適應單根導線的巡線機器人機械結構及其越障方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適應單根導線的巡線機器人機械結構及其越障方法，屬于機器人技術領域。所述適應單根導線的巡線機器人機械結構包括機架，所述機架的上部設置有可伸縮且可在側向方向轉動的行走輪支撐桿，所述行走輪支撐桿包括第一行走輪支撐桿、第二行走輪支撐桿和第三行走輪支撐桿，所述第一行走輪支撐桿、第二行走輪支撐桿和第三行走輪支撐桿上分別設置有第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪；所述機架的下部還設置有能夠沿所述機架的行走方向前后滑動的配重。與現有技術相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點。
【專利說明】
適應單根導線的巡線機器人機械結構及其越障方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術領域，特別是指一種適應單根導線的巡線機器人機械結構及其越障方法。
【背景技術】
[0002]采用高壓和超高壓架空電力線是長距離輸配電力的主要方式。電力線及桿塔附件長期暴露在野外，因受到持續(xù)的機械張力、電氣閃烙、材料老化的影響而容易產生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復更換，原本微小的破損和缺陷就可能擴大，最終導致嚴重事故，造成大面積的停電和巨大的經濟損失。當前輸電導線巡檢、維護的方法主要有兩種:地面目測法與航測法。目測法采用人工巡檢，這種方法勞動強度大，工作效率和探測精度低，可靠性差，存在檢查盲區(qū);航測法采用直升飛機巡線，這種方法雖然有較高的檢測效率和精度，但是這種方法受一些環(huán)境因素的制約，同時巡檢的技術難度高，運行費用較高。巡線機器人技術的發(fā)展，為高壓輸電線的檢查工作提供了新的技術手段。
[0003]現有巡線機器人的技術研發(fā)已經取得了一定的相應成果，但對于輸電線路上存在的障礙物無法跨越，不能實現超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢。因此，有必要提供一種既能減輕勞動強度、降低運行成本，又能夠翻越障礙物的巡線機器人機械結構。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種既能減輕勞動強度、降低運行成本，又能夠翻越障礙物的適應單根導線的巡線機器人機械結構及其越障方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供技術方案如下:
[0006]—方面，提供一種適應單根導線的巡線機器人機械結構，包括機架，其中:
[0007]所述機架的上部設置有可伸縮且可在側向方向轉動的行走輪支撐桿，所述行走輪支撐桿包括第一行走輪支撐桿、第二行走輪支撐桿和第三行走輪支撐桿，所述第一行走輪支撐桿、第二行走輪支撐桿和第三行走輪支撐桿上分別設置有第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪；
[0008]所述機架下部還設置有能夠沿所述機架的行走方向前后滑動的配重。
[0009]另一方面，提供一種上述的適應單根導線的巡線機器人機械結構的越障方法，包括:
[0010]步驟1:未遇到障礙時，所述配重位于所述機架的中部，所述第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行；
[0011 ] 步驟2:遇到障礙時，機器人停止前進，所述配重移至所述機架的后方，所述第一行走輪在所述第一行走輪支撐桿的作用下脫離線路；
[0012I步驟3:所述第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，所述第一行走輪越過障礙后重新架設在線路上；
[0013]步驟4:所述第三行走輪在所述第三行走輪支撐桿的作用下脫離線路，所述第一行走輪和第二行走輪帶動機器人前行，所述第三行走輪越過障礙后重新架設在線路上；
[0014]步驟5:所述配重移至所述機架的前方，所述第二行走輪在所述第二行走輪支撐桿的作用下脫離線路，所述第一行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，所述第二行走輪越過障礙后重新架設在線路上，所述配重移至所述機架的中部，轉至步驟I，等待下一次越障。
[0015]再一方面，提供另一種上述的適應單根導線的巡線機器人機械結構的越障方法，包括:
[0016]步驟1:未遇到障礙時，所述第一對夾緊輪和第二對夾緊輪分別從側面夾緊線路，所述配重位于所述機架的中部，所述第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行；
