CN114583616A - 一种输电线路观冰机器人行走越障机构行走越障机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路观冰机器人行走越障机构行走越障机构，包括行走轮、夹紧轮、电动夹紧推杆、电动摆动推杆和电动臂推杆，行走轮连接在行走电机上，行走电机通过电机支撑座连接在臂推杆上，电机支撑座竖直固定连接有支撑板，支撑板后侧通过夹紧推杆座连接电动夹紧推杆，电动夹紧推杆上端依次通过夹紧推杆固定架和夹紧轮架连接两个夹紧轮，两个夹紧轮位于行走轮下方，电动夹紧推杆通过推杆支架上铰接在底板上，支撑板下端活动伸入到推杆支架内，推杆支架一侧上端铰接电动摆动推杆，电动摆动推杆铰接在底板上。本发明结构简单紧凑且稳定可靠，可随时自锁抱死从而实现爬行，抓取并夹紧电线时更加有效率，机构整体受力状况良好，可靠性高。

Description

一种输电线路观冰机器人行走越障机构行走越障机构

技术领域

本发明涉及输电线路观冰机器人技术领域，具体涉及一种输电线路观冰机器人行走越障机构行走越障机构。

背景技术

输电线路的运行状态关系到电网的运行安全,及时发现和掌握输电线导线的覆冰、气象环境等情况,对提高输电线负载能力、防止电网事故的发生具有重要意义。在地形复杂，山区、森林以及地形崎岖的林地也是部分高压线路的必经地，这导致工作人员及车辆很难到达，无疑增加了线路观冰的困难。因此，为了确保线路安全运行，利用机器人在线上自动巡检成为一种必要手段。为了能够实现电力线的自主巡检，日本、美国、加拿大、泰国、中国等国的学者曾先后开展了巡线机器人的研究。

中国专利申请（申请号为201610318990.2）公开了一种行走机构、巡线机器人机械结构及其越障方法，其中包括了机架、一对主从行走剖分轮、一对压紧剖分轮。其利用主动行走剖分轮实现行走，利用丝杠推动压紧剖分轮实现压紧抱死电线，利用剖分轮的开合实现脱离电线越障，从而实现巡检功能。但是，该技术方案仍然存在不足。由于主从行走剖分轮和压紧剖分轮需要两组机架支撑以及剖分轮的开合需要其他装置实现，所以整体重量过大，增加了不稳定性和功率的消耗。另外，为保证剖分轮在行走时始终保持闭合，需对其施加一定的压力，而压力来自于机架的下方，导致了在啮合时会产生很大的力矩，整体受力情况较差。

高压线巡检机器人需要具备受力稳定可靠，重量轻等特点，因此设计一款更轻、受力更良好的行走越障机构意义重大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种输电线路观冰机器人行走越障机构行走越障机构，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明采取的技术方案为：一种输电线路观冰机器人行走越障机构，包括行走轮、夹紧轮、电动夹紧推杆、电动摆动推杆和电动臂推杆，行走轮连接在行走电机上，行走电机通过电机支撑座连接在臂推杆的推杆端部，电机支撑座一侧竖直固定连接有支撑板，支撑板后侧通过夹紧推杆座连接电动夹紧推杆，电动夹紧推杆上端的推杆固定连接夹紧推杆固定架，夹紧推杆固定架通过夹紧轮架连接两个夹紧轮，两个夹紧轮与行走轮能够夹紧高压线，电动夹紧推杆固定连接在推杆支架上，支撑板下端活动伸入到推杆支架内，推杆支架下端铰接在底板一端上部，推杆支架一侧上端铰接电动摆动推杆的推杆端部，电动摆动推杆的推杆座铰接在底板另一端上部。

