[發明專利]一種電力鐵塔攀爬機器人及其越障方法

有效

• 申請號: 201810293993.4
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108860354B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 魯彩江;王威;高宏力;劉帥;蔡璨羽;雷亞雄;楊愷;由智超;孫弋;姜雪冰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;H02G1/02
• 代理公司: 51229 成都正華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 何凡

1.一種電力鐵塔攀爬機器人，其特征在于，包括機械臂、機械爪(2)、電機、連接件和安全鉤(3)；

所述機械臂包括第一機械臂、第二機械臂和安全鉤機械臂(4)；

所述第一機械臂一端與第二機械臂一端通過連接件活動連接，另一端均活動連接有機械爪(2)；

所述電機包括第一電機(8)和第二電機，且分別設置于第一機械臂和第二機械臂連接有機械爪(2)的一端，并均與所述兩個機械爪(2)連接；

所述第二機械臂表面固定連接安全鉤機械臂(4)的一端，所述安全鉤機械臂(4)的另一端與安全鉤(3)活動連接；

所述電力鐵塔攀爬機器人還包括攝像頭和數據處理控制模塊；

所述第一機械臂和第二機械臂均包括機械臂外殼(1)、機械臂支架(5)和姿態傳感器，所述機械臂支架(5)和姿態傳感器均設置于機械臂外殼(1)內部，所述姿態傳感器與數據處理控制模塊通信連接；

所述攝像頭設置于第二機械臂連接有機械爪(2)的一端端部，所述數據處理控制模塊設置于第二機械臂上機械臂外殼(1)內部，且與攝像頭通信連接；

所述第一機械臂還包括絲杠(6)和臂部電機(7)，所述絲杠(6)和臂部電機(7)均設置于第一機械臂的機械臂外殼(1)內部，所述臂部電機(7)與絲杠(6)連接；

所述連接件包括螺栓(11)和弧形傳動桿(10)；

所述第一機械臂和第二機械臂未連接機械爪(2)的一端端部通過螺栓(11)活動連接，所述弧形傳動桿(10)一端與第二機械臂上的機械臂支架(5)上的支撐軸固定連接，其另一端與第一機械臂上的絲杠(6)活動連接。

2.根據權利要求1所述的電力鐵塔攀爬機器人，其特征在于，兩個所述機械爪(2)均為V型結構，且其內部設置有電磁鐵(9)。

3.如權利要求1-2任意一條權利要求所述的電力鐵塔攀爬機器人的越障方法，其特征在于，包括以下步驟，

S1、通過攝像頭采集電力鐵塔實時圖像；

S2、根據采集的實時圖像，通過機器視覺技術，判斷是否有攀爬障礙；若否，則進行正常電力鐵塔攀爬并返回步驟S1；是則確定攀爬障礙類型并進入步驟S3；

S3、根據攀爬障礙類型，選擇正確的越障方法；

S4、攀爬至目標位置，自動系掛安全繩；

所述步驟S2中攀爬障礙類型包括帶鉚釘的長加固板、帶鉚釘的短加固板和主材橫材連接段；

所述步驟S3中攀爬故障類型為帶鉚釘的長加固板時，所述攀爬機器人的越障方法具體為：

A1、通過正常電力鐵塔攀爬方法，使第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動至帶鉚釘的長加固板的一端并固定在此位置，第一機械臂移動至靠近第二機械臂的最近位置；

A2、固定第一機械臂的機械爪，第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿擴展至最大，使第二機械臂跨過至帶鉚釘的長加固板另一端；

A3、固定第二機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿收緊，使第一機械臂移動至靠近帶鉚釘的長加固板的一端；

A4、固定第一機械臂的機械爪，第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿擴展至最大，使第二機械臂沿主材向前移動一定距離；

A5、固定第二機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿收緊至最小，使第一機械臂跨過帶鉚釘的長加固板移動至長加固板的另一端，完成越障；

所述步驟S3中攀爬故障類型為帶鉚釘的短加固板時，所述攀爬機器人的越障方法具體為：

B1、通過正常電力鐵塔攀爬方法，使第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動至帶鉚釘的短加固板的一端并固定在此位置，第一機械臂移動至靠近第二機械臂的最近位置；

B2、固定第一機械臂的機械爪，第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿擴展至最大，使第二機械臂跨過帶鉚釘的短加固板，并距離加固板的一端一定距離；

B3、固定第二機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿收緊至最小，使第一機械臂跨過帶鉚釘的短加固板移動至短加固板的另一端，完成越障；

所述步驟S3中攀爬故障類型為主材橫材連接段時，所述攀爬機器人的越障方法具體為：

C1、通過正常電力鐵塔攀爬方法，使第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下，進行協調運動至主材與橫材連接段的一側并固定在此位置，第一機械臂移動至靠近第二機械臂的最近位置；

C2、固定第一機械臂的機械爪，第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿擴展，使第二機械臂跨過主材的一端，移動至主材與橫材連接段之間；

C3、固定第二機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿收緊，使第一機械臂移動至主材與橫材連接段的一側；

C4、固定第一機械臂的機械爪，第二機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿擴展，使第二機械臂移動至主材與橫材連接段的另一側；

C5、固定第二機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿收緊，使第一機械臂移動至主材與橫材連接段之間；

C6、固定第一機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿擴展，使第二機械臂沿主材向前移動一定距離；

C7、固定第二機械臂的機械爪，第一機械臂在姿態傳感器和弧形傳動桿的作用下進行協調運動，弧形傳動桿收緊至最小，使第一機械臂移動至主材與橫材連接段的另一側，完成越障。