利要求】
1.一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，包括行走機構和支撐臂，行走機構包括行走臂、安裝在行走臂上端的行走輪和行走電機，行走輪通過減速箱與行走電機連接，其特徵在於:還包括輔助行走機構和兩個連杆，所述的輔助行走機構包括輔助行走臂和安裝在輔助行走臂上端的輔助行走輪，每個連杆的一端與行走臂鉸接、另一端與輔助行走臂鉸接，支撐臂與兩連杆的中部鉸接。
2.根據權利要求1所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:在輔助行走機構上安裝有由夾緊電機、夾緊輪支架和夾緊輪構成的夾緊機構，夾緊電機安裝在輔助行走臂上，夾緊輪支架與夾緊電機的輸出軸連接，夾緊輪安裝在夾緊輪支架上，輔助行走臂上還安裝兩個限位開關。
3.根據權利要求1或2所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:行走臂和輔助行走臂長度不相等。
4.根據權利要求1或2所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為「類Y」形狀。
5.根據權利要求3所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:行走臂、輔助行走臂和支撐臂的截面形狀為「類Y」形狀。
6.根據權利要求1或2所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
7.根據權利要求3所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
8.根據權利要求4所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
9.根據權利要求5所述的一種適用於輸電線路巡檢機器人的行走越障機械臂，其特徵在於:兩個行走輪和夾緊輪為V型輪。
【文檔編號】H02G1/02GK103972816SQ201410195445
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】秦濤, 王繼才, 李二洋, 張納 申請人:哈爾濱工程大學