一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置製造方法

2023-05-08 05:32:26

一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置製造方法
【專利摘要】一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，包括主臂擺動臂、主臂支撐橫杆、夾緊機構和凸輪組件，主臂擺動臂上設有行走電機和行走輪，其左右兩側對稱開設有外側斜行滑槽、內側斜行滑槽，且下端與主臂支撐橫杆垂直相連。夾緊機構一端通過柱銷杆與主臂擺動臂相連，另一端通過圓形滾輪在凸輪組件的軌跡槽中滑動；凸輪組件中盤形凸輪頂端與主臂支撐橫杆底端相接觸。其優點是：通過凸輪運動控制機械臂主臂擺動臂和夾緊機構的升降與保持，遇到障礙物可以避開，並可以回歸原位夾緊；是一種凸輪帶動式、電機數量少、爬坡性能好的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置。
【專利說明】一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高壓巡線機器人【技術領域】，具體的說是一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置。

【背景技術】
[0002]高壓輸電線路是長距離輸電的主要方式，輸電線路巡檢是保證高壓輸電線路正常運行的必要措施，將巡線機器人運用於高壓線路的巡檢，以一定速度沿線路爬行，並可以跨越防震錘，耐張線夾，懸垂線夾，杆塔等障礙物。利用攜帶的儀器對杆塔，導線及避雷線，絕緣子、線路夾具，等實施檢測，不僅可以減輕工人的勞動力度，降低巡檢作業費用，而且可以提高巡線的質量和力度。高壓巡線機器人具有強烈的市場需求和廣闊的發展前景，因而得到國內外科技人員的關注。
[0003]目前使用的巡線機器人，採用輪式爬行的機器臂，電機驅動實現爬行。缺少夾緊機構且電機裝載過多，機身重量大，導致電機帶動爬行爬坡能力差，爬行過慢，結構複雜且不易控制。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對現有技術存在的缺陷，提出了一種凸輪帶動式、電機數量少、結構簡單、爬坡性能好、行走穩定、控制精度高的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置。
[0005]一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，包括主臂擺動臂5、主臂支撐橫杆8、夾緊機構2和凸輪組件，所述主臂擺動臂5上設有行走電機I和行走輪16，主臂擺動臂5上左右兩側對稱開設有外側斜行滑槽7、內側斜行滑槽40 ;主臂擺動臂5下端與主臂支撐橫杆8垂直並相連；
[0006]所述夾緊機構2，包括夾緊輪15、矩形連杆4、圓形滾輪31和滾輪橫臂32，矩形連杆4 一端和夾緊輪15的軸相連，矩形連杆4另一端和滾輪橫臂32轉軸連接，滾輪橫臂32的自由端設有圓形滾輪31 ;夾緊機構2 —端通過柱銷杆3與主臂擺動臂5相連，另一端通過圓形滾輪31在凸輪組件的軌跡槽36中滑動；
[0007]所述凸輪組件，包括支架9、圓柱凸輪12，所述支架9底部內設轉動軸19，所述轉動軸19 一側連有擺動電機20，轉動軸19的中部套設有盤形凸輪28和立式錐齒輪27，盤形凸輪28頂端與主臂支撐橫杆8底端相接觸；圓柱凸輪12中心設有圓柱凸輪軸13，圓柱凸輪軸13通過上部軸承23與支架9頂端橫梁相連，圓柱凸輪軸13通過下部軸承11與橫式錐齒輪25相連；所述橫式錐齒輪25與立式錐齒輪27互相垂直並相嚙合；所述圓柱凸輪12外表面開設有軌跡槽36 ;所述支架9與主臂擺動臂5通過對稱設置的外支撐臂6、內支撐臂22相連。
