[發(fā)明專利]一種用于鐵塔自動檢修攀爬機器人的末端夾持裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610131712.6
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105690414B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸小龍;趙世平;宋國堃;劉曉宇;王越;夏京川;祁正興
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08;H02G1/02
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司51202
• 代理人: 呂建平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種為鐵塔自動檢修攀爬機器人定制的機械手裝置，屬機器人技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

高壓輸電線路是電力系統(tǒng)運行的主動脈，其能否安全運行直接關(guān)系到供電的穩(wěn)定性和可靠性。作為輸電線路的主要組成部分，電力鐵塔及其附件長期暴露在野外，不僅要承受固有的機械載荷和電力負荷的內(nèi)部壓力，而且還要經(jīng)受自然環(huán)境的各種侵害，以及鳥害的威脅。隨著時間的日積月累，勢必造成線路上桿塔及其附件出現(xiàn)各種故障。如不及時給予合理的維護，原本微小的破損和缺陷就可能擴大，最終導(dǎo)致嚴重事故，造成大面積的停電和巨大的經(jīng)濟損失。因此，需要定期對輸電桿塔及其附件進行巡檢，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷及線路安全隱患，并根據(jù)缺陷的輕重緩急，給予合理的維護，從而確保電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。

目前國內(nèi)高壓輸電線路的檢修、維護基本上采用人工登塔作業(yè)的方式，完成相應(yīng)的任務(wù)，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。電力部門迫切需要能取代人力進行鐵塔檢修、維護的自動化設(shè)備——鐵塔攀爬機器人，以此減輕工人的勞動強度，降低觸電和高空墜落的危險，而且設(shè)備可以在不影響供電的情況下進行帶電作業(yè)，提高檢修、維護的效率和質(zhì)量。利用鐵塔攀爬機器人完成對鐵塔等塔架的檢修、維護，機器人需具備在鐵塔上自由攀爬移動的能力，而現(xiàn)有技術(shù)至今不能提供能夠攀爬鐵塔機器人的主要原因，是沒有開發(fā)出能夠從不同方向?qū)Σ煌?guī)格角鋼進行可靠夾持的機械手裝置。因此盡快開發(fā)出夾持力大、結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性強的機械手裝置以裝備機器人，實現(xiàn)對高壓輸電線路鐵塔的自動化檢修、維護，是所述領(lǐng)域的科技工作者共同面臨的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于鐵塔自動檢修攀爬機器人的末端夾持機構(gòu)。本發(fā)明要求機器人能夠在鐵塔三維空間外表面自由攀爬移動，利用攜帶的檢修設(shè)備代替線路工人完成各項任務(wù)，如：鳥巢清除、絕緣子清洗、螺栓緊固、金具損傷檢測等。為此該機器人的末端機械手不僅要能實現(xiàn)對不同規(guī)格角鋼的可靠夾持，而且還能從不同方向?qū)卿撨M行可靠夾持，以確保機器人能夠在鐵塔外表面自由攀爬移動。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

用于鐵塔自動檢修攀爬機器人機械手裝置，包括各為兩副相對設(shè)置結(jié)構(gòu)相同的手爪張合機構(gòu)和驅(qū)使手爪張合機構(gòu)抱持夾緊塔架構(gòu)件的抱持夾緊機構(gòu)；所述抱持夾緊機構(gòu)的構(gòu)成包括第一機構(gòu)架，安裝在第一機構(gòu)架上的第一驅(qū)動電機、與第一驅(qū)動電機軸聯(lián)接的第一傳動絲桿和與第一傳動絲桿匹配構(gòu)成螺紋傳動副的第一螺母滑塊，所述第一螺母滑塊與設(shè)置在第一機構(gòu)架上的導(dǎo)軌構(gòu)成滑動副；所述手爪張合機構(gòu)的構(gòu)成包括由兩支撐板構(gòu)成的第二機構(gòu)架，安裝在第二機構(gòu)架上的第二驅(qū)動電機、與第二驅(qū)動電機軸聯(lián)接的第二傳動絲桿、與第二傳動絲桿匹配構(gòu)成螺紋傳動副的第二螺母滑塊、與第二傳動螺母滑塊聯(lián)接的聯(lián)接組件和兩個相對設(shè)置與聯(lián)接組件鉸接的手爪，兩個手爪通過與第二機構(gòu)架支撐板上的弧形滑槽相配的導(dǎo)向銷柱安裝在支撐板上，所述第二機構(gòu)架通過聯(lián)接構(gòu)件固定安裝在抱持夾緊機構(gòu)的第一螺母滑塊上。

在上述技術(shù)方案中，構(gòu)成手爪抱持夾緊機構(gòu)的所述第一螺母滑塊，優(yōu)先考慮設(shè)計成組合結(jié)構(gòu)件，由滑塊和嵌置在滑塊安裝孔中的螺母構(gòu)成。

在上述技術(shù)方案的抱持夾緊機構(gòu)中，設(shè)置在第一機構(gòu)架上的所述導(dǎo)軌可以為矩形導(dǎo)軌、圓柱導(dǎo)軌、燕尾槽導(dǎo)軌中的任何一種。

在上述技術(shù)方案中，兩副手爪張合機構(gòu)優(yōu)先采取相對錯位設(shè)置，使機器人在垂直或傾斜于地面的構(gòu)件上攀爬時，易于達到力矩平衡，確保機器人的可靠附著。

在上述技術(shù)方案中，所述手爪張合機構(gòu)的聯(lián)接組件，優(yōu)先考慮設(shè)計成由中間體和兩個拉桿構(gòu)成，手爪的一端與所述中間體通過銷柱連接，兩個拉桿的一端與中間體兩側(cè)鉸鏈，另一端與第二螺母滑塊聯(lián)接。進一步地，兩個拉桿與第二傳動絲桿安裝支座兩側(cè)的導(dǎo)向槽匹配構(gòu)成導(dǎo)向移動副。

在上述技術(shù)方案中，所述手爪為組合件，由指爪和與指爪內(nèi)側(cè)滑槽滑動配合的指爪滑塊構(gòu)成，指爪滑塊的一端通過鉸鏈與聯(lián)接組件中間體聯(lián)接，指爪通過導(dǎo)向銷柱與第二機構(gòu)架支撐板上的弧形滑槽相配的銷柱安裝在支撐板上。進一步地，指爪的工作面上設(shè)置橡膠墊層，以增大指爪夾緊構(gòu)件時的摩擦力。再進一步地，所述橡膠墊層中最好嵌入電磁鐵，用于張合機構(gòu)在完全展開時，吸附角鋼直平面。

在上述技術(shù)方案中，可考慮在所述手爪張合機構(gòu)的中間體上安裝紅外傳感器，以提高手爪夾持角鋼的效率。

在上述技術(shù)方案中，所述聯(lián)接構(gòu)件為聯(lián)接板，聯(lián)接板通過螺釘件固定在抱持夾緊機構(gòu)的第一螺母滑塊上，構(gòu)成手爪張合機構(gòu)第二機構(gòu)架的兩支撐板固定在聯(lián)接板的兩側(cè)，將手爪張合機構(gòu)和手爪抱持夾緊機構(gòu)聯(lián)接為一體。