本發(fā)明涉及一種超高壓輸電線路巡檢作業(yè)機構(gòu)，特別是一種沿長距離輸電線路行走巡檢時，通過變胞構(gòu)態(tài)移動靈活穩(wěn)定地跨越架空地線上各種型號的防振錘等不同障礙物，自動增大爬坡越障能力的行星輪式變胞移動機構(gòu)。它也可用于其它架空線路的巡檢。

背景技術(shù)：

長距離輸配電的主要方式是采用架空高壓輸電線路。電力設(shè)備長期裸露在野外容易受到損壞，如不及時修復(fù)更換，原有小的損傷就有可能擴大，將導(dǎo)致輸電中斷，甚至發(fā)生輸電事故，因此需要定期對其進(jìn)行檢查。線路巡檢的方式包括人工巡檢和直升機巡檢。人工巡檢工作效率低，勞動強度大。而直升機巡檢成本高，且受天氣條件限制，所以目前的巡檢方式還是以人工巡檢為主。鑒于以上人工巡檢和直升機巡檢存在的缺陷，近年來出現(xiàn)了可帶電作業(yè)、能沿高壓輸電線路行走的巡檢機器人機構(gòu)。

據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)報道，在現(xiàn)有的超高壓輸電線路巡檢機器人機構(gòu)中，大部分采用復(fù)合移動機構(gòu)，如“一種輸電線路檢測移動機器人”（《電力傳輸》， 1991，Vol.6，No.1：pp.309-315）；也有的采用多組移動單元串聯(lián)組成的多自由度移動機構(gòu)，如“一種多單元結(jié)構(gòu)無線移動機器人”（IEEE/RSJ 《國際智能機器人與系統(tǒng)研討會》，Sep.4-6，1989，Tsukuba，Japan，pp.414-421）。這種機器人由六個移動單元串聯(lián)組成，單元之間用水平旋轉(zhuǎn)副連接，其手臂采用伸縮式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)抬升和下降，多單元串聯(lián)結(jié)構(gòu)整體沒有變形功能，在具有一定坡度的線路上行進(jìn)時，手臂無法通過長度伸縮保持豎直狀態(tài)，導(dǎo)致其行走輪受力狀態(tài)差，運行不穩(wěn)定；同時該機器人工作所需空間大，手臂過長，使其本體與輸電線路距離過大。這些巡檢機器人的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，跨越障礙過程復(fù)雜，越障時間長，行走速度慢，爬坡角度小，在行走時安全保護(hù)性差，因此，難以應(yīng)用于實際的超高壓輸電線路巡檢作業(yè)中。

本申請人曾針對上述問題，設(shè)計出授權(quán)公告號為CN102709838B的“一種高壓輸電線路巡檢機器人機構(gòu)”，其公開的機構(gòu)由兩個帶有柔索的手臂機構(gòu)和箱體組成。該機構(gòu)雖然能夠自動適應(yīng)線路的角度，但在跨越障礙物時由單臂掛線，重心移到掛線手臂的柔索上，容易引起在單臂掛線時箱體的搖晃，運行穩(wěn)定性受到影響；在調(diào)整手臂姿態(tài)時，手臂機構(gòu)作伸縮運動，因需要同時控制手臂機構(gòu)三個旋轉(zhuǎn)副的角度和滾筒的旋轉(zhuǎn)角度，才能保證柔索與手臂不發(fā)生干涉，故其控制方法及動作過程顯得較為復(fù)雜。上述文獻(xiàn)公開的高壓輸電線路巡檢機器人機構(gòu)，在越障能力方面也都存在不同程度的缺陷。

