CN201415716Y - 一种导线可越障机器人行走装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种导线可越障机器人行走装置，该装置采用双臂三关节轮式结构，包括本体和与本体相连接的机械臂，所述本体内部设有电源和用于驱动关节臂运动的减速箱电机，所述机械臂由关节臂、行走轮臂及压紧轮臂构成，所述关节臂的两端分别与本体内减速箱电机的驱动轴及行走轮臂的一端活动连接，行走轮臂的另一端活动连接一沿导线滑动的行走轮，所述行走轮臂的中部活动连接一带有压紧轮的压紧轮臂。该装置可跨越典型导线障碍如防振锤、压接管、间隔棒、悬垂线夹等，可作为高压输电线路巡线机器人以及导线除冰机器人的行走装置，该装置具有结构简单，方便操控，控制精度要求较低，行走及越障速度较快等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及高压输电线的巡线及保护领域，特别关于一种单导线及多***导线可越障式机器人行走装置。
背景技术
为了保障电力线路的正常运行，需要对输电线路进行定期维护。巡检不仅了解掌握线路的运行状况，也能及时发现线路及设备的缺陷和周边环境情况的变化，为线路维修维护提供资料。目前主要是采用人工目测检查的方式，但我国输电线路里程长、覆盖范围广，有些线路还跨越山区、大河、草地及原始森林等，这就使巡检工作劳动强度大且难以保证巡检到位率并且影响巡检质量。为了弥补在这些线路上人工巡检的不足，就迫切需要用基于机器人技术的巡线机器人来辅助人工巡检。这不仅保证了巡检效率、巡检质量，也降低了巡检成本。
针对我国输电线路里程长、覆盖范围广，很大一部分线路需要经过高山大河原始森林等地区，人工巡检难度大等等实际情况，也随着机器人技术的不断进步，采用基于机器人技术的巡线机器人来辅助人工巡检并且逐步代替人工巡检已成为大势所趋。这对于提高电力部门自动化作业程度，改善巡检作业人员劳动条件，提高巡检作业水平，以及提高巡检作业质量都具有重要的意义，对保证我国输电线路的良好运行有着积极的作用。
实用新型内容
为克服现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种使机器人在导线上行走时具备快速、稳定越过障碍物(例如防震锤、压接管或悬垂线)的导线可越障机器人行走装置。
为此，本实用新型提出了一种导线可越障机器人行走装置，该装置包括本体和与本体相连接的机械臂，所述本体内部设有电源和用于驱动关节臂运动的减速箱电机，所述机械臂由关节臂、行走轮臂及压紧轮臂组成，所述关节臂的两端分别与本体内减速箱电机的驱动轴及行走轮臂的一端活动连接，行走轮臂的另一端活动连接一沿导线滑动的行走轮，所述行走轮臂的中部活动连接一带有压紧轮的压紧轮臂。
其中，在本体沿导线方向的一侧均布有两条或三条机械臂。
其中，所述关节臂的下端与本体内的减速箱电机的驱动轴连接、其上端与行走轮臂的下端通过减速箱电机的驱动轴连接，所述行走轮臂的上端与行走轮通过减速箱电机的驱动轴连接，行走轮臂的中部与压紧轮臂通过减速箱电机的驱动轴连接，压紧轮臂的端部连接一用于沿导线滑动且压紧导线的压紧轮。
其中，所述行走轮的外轮槽上即与导线的接触面上设有用于增加摩擦力的塑胶层。
其中，所述本体的形状为中间呈中空圆柱体、圆柱体的两个开口端各连接一半球体的一体式结构，所述行走轮臂和压紧轮臂的横截面形状均为圆形，所述关节臂的形状呈L形。
其中，所述本体内部的电源采用蓄电池、发电机或高压抽能装置。
其中，所述本体内部设有一用于控制电源和所有减速箱电机的控制单元。
其中，所述本体内部底端设有器件固定架，所述控制单元嵌在一电路板上，电路板与器件固定架固连，所述电源位于电路板的正下方且与器件固定架固连。
其中，所述本体内部安装有用于判断到达障碍和离开障碍的传感器。
其中，所述本体内部安装有摄像设备、视频传输设备或除冰设备。
本实用新型的有益效果在于：1)整机结构均为圆弧造型，可以在导线带电的情况下进行作业；2)轮臂结合式设计，无障碍物时以轮行走，可以保证工作时的行走速度；3)行走轮与导线的接触面上设有采用塑胶材料制成的塑胶层，可有效的提高导线与轮的摩擦力，提高整体的爬行角度；4)机器人的越障适应性广，可有效的避让绝大多数规格导线上的障碍，在一个耐张段内往复行走；5)机体均采用铝合金薄壳结构，整体重量轻；6)电机采用蓄电池供电或抽能装置供电，一次充电可行走多个耐张段；7)最大爬坡角度较大，不小于30°；8)行走速度快，非越障时行走速度不小于15m/min。