优选的，上述夹紧推杆固定架与夹紧轮架之间通过弹簧机构连接。

优选的，上述弹簧机构包括弹簧、圆柱套和内导向柱，圆柱套底端固定连接在夹紧推杆固定架上，圆柱套两侧设置有对称的两个条形孔，内导向柱活动置于圆柱套内且两端固定连接有两根铰接轴，两根铰接轴伸出两个条形孔后铰接到夹紧轮架上，弹簧套接在圆柱套上且两端分别抵靠在夹紧轮架和圆柱套底端设置的台阶上。

优选的，上述夹紧推杆固定架一侧设置有导向滑块，支撑板中部竖直方向设置与导向滑块匹配的导向滑槽。

优选的，上述支撑板上固定连接有U型的支撑板定位块，支撑板定位块活动套接电动臂推杆。

优选的，上述推杆支架为角形框架一体结构。

优选的，上述推杆支架通过臂推杆座铰接到底板上。

优选的，上述电动摆动推杆通过摆动推杆固定座铰接到底板上。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明为三臂结构机器人提供一个与高压线连接的可靠末端机构，结构简单紧凑且稳定可靠，采用大直径行走电机提供较大的动力并可随时自锁抱死从而实现爬行，同时采用了简单的颚式夹紧装置使抓取并夹紧电线时更加有效率，夹紧轮架可转动以此适应不同角度夹紧，其中的弹簧结构也避免了刚性力的产生，机构通过费力杠杆结构，使摆动推杆只需运动小段距离即可实现离线和进线操作；机构整体受力状况良好，可靠性高，操作简单且具有体积小重量轻功耗低等优点。

附图说明

图1是越障机构立体结构示意图；

图2是夹紧轮夹紧状态图；

图3是离线越障状态图；

图4是三臂机械人立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-3所示，一种输电线路观冰机器人行走越障机构，包括行走轮1、夹紧轮3、夹紧轮架4、夹紧推杆固定架6、电动夹紧推杆7、电动摆动推杆9、底板12、推杆支架14、夹紧推杆座15、支撑板16、支撑板定位块17和电动臂推杆18，行走轮1连接在行走电机20上，行走电机20可以采用轮毂电机，行走电机20通过电机支撑座19连接在臂推杆18的推杆端部，电机支撑座19一侧竖直固定连接有支撑板16，支撑板16后侧通过夹紧推杆座15连接电动夹紧推杆7，电动夹紧推杆7上端的推杆固定连接夹紧推杆固定架6，夹紧推杆固定架6通过夹紧轮架4连接两个夹紧轮3，两个夹紧轮3与行走轮1能够夹紧高压线2，电动夹紧推杆7固定连接在推杆支架14上，支撑板16下端活动伸入到推杆支架14内，推杆支架14下端铰接在底板12一端上部，推杆支架14一侧上端铰接电动摆动推杆9的推杆端部，电动摆动推杆9的推杆座铰接在底板12另一端上部，电动夹紧推杆7、电动摆动推杆9和电动臂推杆18分别设置有驱动其伸缩的夹紧推杆电机8、摆动推杆电机10和臂推杆电机。两个夹紧轮3对称旋转连接到夹紧轮架4两侧，双轮锁紧，与行走轮形成上下等腰三角形压接高压线，锁紧可靠稳定，而且夹紧轮架4铰接夹紧推杆固定架6，能够实现两个夹紧轮3的自定位，有效接触高压线，使得锁紧更稳定可靠。

