一種適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及特高壓輸電線巡檢機器人，具體地說是一種適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，包括第一導軌、分別安裝在第一導軌上的前后臂及可沿第一導軌往復移動、調節(jié)巡檢機器人機構質心的電源控制箱體，前后臂結構相同，均包括在輸電線上行走的行走機構、驅動行走機構轉動的轉動關節(jié)及變形機構，變形機構的一端連接于第一導軌上，另一端通過轉動關節(jié)與行走機構相連；變形機構包括平行四邊形的本體及移動機構，移動機構安裝在本體的任一對角線上，通過移動機構的伸縮改變本體的平行四邊形形狀，實現(xiàn)前后臂的變形和行走機構的升降。本發(fā)明具有越障跨距大，越障平穩(wěn)，跨越雙掛點時間且越障過程簡單，所需動力小，應用范圍較廣等優(yōu)點。
【專利說明】
一種適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及特高壓輸電線巡檢機器人，具體地說是一種適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構。
【背景技術】
[0002]特高壓輸電線路地線在野外環(huán)境中因長期風吹雨淋、飛石、冰凍、雷擊等原因經(jīng)常會發(fā)生線路斷股、散股等情況，造成線路故障。目前輸電線路巡檢采用的方法主要有人工巡檢和直升機巡檢。人工巡檢無法準確地判斷導線斷股、散股的具體數(shù)目，并且效率低，勞動強度大，危險性高；而直升機巡線總費用昂貴。因此，設計一款成本低、效率高、并能夠快速的跨越防震錘、壓接管、懸垂線夾雙掛點等障礙的巡檢機器人至關重要。在現(xiàn)有的高壓輸電線巡檢機器人機構中，大部分采用由輪式移動和復合連桿機構組合而成的復合移動機構，這些機構跨越雙掛點的過程復雜，越障時間長。

【發(fā)明內容】

[0003]為了滿足上述輸電線路巡檢對機器人高效率的要求，本發(fā)明的目的在于提供一種適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構。該巡檢機器人機構不僅能夠沿輸電線路自主行走，自主、快速跨越輸電線路上的防震錘、懸垂線夾等不同的障礙，還能夠一次性跨越雙掛點懸垂線夾，減少雙掛點的越障時間，提高越障效率，節(jié)省巡檢成本，保障電力系統(tǒng)安全可靠的運行。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明包括第一導軌、分別安裝在該第一導軌上的前臂和后臂及可沿該第一導軌往復移動、調節(jié)所述巡檢機器人機構質心的電源控制箱體，其中前臂與后臂結構相同，均包括在輸電線上行走的行走機構、驅動所述行走機構轉動的轉動關節(jié)及變形機構，所述變形機構的一端連接于所述第一導軌上，另一端通過轉動關節(jié)與所述行走機構相連；所述變形機構包括平行四邊形的本體及移動機構，該移動機構安裝在所述本體的任一對角線上，通過所述移動機構的伸縮改變本體的平行四邊形形狀，實現(xiàn)所述前、后臂的變形和行走機構的升降。
[0006]其中:所述移動機構包括第一桿、升降絲桿、絲母、第二桿及移動電機，該第一桿及第二桿分別鉸接于所述平行四邊形的任一對角線，且可相對伸縮；所述移動電機安裝在第二桿上，通過傳動機構帶動所述絲母旋轉，所述升降絲桿與絲母螺紋連接，通過與絲母的螺紋副變?yōu)榈谝粭U相對所述第二桿的伸縮；所述第一桿及第二桿的一端分別鉸接于所述平行四邊形任一對角線的兩點，所述第一桿的另一端通過第二導軌與第二桿另一端上設置的滑塊配合連接；所述移動電機通過移動架安裝在第二桿上，所述傳動機構為齒輪傳動機構，所述移動電機的輸出端連接有第二齒輪，所述第一齒輪轉動安裝在所述移動架上、與所述第二齒輪嚙合傳動，所述絲母與該第一齒輪連動，所述升降絲桿的一端與絲母螺紋連接，另一端與所述第一桿相連；
