[發明專利]關節式鐵塔攀爬機器人

無效

• 申請號: 201010500534.2
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN102001089A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 陸小龍;黃玉波;王蕾;劉曉宇;曹志華;趙世平
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J13/00;B25J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種自動攀爬塔架，并進行檢修維護的機器人裝置，屬于機器人技術領域。

技術背景

高壓輸電線路是電力系統的動脈，其能否安全運行直接關系到供電的穩定性和可靠性。需要定期對輸電線路桿塔及其附件進行檢修和維護，以確保輸電線路的安全可靠運行。

目前國內高壓輸電線路的檢修、維護基本上采用人工攀登鐵塔的方式，由檢修人員攜帶檢修維護設備完成各項檢修任務，如：絕緣子檢測、清掃、鐵塔維護等，這不僅大量消耗檢修人員的體力，影響工作效率，也極不安全。隨著高壓和特高壓輸電線路的持續建設，輸電線路鐵塔的呼高越來越高，電力部門迫切需要能代替人工攀爬鐵塔進行檢修、維護的自動化設備——機器人，以減輕工人的勞動強度，降低觸電和高空墜落的危險，而且能在不影響供電的情況下進行帶電作業，提高檢修、維護的效率和質量。為了實現完全自主攀爬，機器人除了具有沿鐵塔主材攀爬的功能外，還要能跨越障礙，具有由主材移動到斜材或橫擔上的轉彎功能。另外由于承載高壓輸電線路的塔架形式多樣，要設計出能適應于攀爬各類塔架的機器人更加困難，這要求機器人具有多自由度，結構緊湊，運動靈活。

發明內容

本發明旨在提供一種通用型塔架攀爬機器人，在無外力幫助下它不僅能沿著鐵塔的主材或斜材自行越過或繞過鐵塔表面的各種障礙物，而且能自由從主材移動到橫擔上，從而代替人從鐵塔塔基沿塔架構件攀爬到塔頂或橫擔，利用攜帶的檢修維護設備完成各項任務。此機器人可大大節省人力成本，提高檢修效率，保障輸電系統安全可靠運行。

為達到上述目的，本發明的技術解決方案為：

此用于塔架攀爬檢修的機器人，其結構左右對稱，包括一對機械臂，驅動兩臂張合的電動缸，能夠可靠夾持不同規格角鋼的機械手，以及連接機械臂下端與機械手的俯仰關節。

所述的塔架攀爬機器人本體，兩機械臂的上端通過銷柱連接，下端與俯仰關節轉軸相連，電動缸電機支座和頂桿分別與兩個機械臂通過銷柱連接。利用電動缸的伸縮運動實現兩手臂以其上端的連接銷柱為軸張合，可大大提高機器人本體的剛度，降低對驅動電機的要求，同時由于電動缸采用具有自鎖功能的絲桿螺母傳動方式，在斷電的情況下，仍可保證兩機械臂的夾角保持不變，便于姿態的獨立控制。

所述的塔架攀爬機器人，用于連接手臂下端和機械手所采用的俯仰關節，可繞單軸轉動，由蝸輪蝸桿傳動機構實現關節的運動。俯仰關節與機械手的腕關節相連，通過聯合控制兩關節可實現對機械手夾持爪的位姿調整。兩個俯仰關節旋轉軸和雙臂張合運動旋轉軸互相平行，保證了機器人運動學逆問題存在封閉解，降低了控制的難度。

所述塔架攀爬機器人結構緊湊，雙臂采用薄板加銷柱的框架架構，在降低機器人重量的同時，提高了手臂的整體強度；驅動裝置的控制單元、電源等安裝于手臂框架結構內部。

本發明提供的機器人具有多個自由度，可以進行多自由度聯動控制，可實現不同鐵塔表面的復雜操作，越障能力強，能實現在無外力干預的情況下，沿塔架主材或斜材直線攀爬以及轉彎的功能，是一種通用型塔架攀爬機器人。利用該機器人，可解決人工攀爬鐵塔檢修帶來的勞動強度大、效率低、危險性大等問題。

附圖說明：

附圖1是本發明的關節式電力鐵塔攀爬機器人的立體結構圖。

附圖2是本發明的機器人的兩機械臂與電動缸裝配立體示意圖。

附圖3是本發明的機器人的電動缸的結構示意圖。

附圖4是本發明的機器人的俯仰關節的主視圖和A-A剖面圖。

附圖5是本發明的機器人沿鐵塔主材移動和轉彎示意圖。

附圖6是本發明的機器人沿鐵塔主材直線前進并進行越障的攀爬步態示意圖。

附圖7是本發明的機器人由鐵塔主材攀爬到橫擔上的轉彎過程步態示意圖。

在上述附圖中，各圖示標號所標識的對象為：1-右機械手夾持爪；2-右機械手腕關節；3-右手臂俯仰關節；4-右機械臂；5-電動缸；6-左機械臂；7-左手臂俯仰關節；8-左機械手腕關節；9-左機械手夾持爪；10-機械臂支撐銷柱；11-薄板；12-電動缸驅動電機；13-左右機械臂連接銷柱；14-長銷柱；15-電動缸頂桿；16-短銷柱；17-滑槽；18-電動缸電機支座；19-電動缸螺母；20-電動缸絲桿；21-導向塊；22-俯仰關節驅動電機；23-蝸桿；24-蝸輪；25-俯仰機構蝸輪箱；26-蝸輪套筒；27-俯仰關節旋轉軸；28-鐵塔斜材；29-鐵塔主材。

具體實施方式

下面結合附圖說明給出本發明的一個實施例，通過實施例對本發明作進一步的說明。需要特別指出的是，本發明的具體實施方式不限于實施例所描述的形式。