本發(fā)明屬于特種機(jī)器人技術(shù)，特別是具有越障功能的擺動(dòng)臂式高壓線爬行機(jī)器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，高壓線架設(shè)在鐵塔、高壓線桿的頂端的高空中，離地面十幾米以上的距離。當(dāng)高壓線經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后需要檢測(cè)、維護(hù)等作業(yè)，工程人員爬到塔架頂端，以高壓線上放置的滑輪支架為運(yùn)輸工具，完成作業(yè)，危險(xiǎn)度高，操作復(fù)雜。為此，相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)人員設(shè)計(jì)了能夠在高壓線上爬行的裝置——高壓線爬行機(jī)器人，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)懸掛在高壓線的行走輪，帶動(dòng)裝置前進(jìn)，裝置上安裝檢測(cè)設(shè)備、簡(jiǎn)單作業(yè)的工具，自動(dòng)完成一些檢測(cè)、維護(hù)等作業(yè)，替代了工程技術(shù)人員的部分工作，具有一定的進(jìn)步。

根據(jù)架設(shè)的需要，高壓線通過(guò)線墩固定在高壓線塔上。但是，現(xiàn)有技術(shù)的高壓線爬行機(jī)器人只能在平滑的高壓線上爬行，當(dāng)高壓線爬行機(jī)器人爬行遇到線墩時(shí)，高壓線爬行機(jī)器人停止前進(jìn)。由于高壓線爬行機(jī)器人不具備越障能力，高壓線爬行機(jī)器人并不能很好的適應(yīng)長(zhǎng)距離檢測(cè)、維護(hù)等工程應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決因高壓線爬行機(jī)器人不具備越障能力而不適應(yīng)長(zhǎng)距離檢測(cè)、維護(hù)等工程應(yīng)用的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種通過(guò)擺動(dòng)臂和可分離的行走輪元件實(shí)現(xiàn)越障功能的高壓線爬行機(jī)器人。

具體技術(shù)方案:本發(fā)明提供的具有越障功能的擺動(dòng)臂式高壓線爬行機(jī)器人的底座上方沿單一方向設(shè)置多組相同結(jié)構(gòu)的擺動(dòng)臂組合，每組擺動(dòng)臂組合包含兩個(gè)沿底座豎直中心面呈對(duì)稱(chēng)布置的擺動(dòng)臂，擺動(dòng)臂的下端分別與底座鉸接，鉸接軸與擺動(dòng)臂組合布置的方向相同。每組擺動(dòng)臂組合的擺動(dòng)臂與底座之間設(shè)置有推動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于推動(dòng)兩個(gè)擺動(dòng)臂沿鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)臂同時(shí)向外張開(kāi)或同時(shí)向內(nèi)閉合的動(dòng)作。擺動(dòng)臂的上端內(nèi)側(cè)安裝行走輪元件，行走輪元件的軸線與擺動(dòng)臂下端的鉸接軸呈垂直方向布置，各個(gè)行走輪元件通過(guò)單獨(dú)的電機(jī)提供動(dòng)力。所述的擺動(dòng)臂組合的兩個(gè)呈對(duì)稱(chēng)布置的擺動(dòng)臂結(jié)構(gòu)相同，擺動(dòng)臂組合的兩個(gè)擺動(dòng)臂與底座的鉸接軸平行，兩個(gè)鉸接軸沿底座豎直中心面對(duì)稱(chēng)。

其中，所述的行走輪元件具有單側(cè)輪緣，輪緣布置在靠近擺動(dòng)臂的一側(cè)，輪圈布置在遠(yuǎn)離擺動(dòng)臂的一側(cè)，輪圈前端面設(shè)置有沿輪圈圓周均布的凸起。當(dāng)擺動(dòng)臂同時(shí)向內(nèi)閉合時(shí)，所述的凸起相互咬合，行走輪元件同時(shí)向內(nèi)閉合形成行走輪，使得行走輪的兩側(cè)輪緣壓緊在高壓線的兩側(cè)，行走輪的輪圈壓緊在高壓線的上側(cè)。

進(jìn)一步的，電機(jī)通過(guò)蓄電池供電，蓄電池安裝在底座上，控制系統(tǒng)也安裝在底座上，底座上設(shè)置安裝檢測(cè)工具或者作業(yè)工具的接口。

