一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人的制作方法
【專利說明】一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，尤其涉及到一種架空高壓輸電線路電力鐵塔攀爬機(jī)器人，能進(jìn)行檢修維護(hù)裝備的運(yùn)載，并能對線路進(jìn)行巡檢，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)的高壓輸電線路巡檢方法主要以人工巡線為主，其巡線效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工人經(jīng)常野外工作，工作環(huán)境惡劣，并且跨越高山、密林、大河的輸電線路檔段的巡檢難度更大，存在安全隱患。采用直升機(jī)巡檢效率較高，但是其經(jīng)濟(jì)效益差，并且容易忽略輸電線路的細(xì)微損壞。采用無人機(jī)巡檢也具有效率高的優(yōu)點(diǎn)，但其續(xù)航能力差，易受環(huán)境的干擾，如氣壓變化、大風(fēng)、雨雪等天氣下，難以執(zhí)行巡檢作業(yè)。巡檢機(jī)器人是一種用于巡檢高壓輸電線路的特種機(jī)器人，可用于代替人工巡檢，其巡檢效率高，成像效果好，是機(jī)器人技術(shù)與輸電線路巡檢技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的趨勢。
[0004]目前國內(nèi)外高壓輸電線路的維修、維護(hù)基本上采用人工登塔的方式，由檢修人員攜帶檢設(shè)備與工具來完成各項(xiàng)檢修任務(wù)，如:如絕緣子檢測與清掃等，這不僅僅需要大量的人力，而且危險(xiǎn)。
[0005]近年來出現(xiàn)的高壓輸電線路巡檢機(jī)器人(如申請?zhí)枮镃N200410061316.8、201210512481.5、201110419935.X等)可對輸電線路進(jìn)行巡視，但此種機(jī)器人需要人工吊裝上線和下線，這樣不僅需要大量人力和物力，而且吊裝的過程機(jī)器人必須遠(yuǎn)離導(dǎo)線，因而其上下線存在較大的安全隱患。華南理工大學(xué)研究了一種五自由度攀爬機(jī)器人，該機(jī)器人由三個(gè)擺動(dòng)關(guān)節(jié)、兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和兩個(gè)末端夾持器串聯(lián)而成，能夠?qū)崿F(xiàn)對各種桿件、桁架的攀爬，能實(shí)現(xiàn)尺蠖式、扭轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式前進(jìn)與越障。但該機(jī)器人無法適應(yīng)電力鐵塔不同型號的角鋼的工作環(huán)境。四川大學(xué)研究了一種關(guān)節(jié)式鐵塔攀爬機(jī)器人(申請?zhí)?201010500534.2)，該機(jī)器人能夠在鐵塔角鋼結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)尺蠖式，扭轉(zhuǎn)式行走及越障，但該機(jī)器人不能實(shí)現(xiàn)在鐵塔的多側(cè)越障和行走，空間適應(yīng)性較差，且不能實(shí)現(xiàn)上線運(yùn)動(dòng)。國家電網(wǎng)公司提出了一種鐵塔攀爬機(jī)器人(申請?zhí)?201410328294.0)，該方案只是提出了一種由上臂和下臂交替伸縮后掛在桿塔上的橫桿來實(shí)現(xiàn)向上攀爬，對桿塔的結(jié)構(gòu)要求高，適應(yīng)性差，并且無法在桿塔的多側(cè)攀爬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種能夠滿足所有輸電線路鐵塔攀爬的機(jī)器人，在無人操控的情況下能夠搭載巡檢設(shè)備沿著鐵塔型鋼攀爬行走，并能夠繞過障礙物(如鋼架連接板、連接螺母等)行走至鐵塔橫擔(dān)上，最后從橫擔(dān)跨越至線路地線上，并能夠在地線上進(jìn)行巡視。此機(jī)器人彌補(bǔ)了現(xiàn)有高壓輸電線路巡檢機(jī)器人不能自動(dòng)上線的不足，大大節(jié)省了人工吊裝上線的人力成本，提高了檢修效率，保障了輸電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
[0007]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的:
一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，其特征在于，包括至少一對活動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的機(jī)器人本體，兩個(gè)活動(dòng)機(jī)構(gòu)之間通過連接組件連接后能夠發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)活動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，均包括:胯部平臺、并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂、腕部平臺、足部轉(zhuǎn)動(dòng)副、電磁足部平臺、以及足部機(jī)械爪；所述連接組件為一個(gè)胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副；兩個(gè)胯部平臺由胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副連接并驅(qū)動(dòng)其相互轉(zhuǎn)動(dòng)，腕部平臺與所述的電磁足部平臺由足部轉(zhuǎn)動(dòng)副連接并驅(qū)動(dòng)其相互轉(zhuǎn)動(dòng)，并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂兩端分別連接胯部平臺和腕部平臺；所述胯部平臺和腕部平臺能夠通過并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)后發(fā)生相互運(yùn)動(dòng)。
