適應單導線的懸掛式巡線機器人結構的製作方法

2023-10-22 02:51:18 1

本實用新型涉及機器人技術領域，特別是指一種適應單導線的懸掛式巡線機器人結構。

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。

目前國內外研究的高壓、超高壓輸電線路機器人多為雙臂反對稱結構、三臂結構及多臂結構，其運行環境多為架空地線。安裝於架空地線上的線路機器人不僅運行過程中易受自然環境中的外力影響，導致運行不穩定，甚至從輸電線路上掉落，而且還存在巡檢清障範圍有限，工作效率低，與導線之間有很大距離。因此，有必要提供一種既能減輕勞動強度、降低運行成本，又能夠翻越障礙物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，又能夠翻越障礙物的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構。

為解決上述技術問題，本實用新型提供技術方案如下：

一種適應單導線的懸掛式巡線機器人結構，包括機架，其中：

所述機架的上方設置有中間輪臂，所述中間輪臂通過設置在所述機架內部的升降機構與所述機架連接；

所述機架上懸空對稱設置有前輪臂和後輪臂，所述前輪臂和中間輪臂之間以及所述後輪臂和中間輪臂之間分別設置有第一俯仰關節和第二俯仰關節；

所述前輪臂、中間輪臂和後輪臂均包括成對設置且可開合的主動輪臂和從動輪臂，所述主動輪臂和從動輪臂的端部均設置有行走輪和用於驅動所述行走輪的驅動電機，所述前輪臂、中間輪臂和後輪臂的下方均設置有開合控制機構。

進一步的，所述主動輪臂和從動輪臂的端部均設置有行走輪安裝架，所述驅動電機和行走輪縱向水平排列安裝在所述行走輪安裝架上，所述驅動電機通過主軸與所述行走輪連接。

進一步的，所述前輪臂、中間輪臂和後輪臂下方的開合控制機構均包括輪臂底座，所述輪臂底座上設置有橫向水平排列的輪臂開合電機和齒輪傳動，所述齒輪傳動包括用於驅動所述主動輪臂的主動齒輪和與所述主動齒輪連接且用於驅動所述從動輪臂的從動齒輪，所述輪臂開合電機通過傳動軸驅動所述主動齒輪。

進一步的，所述升降機構包括與所述中間輪臂固定連接的推桿電機，所述推桿電機內部設置有控制所述中間輪臂升降的伸縮軸。

進一步的，所述第一俯仰關節和第二俯仰關節均包括俯仰關節安裝架和鉸接在所述俯仰關節安裝架上的連杆，所述俯仰關節安裝架上設置有用於驅動鉸接軸的俯仰關節電機。

進一步的，所述主動輪臂的末端設置有凸圓結構，所述從動輪臂的末端設置有與所述凸圓結構相嵌合的凹槽結構。

進一步的，所述機架的下部設置有配重，所述配重為電源控制箱。

本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構，巡線機器人機械結構的機架前後端懸空對稱設置有前輪臂和後輪臂，中部上方設置有中間輪臂，中間輪臂通過升降機構與機架連接，前輪臂、後輪臂與中間輪臂之間分別設置有控制其升降的第一俯仰關節和第二俯仰關節，前輪臂、後輪臂與中間輪臂均包括成對設置且可開合的主動輪臂和從動輪臂，主動輪臂和從動輪臂的行走輪在各開合控制機構的作用下架設在線路上從而帶動巡線機器人前行。遇到障礙物時，前輪臂的行走輪脫開並遠離線路後，中間輪臂和後輪臂的行走輪帶動巡線機器人前行，前輪臂的行走輪越過障礙物後重新架設在線路上，接下來是中間輪臂跨越障礙物，直到後輪臂越過障礙物後，巡線機器人恢復到正常行走狀態。

綜上，本實用新型通過前輪臂、中間輪臂和後輪臂的行走輪交替離線、上線從而跨越障礙物。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，且能夠翻越障礙物的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構的結構示意圖；

圖2為本實用新型的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構的行走輪安裝架的結構示意圖；

圖3為本實用新型的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構的升降機構的結構示意圖；

圖4-圖8為本實用新型適應單導線的懸掛式巡線機器人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適應單導線的懸掛式巡線機器人結構， 如圖1-3所示，包括機架1，其中：

機架1的上方設置有中間輪臂15，中間輪臂15通過設置在機架1內部的升降機構25與機架1連接；

機架1上懸空對稱設置有前輪臂14和後輪臂17，前輪臂14和中間輪臂14之間以及後輪臂17和中間輪臂15之間分別設置有第一俯仰關節2和第二俯仰關節24；

前輪臂14、中間輪臂15和後輪臂17均包括成對設置且可開合的主動輪臂9和從動輪臂13，主動輪臂9和從動輪臂13的端部均設置有行走輪16和用於驅動行走輪16的驅動電機11，前輪臂14、中間輪臂15和後輪臂17的下方均設置有開合控制機構4。