其中，所述的擺動(dòng)臂與底座之間的推動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與鉸接軸同軸且固定在擺動(dòng)臂上的齒輪，與齒輪嚙合的豎直布置的齒條及推動(dòng)齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力元件，所述的動(dòng)力元件固定在底座上，動(dòng)力元件具體可采用電動(dòng)推桿、電磁鐵、電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠螺母部件等能夠產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)的元件或機(jī)構(gòu)。

底座上設(shè)置有檢測(cè)高壓線障礙物的傳感器，向控制系統(tǒng)發(fā)送檢測(cè)信號(hào)，控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，控制擺動(dòng)臂張開(kāi)閉合動(dòng)作，所述的傳感器包括設(shè)置于擺動(dòng)臂前的輪前傳感器，設(shè)置于擺動(dòng)臂后的輪后傳感器。傳感器采用紅外線傳感器、超聲波傳感器、視覺(jué)傳感器等，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)、可編程控制器等，均為技術(shù)成熟的工業(yè)產(chǎn)品，本發(fā)明所述的高壓線包括所有架設(shè)于空中的線路，如輸電線，信號(hào)線等。

本發(fā)明提供的具有越障功能的擺動(dòng)臂式高壓線爬行機(jī)器人，工作過(guò)程如下：在單根高壓線上，所述的高壓線爬行機(jī)器人的擺動(dòng)臂全部閉合，行走輪的輪圈壓緊在高壓線的頂面，輪緣壓緊在高壓線的側(cè)面，行走輪帶動(dòng)高壓線爬行機(jī)器人前進(jìn)。當(dāng)輪前傳感器檢測(cè)到障礙物，將信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制擺動(dòng)臂向兩側(cè)張開(kāi)，擺動(dòng)臂處于閉合狀態(tài)的行走輪驅(qū)動(dòng)下前進(jìn)，越過(guò)障礙。擺動(dòng)臂后的輪后傳感器檢測(cè)到障礙物，將信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制處于張開(kāi)狀態(tài)的擺動(dòng)臂向內(nèi)閉合。

本發(fā)明的有益效果：相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的具有越障功能的擺動(dòng)臂式高壓線爬行機(jī)器人通過(guò)在底座上設(shè)置多組與底座鉸接的擺動(dòng)臂推動(dòng)機(jī)構(gòu)以及設(shè)置在擺動(dòng)臂上的設(shè)置可分離的行走輪元件，實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)臂帶動(dòng)行走輪向外張開(kāi)而越過(guò)障礙物的功能?？朔爽F(xiàn)有技術(shù)的高壓線爬行機(jī)器人只適用于在沒(méi)有障礙物的高壓線上爬行的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了高壓線爬行機(jī)器人的越障能力。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明提供的高壓線爬行機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2擺動(dòng)臂處于閉合狀態(tài)的示意圖。

圖3擺動(dòng)臂處于張開(kāi)狀態(tài)的示意圖。

圖4高壓線爬行機(jī)器人的行走輪元件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5高壓線爬行機(jī)器人的控制系統(tǒng)原理圖。

圖6高壓線爬行機(jī)器人第一組擺動(dòng)臂越過(guò)障礙的示意圖。

圖7高壓線爬行機(jī)器人第二組擺動(dòng)臂越過(guò)障礙的示意圖。

圖中，01-底座，02-擺動(dòng)臂，03-推動(dòng)機(jī)構(gòu)，031-齒輪，032-齒條033-動(dòng)力元件，04-電機(jī)，05-行走輪元件，051-輪緣，052-輪圈，053-凸起，06-傳感器，061-輪前傳感器，062-輪后傳感器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

如圖1所示，為本發(fā)明提供的高壓線爬行機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，高壓線爬行機(jī)器人的底座01上方設(shè)置三組相同的擺動(dòng)臂組合，每組擺動(dòng)臂組合包含兩個(gè)呈對(duì)稱(chēng)布置的擺動(dòng)臂02，擺動(dòng)臂02的下端與底座01鉸接。每組擺動(dòng)臂組合的擺動(dòng)臂02與底座01之間設(shè)置有推動(dòng)機(jī)構(gòu)03，具體到本實(shí)施例為與鉸接軸同軸且固定在擺動(dòng)臂上的齒輪031，與齒輪嚙合的豎直布置的齒條032及推動(dòng)齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力元件033，動(dòng)力元件033具體采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠螺母機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)絲杠的電機(jī)固定在底座上，齒條031包括兩根，對(duì)稱(chēng)固定在螺母部件上。行走輪元件05安裝在擺動(dòng)臂02的內(nèi)側(cè)，輪緣051靠近擺動(dòng)臂02，行走輪元件05通過(guò)電機(jī)04驅(qū)動(dòng)；底座上設(shè)置有用于檢測(cè)高壓線障礙物的傳感器06。