[0008]在上述的一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，所述跨部轉(zhuǎn)動(dòng)副包括跨部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)、跨部轉(zhuǎn)動(dòng)副軸承座、胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸、深溝球軸承、軸套、銷釘、緊固螺栓；所述胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸承座與胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸分別通過螺栓安裝在一對胯部平臺上；所述胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)安裝在胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副軸承座上；深溝球軸承安裝在胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副軸承座上；胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝與深溝球軸承配合；軸套與胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸孔配合，并用銷釘進(jìn)行軸向固定；胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)的輸出軸與胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸孔配合，并用緊固螺釘進(jìn)行軸向和徑向固定。
[0009]在上述的一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，所述并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂包括十字聯(lián)軸器、方鋼套筒伸縮機(jī)構(gòu)、球鉸、直線推桿；單個(gè)并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂中球鉸數(shù)量為6個(gè)，3個(gè)球鉸安裝在胯部平臺上，3個(gè)球鉸安裝在腕部平臺上；胯部平臺上的球鉸和腕部平臺上的球鉸用直線推桿連接，單個(gè)并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂中直線推桿數(shù)量為3個(gè)；單個(gè)并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂中十字聯(lián)軸器的數(shù)量為2個(gè)，分別安裝在胯部平臺的中央和腕部平臺的中央，并用方鋼套筒伸縮機(jī)構(gòu)連接。
[0010]在上述的一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，單個(gè)并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂中方鋼套筒伸縮機(jī)構(gòu)數(shù)量為I個(gè)。
[0011]在上述的一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，所述足部轉(zhuǎn)動(dòng)副包括回轉(zhuǎn)支承安裝螺紋孔、回轉(zhuǎn)支承安裝墊圈、回轉(zhuǎn)支承安裝螺桿、回轉(zhuǎn)支承、電磁足部平臺安裝螺釘、足部轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)齒輪，足部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)；所述回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)支承安裝墊圈用回轉(zhuǎn)支承安裝螺桿固定在回轉(zhuǎn)支承安裝螺紋孔上；電磁足部平臺通過電磁足部平臺安裝螺釘安裝在回轉(zhuǎn)支承上；足部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)安裝在腕部平臺上，足部轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)齒輪安裝在足部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)輸出軸上；足部轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外圈嚙合。
[0012]在上述的一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，所述足部機(jī)械爪安裝在電磁足部平臺上；電磁足部平臺包括電磁足部板和電磁足部電磁鐵；所述電磁足部電磁鐵安裝在電磁足部板的三個(gè)角處；其中，電磁足部電磁鐵為一種電永磁體。
[0013]在上述的一種混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人，所述足部機(jī)械爪包括足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)、足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)齒輪、機(jī)械爪動(dòng)件、驅(qū)動(dòng)安裝座、機(jī)械爪固件、機(jī)械爪安裝銷軸；所述驅(qū)動(dòng)安裝座安裝在電磁足部板的上方，機(jī)械爪固件安裝在電磁足部板的下方，所述機(jī)械爪動(dòng)件通過機(jī)械爪安裝銷軸安裝在驅(qū)動(dòng)安裝座內(nèi)側(cè)，足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)齒輪通過機(jī)械爪安裝銷軸安裝在驅(qū)動(dòng)安裝座內(nèi)側(cè)，足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在驅(qū)動(dòng)安裝座的外側(cè)，足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與所述足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)齒輪同軸。
[0014]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):能夠滿足所有輸電線路鐵塔攀爬的機(jī)器人，在無人操控的情況下能夠搭載巡檢設(shè)備沿著鐵塔型鋼攀爬行走，并能夠繞過障礙物(如鋼架連接板、連接螺母等)行走至鐵塔橫擔(dān)上，最后從橫擔(dān)跨越至線路地線上，并能夠在地線上進(jìn)行巡視。此機(jī)器人彌補(bǔ)了現(xiàn)有高壓輸電線路巡檢機(jī)器人不能自動(dòng)上線的不足，大大節(jié)省了人工吊裝上線的人力成本，提高了檢修效率，保障了輸電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發(fā)明的混聯(lián)雙足鐵塔攀爬機(jī)器人的立體結(jié)構(gòu)圖的示意圖。