據(jù)此，又設(shè)計出公告號為CN101471546B的“一種具有故障釋放功能的巡線機器人行走夾持機構(gòu)”，其記載的技術(shù)方案中具有安裝于支座上的行走機構(gòu)和夾持機構(gòu)，夾持機構(gòu)包括：夾持電機，安裝于支座上，輸出軸安裝有卷筒；卷筒上的繞線分別通過固定于支座上的前滑輪及后滑輪接至前夾子及后夾子的一個夾爪的末端；前夾子及后夾子，二者具有相同結(jié)構(gòu)，分別通過扇齒輪轉(zhuǎn)動安裝于支座的前支架及后支架上，前夾子及后夾子分別位于行走機構(gòu)中的行走輪的正前方及正后方，每個夾子具有兩個夾爪，夾爪的末端通過彈簧連接，兩夾爪之間通過扇齒輪嚙合。其采用行走機構(gòu)和夾持機構(gòu)的輪爪復(fù)合機構(gòu)，利于行走和越障，確保不掉線起到安全保護(hù)作用。盡管其充分利用具有的故障釋放功能，能滿足野外作業(yè)和上下線路的需要，但是，由于其仍采用公告號為CN102709838B的“一種高壓輸電線路巡檢機器人機構(gòu)”中的行走機構(gòu)，即行走電機輸出軸直接驅(qū)動行走輪在輸電線路上運動，遇到障礙物時得需要通過手臂的四個動作協(xié)調(diào)作用，才能實現(xiàn)跨越輸電線路上的障礙物，所以其越障的控制方法及動作過程還是顯得有些復(fù)雜，運行穩(wěn)定性也受到一定影響。因此，現(xiàn)有超高壓輸電線路巡檢作業(yè)機構(gòu)亟待進(jìn)一步完善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種行星輪式變胞移動機構(gòu)，有效解決現(xiàn)有巡檢作業(yè)機構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)及動作過程較復(fù)雜，越障時間較長，影響運行穩(wěn)定性等問題，其結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理，改變工作構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)換快捷，提高運行的穩(wěn)定性，受力平衡，有利于減少耗能，增強巡檢作業(yè)的可靠性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：該行星輪式變胞移動機構(gòu)包括聯(lián)動架，組裝在聯(lián)動架上的結(jié)構(gòu)相同獨立驅(qū)動的前、后行走機構(gòu)和前、后夾持機構(gòu)及與聯(lián)動架連接在一起的電氣控制箱，其技術(shù)要點是：所述聯(lián)動架包括組裝在一起的聯(lián)動架座和聯(lián)動架擋板，前、后行走機構(gòu)均采用由帶內(nèi)齒圈的行走輪、中心支撐軸、行星輪軸、聯(lián)軸臂和驅(qū)動電機組成的內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)，沿輸電線路移動的行走輪通過中心支撐軸組裝在轉(zhuǎn)接架的兩側(cè)臂上，中心支撐軸的一端固定在聯(lián)動架擋板上，中心支撐軸的另一端固定在聯(lián)動架座上，與行走輪的內(nèi)齒圈相嚙合的行星輪軸一端通過聯(lián)軸臂與中心支撐軸聯(lián)接在一起，行星輪軸另一端通過組裝在轉(zhuǎn)接架側(cè)臂的軸承和軸承端蓋與驅(qū)動電機輸出軸連接在一起，并利用驅(qū)動電機驅(qū)動與行走輪的內(nèi)齒圈相嚙合的行星輪軸轉(zhuǎn)動，使內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)改變工作構(gòu)態(tài)，帶動繞中心支撐軸轉(zhuǎn)動的行走輪沿輸電線路行走或在前、后夾持機構(gòu)配合下越過輸電線路上的障礙物。

所述電氣控制箱上設(shè)置連接座，連接座通過與聯(lián)動架分別鉸接的連接桿和上下線鎖緊組件，使電氣控制箱與聯(lián)動架連接在一起。

所述上下線鎖緊組件包括固定聯(lián)桿、限位銷和活動聯(lián)桿，固定聯(lián)桿的上端通過銷軸鉸接在轉(zhuǎn)接架側(cè)臂上，固定聯(lián)桿下端的開口槽與活動聯(lián)桿的上端插接在一起，并利用限位銷鎖緊。

