[發明專利]架空線纜攀援機器人行走和越障機構

有效

• 申請號: 200910026467.2
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101590646A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 王魯單;程勝;張建偉;劉飛;王臻
• 申請（專利權）人: 昆山市工業技術研究院有限責任公司
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林;孫永生

技術領域

本發明涉及一種機器人結構，具體講是涉及一種用于沿架空線纜行走和越障的機器人運動機構，屬機器人技術領域。

背景技術

電能傳輸必須依靠高壓輸電線路。由于輸電線路分布點多面廣，所處地形復雜，自然環境惡劣，電力線及桿塔附件長期暴露在野外，因受到持續的機械張力、電氣閃絡、材料老化的影響而產生斷股、磨損、腐蝕等損傷，必須及時修復或更換。所以，必須對輸電線路進行定期巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的運行情況，線路周圍環境和線路保護區的變化情況，以便及時發現和消除隱患，預防事故的發生，確保供電安全。目前架空高壓輸電線路的運行維護工作基本還是采用傳統的人工巡檢的方式，工作難度大，危險性高，勞動量大，特別是對山區和跨越大江大河的輸電線路的巡檢，存在很大的困難，甚至有一些巡檢項目靠常規方法難以完成。因此，利用機器人進行自動巡線成為保障線路安全運行的一種必要手段。如果使用輸電線路巡檢機器人巡檢線路，則可以降低高壓線路運行維護費用，提高巡檢作業效率，保證線路維護質量。

國外在巡線機器人領域的研究起步較早，從20世紀80年代末開始，日本東京電力公司、美國TRC公司等先后開展了巡線機器人的研究工作。但他們研制的巡線機器人一般需要人工參與，或只能完成兩線塔之間電力線路的檢查，作業范圍小，自治程度低。另外文獻資料表明，當前巡檢架空線纜的移動機器人的研制瓶頸在于研制出可快速靈活跨越障礙的移動機構，機器人不僅能沿相線快速行走，而且還要跨越防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、轉彎、弓子線等諸多障礙，并且線路與障礙物的相對位置和形態還具有不固定的特點，故要求機器人必須具有靈巧的機械結構，否則不可能完成巡線任務。其中越障能力又是巡線機器人結構設計的關鍵。由于機器人懸掛在架空線上，越障時既要保證機器人姿態平穩，又要保證與其它導線和桿塔金屬部件及拉線的安全間距，并且還要容易控制，因此設計難度非常大。

巡線機器人是一個復雜的機電一體化系統，涉及機械結構、自動控制、通信、傳感器信息融合、電源技術等多個領域，國內外科研機構研制的巡檢機器人大多體積龐大、機構復雜，在越障過程中多采用靜態行走，能源損耗較大、所需關節扭矩大，而且耗費時間較長，成本也較高。

發明內容

為了克服現有的線纜攀援機器人結構復雜、重量大、所需關節扭矩大、越障能力不足等缺點，本發明的目的在于提供一種結構簡單、重量輕、能耗低、越障能力強的架空線纜攀援機器人行走和越障機構，可實現在架空線纜上行走，并且能夠越過線纜上的各種障礙。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種架空線纜攀援機器人行走和越障機構，包括左手臂、右手臂、攝像頭、無線數傳模塊、電源、驅動器和和控制器，其特征在于所述的左手臂和右手臂結構一致，分別包括手臂本體、腕俯仰關節、腕偏轉關節、線路適配器和電機，所述的線路適配器依次通過腕俯仰關節、腕偏轉關節安裝在手臂本體的末端上，腕俯仰關節和腕偏轉關節分別通過減速器與電機相連，由各個電機分別驅動轉動；在所述的手臂本體上安裝有滾珠絲杠，滾珠絲杠與驅動電機連接，滑塊與滾珠絲杠配合；在左右手臂上的滑塊之間安裝有主旋轉關節。

前述的架空線纜攀援機器人行走和越障機構，其特征在于所述的線路適配器為輪式移動結構、常規手爪結構或輪爪復合結構。

前述的架空線纜攀援機器人行走和越障機構，其特征在于所述的攝像頭、無線數傳模塊、電源、驅動器和控制器安裝在左右手臂外側。

前述的架空線纜攀援機器人行走和越障機構，其特征在于所述的腕俯仰關節位水平轉動副，所述的腕偏轉關節為豎直轉動副。

前述的架空線纜攀援機器人行走和越障機構，其特征在于所述的主旋轉關節為水平轉動副。

本發明的有益效果是：

1、行走規劃簡單：本發明采用擬猿猴攀援線纜的行走步態，兩個手臂交替前進，通過調整主旋轉關節和滑塊的位移可以調整兩個線路適配器之間的距離，從而控制行走步距。

2、越障能力強：不但可以跨越直線上的障礙，對于有轉角的線路也可以實現行走跨越。可以通過控制左右手臂上的水平轉動副、豎直轉動副以及主旋轉關節的水平轉動副的轉角，調整兩個線路適配器之間的相對的姿態，從而滿足跨越不同障礙的要求。

3、關節所需扭矩小、能耗低：通過滾珠絲杠和滑塊，可以把左右手臂重心調整在主旋轉關節位置附近，避免或減少主旋轉關節轉動時需要對重力做功，從而可以降低此主旋轉關節的扭矩要求。