[0008]所述轉動軸19 一側設有外側軸承26，另一側設有內側軸承29。
[0009]圓柱凸輪軸13下端與支架支撐17相連，繼而通過螺栓24與橫式錐齒輪25相連。
[0010]所述外支撐臂6 —端設有外支撐臂滾輪38，用於在外側斜行滑槽7中滑動；內支撐臂22 —端設有內支撐臂滾輪39，用於在內側斜行滑槽40中滑動；所述外支撐臂6、內支撐臂22的另一端與支架9的頂端橫梁相連。
[0011]盤形凸輪28的基圓半徑為90-110mm，推程為30-50mm，推程運動角為60度，近休止角為180度，遠休止角為O度，回程運動角為120度，盤形凸輪28上端推程運動角的起始端點連有主臂支撐橫杆8。
[0012]圓柱凸輪12的軌跡槽36的轉動角與盤形凸輪28的各個轉動角大小對應一致，夾緊機構2的圓形滾輪31鑲嵌在軌跡槽36推程運動角的起始端。圓柱凸輪12的軌跡槽36分為四個部分，運動軌跡一對應的凸輪轉動角為推程運動角a，軌跡二對應的凸輪轉動角為遠休止角b，此時圓柱凸輪12不轉動，軌跡為O ;軌跡三對應的凸輪轉動角為回程運動角C，軌跡四對應的凸輪轉動角為近休止角d。
[0013]本實用新型高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置的優點是:
[0014]I)本實用新型的轉動軸上有一個盤形凸輪，設計凸輪基圓、推程運動角、近休止角、遠休止角、回程運動角，通過凸輪運動控制機械臂主臂擺動臂的升降與保持，機械臂遇到障礙物可以避開，並且可以回歸原位；
[0015]2)凸輪轉動帶動主臂支撐橫杆上移，由於內、外支撐臂與橫梁固定，滾輪只能在滑槽內滾動，主臂擺動臂通過柱銷擺動，脫離高壓線；結構巧妙，零件結構也比較簡單，易於加工，因此零件的加工精度容易保證；
[0016]3)本實用新型的機械臂圓柱凸輪，圓柱凸輪固定在圓柱凸輪軸上，通過兩個錐齒輪嚙合，轉動軸帶動圓柱凸輪轉動；圓柱凸輪設計推程運動角、近休止角、遠休止角、回程運動角，且各個角度均與盤形凸輪相同，故盤形凸輪與圓柱凸輪的運動行程一致，即當盤形凸輪轉動一定角度主臂上升時，圓柱凸輪轉動相同角度保證夾緊機構同時下降，保證主臂與夾緊機構運動的同時性，當盤形凸輪轉動一定角度主臂下降時，圓柱凸輪轉動相同角度保證夾緊機構上升，當盤形凸輪基圓轉動時主臂沒位移時，圓柱凸輪主動相同角度且保證夾緊機構不運動；保證主臂與夾緊機構同時脫離高壓線，同時夾緊高壓線，保證運動的同時性、一致性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0018]圖2是圖1的左視圖；
[0019]圖3是圖1的俯視圖；
[0020]圖4是圖1的A-A向剖面示意圖；
[0021]圖5是主臂擺動臂的結構示意圖；
[0022]圖6是圖5的右視圖；
[0023]圖7是圖5俯視圖；
[0024]圖8是夾緊機構的結構示意圖；
[0025]圖9是圖8的右視圖；
[0026]圖10是圖8的俯視圖；
[0027]圖11是盤形凸輪的結構示意圖；
[0028]圖12是圖11的左視圖；
[0029]圖13是圖11的右視圖；
[0030]圖14是圖11的俯視圖；
[0031]圖15是圖11的仰視圖；
[0032]圖16是橫式錐齒輪的結構示意圖；
[0033]圖17是圖16的左視圖；
[0034]圖18是圖16的右視圖；
[0035]圖19是圖16的俯視圖；
[0036]圖20是圓柱凸輪的結構示意圖；
[0037]圖21是圖20的左視圖；
[0038]圖22是圖20的右視圖；
[0039]圖23是圖20的俯視圖；
[0040]圖24是內外支撐臂的結構示意圖；
[0041]圖25是圖24的左視圖。
