CN110103200A - 一种跨障转弯爬线机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨障转弯爬线机器人，包括机：机器人头，一个及以上的机器人节；所述机器人头和机器人节以及机器人节与机器人节之间通过转角机构连成一体，此机器人整体悬挂于线缆上；所述机器人头包括机器人头悬挂移动机构和机器人头升降机构，所述机器人节包括机器人节悬挂移动机构和机器人节升降机构，所述转角机构安装在机器人节升降机构中。本发明采用串联式组合轻量化模块，每节都可作为一个独立的爬线单元，结构简洁，可根据运用的需要加减机器人节数，操作简单、快捷，运用灵活多变，适应性强；本发明同时具有越障和转弯功能，可单独或搭载各种线缆设备在复杂环境下连续作业；另外，本发明的爬线机器人每节都有防掉措施，安全性高。

Description

一种跨障转弯爬线机器人

技术领域

本发明涉及一种跨障转弯爬线机器人，属于线缆巡检维护智能化设计应用领域。

背景技术

在现在高速的现代化发展过程中，各种线缆遍布。为了保证线缆的运行安全，需要对其进行各种巡检维护以保证线缆的安全运行。尤其对于高空线缆的巡检维护非常重要但又特别困难。使用人工方法效率低，安全隐患大，因此各种爬线设备应运而生。目前一些爬线设备或机器人存在一些实际的问题，比如设备结构复杂笨重，操作复杂，造价昂贵，环境适应差，从而导致推广困难，因此亟需研发一种设备简单轻巧，操作方便，造价相对低廉，环境适应强的爬线机器人。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明提供了一种跨障转弯爬线机器人。此爬线机器人结构简单，轻巧；适应环境强，不仅拥有跨障功能，而且还拥有转弯功能，实现了全自动爬行，可搭配例如像视觉***，激光扫描***，除冰***等来进行线缆的巡检维护工作。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种跨障转弯爬线机器人，包括机器人头，一个及以上的机器人节；所述机器人头和机器人节以及机器人节与机器人节之间通过转角机构连成一体，此机器人整体悬挂于线缆上； 所述机器人头包括机器人头悬挂移动机构和机器人头升降机构，所述机器人头悬挂移动机构固定安装在机器人头升降机构伸出轴上；

所述机器人节包括机器人节悬挂移动机构和机器人节升降机构，所述机器人节悬挂移动机构固定安装在机器人节升降机构伸出轴上；所述转角机构安装在机器人节升降机构中。

进一步地，所述机器人头悬挂移动机构、机器人节悬挂移动机构相同，包括第一滚轮，第二滚轮，滚轮转轴，移动机构机架，正反丝双头螺柱，正旋丝杆螺母座，反旋丝杆螺母座，导轨，第一减速电机，第二减速电机，第一轴承，传感器，挂钩，挂钩连杆；所述第一减速电机固定安装在正旋丝杆螺母座上，第一滚轮固定安装在第一减速电机轴上，所述滚轮转轴固定安装在反旋丝杆螺母座上，滚轮转轴与第二滚轮转动安装，所述正旋丝杆螺母座和反旋丝杆螺母座分别安装在正反丝双头螺柱上和导轨上 ，所述导轨固定安装在移动机构机架上，正反丝双头螺柱两端分别安装有第一轴承，第一轴承分别固定安装在移动机构机架上，所述正反丝双头螺柱一端与第二减速电机轴固接，第二减速电机固定安装在移动机构机架上，所述挂钩铰接安装在移动机构机架上，挂钩的一端与挂钩连杆一端铰接，所述挂钩连杆的另一端与右旋丝杆螺母座铰接，所述传感器固定安装在移动机构机架上。

进一步地，所述机器人头升降机构包括第三减速电机，第一电机安装座，第一圆锥齿轮，第二圆锥齿轮，第一升降丝杆，第一带座轴承，第一丝杆螺母座，第一伸出轴，第一升降机构机架，第一蓄电池，主控制箱；所述第三减速电机固定安装在第一电机安装座上，第一电机安装座固定安装在第一升降机构机架上，第一圆锥齿轮与第三减速电机轴固接，所述第一升降丝杠一端与第一带座轴承转动连接，第一带座轴承与第一升降机构机架固接，所述第一升降丝杆的轴承座安装侧设置有第二圆锥齿轮，所述第二圆锥齿轮与第一圆锥齿轮啮合，所述第一伸出轴与第一丝杆螺母座固接，并穿过第一升降机构机架导向孔，所述第一丝杆螺母座设置在第一升降丝杆上并与第一升降机构机架腰槽一起构成无转动滑动连接，所述第一蓄电池和主控制箱固定安装在第一升降机构机架上。

