[實(shí)用新型]架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920230598.8
• 申請日: 2009-08-24
• 公開（公告）號: CN201549825U
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王魯單;程勝;張建偉;劉飛;王臻
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號: H02G1/02
• 分類號: H02G1/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;孫永生

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人結(jié)構(gòu)，具體講是涉及一種用于沿架空線纜行走和越障的機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu)，屬機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電能傳輸必須依靠高壓輸電線路。由于輸電線路分布點(diǎn)多面廣，所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，電力線及桿塔附件長期暴露在野外，因受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化的影響而產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，必須及時(shí)修復(fù)或更換。所以，必須對輸電線路進(jìn)行定期巡視檢查，隨時(shí)掌握和了解輸電線路的運(yùn)行情況，線路周圍環(huán)境和線路保護(hù)區(qū)的變化情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。目前架空高壓輸電線路的運(yùn)行維護(hù)工作基本還是采用傳統(tǒng)的人工巡檢的方式，工作難度大，危險(xiǎn)性高，勞動量大，特別是對山區(qū)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(xiàng)目靠常規(guī)方法難以完成。因此，利用機(jī)器人進(jìn)行自動巡線成為保障線路安全運(yùn)行的一種必要手段。如果使用輸電線路巡檢機(jī)器人巡檢線路，則可以降低高壓線路運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，提高巡檢作業(yè)效率，保證線路維護(hù)質(zhì)量。

國外在巡線機(jī)器人領(lǐng)域的研究起步較早，從20世紀(jì)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(jī)器人的研究工作。但他們研制的巡線機(jī)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(yè)范圍小，自治程度低。另外文獻(xiàn)資料表明，當(dāng)前巡檢架空線纜的移動機(jī)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(jī)構(gòu)，機(jī)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(zhuǎn)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(tài)還具有不固定的特點(diǎn)，故要求機(jī)器人必須具有靈巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)，否則不可能完成巡線任務(wù)。其中越障能力又是巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。由于機(jī)器人懸掛在架空線上，越障時(shí)既要保證機(jī)器人姿態(tài)平穩(wěn)，又要保證與其它導(dǎo)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(shè)計(jì)難度非常大。

巡線機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、自動控制、通信、傳感器信息融合、電源技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)研制的巡檢機(jī)器人大多體積龐大、機(jī)構(gòu)復(fù)雜，在越障過程中多采用靜態(tài)行走，能源損耗較大、所需關(guān)節(jié)扭矩大，而且耗費(fèi)時(shí)間較長，成本也較高。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的線纜攀援機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、所需關(guān)節(jié)扭矩大、越障能力不足等缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、能耗低、越障能力強(qiáng)的架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)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(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)，包括左手臂、右手臂、攝像頭、無線數(shù)傳模塊、電源、驅(qū)動器和和控制器，其特征在于所述的左手臂和右手臂結(jié)構(gòu)一致，分別包括手臂本體、腕俯仰關(guān)節(jié)、腕偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、線路適配器和電機(jī)，所述的線路適配器依次通過腕俯仰關(guān)節(jié)、腕偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)安裝在手臂本體的末端上，腕俯仰關(guān)節(jié)和腕偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)分別通過減速器與電機(jī)相連，由各個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動轉(zhuǎn)動；在所述的手臂本體上安裝有滾珠絲杠，滾珠絲杠與驅(qū)動電機(jī)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(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

前述的架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的線路適配器為輪式移動結(jié)構(gòu)、常規(guī)手爪結(jié)構(gòu)或輪爪復(fù)合結(jié)構(gòu)。

前述的架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的攝像頭、無線數(shù)傳模塊、電源、驅(qū)動器和控制器安裝在左右手臂外側(cè)。

前述的架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的腕俯仰關(guān)節(jié)為水平轉(zhuǎn)動副，所述的腕偏轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為豎直轉(zhuǎn)動副。

前述的架空線纜攀援機(jī)器人行走和越障機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)為水平轉(zhuǎn)動副。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、行走規(guī)劃簡單：本實(shí)用新型采用擬猿猴攀援線纜的行走步態(tài)，兩個(gè)手臂交替前進(jìn)，通過調(diào)整主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和滑塊的位移可以調(diào)整兩個(gè)線路適配器之間的距離，從而控制行走步距。

2、越障能力強(qiáng)：不但可以跨越直線上的障礙，對于有轉(zhuǎn)角的線路也可以實(shí)現(xiàn)行走跨越。可以通過控制左右手臂上的水平轉(zhuǎn)動副、豎直轉(zhuǎn)動副以及主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的水平轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)角，調(diào)整兩個(gè)線路適配器之間的相對的姿態(tài)，從而滿足跨越不同障礙的要求。

3、關(guān)節(jié)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(diào)整在主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)位置附近，避免或減少主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動時(shí)需要對重力做功，從而可以降低此主旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭矩要求。