[0017]步驟2:遇到障礙時，機器人停止前進，所述配重移至所述機架的后方，所述第一對夾緊輪在所述第一組夾緊輪支撐架的作用下脫離線路；
[0018]步驟3:所述第一行走輪、第二行走輪、第三行走輪和第二對夾緊輪帶動機器人前行，所述第一對夾緊輪越過障礙后重新夾持在線路上；
[0019]步驟4:所述第一行走輪和第三行走輪脫離線路，所述配重保持靜止，所述第一對夾緊輪、第二行走輪和第二對夾緊輪帶動機器人前行，所述第一行走輪越過障礙后重新架設在線路上；
[0020]步驟5:所述第二行走輪在所述第二行走輪支撐桿的作用下脫離線路，所述第一對夾緊輪、第一行走輪和第二對夾緊輪帶動機器人前行，所述第三行走輪、第二行走輪越過障礙，所述配重移至所述機架的前方，所述第三行走輪、第二行走輪重新架設在線路上；
[0021]步驟6:所述第二對夾緊輪在所述第二組夾緊輪支撐架的作用下脫離線路，所述第一對夾緊輪、第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，所述第二對夾緊輪越過障礙后重新夾持在線路上，所述配重移動至所述機架中部，轉至步驟I，等待下一次越障。
[0022]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構及越障方法，由兩根具有直徑差的豎桿套接組成的行走輪支撐桿為可伸縮結構，這種設計能夠使第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪分別脫離或架設在線路上。遇到障礙物時，第一行走輪支撐桿先伸長然后向機器人外側轉動使第一行走輪脫離線路，此時，第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，第一行走輪越過障礙物后，第一行走輪支撐桿向機器人里側轉動使第一行走輪架設在線路上，接下來是第三行走輪跨越障礙物，直到第二行走輪越過障礙物后，巡線機器人恢復到正常行走狀態(tài);配重能夠沿機架的行走方向前后滑動，這種結構可以調整重心從而保證機器人自身的安全。
[0024]綜上，本發(fā)明通過第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪交替離線、上線越障。與現有技術相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本、提高巡線機器人安全性，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構的結構示意圖；
[0026]圖2-圖9為本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構的越障方法的各步驟對應的狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0028]—方面，本發(fā)明提供一種適應單根導線的巡線機器人機械結構，如圖1所示，包括機架I，其中:
[0029]機架I的上部設置有可伸縮且可在側向方向轉動的行走輪支撐桿，行走輪支撐桿包括第一行走輪支撐桿2、第二行走輪支撐桿9和第三行走輪支撐桿7，第一行走輪支撐桿2、第二行走輪支撐桿9和第三行走輪支撐桿7上分別設置有第一行走輪3、第二行走輪8和第三行走輪6;
[0030]機架I的下部還設置有能夠沿機架I的行走方向前后滑動的配重12。
[0031]本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構，由兩根具有直徑差的豎桿套接組成的行走輪支撐桿為可伸縮結構，這種設計能夠使第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪分別脫離或架設在線路上，配重能夠沿機架的行走方向前后滑動，這種結構可以調整重心從而保證機器人自身的安全。綜上，本發(fā)明既能減輕勞動強度、降低運行成本、提高巡線機器人安全性，又能夠翻越障礙物。
[0032]優(yōu)選的，每個行走輪支撐桿均通過沿機架前后方向的轉軸13連接在機架I上，各轉軸13均通過電機驅動。這種設計結構簡單、控制方便。
[0033]進一步的，第一行走輪支撐桿2和第二行走輪支撐桿9設置在機架I的一側且分別位于機架I的前部和后部，第三行走輪支撐桿7設置在機架I的另一側且位于機架I的中部。這種位置布局能夠提高巡線機器人行走時的穩(wěn)定性。除了上述給出的實施方式以外，其還可以采用本領域技術人員公知的各種其他方式，此處不再贅述。
[0034]作為本發(fā)明的一種改進，機架I的前端和后端分別設置有可張開可對合的第一組夾緊輪支撐架4和第二組夾緊輪支撐架11，第一組夾緊輪支撐架4和第二組夾緊輪支撐架11均通過由電機驅動的轉軸連接在機架I上，第一組夾緊輪支撐架4和第二組夾緊輪支撐架11上分別設置有用于夾緊單根導線的第一對夾緊輪5和第二對夾緊輪10。第一對夾緊輪5和第二對夾緊輪10分別從側面夾緊線路，在巡線機器人正常工作或上下坡時起到增大摩擦力的作用，能夠提高巡線機器人自身的安全性。
