CN1689769A - 一种超高压输电线巡检机器人机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及移动机器人机构,具体地说是一种超高压输电线巡检机器人机构。它由移动车体、后手臂、前手臂组成,其中:移动车体由本体和行走轮组成,行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上,并与线相抓持,本体通过转动副分别与前、后手臂相连,手臂末端为手爪;所述前手臂、后手臂结构相同,其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成,上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构,通过水平转动副与下臂相连接,下臂为大行程伸缩机构。本发明工作空间大、重量轻、能耗低且越障能力强。
Description
技术领域
本发明涉及移动机器人机构,具体地说是一种超高压输电线巡检机器人机构。
背景技术
在现有的超高压输电线巡检机器人机构中,大部分采用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机构(文献1:Jun Sawada,KazuyukiKusumoto,Tadashi Munakata,Yasuhisa Maikawa,Yoshinobu Ishikawa,“AMobile Robot For Inspection of Power Transmission Lines”,IEEE Trans.PowerDelivery,1991,Vol.6,No.1:pp..309-315;文献2:Mineo Higuchi,YoichiroMaeda,Sadahiro Tsutani,Shiro Hagihara,“Development of a Mobile InspectionRobot for Power Transmission Lines”,J.of the Robotics Society of Japan,Japan,Vol.9,No.4,pp.457-463,1991),或者采用多组移动单元串联组成的多自由度移动机构(文献3:Shin-ichi Aoshima,Takeshi Tsujimura,Tetsuro Yabuta,“A Wire Mobile Robot with Multi-unit Structure”,IEEE/RSJIntermational Workshop on Intelligent Robots and Systems’89,Sep.4-6,1989,Tsukuba,Japan,pp.414-421)。这些机构的结构复杂、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制,因此,难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业。
发明内容
为克服上述移动机构结构复杂、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制之不足,本发明提供一种工作空间大、重量轻、能耗低且越障能力强的轮手复合的超高压输电线巡检机器人机构。
为了实现上述目的,本发明超高压输电线巡检机器人机构由移动车体、后手臂、前手臂组成,其中:移动车体由本体和行走轮组成,行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上,并与线相抓持,本体通过转动副分别与前、后手臂相连,手臂末端为手爪;
其中:本发明所述前手臂、后手臂结构相同,分别与驱动电机相连;其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成,上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构,通过水平转动副与下臂相连接,下臂为大行程伸缩机构;所述前手爪、后手爪与线相抓持,可采用常规的夹持式手爪结构,或夹持与行走组合的复合机构,或行走轮组合的复合夹持机构;所述行走轮与驱动电机相连;
另外,本体上可安装卷筒,通过柔索连接本体和前后两个手臂;所述卷筒与驱动电机相连。
该发明基于轮、手复合的原理,采用连续移动与蠕动爬行相结合的工作方式,具有沿超高压输电线行走和跨越其上障碍物的功能。
本发明具有如下优点:
1.本发明采用轮手复合机构,利于行走与越障。该结构结合了轮式移动和蠕动爬行机构的优点,既可沿线快速行走,也可跨越障碍。
2.越障能力强。本发明利用手臂与移动车体协调运动,柔索承载并带动移动车体跨越障碍,并能够跨越超高压输电线路中多种障碍(防振锤、绝缘子、悬垂金具及压接管等)。
3.工作空间大。前后手臂带有伸缩及旋转关节(伸缩可通过大行程伸缩机构实现),具有较大的伸长量和旋转角度,使手臂触及的工作范围较大。
4.重量轻。本发明采用柔索承载并带动本体跨越障碍,前后手臂不需要太高的强度,从而降低了整个机构重量,更适合野外作业和上下线路的需要。
5.能耗低。本发明采用柔索承载使电机的驱动力矩降低,从而降低了能耗。
6.应用范围较广。本发明可作为高压输电线路及电话线路的巡检机器人移动机构。
