用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人的製作方法

2023-05-01 03:19:36

專利名稱：用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於架空輸電線路性能測試機器人領域，尤其涉及一種用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人。
背景技術：
當水平方向的風吹到因覆冰而變為非圓斷面的輸電導線時，將產生一定的空氣動力，在一定的件下，會誘發導線產生低頻(約為0. 1-3HZ)、大振幅(約為導線直徑的5 300 倍)的自激振動。舞動產生的危害是多方面的，輕者發生閃絡、跳間，重者造成金具及絕緣子損壞，導線斷骨、斷線，杆塔螺栓鬆動、脫落，甚至倒塔，從而導致重大電網事故。舞動發生的情況下，導線能經受住舞動的次數是衡量導線性能的重要指標，對輸電線路防舞工作也有重要的參考價值。根據大量的觀測資料可知，導線舞動的軌跡在垂直於導線軸線的截面內呈橢圓形。橢圓的長軸與鉛垂方向的夾角在0° 90°間變化，而長軸與短軸的長度之比一股在2 1 5 1的範圍內。經對現有技術文獻的檢索發現，可以利用機械裝置實現測試架空線舞動性能的目的。例如，專利號為ZL200420110381. 0的中國實用新型專利公開了一種測試架空線舞動性能的試驗機，其利用一隻馬達輸出軸輸出動力，通過曲柄連杆機構、動力傳動機構等可以合成橢圓運動的軌跡。該方案通過分別調整兩個滑塊在兩個滑槽中的位置實現橢圓軌跡長短軸比例的變化、通過調節兩個滑槽中心線的相對角度可以實現斜的橢圓軌跡。該方案中的測試機運行時，橢圓軌跡不能在線調整。如需調整該橢圓軌跡，必須停機後才能進行調節。由於該方案僅採用了一個馬達，橢圓軌跡長短軸比例以及橢圓軌跡傾斜程度的調節均需手動或者通過其他動力裝置實現，增加了該方案使用的複雜性。

實用新型內容為了克服現有技術中的缺陷，本實用新型的目的在於提供一種用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，該機器人不但可以提高機器人的剛度，還可以承受測試輸電線路舞動時的大載荷。為此，本實用新型提出了一種用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，該機器人包括機架和末端執行器，其改進之處在於所述末端執行器的一側通過第一分支與機架相連接、其另一側通過第二分支與機架相連接。其中，所述第一分支包括兩個第一連架杆、兩個第一連杆、第一連接件、四個第一轉動副和四個第二轉動副，所述兩個第一連架杆通過四個第一轉動副分別與第一連接件和機架相連接構成第一套平行四桿機構；所述兩個第一連杆通過四個第二轉動副分別與第一連接件和末端執行器相連接構成第二套平行四桿機構。其中，所述第二分支包括兩個第二連架杆、第二連杆、第二連接件、四個第三轉動副和兩個第四轉動副，所述兩個第二連架杆通過四個第三轉動副分別與第二連接件和機架相連接構成第三套平行四桿機構；所述第二連杆通過兩個第四轉動副分別與第二連接件和末端執行器相連接。其中，所述四個第一轉動副、四個第二轉動副、四個第三轉動副與兩個第四轉動副的軸線相互平行。其中，所述第二分支包括第三連杆、第三連架杆、移動副和兩個第五轉動副，所述第三連杆通過移動副與第三連架杆相連，所述第三連杆通過一個第五轉動副與末端執行器相連，所述第三連架杆通過另一第五轉動副與機架相連。其中，所述四個第一轉動副、四個第二轉動副與兩個第五轉動副的軸線相互平行。與現有技術相比，本實用新型的有益效果為1、本實用新型的機器人不但可以提高機器人的剛度，還增大了機器人的負載能力，有利於其承受測試輸電線路舞動時的大載荷，尤其採用平行四桿機構構成的機器人，效果更為顯著；2、本實用新型的機器人通過轉動副驅動機器人進行轉動輸入，方便轉動副的安裝布置，降低了機器人的慣性負載，使其安裝布置更加方便；3、本實用新型的機器人的末端執行器不具有轉動運動，僅具有平面內的移動，可以降低編制機器人控制程序的複雜程度。