进一步地，所述机器人节升降机构包括第四减速电机，第五减速电机，第二电机安装座，第三圆锥齿轮，第四圆锥齿轮，第二升降丝杆，第二带座轴承，第二丝杆螺母座，第二伸出轴，第二升降机构机架，第二蓄电池，节控制箱，转角连杆，偏心转轮；所述第四减速电机固定安装在第二电机安装座上，第二电机安装座固定安装在第二升降机构机架上，第三圆锥齿轮与第四减速电机轴固接，所述第二升降丝杠一端与第二带座轴承转动连接，第二带座轴承与第二升降机构机架固接，所述第二升降丝杆的轴承座安装侧设置有第四圆锥齿轮，所述第四圆锥齿轮与第三圆锥齿轮啮合，所述第二伸出轴与第二丝杆螺母座固接，并穿过第二升降机构机架导向孔，所述第二丝杆螺母座设置在第二升降丝杆上并与升降机构机架腰槽一起构成无转动滑动连接，所述第五减速电机固定安装在第二升降机构机架上，第五减速电机轴上固接偏心转轮，所述偏心转轮与转角连杆一端铰接，所述第二蓄电池和控制箱固定安装在第二升降机构机架上。

进一步地，所述转角机构为四连杆机构，通过转角连杆，偏心转轮，机器人头第一升降机构机架和机器人节第二升降机构机架或两个机器人节第二升降机构机架铰接而成，由第五减速电机驱动改变机铰接两者之间的角度。此为优选方案。

本发明有益效果：（1）本发明的跨障转弯爬线机器人采用串联式组合轻量化模块，每节都可作为单独的一个爬线单元，结构简洁；（2）本发明的跨障转弯爬线机器人可根据运用的需要加减机器人节数，操作简单、快捷，运用灵活多变，适应性强；（3）本发明的跨障转弯爬线机器人同时具有越障和转弯功能，可单独或搭载不同需求的设备在复杂环境下连续作业；（4）本发明的跨障转弯爬线机器人每节都有防掉措施，安全性高。

附图说明

图1为本发明的跨障转弯爬线机器人整体结构示意图。

图2为本发明的机器人头示意图。

图3为本发明的机器人节示意图。

图4为本发明的悬挂移动机构示意图。

图5为本发明的机器人头升降机构示意图。

图6为本发明的机器人节升降机构示意图。

图7为本发明的机器人头、节的升降机构机架示意图。

图8为本发明的跨障转弯爬线机器人越障示意图。

图9为本发明的跨障转弯爬线机器人转弯示意图。

附图标号：机器人头1，机器人节2，机器人头悬挂移动机构11，机器人头升降机构12，机器人节悬挂移动机构13，机器人节升降机构14，第一滚轮22，第二滚轮21，滚轮转轴23，移动机构机架29，正反丝双头螺柱213，正旋丝杆螺母座26，反旋丝杆螺母座27，导轨212，第一减速电机25，第二减速电机24，第一轴承28，传感器214，挂钩210，挂钩连杆211，第三减速电机313，第一电机安装座315，第一圆锥齿轮311，第二圆锥齿轮310，第一升降丝杆36，第一带座轴承39，第一丝杆螺母座34，第一伸出轴31，第一升降机构机架32，第一蓄电池38，主控制箱312，第四减速电机413，第五减速电机414，第二电机安装座415，第三圆锥齿轮411，第四圆锥齿轮410，第二升降丝杆46，第二带座轴承49，第二丝杆螺母座44，第二伸出轴41，第二升降机构机架47，第二蓄电池48，节控制箱412，转角连杆416，偏心转轮43。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

请参阅图1～图9，本发明提供如下技术方案：一种跨障转弯爬线机器人，包括机器人头1，一个及以上的机器人节2；所述机器人头1和机器人节2以及机器人节2与机器人节2之间通过转角机构连成一体，此机器人整体悬挂于线缆上； 所述机器人头1包括机器人头悬挂移动机构11和机器人头升降机构12，所述机器人头悬挂移动机构11固定安装在机器人头升降机构12伸出轴上；所述机器人节2包括机器人节悬挂移动机构13和机器人节升降机构14，所述机器人节悬挂移动机构13固定安装在机器人节升降机构14伸出轴上；所述转角机构安装在机器人节升降机构14中。

