[發明專利]一種用于輸電線路鐵塔塔身攀爬機器人的伸縮機構

在審

• 申請號: 202011405809.4
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112722101A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 萬建成;胡春華;江明;趙飛;李勇杰;李吉文;陳先勇;朱聰
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網新疆電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;新疆送變電有限公司
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024;B23P19/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明涉及一種用于輸電線路鐵塔塔身攀爬機器人的伸縮機構，包括機器人構架、與機器人構架同側設置的中間機構(7)和夾持機構(1)；所述夾持機構(1)通過中間機構(7)與機器人構架連接，中間機構(7)包括推桿組件，所述機器人構架包括軌道(5)和與所述軌道(5)垂直設置的橫桿，所述推桿組件推動橫桿沿所述軌道(2)滑動；本發明通過中間機構的推桿組件對橫桿施加推力，進行換向式伸縮，有效的實現了機器人沿角鋼塔的自主攀爬。

技術領域

本發明涉及一種機械結構及其控制技術，具體涉及一種用于輸電線路鐵塔塔身攀爬機器人的伸縮機構。

背景技術

作為輸電線路工程施工中主要的分部工程之一的組塔施工，在塔材吊裝就位后，螺栓緊固工作量大，扭矩精度要求高。而對于角鋼塔的主材螺栓的緊固性對鐵塔的防振動性能和整體結構穩定具有重要作用。

目前，角鋼塔螺栓的緊固主要依靠借助簡單工具或電動扳手作業的人工操作；線路投運后，還需對角鋼塔主材螺栓的緊固扭矩作定期監測，以對扭矩不合格的松動螺母復緊，這樣的復緊也由人工測量完成。高空作業環境下的工作人員風險較高；而這樣的人工作業還可能存在緊固力矩不達標、緊固力矩一致性差的缺陷以及漏緊的情況，這無疑給后期運行埋下很大的安全隱患。

角鋼塔表面復雜，常見的障礙物有供人員攀爬鐵塔用的腳釘、聯板、螺栓等；角鋼塔及塔身腳釘、螺栓。現有的攀爬機器人不適合于在角鋼塔這種表面復雜的鋼結構攀爬，無法實現有效的越障功能；無負載能力或負載能力有限，由于結構形式的限制，不適合角鋼塔螺栓緊固作業；自身結構及控制系統復雜，自重大，高空作業風險高。

現有攀爬機器人可分為足式、輪式、履帶式、蛇形附著式等的機構形式。

(1)足式攀爬機器人

采用足式攀爬結構的足式機器人，可在攀爬表面靈活變向和跨越障礙，國內外目前的攀爬機器人一般為兩足到八足不等，機器人的足端裝配真空吸盤、抓取機構或者磁吸附裝置。此類機器人的弊端是足的數量越多，機器人的重量、體積和控制的復雜程度相應隨之增加。其中的兩足式機器人以其運動靈活、控制簡單的優點得到了廣泛研究和應用；另一類是四自由度的雙足爬壁機器人RAMR1，足端采用真空吸盤，可以在較為光潔平整的平面上攀爬。

東京工業大學設計了一種4足機器人NINJA,該機器人利用一種閥控式多抽油桿，使得其能吸附在不平坦的表面上，其中的6足攀爬機器人，每個足具有3個自由度，具有移動、越障和轉向功能；其足端安裝用以吸附在鐵磁質墻壁表面的電磁吸附機構；由于此機器人采用了大功率的吸附機構，所以其整體結構尺寸較大，質量達250Kg；該機器人可以攜帶較重的負載，具有較強的越障能力，但步履緩慢、控制復雜。

國內的哈爾濱工業大學李勇兵設計了一種雙臂式電力鐵塔攀爬機器人，但該機器人由于系統復雜，無法實現角鋼塔的攀爬與越障，無法進行任何有效作業。

(2)輪式攀爬機器人

依靠輪子和壁面之間的摩擦力產生前進動力的輪式攀爬機器人，行駛速度快，移動靈活；采用負壓吸附，運動速度高、易于控制；例如德黑蘭大學科研團隊研制的三代輪式攀爬機器人樣機(UT-PCR1、UT-PCR2及UT-PCR3)。由于塔材特殊結構，輪式攀爬機器人與塔面的接觸面積較小，大大限制了負載能力，使得機器人很難維持在穩定狀態下攀爬，也不利于越障，因此輪式攀爬機器人并不適合角鋼塔的攀爬。

(3)履帶式攀爬機器人

International Climbing Machines(ICM)公司研發的MINI Climber機器人，由吸盤及真空泵、傳感器模塊等組成，通過內置真空系統吸附墻壁。雖然該類機器人能夠在各種表面上攀爬并可跨越各種障礙物，最大越障高度為20mm，但在結構復雜的塔桿顯得力不從心。

(4)蛇形攀爬機器人