圖1是本實用新型實施例1中機器人的結構示意圖；圖2是末端執行器的結構示意圖；圖3是第一連架杆、第一連杆和第二連架杆的結構示意圖；圖4是第一連接件的結構示意圖；圖5是第二連接件的結構示意圖；圖6是本實用新型實施例2中機器人的結構示意圖；其中，1-機架，2、3_第一連架杆，4-第一連接件，5,6-第一連杆，7_末端執行器， 8、9、10、11-第一轉動副，12、13、14、15-第二轉動副，16、17-第二連架杆，18-第二連接件， 19-第二連杆，20、21、22、23_第三轉動副，24、25_第四轉動副，26-第三連架杆，27-移動副， 觀、29-第五轉動副，30-第三連杆。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的機器人做進一步的詳細說明。實施例1如圖1所示，該機器人包括機架1和末端執行器7，末端執行器7的一端通過第一分支與機架1相連接、末端執行器7的另一端通過第二分支與機架1相連接。第一分支包括第一連接件4，兩個第一連架杆2、3，兩個第一連杆5、6，四個第一轉動副8、9、10、11以及四個第二轉動副12、13、14、15。第一分支的第一轉動副8連接機架1 與第一連架杆3，第一連架杆3通過第一轉動副11與第一連接件4連接，第一轉動副9連接第一連架杆2，第一連架杆2通過轉動副10與連接件4連接，即機架1、第一連架杆2、第一連架杆3以及第一連接件4構成第一套平行四桿機構；第一連接件4通過第二轉動副13 與第一連杆5連接，第一連杆5通過第二轉動副15與末端執行器7連接，第一連接件4通過第二轉動副12與第一連杆6連接，第一連杆6通過第二轉動副14與末端執行器7連接， 即第一連接件4，第一連杆5、6以及末端執行器7構成第二套平行四桿機構。第二分支包括第二連接件18，第二連杆19，兩個第二連架杆16、17，四個第三轉動副20、21、22、23以及兩個第四轉動副對、25。第二分支的第三轉動副20連接機架1與第二連架杆16，第二連架杆16通過第三轉動副22與第二連接件18連接，第三轉動副21連接機架1與第二連架杆17，第二連架杆17通過第三轉動副23連接第二連接件18，即機架1、第二連架杆16、第二連架杆17以及第二連接件18構成第三套平行四桿機構；第二連接件18 通過第四轉動副M與第二連杆19連接，第二連杆19通過第四轉動副25與末端執行器7連接。四個第一轉動副8、9、10、11，四個第二轉動副12、13、14、15，四個第三轉動副20、21、22、 23與兩個第四轉動副M、25的軸線相互平行。本例中的四個第一轉動副、四個第二轉動副、 四個第三轉動副和兩個第四轉動副可由軸和軸承構成，或者採用本領域技術人員所公知的現有技術。本例中末端執行器5的結構如圖2所示，兩個第一連架杆2、3，兩個第一連杆5、 6、兩個第二連架杆16、17的結構如圖3所示，在實際應用中可根據需要對末端執行器和各連架杆的結構做相適應的變形。如圖4所示，第一連接件4為工型結構，即第一連接件的上下兩邊是相互平行的； 也可以根據實際需求將第一連接件4的上下邊設置成不平行結構。如圖5所示，第二連接件18為扁T形結構。在實際使用時，控制第一連架杆2或3與第二連架杆16或17分別相對於機架1 的相對位置實現末端執行器7在其移動平面內具有橢圓軌跡且橢圓的長軸與鉛垂方向的夾角在0° 90°間變化。例如，當第一連架杆3與第二連架杆16相向轉動時，末端執行器7可以在其移動平面內上下移動；當第一連架杆3與第二連架杆16同向轉動時，末端執行器7可以在其移動平面內左右移動。可見，經過合理的協調第一連架杆3與第二連架杆 16的轉動，可以使末端執行器7具有預期的橢圓軌跡。該機器人的第一分支既可以驅動第一連架杆2、也可以驅動第一連架杆3相對於機架1轉動；第二分支既可以驅動第二連架杆 16、也可以驅動第二連架杆17相對於機架1轉動。實施例2本例中所述機器人的結構和工作原理基本同於實施例1，唯有不同的在於如圖6所示，將實施例1機器人的第二分支用本例中的第二分支進行替換，第二分支包括第三連架杆26、移動副27、第三連杆30和兩個第五轉動副觀、29，第三連杆30通過移動副27與第三連架杆沈相連，第三連杆30通過第五轉動副觀與末端執行器7相連，第三連架杆沈通過第五轉動副四與機架1相連；該機器人第一分支的結構與實施例1完全相同，此處不再贅述。本例中的四個第一轉動副8、9、10、11，四個第二轉動副12、13、14、15 與兩個第五轉動副觀、29的軸線相互平行。本例中的移動副27可由活塞和液壓缸構成，或者採用本領域技術人員所公知的現有技術。本例中的四個第一轉動副、四個第二轉動副、和兩個第五轉動副可由軸和軸承構成，或者採用本領域技術人員所公知的現有技術。在實際使用時，控制第一連架杆2或3與第三連架杆沈分別相對於機架1的相對位置實現末端執行器7在其移動平面內具有橢圓軌跡且橢圓的長軸與鉛垂方向的夾角在 0° 90°間變化。例如，當第一連架杆3與第三連架杆沈相向轉動時，末端執行器7可以在其移動平面內上下移動；當第一連架杆3與第三連架杆沈同向轉動時，末端執行器7可以在其移動平面內左右移動。可見，經過合理的協調第一連架杆3與第三連架杆沈的轉動，可以使末端執行器7具有預期的橢圓軌跡。該機器人的第一分支既可以驅動第一連架杆2、也可以驅動第一連架杆3相對於機架1轉動，第二分支II驅動第三連架杆沈相對於機架1轉動。