进一步地，所述机器人头悬挂移动机构11、机器人节悬挂移动机构13相同，包括第一滚轮22，第二滚轮21，滚轮转轴23，移动机构机架29，正反丝双头螺柱213，正旋丝杆螺母座26，反旋丝杆螺母座27，导轨212，第一减速电机25，第二减速电机24，第一轴承28，传感器214，挂钩210，挂钩连杆211；所述第一减速电机25安装在正旋丝杆螺母座26上，第一滚轮22固定安装在第一减速电机25轴上，所述滚轮转轴23固定安装在反旋丝杆螺母座27上，滚轮转轴23与第二滚轮21转动安装，所述正旋丝杆螺母座26和反旋丝杆螺母座27分别安装在正反丝双头螺柱213上和导轨212上 ，所述导轨212固定安装在移动机构机架29上，正反丝双头螺柱213两端分别安装有第一轴承28，第一轴承28分别固定安装在移动机构机架29上，所述正反丝双头螺柱213一端与第二减速电机24轴固接，第二减速电机24固定安装在移动机构机架29上，所述挂钩210铰接安装在移动机构机架29上，挂钩210的一端与挂钩连杆211一端铰接，所述挂钩连杆211的另一端与右旋丝杆螺母座26铰接，所述传感器214固定安装在移动机构机架29上。

进一步地，所述机器人头升降机构12包括第三减速电机313，第一电机安装座315，第一圆锥齿轮311，第二圆锥齿轮310，第一升降丝杆36，第一带座轴承39，第一丝杆螺母座34，第一伸出轴31，第一升降机构机架32，第一蓄电池38，主控制箱312；所述第三减速电机313固定安装在第一电机安装座315上，第一电机安装座315固定安装在第一升降机构机架32上，第一圆锥齿轮311与第三减速电机313轴固接，所述第一升降丝杠36一端与第一带座轴承39转动连接，第一带座轴承39与第一升降机构机架32固接，所述第一升降丝杆36的轴承座安装侧设置有第二圆锥齿轮310，所述第二圆锥齿轮310与第一圆锥齿轮311啮合，所述第一伸出轴31与第一丝杆螺母座34固接，并穿过第一升降机构机架32的导向孔，所述第一丝杆螺母座34设置在第一升降丝杆36上并与第一升降机构机架32的腰槽一起构成无转动滑动连接，所述第一蓄电池38和主控制箱312固定安装在第一升降机构机架32上。

进一步地，所述机器人节升降机构14包括第四减速电机413，第五减速电机414，第二电机安装座415，第三圆锥齿轮411，第四圆锥齿轮410，第二升降丝杆46，第二带座轴承49，第二丝杆螺母座44，第二伸出轴41，第二升降机构机架47，第二蓄电池48，节控制箱412，转角连杆416，偏心转轮43；所述第四减速电机413固定安装在第二电机安装座415上，第二电机安装座415固定安装在第二升降机构机架47上，第三圆锥齿轮411与第四减速电机413轴固接，所述第二升降丝杠46一端与第二带座轴承49转动连接，第二带座轴承49与第二升降机构机架47固接，所述第二升降丝杆46的轴承座安装侧设置有第四圆锥齿轮410，所述第四圆锥齿轮410与第三圆锥齿轮411啮合，所述第二伸出轴41与第二丝杆螺母座（44）固接，并穿过第二升降机构机架（47）的导向孔，所述第二丝杆螺母座（44）设置在第二升降丝杆46上并与第二升降机构机架47的腰槽一起构成无转动滑动连接，所述第五减速电机414固定安装在第二升降机构机架47上，第五减速电机414轴上固接偏心转轮43，所述偏心转轮43与第二转角连杆42一端铰接，所述第二蓄电池48和控制箱412固定安装在第二升降机构机架47上。

进一步地，所述转角机构为四连杆机构，通过转角连杆416，偏心转轮43，机器人头第一升降机构机架32和机器人节第二升降机构机架47或两个机器人节第二升降机构机架47铰接而成，由第五减速电机414驱动改变机铰接两者之间的角度。