[0035]進一步的，第一組夾緊輪支撐架4和第二組夾緊輪支撐架11均包括一對支撐豎桿4-1和與支撐豎桿4-1通過銷軸連接的一對支撐橫桿4-2，第一對夾緊輪5和第二對夾緊輪10分別橫向設置在支撐橫桿4-2的末端。這種結構設計可以保證巡線機器人在行走時不易碰撞導線，提高對導線夾持的牢固性。
[0036]本發(fā)明中，配重12為電源控制箱，另外，配重12可以通過導軌與機架I連接。該設計中，電源控制箱不僅能夠為巡線機器人的運動提供能源，還可以兼顧作為配重，使巡線機器人在越障時重心穩(wěn)定。
[0037]本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構在越障時可以有多種動作方法，效果較佳、控制較為方便的至少有以下兩種，下面分別進行詳細介紹。
[0038]越障方法一，包括:
[0039]步驟I:未遇到障礙時，配重12位于機架I的中部，第一行走輪3、第二行走輪8和第三行走輪6帶動機器人前行；
[0040]步驟2:遇到障礙時，機器人停止前進，配重12移至機架I的后方，第一行走輪3在第一行走輪支撐桿2的作用下脫離線路；
[0041 ]步驟3:第二行走輪8和第三行走輪6帶動機器人前行，第一行走輪3越過障礙后重新架設在線路上；
[0042]步驟4:第三行走輪6在第三行走輪支撐桿7的作用下脫離線路，第一行走輪3和第二行走輪9帶動機器人前行，第三行走輪6越過障礙后重新架設在線路上；
[0043]步驟5:配重12移至機架I的前方，第二行走輪8在第二行走輪支撐桿9的作用下脫離線路，第一行走輪3和第三行走輪6帶動機器人前行，第二行走輪8越過障礙后重新架設在線路上;配重12移至機架I的中部，轉至步驟I，等待下一次越障。
[0044]本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構的越障方法，通過第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪交替離線、上線越障，而不是通過機械臂越障，機械臂用于檢修線路，該發(fā)明能夠在平直及具有一定坡度的導線上行走，解決了現有技術中，人工巡線勞動強度大和飛機巡線運行成本高的問題，并能跨越常規(guī)障礙物，實現了對單根導線的連續(xù)巡檢。與現有技術相比，本發(fā)明具有減輕勞動強度、降低運行成本、提高巡線機器人安全性，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點。
[0045]越障方法二，本方法能夠增大巡線機器人在正常工作或上下坡時的摩擦力，提高安全性，包括:
[0046]步驟1:如圖2所示，未遇到障礙時，第一對夾緊輪5和第二對夾緊輪10分別從側面夾緊線路，配重12位于機架I的中部，第一行走輪3、第二行走輪8和第三行走輪6帶動機器人前行；
[0047]步驟2:如圖3所示，遇到障礙時，機器人停止前進，配重12移至機架I的后方，第一對夾緊輪5在第一組夾緊輪支撐架4的作用下脫離線路；
[0048]步驟3:如圖4所示，第一行走輪3、第二行走輪8、第三行走輪6和第二對夾緊輪10帶動機器人前行，第一對夾緊輪5越過障礙后重新夾持在線路上；
[0049]步驟4:如圖5-6所示，第一行走輪3和第三行走輪6脫離線路，配重12保持靜止，第一對夾緊輪5、第二行走輪8和第二對夾緊輪10帶動機器人前行，第一行走輪3越過障礙后重新架設在線路上；
[0050]步驟5:如圖7-8所示，第二行走輪8在第二行走輪支撐桿9的作用下脫離線路，第一對夾緊輪5、第一行走輪3和第二對夾緊輪10帶動機器人前行，第三行走輪6、第二行走輪8越過障礙，配重12移至機架I的前方，第三行走輪6、第二行走輪8重新架設在線路上；
[0051]步驟6:如圖9所示，第二對夾緊輪10在第二組夾緊輪支撐架11的作用下脫離線路，第一對夾緊輪5、第一行走輪3、第二行走輪8和第三行走輪6帶動機器人前行，第二對夾緊輪10越過障礙后重新夾持在線路上，配重12移動至機架I中部，轉至步驟I，等待下一次越障。
[0052]需要說明的是，本發(fā)明的適應單根導線的巡線機器人機械結構及其越障方法僅僅介紹了機器人本體的機械結構，并未涉及其他輔助裝置(如行走觀測用的攝像頭、垃圾清除用的機械手等)的設計。另外，在控制系統方面，本發(fā)明可以采用地面遠程控制平臺或者機器人自身智能化控制兩種方式。