附图说明
图1为本实用新型行走装置的整体结构示意图，即行走装置的轴测图；
图2为图1所示装置的主视图；
图3为图1所示装置的左视图；
图4为图2所示装置的A-A剖面图；
图5为关节臂从本体中延伸出来后的结构示意图，即图2中的B部放大图；
图6为典型的障碍物中的防振捶示意图；
图7为典型的障碍物中的间隔棒示意图；
图8为典型的障碍物中的悬垂线夹示意图；
图9为本实用新型的装置接近障碍时的示意图；
图10为本实用新型的装置前压紧轮由压紧轮臂带动扭转向下运动的示意图；
图11为本实用新型的装置前压紧轮由压紧轮臂带动扭转向下运动的立体示意图；
图12为本实用新型的装置后关节臂旋转，本体向上抬起的示意图；
图13为本实用新型的装置前关节臂向内侧旋转，前行走轮放下的示意图；
图14为本实用新型的装置前关节臂向内侧旋转，前行走轮放下的立体示意图；
图15为本实用新型的装置后行走轮驱动机器人整体前近的示意图；
图16为本实用新型的装置前行走轮复位，压紧轮复位的示意图；
图17为本实用新型的装置前关节臂顺时针方向旋转，本体后端抬起，放下后压紧轮的示意图；
图18为本实用新型的装置放下后行走轮的示意图；
图19为本实用新型的装置前行走轮驱动机器人前行的示意图；
图20为本实用新型的装置后行走轮复位，压紧轮复位，完成越障的示意图；
图21为本实用新型的装置的越障过程流程图；
图22为本实用新型装置的***原理示意图；
其中，1-本体，2-电源，3-减速箱电机，3a-驱动轴，4-关节臂，5-行走轮臂，6-压紧轮臂，7-行走轮，8-压紧轮，9-导线，10-塑胶层，11-控制单元，12-器件固定架，13-电路板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的导线可越障机器人行走装置作进一步阐述。
如图1-3所示，本实用新型所述的行走装置包括两条机械臂(即前部机械臂和后部机械臂)和本体1，所述两条机械臂的结构和连接方式均相同，都包括一L形关节臂4、一行走轮臂5和一压紧轮臂6，所述行走轮臂和压紧轮臂的横截面形状均为圆形，所述关节臂4的下端与置于本体内的减速箱电机3的驱动轴3a连接、关节臂的上端与行走轮臂5的下端通过减速箱电机3的驱动轴3a连接，所述行走轮臂5的上端与行走轮7通过减速箱电机3的驱动轴3a连接，行走轮臂5的中部与压紧轮臂6的一端通过减速箱电机3的驱动轴3a连接，压紧轮臂6的另一端连接一用于沿导线9滑动且压紧导线的压紧轮8。所述本体的中间呈中空圆柱体，圆柱体的开口两端各连接一个半球体，如图4所示，本体内上部安装有一减速箱电机3，通过减速箱电机的驱动轴3a与从本体延伸出去的关节臂的下端连接，本体的底部装有一器件固定架12，其下部安装一蓄电池2，蓄电池的正上方设有一与器件固定架12连接的电路板13，控制单元11嵌在电路板上。为了增大行走轮7与导线1间的摩擦力、确保行走轮不脱线、提高整体的爬行角度，在行走轮的轮槽处即行走轮与导线接触的位置设有塑胶层10，该塑胶层可采用耐磨材料制成。
所述关节臂与行走轮臂之间、行走轮臂与压紧轮臂之间及行走轮臂与行走轮之间均通过减速箱电机的驱动轴完成连接。所述本体1和压紧轮臂6均与导线9平行，行走轮臂5与导线9垂直，关节臂与行走轮臂之间的连接关系如图5所示，减速箱电机3通过其驱动轴3a固定连接在关节臂4上，行走轮臂5与减速箱电机3的驱动轴3a连接。该减速箱电机3的轴线与导线9平行，通过减速箱电机3的旋转可使其中一条机械臂中的行走轮臂5、与其相连的行走轮7及通过压紧轮臂6与其相连的压紧轮8旋转运动，从而远离障碍物。
如图6、图7、图8所示，分别为典型的障碍物中的防震锤、间隔棒及悬垂线的示意图。
按照附图10-20中所示的前进方向上，位置在前的为前机械臂，位置在后的为后机械臂。下面以越过导线上的防震锤为例说明本实用新型装置的越障过程，本实用新型的装置通过两条机械臂上的行走轮和压紧轮悬挂于单根导线上，对于多***导线则悬挂于***导线的下部子导线上：1)如图9所示，由接近开关或接触传感器判断到达障碍，机器人停止前进；2)如图10和图11所示，其中前机械臂中的压紧轮由压紧轮臂带动扭转向下；3)如图12所示，后机械臂中的关节臂逆时针方向旋转，机械人本体的前端向上抬起(由于行走轮有沟槽，需要行走轮抬起一定高度才能松开导线而放下)，前机械臂的行走轮脱线；4)如图13、14所示，前机械臂的关节臂向内侧旋转，放下前机械臂的行走轮；5)如图15所示，后机械臂的行走轮驱动机器人整体前近，传感器判断后机械臂的行走轮接近障碍时停止；6)如图16所示，前机械臂的行走轮复位，前机械臂的压紧轮复位；7)如图17所示，前机械臂的关节臂顺时针方向旋转，本体的后端向上抬起，放下后机械臂的压紧轮；8)如图18所示，放下后机械臂的行走轮；9)如图19所示，前机械臂的行走轮驱动机器人前行，传感器判断完全越过障碍后停止；10)如图20所示，后机械臂的行走轮复位，后机械臂的压紧轮复位，完成越障。