本发明的工作原理：首先，人工或运输工具将整个跨障转弯爬线机器人的挂钩210挂于线缆上，启动跨障转弯爬线机器人，第二减速电机24旋转带动正反丝双头螺柱213转动，从而使左旋丝杆螺母座26和右旋丝杆螺母座27两丝杆螺母座上的第一滚轮22和第二滚轮21靠拢并夹住线缆，同时右旋丝杆螺母座26通过挂钩连杆211带动挂钩210脱离线缆，第一减速电机25带动第一滚轮22旋转，依靠线缆与滚轮的摩擦力驱动整个跨障转弯爬线机器人随电缆移动。

其次，跨障转弯爬线机器人随线缆移动过程中，机器人头第一传感器214检测到障碍物，所有机器人第一减速电机25停止转动，机器人停止，机器人头悬挂移动机构11的第二减速电机24反向旋转带动正反丝双头螺柱213反转转动，从而使左旋丝杆螺母座26和右旋丝杆螺母座27两丝杆螺母座上的第一滚轮22和第二滚轮21张开，机器人头升降机构12的第三减速电机313启动旋转通过第一圆锥齿轮311和第二圆锥齿轮310啮合传动带动第一升降丝杆36转动，从而带动第一丝杆螺母座34上的第一伸出轴31下降，因此固定于第一伸出轴31上的机器人头悬挂移动机构11下降，避开障碍物后，整个跨障转弯爬线机器人继续前进；当第一个机器人节传感器214检测到障碍物，所有第一减速电机25再次停止转动，跨障转弯爬线机器人再次停止，机器人节悬挂移动机构11的第二减速电机24反向旋转带动正反丝双头螺柱213反转转动，从而使左旋丝杆螺母座26和右旋丝杆螺母座27两丝杆螺母座上的第一滚轮22和第二滚轮21张开，机器人节升降机构14的第四减速电机413启动旋转通过第三圆锥齿轮411和第四圆锥齿轮410啮合传动带动第二升降丝杆46转动，从而带动第二丝杆螺母座46上的第二伸出轴41下降，因此而固定于第二伸出轴41上的机器人头悬挂移动机构11下降，避开障碍物后，整个跨障转弯爬线机器人继续前进；后续机器人节依次进行第一个机器人节的动作，直到全部机器人节跨越障碍物；另一边，当越过障碍物后，机器人头1和机器人节2都依次逆向运行避障动作，使悬挂移动机构11上升后第一滚轮22和第二滚轮21靠拢夹紧线缆。

其次，当跨障转弯爬线机器人需要转弯时，第一机器人节中的第五减速电机414驱动带动偏心转轮43，偏心转轮43带动转角连杆416，转角连杆416带动机器人头第一升降机构机架32转动，随着机器人的前进不断改变机器人头第一升降机构机架32与机器人节第二升降机构机架47的铰接角度，从而完成转弯；后续的机器人节2依次按此方式完成相邻之间的转弯运动，直到全部完成。

再次，跨障转弯爬线机器人可结合跨障和转弯的功能实现跨障转弯的复合运动,即可同时进行跨障和转弯。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种跨障转弯爬线机器人，其特征在于：一种跨障转弯爬线机器人，包括机器人头（1），一个及以上的机器人节（2）；所述机器人头（1）和机器人节（2）以及机器人节（2）与机器人节（2）之间通过转角机构连成一体，此机器人整体悬挂于线缆上； 所述机器人头（1）包括机器人头悬挂移动机构（11）和机器人头升降机构（12），所述机器人头悬挂移动机构（11）固定安装在机器人头升降机构（12）伸出轴上；所述机器人节（2）包括机器人节悬挂移动机构（13）和机器人节升降机构（14），所述机器人节悬挂移动机构（13）固定安装在机器人节升降机构（14）伸出轴上；所述转角机构安装在机器人节升降机构（14）中。