越障机构用于三机械臂高压线越障巡线机器人时，该机器人采用对称模块化设计，包含行走模块、夹紧模块、越障模块和电磁感应充电模块，可实现在高压线上行走、爬行、越障、充电等功能，如图4所示，中部的行走模块和电磁感应取电模块安装在横向驱动机构上，横向驱动机构安装在越障底板上，横向驱动机构包括导轨滑台、导轨滑块、丝杠电机、丝杠、螺母座和丝杠轴承座，导轨滑台安装在越障底板上且沿其长度方向布置，通过导轨滑台与滑动板连接，滑动板上安装中动力臂和电磁感应取电模块，滑动板底部固定连接有螺母座，螺母座活动穿过越障底板上沿其长度方向设置的条形孔，与螺母座配合使用的丝杠两端分别通过两个丝杠轴承座连接到越障底板底部，且一端伸出丝杠轴承座后连接丝杠电机，丝杠电机通过电机架安装在越障底板底部。电磁感应取电模块包括半圆形的电磁夹一和电磁夹二，电磁夹一和电磁夹二中安装有电磁感应线圈，电磁夹一倾斜安装在机架上，电磁夹二下端通过驱动机构连接到机架且驱动机构驱动器旋转能够与电磁夹一闭合且在电动升降推杆的作用下夹持输电线，机架两端连接到两个电动升降推杆的推杆顶端，两个电动升降推杆的下端固定连接在滑动板两侧的折弯台上，滑动板为凸字形，跨接在型材架上方，使得结构更紧凑，机器人的重心更稳，电磁夹一背面中部通过弹性伸缩支架固定连接在机架上，弹性伸缩支架包括弹簧和固定座，固定座通过弹簧固定连接在电磁夹一背面中部，固定座固定连接在机架上，电磁夹一背面下端两侧固定连接有两个导向支撑块，两个导向支撑块为凹槽结构，分别活动卡接在机架两侧壁板的倾斜段上，导向支撑块配合弹性伸缩支架，能够使得夹持过程中闭合性更好，而且起到缓冲弹性保护的作用，驱动机构包括一端固定连接电磁夹二的驱动臂，驱动臂靠近中部铰接在机架上，驱动臂另一端铰接气动或液压的伸缩缸的缸杆，伸缩缸309的缸座尾端铰接在机架上，使用时，通过调整两个电动升降推杆的高度到合适位置，驱动伸缩缸伸出，闭合电磁夹二与电磁架一。

优选的，上述夹紧推杆固定架6与夹紧轮架4之间通过弹簧机构5连接，弹簧机构5可避免夹紧轮在夹紧时产生刚性力。

优选的，上述弹簧机构5包括弹簧、圆柱套和内导向柱，圆柱套底端固定连接在夹紧推杆固定架6上，圆柱套两侧设置有对称的两个条形孔，内导向柱活动置于圆柱套内且两端固定连接有两根铰接轴，两根铰接轴伸出两个条形孔后铰接到夹紧轮架4上，弹簧套接在圆柱套上且两端分别抵靠在夹紧轮架4和圆柱套底端设置的台阶上，台阶固定连接在夹紧推杆固定架6上，结构简单，夹紧轮架可转动以此适应不同角度夹紧。

优选的，上述夹紧推杆固定架6一侧设置有导向滑块，支撑板16中部竖直方向设置与导向滑块匹配的导向滑槽，能够确保夹紧滚轮的定向移动，确保夹持精确性和稳定性。

优选的，上述支撑板16上固定连接有U型的支撑板定位块17，支撑板定位块17活动套接电动臂推杆18采用支撑板定位块，将支撑板靠近下端相对电动臂推杆活动定向移动，能够实现支撑板的定向移动稳定性。

优选的，上述推杆支架14为角形框架一体结构，包括倒立L型的角板、设置在角板前后侧的两斜三角板，两斜三角板下端设置连接臂推杆座13的两铰接孔，双耳结构，连接稳定可靠，两斜三角板上设置有减重孔，重量大大降低，便于飞行控制，角板右侧顶端设置有连接电动摆动推杆9的连接双耳，双耳连接，稳定可靠，双耳凸出结构，方便安装，角板右侧设置有减重孔，角板顶部设置有臂推杆电机的伸出孔和让支撑板活动伸缩的导向孔，结构紧凑，导向精确。