所述內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的行走輪在輸電線路上正常行走沒有遇到障礙物時，行星輪軸上的行星齒輪始終處于與行走輪的內(nèi)齒圈嚙合的最低點，行走輪正常向前行走，此時為內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的行走構(gòu)態(tài)，即改變工作構(gòu)態(tài)的第一構(gòu)態(tài)。當(dāng)行走輪正常行走遇到障礙物時，行走輪由于受防振錘等障礙物和輸電線路摩擦力的作用而停止轉(zhuǎn)動，行星輪軸上的行星齒輪則在驅(qū)動力的作用下開始沿著行走輪向上攀升，直到使行走輪跨越障礙物，此時內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的越障構(gòu)態(tài)，為改變工作構(gòu)態(tài)的第二構(gòu)態(tài)。當(dāng)行走輪在前、后夾持機構(gòu)配合下越過輸電線路上的障礙物后，行星輪軸上的行星齒輪又處于與行走輪的內(nèi)齒圈嚙合的最低點時，內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)改變?yōu)榈谝粯?gòu)態(tài)。

本發(fā)明具有的優(yōu)點及積極效果是：由于本發(fā)明的前、后夾持機構(gòu)采用“一種具有故障釋放功能的巡線機器人行走夾持機構(gòu)”（公告號為CN101471546B）中的前、后夾持機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，而前、后行走機構(gòu)卻引入了由帶內(nèi)齒圈的行走輪、中心支撐軸、行星輪軸、聯(lián)軸臂和驅(qū)動電機組成的內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)，所以充分利用內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)具有的改變工作構(gòu)態(tài)實現(xiàn)不同運動的特點，使之與技術(shù)成熟的夾持機構(gòu)相結(jié)合，來克服現(xiàn)有巡檢作業(yè)機構(gòu)上存在的諸多問題，從而成為本申請人率先借助于變胞原理，設(shè)計出適用于巡檢作業(yè)的行星輪式變胞移動機構(gòu)。因沿輸電線路移動的行走輪通過中心支撐軸組裝在轉(zhuǎn)接架的兩側(cè)臂上，中心支撐軸的一端固定在聯(lián)動架擋板上，中心支撐軸的另一端固定在聯(lián)動架座上，與行走輪的內(nèi)齒圈相嚙合的行星輪軸一端通過聯(lián)軸臂與中心支撐軸聯(lián)接在一起，行星輪軸另一端通過組裝在轉(zhuǎn)接架側(cè)臂的軸承和軸承端蓋與驅(qū)動電機輸出軸連接在一起，并利用驅(qū)動電機驅(qū)動與行走輪的內(nèi)齒圈相嚙合的行星輪軸轉(zhuǎn)動，使內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)改變工作構(gòu)態(tài)，帶動繞中心支撐軸轉(zhuǎn)動的行走輪沿輸電線路行走或在前、后夾持機構(gòu)配合下越過輸電線路上的障礙物，故基于變胞原理設(shè)計的行星輪式變胞移動機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理，改變工作構(gòu)態(tài)轉(zhuǎn)換快捷，提高運行的穩(wěn)定性，受力平衡，有利于減少耗能，增強巡檢作業(yè)的可靠性。具體來說，行走輪在輸電線路上沒有遇到障礙物正常行走時，由于重力作用，行星輪軸上的行星齒輪與行走輪內(nèi)齒圈的嚙合點始終處于最低點，行走輪下方夾緊輪均處于閉合狀態(tài)，行走輪由聯(lián)動架連接，增加了行走的穩(wěn)定性，行走輪在行星輪軸上的行星齒輪的碾壓作用下沿輸電線路勻速穩(wěn)定前進(jìn)，此時為內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的行走構(gòu)態(tài)，即改變工作構(gòu)態(tài)的第一構(gòu)態(tài)。當(dāng)前行走輪遇到障礙物時，在前、后夾持機構(gòu)配合下，前行走輪下方的夾緊輪此時處于打開狀態(tài)，后行走輪下方夾緊輪仍處于閉合狀態(tài)，此時前行走輪由于與障礙物和輸電線路的摩擦作用而停止轉(zhuǎn)動，而由于聯(lián)動架的作用，當(dāng)前行走輪停止轉(zhuǎn)動時，后行走輪也隨之停止轉(zhuǎn)動或原地打滑，行星輪軸上的行星齒輪則在驅(qū)動力作用下開始沿著行走輪的內(nèi)齒圈向上攀升。行星輪軸上的行星齒輪在驅(qū)動力作用下沿著行走輪的內(nèi)齒圈逐漸向上爬升的過程中，轉(zhuǎn)接架也繞著中心支撐軸轉(zhuǎn)動，將整個機構(gòu)的質(zhì)心提高，同時后行走輪通過聯(lián)動架給前行走輪提供一個推力，前行走輪在行星輪軸上的行星齒輪的強大壓力作用下騰空而起，一躍而上，并順利越過障礙物。當(dāng)后行走輪開始越障時，此時前行走輪下方夾緊輪處于閉合狀態(tài)，后行走輪下方夾緊輪處于打開狀態(tài)，前行走輪通過聯(lián)動架給后行走輪提供拉力，有利于后行走輪越障，后行走輪越障原理與前行走輪一樣，此時為內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的越障構(gòu)態(tài)，即改變工作構(gòu)態(tài)的第二構(gòu)態(tài)。當(dāng)行走輪在前、后夾持機構(gòu)配合下越過輸電線路上的障礙物后，行星輪軸上的行星齒輪又處于與行走輪的內(nèi)齒圈嚙合的最低點時，內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)改變?yōu)榈谝粯?gòu)態(tài)，完成變工作構(gòu)態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)變。然后再重復(fù)以上過程，實現(xiàn)整個移動機構(gòu)的周期性連續(xù)在輸電線路上正常行走或越障。因此，本發(fā)明有效解決現(xiàn)有巡檢作業(yè)機構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)及動作過程較復(fù)雜，越障時間較長，影響運行穩(wěn)定性等問題。