2.如权利要求1所述跨障转弯爬线机器人，其特征在于：所述机器人头悬挂移动机构（11）、机器人节悬挂移动机构（13）相同，包括第一滚轮（22），第二滚轮（21），滚轮转轴（23），移动机构机架（29），正反丝双头螺柱（213），正旋丝杆螺母座（26），反旋丝杆螺母座（27），导轨（212），第一减速电机（25），第二减速电机（24），第一轴承（28），传感器（214），挂钩（210），挂钩连杆（211）；所述第一减速电机（25）安装在正旋丝杆螺母座（26）上，第一滚轮（22）固定安装在第一减速电机（25）轴上，所述滚轮转轴（23）固定安装在反旋丝杆螺母座（27）上，滚轮转轴（23）与第二滚轮（21）转动安装，所述正旋丝杆螺母座（26）和反旋丝杆螺母座（27）分别安装在正反丝双头螺柱（213）上和导轨（212）上 ，所述导轨（212）固定安装在移动机构机架（29）上，正反丝双头螺柱（213）两端分别安装有第一轴承（28），第一轴承（28）分别固定安装在移动机构机架（29）上，所述正反丝双头螺柱（213）一端与第二减速电机（24）轴固接，第二减速电机（24）固定安装在移动机构机架（29）上，所述挂钩（210）铰接安装在移动机构机架（29）上，挂钩（210）的一端与挂钩连杆（211）一端铰接，所述挂钩连杆（211）的另一端与右旋丝杆螺母座（26）铰接，所述传感器（214）固定安装在移动机构机架（29）上。

3.如权利要求1所述跨障转弯爬线机器人，其特征在于：所述机器人头升降机构（12）包括第三减速电机（313），第一电机安装座（315），第一圆锥齿轮（311），第二圆锥齿轮（310），第一升降丝杆（36），第一带座轴承（39），第一丝杆螺母座（34），第一伸出轴（31），第一升降机构机架（32），第一蓄电池（38），主控制箱（312）；所述第三减速电机（313）固定安装在第一电机安装座（315）上，第一电机安装座（315）固定安装升在第一降机构机架（32）上，第一圆锥齿轮（311）与第三减速电机（313）轴固接，所第一述升降丝杠（36）一端与第一带座轴承（39）转动连接，第一带座轴承（39）与第一升降机构机架（32）固接，所述第一升降丝杆（36）轴承座的安装侧设置有第二圆锥齿轮（310），所述第二圆锥齿轮（310）与第一圆锥齿轮（311）啮合，所述第一伸出轴（31）与第一丝杆螺母座（34）固接，并穿过第一升降机构机架（32）导向孔，所述第一丝杆螺母座（34）设置在第一升降丝（36）上并与第一升降机构机架（32）腰槽一起构成无转动滑动连接，所述第一蓄电池（38）和主控制箱（312）固定安装在第一升降机构机架（32）上。

4.如权利要求1所述跨障转弯爬线机器人，其特征在于：所述机器人节升降机构（14）包括第四减速电机（413），第五减速电机（414），第二电机安装座（415），第三圆锥齿轮（411），第四圆锥齿轮（410），第二升降丝杆（46），第二带座轴承（49），第二丝杆螺母座（44），第二伸出轴（41），第二升降机构机架（47），第二蓄电池（48），节控制箱（412），转角连杆（416），偏心转轮（43）；所述第四减速电机（413）固定安装在第二电机安装座（415）上，第二电机安装座（415）固定安装在升降机构机架（47）上，第三圆锥齿轮（411）与第四减速电机（413）轴固接，所述第二升降丝杠（46）一端与第二带座轴承（49）转动连接，第二带座轴承（49）与第二升降机构机架（47）固接，所述第二升降丝杆（46）的轴承座安装侧设置有第四圆锥齿轮（410），所述第四圆锥齿轮（410）与第三圆锥齿轮（411）啮合，所述第二伸出轴（41）与第二丝杆螺母座（44）固接，并穿过第二升降机构机架（47）导向孔，所述第二丝杆螺母座（44）设置在第二升降丝杆（46）上并与第二升降机构机架（47）腰槽一起构成无转动滑动连接，所述第五减速电机（414）固定安装在第二升降机构机架（47）上，第五减速电机（414）轴上固接偏心转轮（43），所述偏心转轮（43）与第二转角连杆（42）一端铰接，所述第二蓄电池（48）和控制箱（412）固定安装在第二升降机构机架（47）上。

5.如权利要求1所述跨障转弯爬线机器人，其特征在于：所述转角机构为四连杆机构，通过转角连杆（416），偏心转轮（43），机器人头第一升降机构机架（32）和机器人节第二升降机构机架（47）或两个机器人节机器人节第二升降机构机架（47）铰接而成，由第五减速电机（414）驱动改变机铰接两者之间的角度。