[0042]圖中，I為行走電機，2為夾緊機構，3為柱銷杆，4為矩形連杆，5為主臂擺動臂，6為外支撐臂，7為外側斜行滑槽，8為主臂支撐橫杆，9為支架，10為下部軸承端蓋，11為下部軸承，12為圓柱凸輪，13為圓柱凸輪軸，14為上部軸承端蓋，15為夾緊輪，16為行走輪，17為支架支撐，18為外側軸承端蓋，19為轉動軸，20為擺動電機，21為內側軸承端蓋，22為內支撐臂，23為上部軸承，24為螺栓，25為橫式錐齒輪，26為外側軸承，27為立式錐齒輪，28為盤形凸輪，29為內側軸承，30為圓形孔槽，31為圓形滾輪，32為滾輪橫臂，33為鍵槽，34為螺釘孔，35為橫式錐齒輪螺栓孔，36為軌跡槽，37為圓柱凸輪軸螺栓孔，38為外支撐臂滾輪，39為內支撐臂滾輪，40為內側斜行滑槽。

【具體實施方式】
[0043]下面結合附圖，對本實用新型進行進一步說明。
[0044]一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，主要部件包括行走電機1、夾緊機構2、主臂擺動臂5、主臂支撐橫杆8、支架9、外支撐臂6和內支撐臂22、圓柱凸輪12、圓柱凸輪軸13、支架支撐17、轉動軸19、擺動電機20、橫式錐齒輪25、立式錐齒輪27、盤形凸輪28等。
[0045]所述轉動軸19前端裝有擺動電機20，固定安裝在支架9上。盤形凸輪28和立式錐齒輪27均與轉動軸19垂直，並固定在轉動軸19的中部，盤形凸輪28上部推程運動角a起始點裝有水平放置的主臂支撐橫杆8，主臂支撐橫杆8與主臂擺動臂5成90度並通過柱銷連接。主臂擺動臂5與支架9通過外支撐臂6與內支撐臂22固定安裝。夾緊機構2與主臂擺動臂5通過柱銷杆3連接，夾緊機構2底端滾輪橫臂32上的圓形滾輪31鑲嵌在圓柱凸輪12上的軌跡槽36內，圓柱凸輪12與圓柱凸輪軸13固定安裝，圓柱凸輪軸13上端與支架9的橫梁固定安裝，圓柱凸輪軸13下端與支架支撐17固定安裝。圓柱凸輪軸13與橫式錐齒輪25通過螺栓24固定連接，橫式錐齒輪25與立式錐齒輪27外嚙合。擺動電機20帶動轉動軸19轉動，轉動軸19帶動盤形凸輪28和立式錐齒輪27運動，從而帶動整個機械臂運動。
[0046]所述主臂擺動臂5與主臂支撐橫杆8，包括圓形行走輪16、圓型孔槽30、外側斜行滑槽7與內側斜行滑槽40。圓形行走輪16同中心固定安裝在主臂擺動臂5頂部左端伸出軸，壓緊高壓線，行走電機I同中心的固定安裝在主臂擺動臂5的頂部右端伸出軸，帶動機械臂向前運動。外側斜行滑槽7與內側斜行滑槽40均為斜行向下的滾輪滑槽，外側斜行滑槽7開設在主臂擺動臂5外側中下部，內側斜行滑槽40開設在主臂擺動臂5內側中下部。圓形孔槽30開設在主臂擺動臂5的上部，柱銷杆3鑲嵌在圓形孔槽30內。主臂支撐橫杆8與主臂擺動臂5成90度並通過柱銷連接。主臂支撐橫杆8底端安裝有盤形凸輪28，並與盤形凸輪28推程運動角a的起始端點重合，主臂支撐橫杆8由支架9進行限位支撐。
[0047]所述夾緊機構2，包括圓形夾緊輪15、矩形連杆4、圓形滾輪31、滾輪橫臂32。柱銷杆3同中心的鑲嵌在主臂擺動臂5上的圓形孔槽30內，夾緊機構2與主臂擺動臂5通過柱銷杆3連接，並且夾緊機構2可圍繞柱銷杆3相對於主臂擺動臂5擺動。圓形夾緊輪15同中心固定安裝在夾緊機構2頂部左端的伸出軸，與行走輪16相配合夾緊高壓線向前運動。矩形連杆4固定安裝在夾緊機構2的中部並向下伸出，與豎直方向呈一定角度，矩形連杆4底端開有螺栓孔，滾輪橫臂29右端開有螺栓孔，兩者通過螺栓固定連接在一起。圓形滾輪31同中心固定安裝在滾輪橫臂32左端伸出軸，並鑲嵌在圓柱凸輪12的軌跡槽36內，圓形滾輪31安裝放置位置與圓柱凸輪12推程運動角a起始端點重合。