附图说明
图1为本发明机构示意图。
图2为障碍环境示意图。
图3a为越障过程第一个动作描述示意图。
图3b为越障过程第二个动作描述示意图。
图3c为越障过程第三个动作描述示意图。
图4为本发明另一实施例机构示意图。
图5为本发明又一实施例机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示,本发明的机械结构由本体1、后手臂2、行走轮4、前手臂6、柔索7及卷筒8组成,其中:移动车体由本体1和行走轮4组成,行走轮4通过水平转动副和移动副安装在本体1上,并与线相抓持;本体1通过转动副分别与前、后手臂6、2相连,手臂末端为手爪;前手臂6、后手臂2结构相同,其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成,上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构,通过水平转动副与下臂相连接,下臂为大行程伸缩机构,可采用常规中的任一种;所述前、后手爪5、3可为常规的夹持式手爪结构,分别与线相抓持,二者之间由绕于卷筒8上的柔索7相连;卷筒8安装在本体1上;行走轮4、卷筒8及前、后手臂分别由驱动电机驱动。
本发明所述前后手臂分别具有四个自由度,可实现二维平动和二维转动,即实现水平伸缩、俯仰、偏转及竖直方向移动。移动车体可沿线行走,行走轮4相对于本体1可实现竖直方向移动及绕水平方向翻转运动。利用柔索7连接本体1和二条手臂,手臂末端为手爪,控制前后手臂及手爪动作,可张紧、松开柔索。越障过程中,利用该柔索7承受移动车体重量,同时导引移动车体沿柔索7前后移动。
图2所示为超高压输电线路障碍环境,在架空地线11上的主要障碍物为防振锤12、绝缘子13、悬垂金具及线夹14等,在杆塔处,两输电线成空间异面直线,沿水平及铅垂方向均有夹角。本机构由伺服电机驱动,通过移动车体、手臂及柔索间协调动作,可沿线行进并跨越杆塔处的障碍物,实现在杆塔处两空间异面直线间跨越行走。参见图3a、3b、3c,沿线行走具体过程中,两手臂从线上脱开且收回至车体附近,整机悬挂于线上。驱动电机带动行走轮4回转,实现整机沿线行走。越障过程中,前后手臂伸出,手爪分别抓线,柔索7张紧,行走轮4脱线,利用柔索7承受整机重量。驱动电机带动卷筒8转动,则移动车体沿柔索7移动,越过障碍后,行走轮4挂至线上,两手臂脱线并收回,继续沿线行走。
实施例2
如图4所示,本发明机构与实施例1不同之处为:去掉柔索及卷筒,两手臂的手爪变为夹持与行走组合的复合机构,该机构由驱动轮和夹紧装置组成,即:前手爪5、后手爪3均为一个驱动轮位于线上边、一个夹紧装置位于线下边的结构,既能沿线行走,又能抓线。沿线行走过程与实施例1相同。越障过程中,前、后手臂6、2伸出,整机沿线行进,当前手爪5遇到障碍物时,脱线,由后手爪3、行走轮4带动移动车体前进,越过障碍后,前手爪5的驱动轮挂于线上。按相同的方法,行走轮4、后手爪3依次脱线、挂线,并跨越线上的障碍物。
实施例3
与实施例2不同之处为:如图5所示,前手爪5、后手爪3均为行走轮组合的复合夹持机构,即一个大轮(位于线上边),两小轮(位于线下边)组合结构。
Claims (7)
1.一种超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:由移动车体、后手臂(2)、前手臂(6)组成,其中:移动车体由本体(1)和行走轮(4)组成,行走轮(4)通过水平转动副和移动副安装在本体(1)上,并与线相抓持,本体(1)通过转动副分别与前、后手臂(6、2)相连,手臂末端为手爪。
2.按照权利要求1所述超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:所述前手臂(6)、后手臂(2)结构相同,其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成,上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构,通过水平转动副与下臂相连接,下臂为大行程伸缩机构。
3.按照权利要求1所述超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:所述前、后手臂(6、2)分别与驱动电机相连。
4.按照权利要求1所述超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:所述前手爪(5)、后手爪(3)与线相抓持,可采用夹持式手爪结构,或夹持与行走组合的复合机构,或行走轮组合的复合夹持机构。
5.按照权利要求1所述超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:所述行走轮(4)与驱动电机相连。
6.按照权利要求1~4之一所述超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:本体(1)上可安装卷筒(8),通过柔索(7)连接本体(1)和前后两个手臂。
7.按照权利要求6所述超高压输电线巡检机器人机构,其特征在于:所述卷筒(8)与驱动电机相连。
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