附圖說明

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

圖1為本發(fā)明的一種整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的后視圖；

圖3為圖1中卸除部分零件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中一組內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)和夾持機構(gòu)的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖3中內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖1中轉(zhuǎn)接架的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖1中上下線鎖緊聯(lián)桿的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為圖1中聯(lián)動架座的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為圖1中夾持機構(gòu)的夾持組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖4中沿內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的行走輪軸線的縱向剖視圖。

圖中序號說明：1夾持機構(gòu)、2內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)、3聯(lián)動架擋板、4連接桿、5電氣控制箱、6連接座、7上下線鎖緊聯(lián)桿、8轉(zhuǎn)接架、9聯(lián)動架座、10中心支撐軸、11夾緊電機、12聯(lián)軸臂、13行走輪、14行星輪軸、15驅(qū)動電機、16輸電線路、17固定聯(lián)桿、18限位銷、19活動聯(lián)桿、20軸承端蓋。

具體實施方式

根據(jù)圖1～10和具體實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該行星輪式變胞移動機構(gòu)包括聯(lián)動架，組裝在聯(lián)動架上的結(jié)構(gòu)相同獨立驅(qū)動的前、后行走機構(gòu)和前、后夾持機構(gòu)1及與聯(lián)動架連接在一起的電氣控制箱5等零部件。其中聯(lián)動架包括組裝在一起的聯(lián)動架座9和聯(lián)動架擋板3，聯(lián)動架座9和聯(lián)動架擋板3通過緊固件連接固定，以方便安裝。前、后夾持機構(gòu)1采用公告號為CN101471546B的“一種具有故障釋放功能的巡線機器人行走夾持機構(gòu)”中的前、后夾持機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)，而前、后行走機構(gòu)則采用結(jié)構(gòu)獨特的內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2。因此，只對其中的內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2進(jìn)行詳細(xì)說明，對前、后夾持機構(gòu)1的結(jié)構(gòu)組成與在輸電線路16上行走時夾子夾持動作過程，在此不一一贅述。