[0053]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，包括機架，其中: 所述機架的上部設置有可伸縮且可在側向方向轉動的行走輪支撐桿，所述行走輪支撐桿包括第一行走輪支撐桿、第二行走輪支撐桿和第三行走輪支撐桿，所述第一行走輪支撐桿、第二行走輪支撐桿和第三行走輪支撐桿上分別設置有第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪； 所述機架的下部還設置有能夠沿所述機架的行走方向前后滑動的配重。2.根據權利要求1所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，每個行走輪支撐桿均通過沿所述機架前后方向的轉軸連接在所述機架上，各轉軸均通過電機驅動。3.根據權利要求1所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，所述第一行走輪支撐桿和第二行走輪支撐桿設置在所述機架的一側且分別位于所述機架的前部和后部，所述第三行走輪支撐桿設置在所述機架的另一側且位于所述機架的中部。4.根據權利要求1所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，所述機架的前端和后端分別設置有可張開可對合的第一組夾緊輪支撐架和第二組夾緊輪支撐架，所述第一組夾緊輪支撐架和第二組夾緊輪支撐架均通過由電機驅動的轉軸連接在所述機架上，所述第一組夾緊輪支撐架和第二組夾緊輪支撐架上分別設置有用于夾緊單根導線的第一對夾緊輪和第二對夾緊輪。5.根據權利要求4所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，所述第一組夾緊輪支撐架和第二組夾緊輪支撐架均包括一對支撐豎桿和與所述支撐豎桿通過銷軸連接的一對支撐橫桿，所述第一對夾緊輪和第二對夾緊輪分別橫向設置在所述支撐橫桿的末端。6.根據權利要求1-5任一所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，所述配重為電源控制箱。7.根據權利要求6所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構，其特征在于，所述配重通過導軌與所述機架連接。8.權利要求1至3中任一所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構的越障方法，其特征在于，包括: 步驟1:未遇到障礙時，所述配重位于所述機架的中部，所述第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行； 步驟2:遇到障礙時，機器人停止前進，所述配重移至所述機架的后方，所述第一行走輪在所述第一行走輪支撐桿的作用下脫離線路； 步驟3:所述第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，所述第一行走輪越過障礙后重新架設在線路上； 步驟4:所述第三行走輪在所述第三行走輪支撐桿的作用下脫離線路，所述第一行走輪和第二行走輪帶動機器人前行，所述第三行走輪越過障礙后重新架設在線路上； 步驟5:所述配重移至所述機架的前方，所述第二行走輪在所述第二行走輪支撐桿的作用下脫離線路，所述第一行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，所述第二行走輪越過障礙后重新架設在線路上，所述配重移至所述機架的中部，轉至步驟I，等待下一次越障。9.權利要求4至7中任一所述的適應單根導線的巡線機器人機械結構的越障方法，其特征在于，包括: 步驟1:未遇到障礙時，所述第一對夾緊輪和第二對夾緊輪分別從側面夾緊線路，所述配重位于所述機架的中部，所述第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行；步驟2:遇到障礙時，機器人停止前進，所述配重移至所述機架的后方，所述第一對夾緊輪在所述第一組夾緊輪支撐架的作用下脫離線路； 步驟3:所述第一行走輪、第二行走輪、第三行走輪和第二對夾緊輪帶動機器人前行，所述第一對夾緊輪越過障礙后重新夾持在線路上； 步驟4:所述第一行走輪和第三行走輪脫離線路，所述配重保持靜止，所述第一對夾緊輪、第二行走輪和第二對夾緊輪帶動機器人前行，所述第一行走輪越過障礙后重新架設在線路上； 步驟5:所述第二行走輪在所述第二行走輪支撐桿的作用下脫離線路，所述第一對夾緊輪、第一行走輪和第二對夾緊輪帶動機器人前行，所述第三行走輪、第二行走輪越過障礙，所述配重移至所述機架的前方，所述第三行走輪、第二行走輪重新架設在線路上； 步驟6:所述第二對夾緊輪在所述第二組夾緊輪支撐架的作用下脫離線路，所述第一對夾緊輪、第一行走輪、第二行走輪和第三行走輪帶動機器人前行，所述第二對夾緊輪越過障礙后重新夾持在線路上，所述配重移動至所述機架中部，轉至步驟I，等待下一次越障。
【文檔編號】H02G1/02GK105846352SQ201610321967
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】高琦, 杜宗展
【申請人】山東大學