[0048]所述盤形凸輪28為可繞固定軸線轉動且有變化直徑的圓盤形構件，盤形凸輪28上開有鍵槽33，鍵槽33上開有螺釘孔34。盤形凸輪28與轉動軸19同中心垂直固定連接通過平鍵與螺釘，並且固定在轉動軸19的中部。盤形凸輪28輪廓即運動軌跡分為四個部分。運動軌跡一對應凸輪轉動角為推程運動角a，運動軌跡二對應凸輪轉動角為遠休止角b，此時盤形凸輪28不轉動，運動軌跡二為O ;運動軌跡三對應凸輪轉動角為回程運動角C，運動軌跡四對應凸輪轉動角為近休止角d，盤形凸輪28上端推程運動角a起始端點裝有主臂支撐橫杆8。
[0049]所述橫式錐齒輪25自身軸上部開有螺栓孔35，圓柱凸輪軸13下端開有螺栓孔37，橫式錐齒輪25水平橫式放置，與圓柱凸輪軸13通過螺栓24連接固定在一起。同時橫式錐齒輪25與固定在轉動軸19上的立式錐齒輪27成90度外嚙合。經轉動軸19轉動，帶動橫式錐齒輪25轉動，從而帶動圓柱凸輪軸13轉動。
[0050]所述圓柱凸輪12為軌跡槽36環繞圓柱的圓柱形凸輪構件。圓柱凸輪12同中心固定安裝在圓柱凸輪軸13中部，圓柱凸輪12的軌跡槽36分為四個部分一、二、三和四。軌跡一對應的凸輪轉動角為推程運動角a，軌跡二對應的凸輪轉動角為遠休止角b，此時圓柱凸輪12不轉動，軌跡為O ;軌跡三對應的凸輪轉動角為推回程運動角C，軌跡四對應的凸輪轉動角為近休止角d。圓柱凸輪12各個轉動角與盤形凸輪28各個轉動角大小對應一致。夾緊機構2底端圓形滾輪31鑲嵌在軌跡槽36推程運動角a的起始端，隨著圓柱凸輪12轉動，圓形滾輪31在軌跡槽36中上下運動，從而帶動夾緊機構2上下移動。
[0051]所述外支撐臂6和內支撐臂22左端固定在固定在支架9的橫梁上，外支撐臂6右端裝有外支撐臂滾輪38，外支撐臂滾輪38鑲嵌安裝在外側斜行滑槽7內；內支撐臂22右端裝有內支撐臂滾輪39，內支撐臂滾輪39鑲嵌安裝在內側斜行滑槽40內。當主臂擺動臂5受到向上的作用力時，外支撐臂滾輪38可在外側斜行滑槽7內滾動，內支撐臂滾輪39可在內側斜行滑槽40內滾動；主臂擺動臂5向斜上方運動，行走輪脫離高壓線。
[0052]本實用新型是這樣實現的:
[0053]由於採用上述技術方案，本實用新型的擺動電機旋轉角度a時，可通過轉動軸上的盤形凸輪旋轉相同角度a，凸輪完成推程運動到達最高點，由於主臂支撐橫杆由支架支撐限位，帶動機械臂主臂支撐橫杆向上運動，且主臂擺動臂一端通過支撐臂固定在支架橫梁上，支撐臂的另外一端裝有滾輪，可在主臂擺動臂上滑槽內滾動，主臂擺動臂與主臂支撐橫杆間通過柱銷連接而轉動，主臂擺動臂向斜上方擺動，行走輪與高壓線分離達到最高點。
[0054]夾緊機構上機械臂前端的滾輪初始位置位於圓柱凸輪的軌跡槽推程運動角的起始位置。擺動電機帶動轉動軸轉動，轉動軸上的錐齒輪與圓柱凸輪軸下端的錐齒輪嚙合，轉動軸轉動角度a帶動圓柱凸輪軸轉動相同的角度a，機械臂前端的滾輪在圓柱凸輪軌跡槽行走軌跡與盤形凸輪運動軌跡同步，滾輪在圓柱凸輪內滾動，從而帶動夾緊機構向下運動，夾緊機構夾緊輪與高壓線分離，當盤形凸輪轉動角度a，運動到頂端時候，滾輪運動在圓柱凸輪軌跡槽內運動到軌跡槽最低端，夾緊機構夾緊輪運動到最低點。
[0055]由於盤形凸輪及圓柱凸輪的遠休止角均為O度，所以盤形凸輪及圓柱凸輪運動直接進入回程運動角轉動。隨著轉動軸帶動凸輪轉動角度C，凸輪由最高點向下轉動，由於機械臂主臂中間支架固定在橫梁上，滾輪在上主臂中部滑槽內滾動，機械臂主臂下行，當凸輪運動到最低點時，機械臂主臂由最高點運動到原位。同時轉動軸帶動錐齒輪轉動，由於錐齒輪嚙合，盤形凸輪轉動角度與圓柱凸輪相同，帶動圓柱凸輪轉動，滾輪在軌跡槽中由最低點向上運動相同角度C，當盤形凸輪運動到最低點時，滾輪運動到軌跡槽最高端，夾緊機構向上運動到初始位置，夾緊輪重新夾緊高壓線。
[0056]隨著轉動軸轉動帶動盤形凸輪轉動近休止角角度d，主臂支撐橫杆沿盤形凸輪基圓運動，主臂支撐橫杆沒有位移，主臂擺動臂不擺動，行走輪與高壓線不脫離，當運動恰好完成到近休止角度d時，盤形凸輪轉動到初始位置。同時，圓柱凸輪轉動相同的近休止角d，滾輪在在圓柱凸輪在軌跡槽水平段運動，當運動恰好完成到近休止角度d時，滾輪正好運動到初始位置，夾緊輪與高壓線不脫離，機械臂正常工作。一個工作周期完成。