[0007]所述平行四邊形的本體中，位于下方的連桿與所述第一導軌相連，位于上方的連桿與所述轉動關節(jié)連接；
[0008]所述轉動關節(jié)包括第三桿、第四桿、傳動機構、蝸輪、蝸桿及轉動電機，該第四桿與所述本體連接，所述轉動電機通過轉動架安裝在第四桿上、輸出端連接有所述蝸桿，所述蝸輪轉動安裝在該轉動架上，并與所述蝸桿嚙合傳動；所述第三桿的一端通過傳動機構與蝸輪連動，另一端連接有所述行走機構；所述傳動機構為齒輪傳動機構，包括第三齒輪及第四齒輪，該第三齒輪通過第一軸承轉動安裝在所述轉動架上，所述第四齒輪與蝸輪連動，并與所述第三齒輪嚙合傳動，所述第三桿的一端連接于該第三齒輪上，通過轉動電機的驅動帶動所述行走機構轉動；
[0009]所述行走機構包括行走輪、行走電機及行走架，該行走架與所述轉動關節(jié)相連，所述行走輪及行走電機分別安裝在該行走架上，所述行走輪通過行走電機的驅動在輸電線上行走；所述電源控制箱體安裝在第一導軌上，通過箱內設置的質心調節(jié)電機驅動在所述第一導軌上往復移動，實現(xiàn)所述巡檢機器人機構質心的調節(jié)；所述電源控制箱體上安裝有能夠拍攝線路環(huán)境的攝像頭；所述前臂及后臂可往復移動地安裝在第一導軌上。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為:
[0011]1.越障跨距大；本發(fā)明利用了通過平行四邊形機構改變前、后臂的形狀，使越障過程中巡檢機器人機構的質心得到調整，第一導軌長度一定的情況下，越障跨距得到增大。
[0012]2.越障平穩(wěn)；本發(fā)明采用了平行四邊形機構，越障時在保證電源控制箱體水平的前提下，能夠保證前、后臂豎直，并且通過變形可以實現(xiàn)行走機構的升降，使越障過程平穩(wěn)。
[0013]3.越障時間短且越障過程簡單；本發(fā)明通過變形機構似的越障跨距增大，使巡檢機器人機構能夠一次性跨越雙掛點懸垂線夾，避免了兩次越障，從而減少了越障時間，簡化了越障過程。
[0014]4.所需動力小，減少電源的損耗；本發(fā)明中的變形機構的驅動沒有采用旋轉電機驅動，而是采用移動副驅動，可以減少驅動電機的扭矩，對電源的損耗降低。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖；
[0016]圖2為障礙環(huán)境的示意圖；
[0017]圖3為圖1中前(后)臂的結構示意圖；
[0018]圖4為圖3中變形機構的結構示意圖；
[0019]圖5為圖4中移動機構的結構示意圖；
[0020]圖6為圖3中轉動關節(jié)的結構示意圖；
[0021]圖7A為本發(fā)明越障過程第一個動作的描述示意圖；
[0022]圖7B為本發(fā)明越障過程第二個動作的描述示意圖；
[0023]圖7C為本發(fā)明越障過程第三個動作的描述示意圖；
[0024]圖7D為本發(fā)明越障過程第四個動作的描述示意圖；
[0025]其中I為前臂，2為第一導軌，3為電源控制箱體，4為后臂，5為行走輪，6為轉動關節(jié)，7為變形機構，8為移動機構，9為第一桿，10為升降絲桿，11為絲母，12為第二導軌，13為滑塊，14為第二桿，15為第一齒輪，16為第二齒輪，17為移動電機，18為第三桿，19為第三齒輪，20為第一軸承，21為第四桿，22為第四齒輪，23為蝸輪，24為蝸桿，25為第二軸承，26為掛板，27為絕緣子，28為懸垂線夾，29為防震錘，30為導線，31為本體。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