本實用新型提出的機器人可以實現自動調整橢圓軌跡，僅需修改、調用相關控制程序即可，無需手動調節。平行四桿機構和並聯機構(末端執行器7與機架1分別通過第一分支和第二分支進行並聯構成並聯機構)提高了機器人的剛度，應用前景良好。本實用新型提出的機器人包含兩個分支第一分支由兩套軸線平行四桿機構組成，兩套平行四桿機構包含的轉動副軸線相互平行；第二分支可以由一套平行四桿機構與兩個軸線相互平行的轉動副(第四轉動副M、25)構成，也可以由兩個軸線相互平行的轉動副(第五轉動副觀、29)和一個移動副27構成。通過合理協調第一連架杆3和第二連架杆 16相對於機架1的轉動速度，可以使末端執行器7產生任意的橢圓軌跡，即橢圓軌跡的長短軸長度比例以及橢圓的傾斜程度可任意調整。最後應當說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求1.一種用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，該機器人包括機架(1) 和末端執行器(7)，其特徵在於所述末端執行器(7)的一側通過第一分支與機架(1)相連接、其另一側通過第二分支與機架(1)相連接。
2.如權利要求1所述的用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，其特徵在於所述第一分支包括兩個第一連架杆0、3)、兩個第一連杆(5、6)、第一連接件、四個第一轉動副(8、9、10、11)和四個第二轉動副(12、13、14、15)，所述兩個第一連架杆(2,3) 通過四個第一轉動副(8、9、10、11)分別與第一連接件(4)和機架(1)相連接構成第一套平行四桿機構；所述兩個第一連杆(5、6)通過四個第二轉動副(12、13、14、1 分別與第一連接件(4)和末端執行器(7)相連接構成第二套平行四桿機構。
3.如權利要求2所述的用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，其特徵在於所述第二分支包括兩個第二連架杆(16、17)、第二連杆(19)、第二連接件(18)、四個第三轉動副(20、21、22、2；3)和兩個第四轉動副04、25)，所述兩個第二連架杆(16、17)通過四個第三轉動副(20、21、22、2；3)分別與第二連接件(18)和機架(1)相連接構成第三套平行四桿機構；所述第二連杆(19)通過兩個第四轉動副(對、2幻分別與第二連接件(18)和末端執行器(7)相連接。
4.如權利要求3所述的用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，其特徵在於所述四個第一轉動副(8、9、10、11)、四個第二轉動副(12、13、14、15)、四個第三轉動副(20、21、22、23)與兩個第四轉動副(24,25)的軸線相互平行。
5.如權利要求2所述的用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，其特徵在於所述第二分支包括第三連杆(30)、第三連架杆(沈)、移動副(XT)和兩個第五轉動副 08、四)，所述第三連杆(30)通過移動副(XT)與第三連架杆06)相連，所述第三連杆(30) 通過一個第五轉動副08)與末端執行器(7)相連，所述第三連架杆06)通過另一第五轉動副09)與機架⑴相連。
6.如權利要求4所述的用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人，其特徵在於所述四個第一轉動副(8、9、10、11)、四個第二轉動副(12、13、14、15)與兩個第五轉動副(28,29)的軸線相互平行。
專利摘要本實用新型屬於架空輸電線路性能測試機器人領域，尤其涉及一種用於測試架空輸電線路舞動性能的轉動輸入式機器人。該機器人包括機架和末端執行器，其中末端執行器的一側通過第一分支與機架相連接、其另一側通過第二分支與機架相連接。該機器人既可提高機器人的剛度，又可增大了機器人的負載能力，有利於其承受測試輸電線路舞動時的大載荷，尤其採用平行四桿機構構成的機器人，效果更為顯著；該機器人通過轉動副驅動機器人進行轉動輸入，方便轉動副的安裝布置，降低了機器人的慣性負載，使其安裝布置更加方便；該機器人的末端執行器不具有轉動運動，僅具有平面內的移動，可以降低編制機器人控制程序的複雜程度。
文檔編號G01M7/02GK202062378SQ20112003633
公開日2011年12月7日 申請日期2011年2月11日 優先權日2011年2月11日
發明者劉彬, 孫娜, 朱寬軍, 楊加倫, 牛海軍 申請人:中國電力科學研究院