【權利要求】
1.一種高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，其特徵在於:包括主臂擺動臂(5)、主臂支撐橫杆(8)、夾緊機構(2)和凸輪組件，所述主臂擺動臂(5)上設有行走電機⑴和行走輪(16)，主臂擺動臂(5)上左右兩側對稱開設有外側斜行滑槽(7)、內側斜行滑槽(40);主臂擺動臂(5)下端與主臂支撐橫杆(8)垂直並相連； 所述夾緊機構(2)，包括夾緊輪(15)、矩形連杆(4)、圓形滾輪(31)和滾輪橫臂(32)，矩形連杆⑷一端和夾緊輪(15)的軸相連，矩形連杆⑷另一端和滾輪橫臂(32)轉軸連接，滾輪橫臂(32)的自由端設有圓形滾輪(31);夾緊機構(2) —端通過柱銷杆(3)與主臂擺動臂(5)相連，另一端通過圓形滾輪(31)在凸輪組件的軌跡槽(36)中滑動； 所述凸輪組件，包括支架(9)、圓柱凸輪(12)，所述支架(9)底部內設轉動軸(19)，所述轉動軸(19) 一側連有擺動電機(20)，轉動軸(19)的中部套設有盤形凸輪(28)和立式錐齒輪(27)，盤形凸輪(28)頂端與主臂支撐橫杆(8)底端相接觸；圓柱凸輪(12)中心設有圓柱凸輪軸(13)，圓柱凸輪軸(13)通過上部軸承(23)與支架(9)頂端橫梁相連，圓柱凸輪軸(13)通過下部軸承(11)與橫式錐齒輪(25)相連；所述橫式錐齒輪(25)與立式錐齒輪(27)互相垂直並相嚙合；所述圓柱凸輪(12)外表面開設有軌跡槽(36);所述支架(9)與主臂擺動臂(5)通過對稱設置的外支撐臂(6)、內支撐臂(22)相連。
2.如權利要求1所述的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，其特徵在於:所述轉動軸(19) 一側設有外側軸承(26)，另一側設有內側軸承(29) ο
3.如權利要求1所述的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，其特徵在於:圓柱凸輪軸(13)下端與支架支撐(17)相連，繼而通過螺栓(24)與橫式錐齒輪(25)相連。
4.如權利要求1所述的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，其特徵在於:所述外支撐臂(6) —端設有外支撐臂滾輪(38)，用於在外側斜行滑槽(7)中滑動；內支撐臂(22) —端設有內支撐臂滾輪(39)，用於在內側斜行滑槽(40)中滑動；所述外支撐臂(6)、內支撐臂(22)的另一端與支架(9)的頂端橫梁相連。
5.如權利要求1所述的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，其特徵在於:盤形凸輪(28)的基圓半徑為90-110mm，推程為30-50mm，推程運動角為60度，近休止角為180度，遠休止角為O度，回程運動角為120度，盤形凸輪(28)上端推程運動角的起始端點連有主臂支撐橫杆⑶。
6.如權利要求5所述的高壓巡線機器人機械臂壓緊脫開裝置，其特徵在於:圓柱凸輪(12)的軌跡槽(36)的轉動角與盤形凸輪(28)的各個轉動角大小對應一致，夾緊機構(2)的圓形滾輪(31)鑲嵌在軌跡槽(36)推程運動角的起始端。
【文檔編號】H02G1/02GK204190269SQ201420686844
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月17日 優先權日:2014年11月17日
【發明者】蔣林, 劉曉磊, 金祖飛, 肖俊, 朱建陽, 陶波, 吳若麟, 鄭開柳, 鄒競剛, 朱志超, 程文凱, 郭晨, 趙慧, 劉白雁, 雷斌, 李公法 申請人:武漢科技大學