[0027]如圖1及圖3所示，本發(fā)明包括第一導軌2、分別安裝在該第一導軌2上的前臂I和后臂4及可沿該第一導軌2往復移動、調節(jié)巡檢機器人機構質心的電源控制箱體3，前臂I與后臂4結構相同、并能在第一導軌2上往復移動，均包括在輸電線上行走的行走機構、驅動行走機構轉動的轉動關節(jié)6及變形機構7。變形機構7的一端連接于第一導軌2上、并能在第一導軌2上滑動，變形機構7的另一端通過轉動關節(jié)6與行走機構相連。
[0028]如圖4所示，變形機構7包括平行四邊形的本體31及移動機構8，本體31為平行四邊形，四個連桿相互鉸接；平行四邊形的本體31中，位于下方的連桿與第一導軌2相連，位于上方的連桿與轉動關節(jié)6連接。移動機構8安裝在本體31的任一對角線上，通過移動機構8的伸縮改變本體31的平行四邊形形狀，實現(xiàn)前、后臂1、4的變形和行走機構的升降。如圖5所示，移動機構包括第一桿9、升降絲桿10、絲母11、第二導軌12、滑塊13、第二桿14、傳動機構及移動電機17，第一桿9及第二桿14的一端分別鉸接于平行四邊形任一對角線的兩點，第一桿9的另一端通過第二導軌12與第二桿14另一端上設置的滑塊13配合連接，實現(xiàn)第一桿9與第二桿14相對伸縮，在伸縮的過程中，第二導軌12起到導向作用；移動電機17通過移動架安裝在第二桿14上，傳動機構為齒輪傳動機構，移動電機17的輸出端連接有第二齒輪16，第一齒輪15轉動安裝在移動架上、與第二齒輪16嚙合傳動，絲母11與第一齒輪15固連、隨第一齒輪15旋轉，升降絲桿10的一端與絲母11螺紋連接，另一端與第一桿9相連，通過與絲母11的螺紋副變?yōu)榈谝粭U9相對第二桿14的伸縮，使第一桿9和第二桿14之間的距離變化，從而使平行四邊形的本體I的形狀發(fā)生變化，從而使前、后臂
1、4的形狀發(fā)生變化，并且平行四邊形的變形能夠使行走機構升降。
[0029]如圖6所示，轉動關節(jié)6包括第三桿18、第四桿21、傳動機構、蝸輪23、蝸桿24及轉動電機，該第四桿21與本體31中位于上方的連桿連接，轉動電機通過轉動架安裝在第四桿21上、輸出端連接有蝸桿24，蝸輪23通過第二軸承25轉動安裝在該轉動架上，并與蝸桿24嚙合傳動；傳動機構為齒輪傳動機構，包括第三齒輪19及第四齒輪22，該第三齒輪19通過第一軸承20轉動安裝在轉動架上，第四齒輪22與蝸輪23固連、隨蝸輪23轉動，并與第三齒輪19嚙合傳動；第三桿18的一端固接于第三齒輪19上，行走機構連接于第三桿18的另一端，通過轉動電機的驅動帶動行走機構轉動。
[0030]行走機構包括行走輪5、行走電機及行走架，該行走架與轉動關節(jié)6中第三桿18的另一端相連，行走輪5及行走電機分別安裝在該行走架上，行走輪5通過行走電機的驅動在輸電線上行走。
[0031]電源控制箱體3安裝在第一導軌2上，通過箱內設置的質心調節(jié)電機驅動在第一導軌2上往復移動，實現(xiàn)巡檢機器人機構質心的調節(jié)。在電源控制箱體3上安裝有能夠拍攝線路環(huán)境的攝像頭。
[0032]本發(fā)明的工作原理為:
[0033]如圖2所示，為特高壓輸電線路障礙環(huán)境，導線30 (輸電線)上的主要障礙物為防振錘29、掛板26、絕緣子27及懸垂線夾28。
[0034]在輸電線上行走:行走輪5在行走電機的驅動下沿著導線30前進或后退。
