[發明專利]環形包臂巡線機器人機械結構及其越障方法

有效

• 申請號: 201610318969.2
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN105811309B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 杜宗展;高琦
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02G1/02
• 分類號: H02G1/02
• 代理公司: 北京恩赫律師事務所11469
• 代理人: 趙文成

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別是指一種環形包臂巡線機器人機械結構及其越障方法。

背景技術

采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。電力線及桿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。目測法采用人工巡檢,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；航測法采用直升飛機巡線,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。安裝于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范圍有限，工作效率低，與導線之間有很大距離，無法有效對分裂導線進行清障。因此，有必要提供一種既能提高工作效率和運行穩定性，又能夠翻越障礙物的巡線機器人機械結構。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種既能提高工作效率和運行穩定性，又能夠翻越障礙物的環形包臂巡線機器人機械結構及其越障方法。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一方面，提供一種環形包臂巡線機器人機械結構，包括可升降的第一環形包臂單元、第二環形包臂單元和第三環形包臂單元，其中：

各環形包臂單元均包括一對可開合的半圓包臂，各環形包臂單元下方分別設置有第一開合關節、第二開合關節和第三開合關節；

各環形包臂單元內部設置有可帶動巡線機器人行走的驅動輪；

所述第一環形包臂單元和第二環形包臂單元之間以及所述第三環形包臂單元和第二環形包臂單元之間分別設置有第一俯仰關節和第二俯仰關節，所述第二環形包臂單元下方設置有升降機構。

進一步的，各環形包臂單元內部設置有對稱布置的驅動輪安裝支架，所述驅動輪安裝支架上設置有水平排列的伺服電機和安裝所述驅動輪的主軸，所述伺服電機通過聯軸器與所述主軸連接。

進一步的，所述驅動輪安裝支架包括設置在各環形包臂單元上部的第一對驅動輪安裝支架，所述第一對驅動輪安裝支架為倒L型，所述第一對驅動輪安裝支架的下方設置有所述驅動輪。

進一步的，所述所述驅動輪安裝支架包括設置在各環形包臂單元中下部的第二對驅動輪安裝支架，所述第二對驅動輪安裝支架包括上驅動輪安裝支架和下驅動輪安裝支架，所述上驅動輪安裝支架和下驅動輪安裝支架均為倒V型，所述上驅動輪安裝支架和下驅動輪安裝支架之間也設置有所述驅動輪。

進一步的，所述第一環形包臂單元和第三環形包臂單元外側均勻設置有至少四個除障臂，每個除障臂的末端均設置有一對鋸齒葉片。

進一步的，所述除障臂包括懸臂支架和可旋轉的懸臂末端關節，所述懸臂支架和懸臂末端關節通過轉軸連接，所述轉軸通過伺服電機驅動。

進一步的，所述鋸齒葉片包括上鋸齒葉片和下鋸齒葉片，所述上鋸齒葉片和下鋸齒葉片分別通過軸和鍵與所述懸臂末端關節連接固定，該軸通過直流電機驅動。

進一步的，每對半圓包臂的底部通過鉸鏈連接。

進一步的，升降機構、各俯仰關節和各開合關節均通過伺服電機驅動。

另一方面，提供一種上述的環形包臂巡線機器人機械結構的越障方法，包括：

步驟1：未遇到障礙物時，各環形包臂單元在各開合關節的作用下閉合，各驅動輪架設在線路上帶動巡線機器人行走；

步驟2：遇到障礙物時，巡線機器人停止前進，所述第一環形包臂單元在所述第一俯仰關節和第一開合關節的作用下抬升后打開，所述第一環形包臂單元的驅動輪脫離線路；

步驟3：所述第二環形包臂單元和第三環形包臂單元的驅動輪帶動巡線機器人前行，所述第一環形包臂單元越過障礙物后在所述第一開合關節和第一俯仰關節的作用下閉合后下降，所述第一環形包臂單元的驅動輪重新架設在線路上；

步驟4：所述第二環形包臂單元在所述升降機構和第二開合關節的作用下抬升后打開，所述第二環形包臂單元的驅動輪脫離線路，此時，所述第一環形包臂單元和第三環形包臂單元的驅動輪帶動巡線機器人前行；