前、后行走機構(gòu)所采用的內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2由帶內(nèi)齒圈的行走輪13、中心支撐軸10、行星輪軸14、聯(lián)軸臂12和驅(qū)動電機15等件組成。沿輸電線路16移動的行走輪13通過中心支撐軸10組裝在轉(zhuǎn)接架8的兩側(cè)臂上，中心支撐軸10的一端固定在聯(lián)動架擋板3上，中心支撐軸10的另一端固定在聯(lián)動架座9上。與行走輪13的內(nèi)齒圈相嚙合的行星輪軸14一端通過聯(lián)軸臂12與中心支撐軸10聯(lián)接在一起，行星輪軸14另一端通過組裝在轉(zhuǎn)接架8側(cè)臂的軸承和軸承端蓋20與驅(qū)動電機15輸出軸連接在一起，并利用驅(qū)動電機15驅(qū)動與行走輪13的內(nèi)齒圈相嚙合的行星輪軸14轉(zhuǎn)動，使內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2改變工作構(gòu)態(tài)，帶動繞中心支撐軸10轉(zhuǎn)動的行走輪13沿輸電線路16行走或在前、后夾持機構(gòu)1配合下越過輸電線路16上的障礙物。電氣控制箱5上設(shè)置連接座6，各連接座6通過與聯(lián)動架分別鉸接的連接桿4和上下線鎖緊組件7，使電氣控制箱5與聯(lián)動架連接在一起。上下線鎖緊組件7包括固定聯(lián)桿17、限位銷18和活動聯(lián)桿19等件。固定聯(lián)桿17的上端通過銷軸鉸接在轉(zhuǎn)接架8側(cè)臂上，固定聯(lián)桿17下端的開口槽與活動聯(lián)桿19的上端插接在一起，并利用限位銷18鎖緊，以方便拆卸、安裝。

內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2的行走輪13在輸電線路16上正常行走沒有遇到障礙物時，行星輪軸14上的行星齒輪始終處于與行走輪13的內(nèi)齒圈相嚙合的最低點，行走輪13正常向前行走，此時為內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)的行走構(gòu)態(tài)，即改變工作構(gòu)態(tài)的第一構(gòu)態(tài)。當(dāng)行走輪13正常行走遇到障礙物時，行走輪13由于受防振錘等障礙物和輸電線路摩擦力的作用而停止轉(zhuǎn)動，行星輪軸14上的行星齒輪則在驅(qū)動力的作用下開始沿著行走輪13的內(nèi)齒圈向上攀升，直到使行走輪13跨越障礙物，此時為內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2的越障構(gòu)態(tài)，為改變工作構(gòu)態(tài)的第二構(gòu)態(tài)。當(dāng)行走輪13在前、后夾持機構(gòu)1配合下越過輸電線路16上的障礙物后，行星輪軸14上的行星齒輪又處于與行走輪13的內(nèi)齒圈相嚙合的最低點時，內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2改變?yōu)榈谝粯?gòu)態(tài)，完成改變工作構(gòu)態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)變。然后再重復(fù)以上過程，實現(xiàn)整個移動機構(gòu)的周期性連續(xù)在輸電線路16上正常行走或越障；驅(qū)動電機15反向轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)整體機構(gòu)的反向移動，即此移動機構(gòu)可以實現(xiàn)往復(fù)式在輸電線路16上正常行走或越障。

當(dāng)在輸電線路16上進(jìn)行巡檢作業(yè)時，此時拆卸上下線鎖緊聯(lián)桿7的限位銷18，使固定聯(lián)桿17下端的開口槽與活動聯(lián)桿19的上端處于打開狀態(tài)，從打開處穿入輸電線路16，然后把固定聯(lián)桿17下端的開口槽與活動聯(lián)桿19的上端插接在一起，并利用限位銷18鎖緊，使上下線鎖緊聯(lián)桿7處于鎖緊狀態(tài)。整個內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2的電氣控制箱5通過連接桿4和上下線鎖緊聯(lián)桿7與前、后轉(zhuǎn)接架8以銷軸鉸接在一起。

內(nèi)嚙合變胞行走機構(gòu)2通過聯(lián)動架連接在一起，當(dāng)前行走輪13越障時，后行走輪13通過聯(lián)動架可以給前行走輪13一個推力，有助于前行走輪13越障；當(dāng)后行走輪13越障時，前行走輪13可以通過聯(lián)動架給后行走輪13一個拉力，有助于后行走輪13的越障。同時，聯(lián)動架的存在可以使前、后行走輪13之間保持固定的距離，避免了前、后行走輪13之間在越障過程中的干涉及碰撞。