[0035]質心調節(jié)、升降:當巡檢機器人機構前臂I上的行走輪5遇到防震錘29、懸垂線夾28等障礙時，電源控制箱體3沿著第一導軌2向后臂4的方向移動，同時后臂4的變形機構7中的移動機構8在移動電機的驅動下使升降絲桿10收縮，使巡檢機器人機構保持平衡，同時使前臂I上的行走輪5脫離導線30，達到升降的效果，如圖7a所示。
[0036]回轉:當前臂I升高后，前臂I上的轉動關節(jié)6在轉動電機的驅動下使行走輪5偏離導線30，保證在越障過程中避免與障礙物的碰撞，如圖7b所示。
[0037]越障:當質心調節(jié)、升降和回轉過程結束，后臂4上的行走輪5在行走電機的驅動下沿導線30前進，直至后臂4上的行走輪5遇到防震錘29、懸垂線夾28等障礙時，前臂I進行回轉、升降，過程如圖7c所示；當前臂I上的行走輪5接觸導線30后，同理進行后臂4的越障，如圖7d所示。
[0038]巡檢機器人機構上線后，前、后臂1、4上的兩個行走輪5都在導線30上，行走電機上電后，驅動行走輪5轉動，使巡檢機器人機構在導線30上前進或后退。
[0039]巡檢機器人機構前臂I上的行走輪5遇到防震錘29時停下，電源控制箱體3沿著導軌向后臂4移動，同時后臂4的變形機構7中的移動機構8在移動電機的驅動下使升降絲桿10收縮，使巡檢機器人機構保持平衡，同時使前臂I上的行走輪5脫離導線30，達到升降的效果；之后，后臂4上的行走輪5在行走電機的驅動下沿導線30前進，直至后臂4上的行走輪5遇到防震錘29時停下，后臂4的變形機構7中的移動機構8在移動電機的驅動下使升降絲桿10伸長，使前臂I下降，直至前臂I上的行走輪5落到導線30上；此后，后臂4的越障過程與前臂I的越漲過程相同。
[0040]巡檢機器人機構跨越懸垂線夾28的過程與跨越防震錘29的過程相似，區(qū)別是:在越障前，前臂I要經(jīng)過回轉過程，避免行走輪5與障礙物碰撞；在懸垂線夾28兩端的導線不在同一豎直平面內的情況下，行走輪5落線需要前、后臂1、4上的兩個轉動關節(jié)6同時調節(jié)前臂I上的行走輪5的位姿，即前臂I上的轉動關節(jié)6調節(jié)前臂I上的行走輪5回轉，避免前臂I上的行走輪5與障礙物碰撞，后臂4上的轉動關節(jié)6調節(jié)前臂1，使前臂I上的行走輪5準確地落到懸垂線夾28另一端的導線30上。
【主權項】
1.一種適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:包括第一導軌(2)、分別安裝在該第一導軌(2)上的前臂(I)和后臂(4)及可沿該第一導軌(2)往復移動、調節(jié)所述巡檢機器人機構質心的電源控制箱體(3)，其中前臂(I)與后臂(4)結構相同，均包括在輸電線上行走的行走機構、驅動所述行走機構轉動的轉動關節(jié)(6)及變形機構(7)，所述變形機構(7)的一端連接于所述第一導軌(2)上，另一端通過轉動關節(jié)(6)與所述行走機構相連；所述變形機構(7)包括平行四邊形的本體(31)及移動機構(8)，該移動機構(8)安裝在所述本體(31)的任一對角線上，通過所述移動機構(8)的伸縮改變本體(31)的平行四邊形形狀，實現(xiàn)所述前、后臂(1、4)的變形和行走機構的升降。2.按權利要求1所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述移動機構⑶包括第一桿(9)、升降絲桿(10)、絲母(11)、第二桿(14)及移動電機(17)，該第一桿(9)及第二桿(14)分別鉸接于所述平行四邊形的任一對角線，且可相對伸縮；所述移動電機(17)安裝在第二桿(14)上，通過傳動機構帶動所述絲母(11)旋轉，所述升降絲桿(10)與絲母(11)螺紋連接，通過與絲母(11)的螺紋副變?yōu)榈谝粭U(9)相對所述第二桿(14)的伸縮。3.