图21为本实用新型的装置的越障过程流程图，图22为本实用新型装置的***原理示意图，本实用新型的行走装置由控制单元控制减速箱电机和电源，减速箱电机驱动导线爬行装置，机器人由高压抽能装置或发电机提供电源，并存储在蓄电池中，发电机或蓄电池两者都可给该装置供电，按照需要进行切换调整。控制单元负责通讯和任务分解，控制电机的动作，并驱动机器人完成各种动作，所述控制单元可采用CPU(中央处理器)等现有技术。
此外，可依据需要在本体1中的器件连接架上安装接近开关或接触传感器，用于判断到达障碍和离开障碍；或在所述本体1中的器件连接架上安装摄像设备和视频传输设备，就可以将本实用新型的装置作为巡线机器人的行走装置使用；或在所述本体1中的器件连接角上设置现有的各种除冰机构就可以将本实用新型的装置作为除冰机器人的行走装置使用。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1、一种导线可越障机器人行走装置，其特征在于：该装置包括本体(1)和与本体相连接的机械臂，所述本体内部设有电源(2)和用于驱动关节臂运动的减速箱电机(3)，所述机械臂由关节臂(4)、行走轮臂(5)及压紧轮臂(6)构成，所述关节臂(4)的两端分别与本体内减速箱电机(3)的驱动轴(3a)及行走轮臂(5)的一端活动连接，行走轮臂(5)的另一端活动连接一沿导线(9)滑动的行走轮(7)，所述行走轮臂(5)的中部活动连接一带有压紧轮(8)的压紧轮臂(6)。
2、如权利要求1所述的行走装置，其特征在于：在本体(1)沿导线(9)方向的一侧均布有两条或三条机械臂。
3、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述关节臂(4)的下端与本体内的减速箱电机(3)的驱动轴(3a)连接、其上端与行走轮臂(5)的下端通过减速箱电机(3)的驱动轴(3a)连接，所述行走轮臂(5)的上端与行走轮(7)通过减速箱电机(3)的驱动轴(3a)连接，行走轮臂(5)的中部与压紧轮臂(6)通过减速箱电机(3)的驱动轴(3a)连接，压紧轮臂(6)的端部连接一用于沿导线(9)滑动且压紧导线的压紧轮(8)。
4、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述行走轮(7)的外轮槽上即与导线的接触面上设有用于增加摩擦力的塑胶层(10)。
5、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述本体(1)的形状为中间呈中空圆柱体、圆柱体的两个开口端各连接一半球体的一体式结构，所述行走轮臂(5)和压紧轮臂(6)的横截面形状均为圆形，所述关节臂(4)的形状呈L形。
6、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述本体(1)内部的电源(2)采用蓄电池、发电机或高压抽能装置。
7、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述本体(1)内部设有一用于控制电源和所有减速箱电机的控制单元(11)。
8、如权利要求7所述的行走装置，其特征在于：所述本体(1)内部底端设有器件固定架(12)，所述控制单元(11)和电源(2)均与器件固定架连接且电源(2)位于控制单元的正下方。
9、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述本体(1)内部安装有用于判断到达障碍和离开障碍的传感器。
10、如权利要求1或2所述的行走装置，其特征在于：所述本体(1)内部安装有摄像设备、视频传输设备或除冰设备。
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