优选的，上述推杆支架14通过臂推杆座13铰接到底板12上，臂推杆座13为双耳座结构，通过螺钉固定连接在底板上。

优选的，上述电动摆动推杆9通过摆动推杆固定座11铰接到底板12上，摆动推杆固定座11为双耳座结构，通过螺钉固定连接在底板上。

本发明的机构用于三臂结构机器人时，如图4所示，交错布置3个，工作原理如下：

越障机构在工作下有3种工况。1、无障碍正常行走，2、夹紧爬行，3、遇障碍（防振锤、绝缘子串等）时离线越障。

无障碍正常行走：行走电机20工作带动行走轮1前进，此时夹紧推杆7处于缩回状态，夹紧轮3处于松开状态，机构可正常行走。

夹紧爬行：夹紧推杆电机8作用使夹紧推杆7伸出，使夹紧轮3上升，与行走轮1将高压线2夹紧，此时行走电机20中的刹车器通电使行走轮1自锁固定。夹紧轮3和行走轮1产生的摩擦力使机构抱死高压线2，在通过机器人的其他部件实现夹紧爬行的功能，其中，弹簧机构5可避免夹紧轮在夹紧时产生刚性力。

遇障碍时离线越障：当机器人识别前方有障碍时，夹紧推杆7缩回，使夹紧轮3处于松开状态，臂推杆18伸长使行走轮1、支撑板16及其上固定的结构抬升，留出行走轮离开高压线的空间。摆动推杆电机10作用使摆动推杆9伸出，使机构绕推杆支架14转动，待机构离线后机器人前进进行越障，越障完成后摆动推杆电机10逆向作用使摆动推杆9缩回，机构进线，完成整套越障动作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：包括行走轮（1）、夹紧轮（3）、电动夹紧推杆（7）、电动摆动推杆（9）和电动臂推杆（18），行走轮（1）连接在行走电机（20）上，行走电机（20）通过电机支撑座（19）连接在臂推杆（18）的推杆端部，电机支撑座（19）一侧竖直固定连接有支撑板（16），支撑板（16）后侧通过夹紧推杆座（15）连接电动夹紧推杆（7），电动夹紧推杆（7）上端的推杆固定连接夹紧推杆固定架（6），夹紧推杆固定架（6）通过夹紧轮架（4）连接两个夹紧轮（3），两个夹紧轮（3）与行走轮（1）能够夹紧高压线（2），电动夹紧推杆（7）固定连接在推杆支架（14）上，支撑板（16）下端活动伸入到推杆支架（14）内，推杆支架（14）下端铰接在底板（12）一端上部，推杆支架（14）一侧上端铰接电动摆动推杆（9）的推杆端部，电动摆动推杆（9）的推杆座铰接在底板（12）另一端上部。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：夹紧推杆固定架（6）与夹紧轮架（4）之间通过弹簧机构（5）连接。

3.根据权利要求2所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：弹簧机构（5）包括弹簧、圆柱套和内导向柱，圆柱套底端固定连接在夹紧推杆固定架（6）上，圆柱套两侧设置有对称的两个条形孔，内导向柱活动置于圆柱套内且两端固定连接有两根铰接轴，两根铰接轴伸出两个条形孔后铰接到夹紧轮架（4）上，弹簧套接在圆柱套上且两端分别抵靠在夹紧轮架（4）和圆柱套底端设置的台阶上。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：夹紧推杆固定架（6）一侧设置有导向滑块，支撑板（16）中部竖直方向设置与导向滑块匹配的导向滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：支撑板（16）上固定连接有U型的支撑板定位块（17），支撑板定位块（17）活动套接电动臂推杆（18）。

6.根据权利要求1所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：推杆支架（14）为角形框架一体结构。

7.根据权利要求1所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：推杆支架（14）通过臂推杆座（13）铰接到底板（12）上。

8.根据权利要求1所述的一种输电线路观冰机器人行走越障机构，其特征在于：电动摆动推杆（9）通过摆动推杆固定座（11）铰接到底板（12）上。

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