按權利要求2所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述第一桿(9)及第二桿(14)的一端分別鉸接于所述平行四邊形任一對角線的兩點，所述第一桿(9)的另一端通過第二導軌(12)與第二桿(14)另一端上設置的滑塊(13)配合連接；所述移動電機(17)通過移動架安裝在第二桿(14)上，所述傳動機構為齒輪傳動機構，所述移動電機(17)的輸出端連接有第二齒輪(16)，所述第一齒輪(15)轉動安裝在所述移動架上、與所述第二齒輪(16)嚙合傳動，所述絲母(11)與該第一齒輪(15)連動，所述升降絲桿(10)的一端與絲母(11)螺紋連接，另一端與所述第一桿(9)相連。4.按權利要求1、2或3所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述平行四邊形的本體(31)中，位于下方的連桿與所述第一導軌(2)相連，位于上方的連桿與所述轉動關節(jié)(6)連接。5.按權利要求1所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述轉動關節(jié)(6)包括第三桿(18)、第四桿(21)、傳動機構、蝸輪(23)、蝸桿(24)及轉動電機，該第四桿(21)與所述本體(31)連接，所述轉動電機通過轉動架安裝在第四桿(21)上、輸出端連接有所述蝸桿(24)，所述蝸輪(23)轉動安裝在該轉動架上，并與所述蝸桿(24)嚙合傳動；所述第三桿(18)的一端通過傳動機構與蝸輪(23)連動，另一端連接有所述行走機構。6.按權利要求5所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述傳動機構為齒輪傳動機構，包括第三齒輪(19)及第四齒輪(22)，該第三齒輪(19)通過第一軸承(20)轉動安裝在所述轉動架上，所述第四齒輪(22)與蝸輪(23)連動，并與所述第三齒輪(19)嚙合傳動，所述第三桿(18)的一端連接于該第三齒輪(19)上，通過轉動電機的驅動帶動所述行走機構轉動。7.按權利要求1、2、3、5或6所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述行走機構包括行走輪(5)、行走電機及行走架，該行走架與所述轉動關節(jié)(6)相連，所述行走輪(5)及行走電機分別安裝在該行走架上，所述行走輪(5)通過行走電機的驅動在輸電線上行走。8.按權利要求1、2、3、5或6所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述電源控制箱體(3)安裝在第一導軌(2)上，通過箱內設置的質心調節(jié)電機驅動在所述第一導軌(2)上往復移動，實現(xiàn)所述巡檢機器人機構質心的調節(jié)。9.按權利要求8所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述電源控制箱體(3)上安裝有能夠拍攝線路環(huán)境的攝像頭。10.按權利要求1、2、3、5或6所述適應于大跨距的輸電線巡檢機器人機構，其特征在于:所述前臂(I)及后臂(4)可往復移動地安裝在第一導軌(2)上。
【文檔編號】H02G1/02GK105870833SQ201510027040
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月19日
【發(fā)明人】凌烈, 樓鴻平, 姜勇, 王海龍, 王洪光, 梁育彬, 田勇, 李斐明, 孫鵬, 張勇, 趙彥平, 王慧剛, 張景沛, 李麗, 裴長生, 康文杰, 王峰, 段星輝
【申請人】中國科學院沈陽自動化研究所, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司