如圖2所示，為擺動(dòng)臂處于閉合狀態(tài)的示意圖。推動(dòng)機(jī)構(gòu)03的電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠正向轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠螺母部件向下移動(dòng)，固定在絲杠螺母部件上的齒條032一起向下移動(dòng)，兩側(cè)齒輪031轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)擺動(dòng)臂向內(nèi)閉合。

如圖3所示，為擺動(dòng)臂處于張開(kāi)狀態(tài)的示意圖。推動(dòng)機(jī)構(gòu)03的電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠螺母部件向上移動(dòng)，固定在絲杠螺母部件上的齒條032一起向上移動(dòng)，兩側(cè)齒輪031轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)擺動(dòng)臂向外張開(kāi)。

如圖4所示，為本發(fā)明提供的高壓線爬行機(jī)器人的行走輪元件結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，所述的行走輪元件包括單側(cè)輪緣051、設(shè)置在輪緣一側(cè)的輪圈052，輪圈052前端設(shè)置有圓周均布的凸起053，擺動(dòng)臂閉合時(shí)，凸起053相互咬合，輪圈052的外徑小于輪緣051的外徑，輪緣051的內(nèi)面平滑。

如圖5所示，高壓線爬行機(jī)器人的控制系統(tǒng)原理圖。單片機(jī)控制器作為控制系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算元件，接收運(yùn)行命令遠(yuǎn)程輸入的信息、輪前傳感器、輪后傳感器的信息，并根據(jù)上述信息控制行走輪電機(jī)、擺動(dòng)臂推動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行，并將運(yùn)轉(zhuǎn)工況遠(yuǎn)程輸出到地面。

如圖6所示，高壓線爬行機(jī)器人第一組擺動(dòng)臂越過(guò)障礙的示意圖。當(dāng)?shù)谝唤M擺動(dòng)臂02接近高壓線上的障礙物時(shí)，第一組擺動(dòng)臂前的輪前傳感器061檢測(cè)到障礙物，將信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制推動(dòng)機(jī)構(gòu)03推動(dòng)第一組的擺動(dòng)臂02向兩側(cè)張開(kāi)，第二組、第三組擺動(dòng)臂保持閉合狀態(tài)，高壓線爬行機(jī)器人在第二組、第三組擺動(dòng)臂02的行走輪05驅(qū)動(dòng)下前進(jìn)，第一組擺動(dòng)臂02越過(guò)障礙；輪后傳感器062檢測(cè)到障礙物，第一組擺動(dòng)臂02向內(nèi)閉合。

如圖7所示，高壓線爬行機(jī)器人第二組擺動(dòng)臂越過(guò)障礙的示意圖。當(dāng)?shù)诙M擺動(dòng)臂02接近高壓線上的障礙物時(shí)，第二組擺動(dòng)臂前的輪前傳感器061檢測(cè)到障礙物，控制推動(dòng)機(jī)構(gòu)03推動(dòng)第二組擺動(dòng)臂02向兩側(cè)張開(kāi)，第一組、第三組擺動(dòng)臂保持閉合狀態(tài)，高壓線爬行機(jī)器人在第一組、第三組擺動(dòng)臂02的行走輪05驅(qū)動(dòng)下前進(jìn)，使得第二組擺動(dòng)臂02越過(guò)障礙；當(dāng)?shù)诙M擺動(dòng)臂后的輪后傳感器062檢測(cè)到障礙物，控制系統(tǒng)控制第二組擺動(dòng)臂02向內(nèi)閉合。

其它擺動(dòng)臂越過(guò)障礙的過(guò)程與第一組擺動(dòng)臂、第二組擺動(dòng)臂越過(guò)障礙的過(guò)程相同，不再贅述。

本發(fā)明提供的高壓線爬行機(jī)器人的擺動(dòng)臂組合可以設(shè)置多組。當(dāng)擺動(dòng)臂組數(shù)多于三組時(shí)，擺動(dòng)臂越障過(guò)程與上述過(guò)程相同，不再贅述。

基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。