[0016]附圖2為本發(fā)明的機(jī)器人胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副的剖面圖的示意圖。
[0017]附圖3為本發(fā)明的機(jī)器人并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0018]附圖4為本發(fā)明的機(jī)器人足部轉(zhuǎn)動(dòng)副的剖視圖的示意圖。
[0019]附圖5為旋轉(zhuǎn)支承三維模型示意圖。
[0020]附圖6為本發(fā)明的機(jī)器人電磁足部平臺的結(jié)構(gòu)組成和足部機(jī)械爪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖7為本發(fā)明的機(jī)器人的足部機(jī)械爪的立體圖的示意圖。
[0022]附圖8為本發(fā)明的單個(gè)并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)原理圖。
[0023]附圖9本發(fā)明的機(jī)器人的動(dòng)作示意圖。
[0024]附圖10-1是機(jī)器人在鐵塔的主角鋼的一個(gè)面上行走時(shí)的示意圖。
[0025]附圖10-2是機(jī)器人從鐵塔的主角鋼的一個(gè)面行走至與其成270°角的另一個(gè)面時(shí)的示意圖。
[0026]附圖10-3是機(jī)器人從塔身行走至橫擔(dān)上時(shí)的示意圖。
[0027]附圖10-4是機(jī)器人一個(gè)足部與鐵塔吸附另一個(gè)足部離開鐵塔的示意圖。
[0028]附圖10-5是機(jī)器人上線示意圖。
[0029]附圖10-6是機(jī)器人整個(gè)上線過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。圖中，1-胯部平臺，2-胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副，3-并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂，4-腕部平臺，5-足部轉(zhuǎn)動(dòng)副，6-電磁足部平臺，7-足部機(jī)械爪；2001-胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)，2002-胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副軸承座，2003-胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸，2004-深溝球軸承，2005-軸套，2006-銷釘，2007-緊固螺栓，3001-十字聯(lián)軸器，3002-方鋼套筒伸縮機(jī)構(gòu)，3003-球鉸，3004-直線推桿，5001-回轉(zhuǎn)支承安裝螺紋孔，5002-回轉(zhuǎn)支承安裝墊圈，5003-回轉(zhuǎn)支承安裝螺桿，5004-回轉(zhuǎn)支承，5005-電磁足部平臺安裝螺釘，5006-足部轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)齒輪，5007-足部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)，6001-電磁足部板，6002-電磁足部電磁鐵，7001-足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)，7002-足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)齒輪，7003-機(jī)械爪動(dòng)件，7004-驅(qū)動(dòng)安裝座，7005-機(jī)械爪固件，7006-機(jī)械爪安裝銷軸。
[0031]實(shí)施例:
一、首先介紹一下本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。
[0032]本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)如附圖1所示，其結(jié)構(gòu)左右對稱，包括一對胯部平臺1，一對并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂3，一個(gè)胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副2，一對腕部平臺4，一對足部轉(zhuǎn)動(dòng)副5，一對電磁足部平臺6，一對足部機(jī)械爪7。其中胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副由跨部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)2001、跨部轉(zhuǎn)動(dòng)副軸承座2002、胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸2003、深溝球軸承2004、軸套2005、銷釘2006、緊固螺栓2007組成；并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂由十字聯(lián)軸器3001、方鋼套筒伸縮機(jī)構(gòu)3002、球鉸3003、直線推桿3004組成；足部轉(zhuǎn)動(dòng)副由回轉(zhuǎn)支承安裝螺紋孔5001、回轉(zhuǎn)支承安裝墊圈5002、回轉(zhuǎn)支承安裝螺桿5003、回轉(zhuǎn)支承5004、電磁足部平臺安裝螺釘5005、足部轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)齒輪5006，足部轉(zhuǎn)動(dòng)副電機(jī)5007組成；電磁足部平臺由電磁足部板6001和電磁足部電磁鐵6002組成；足部機(jī)械爪由足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)電機(jī)7001、足部機(jī)械爪驅(qū)動(dòng)齒輪7002、機(jī)械爪動(dòng)件7003、驅(qū)動(dòng)安裝座7004、機(jī)械爪固件7005、機(jī)械爪安裝銷軸7006組成。
[0033]胯部平臺由胯部轉(zhuǎn)動(dòng)副連接并驅(qū)動(dòng)其相互轉(zhuǎn)動(dòng)，腕部平臺與電磁足部平臺由足部轉(zhuǎn)動(dòng)副連接并驅(qū)動(dòng)其相互轉(zhuǎn)動(dòng)，胯部平臺和腕部平臺由并聯(lián)執(zhí)行機(jī)械臂連接并驅(qū)動(dòng)其相互運(yùn)動(dòng)?？璨哭D(zhuǎn)動(dòng)軸承座與胯部轉(zhuǎn)動(dòng)軸分別安裝在一對胯