本實用新型的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構，巡線機器人機械結構的機架前後端懸空對稱設置有前輪臂和後輪臂，中部上方設置有中間輪臂，中間輪臂通過升降機構與機架連接，前輪臂、後輪臂與中間輪臂之間分別設置有控制其升降的第一俯仰關節和第二俯仰關節，前輪臂、後輪臂與中間輪臂均包括成對設置且可開合的主動輪臂和從動輪臂，主動輪臂和從動輪臂的行走輪在各開合控制機構的作用下架設在線路上從而帶動巡線機器人前行，升降機構、各俯仰關節分別與相對應的開合控制機構相配合能夠使主動輪臂和從動輪臂的行走輪交替離線、上線從而跨越障礙物。綜上，本實用新型既能減輕勞動強度、降低運行成本，又能夠翻越障礙物。

優選的，主動輪臂9和從動輪臂13的端部均設置有行走輪安裝架12，驅動電機11和行走輪16縱向水平排列安裝在行走輪安裝架12上，驅動電機11通過主軸10與行走輪16連接。這種設計控制方便，可以使各行走輪實現良好的同步性。

進一步的，前輪臂14、中間輪臂15和後輪臂17下方的開合控制機構4均包括輪臂底座7，輪臂底座7上設置有橫向水平排列的輪臂開合電機5和齒輪傳動8，齒輪傳動8包括用於驅動主動輪臂9的主動齒輪18和與主動齒輪18連接且用於驅動從動輪臂13的從動齒輪19，輪臂開合電機5 通過傳動軸6驅動主動齒輪18。齒輪傳動方式具有工作可靠、結構緊湊、效率高和壽命長等優點，能夠提高前輪臂、中間輪臂和後輪臂動作的平穩性和準確性。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。

作為本實用新型的一種改進，升降機構25包括與中間輪臂15固定連接的推桿電機，推桿電機內部設置有控制中間輪臂15升降的伸縮軸。中間輪臂可以通過伸縮軸的縮短帶動行走輪遠離線路，避免行走輪對輸電線路的碰撞，減少磨損，提高輸電線路的壽命。另外，第一俯仰關節2和第二俯仰關節24均包括俯仰關節安裝架22和鉸接在俯仰關節安裝架22上的連杆3，俯仰關節安裝架22上設置有用於驅動鉸接軸20的俯仰關節電機21。該結構設計可以使連杆旋轉一定角度從而保證前輪臂和後輪臂的行走輪避開線路。

為了提高主動輪臂和從動輪臂的契合度，提高巡線機器人自身的安全性，主動輪臂9的末端設置有凸圓結構，從動輪臂13的末端設置有與凸圓結構相嵌合的凹槽結構。

本實用新型中，機架1的下部可以設置有配重23，配重23為電源控制箱。電源控制箱不僅能夠為巡線機器人的運動提供能源，還可以兼顧作為配重，使巡線機器人在越障時重心穩定。

需要說明的是，高壓輸電過程是一個多樣化的過程，根據輸電電壓的不同以及輸電地形特徵的不同，整個輸電線路結構也不盡相同。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、除障裝置等)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。

另一方面，本實用新型還提供一種上述的適應單導線的懸掛式巡線機器人結構的越障方法，為方便畫圖，未畫障礙物，包括：

步驟1：如圖4所示，未遇到障礙物時，前輪臂14、中間輪臂15和後輪臂17的行走輪16在各開合控制機構4、升降機構25和各俯仰關節機 構的作用下架設在線路上並帶動巡線機器人行走；

步驟2：如圖5-6所示，遇到障礙物時，巡線機器人停止前進，前輪臂14的行走輪16在對應的開合控制機構4和第一俯仰關節2的作用下脫開並遠離線路；

步驟3：如圖7所示，中間輪臂15和後輪臂17的行走輪16帶動巡線機器人前行，前輪臂14的行走輪16越過障礙物後在對應的開合控制機構4和第一俯仰關節2的作用下重新架設在線路上；

步驟4：如圖7所示，中間輪臂15的行走輪16在對應的開合控制機構4和升降機構25的作用下脫開並遠離線路，此時，前輪臂14和後輪臂17的行走輪16帶動巡線機器人前行；

步驟5：如圖8所示，中間輪臂15的行走輪16越過障礙物後在對應的開合控制機構4和升降機構25的作用下重新架設在線路上，然後，後輪臂17重複前輪臂14的動作，直到巡線機器人跨越障礙物後，轉至步驟1，等待下一次越障。

本實用新型在遇到障礙物時，前輪臂、中間輪臂和後輪臂可以在各開合控制機構的作用下打開後緊接著在各俯仰關節或升降機構的作用下下降使各行走輪脫開並遠離線路從而跨越障礙物。該實用新型能夠在平直及具有一定坡度的導線上行走，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，並能跨越常規障礙物，實現了對輸電線路的連續巡檢。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，且能夠翻越障礙物的優點。

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。