單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人，包括機架(4)、越障前臂(3)、越障后臂(1)和驅(qū)動輪(2)，所述越障前臂(3)位于機架(4)兩側(cè)，由前臂夾持機構(gòu)(31)、前臂伸縮機構(gòu)(34)和前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(36)組成；所述越障后臂(1)從機架(4)中部向外伸出，越障后臂(1)由后臂夾持機構(gòu)(11)、后臂伸縮機構(gòu)(14)和后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(15)組成；所述驅(qū)動輪(2)位于機架(4)中央正上方，通過軸承支座連接機架(4)，驅(qū)動輪(2)由橡膠輪(21)、左右滾珠絲桿(22)和驅(qū)動裝置(23)組成。本發(fā)明具有更強的越障能力，在不改變線路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)加上能夠跨越地線上所有障礙。同時在越障過程中，所需控制電機少，降低了控制難度。
【專利說明】
單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證輸電線路安全、穩(wěn)定地運行，需要對輸電線路進行定期的巡檢。而對巡線機器人的研制成為了一大熱點，國內(nèi)外有不少研究機構(gòu)對此進行了大量研究。
[0003]加拿大研制開發(fā)了Line Scout電力線帶電維護機器人，機器人整體為四臂式結(jié)構(gòu)，能跨越直線線路障礙，重達100公斤。武漢大學(xué)吳功平教授研發(fā)團隊針對220kV高壓輸電線，研制了一種兩臂巡線機器人，在對線路進行改造的基礎(chǔ)上，能夠跨越直線線路障礙和轉(zhuǎn)角塔障礙。中國科學(xué)院沈陽自動化研究所開展了 “沿500kV地線巡檢機器人”的研制，采用兩臂的越障方式，在越障過程中需要額外機構(gòu)對巡線機器人進行質(zhì)心調(diào)整。
[0004]從現(xiàn)有的研究情況可以看出，由于實際輸電線路環(huán)境復(fù)雜，跨越障礙是巡線機器人研發(fā)的一大難點。很多設(shè)計方案不具備越障功能或者需要對線路進行專門改造才能完成越障任務(wù)。同時，復(fù)雜的機構(gòu)和過重的質(zhì)量將給機器人帶來控制帶來很大的麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人，該機器人具有更強的越障能力，能夠跨越地線上所有障礙。同時在越障過程中，所需控制自由度少，降低了控制難度。
[0006]本發(fā)明單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人，包括機架4、越障前臂3、越障后臂I和驅(qū)動輪2，所述越障前臂3位于機架4兩側(cè)，由前臂夾持機構(gòu)31、前臂伸縮機構(gòu)34和前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)36組成；
[0007]所述越障后臂I從機架4中部向外伸出，越障后臂I由后臂夾持機構(gòu)11、后臂伸縮機構(gòu)14和后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15組成；
[0008]所述驅(qū)動輪2位于機架4中央正上方，通過軸承支座連接機架4，驅(qū)動輪2由橡膠輪21、左右滾珠絲桿22和驅(qū)動裝置23組成；
[0009]驅(qū)動輪2兩側(cè)設(shè)置有越障前臂弧形導(dǎo)軌41和越障后臂弧形導(dǎo)軌44，四個導(dǎo)軌固接在機架4上，機架4為中空。
[0010]所述越障前臂3，通過軸承連接在機架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，前臂伸縮機構(gòu)34的前臂直線電機39中間安裝有前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機37，用于驅(qū)動前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪35繞越障前臂弧形導(dǎo)軌41轉(zhuǎn)動，前臂直線電機39頂端連接前臂夾持機構(gòu)31。
[0011 ]所述前臂夾持機構(gòu)31，包括左鉤爪32、右鉤爪33和鎖緊機構(gòu)；
[0012]所述前臂伸縮機構(gòu)34，包括前臂直線電機39和伸縮桿；
[0013]所述前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)36，包括前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機37、旋轉(zhuǎn)軸、限位擋板和旋轉(zhuǎn)機架，伸縮桿端部連接件與自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括鈕璜、旋轉(zhuǎn)軸。
[0014]所述越障后臂1，通過軸承座連接在機架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，越障后臂I底部裝有后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15，通過后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機18帶動后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪17使得后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15繞后臂弧形導(dǎo)軌44轉(zhuǎn)動，后臂直線電機16固接在后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15底部，后臂直線電機16頂部為后臂夾持機構(gòu)11，后臂夾持機構(gòu)11由電機帶動雙向絲桿12控制機械爪13的閉合與張開。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:具有更強的越障能力，在不改變線路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)加上能夠跨越地線上所有障礙。同時在越障過程中，所需控制電機少，降低了控制難度。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明直線行走示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明跨越直線線路障礙過程示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明跨越防震錘障礙示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明跨越轉(zhuǎn)角塔障礙示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明跨越跳線示意圖。
[0022]圖中，1-越障后臂、11-后臂夾持機構(gòu)、12-雙向絲桿、13-機械爪、14-后臂伸縮機構(gòu)、15-后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、16-后臂直線電機、17-后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪、18-后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機、19-自旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；
[0023]2-驅(qū)動輪、21-橡膠輪、22-左右滾珠絲桿、23-驅(qū)動裝置；
[0024]3-越障前臂、31-前臂夾持機構(gòu)、32-左鉤爪、33-右鉤爪、34-前臂伸縮機構(gòu)、35-前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪、36-前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、37-前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機、38-前臂旋轉(zhuǎn)電機;39為前臂直線電機；
[0025]4-機架、41-越障前臂弧形導(dǎo)軌、42-軸支座、43-旋轉(zhuǎn)主軸、44-越障后臂弧形導(dǎo)軌；
[0026]5-跳線、6-地線。
【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]如圖1所示，單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人，包括機架4、越障前臂3、越障后臂I和驅(qū)動輪2，所述越障前臂3位于機架4兩側(cè)，由前臂夾持機構(gòu)31、前臂伸縮機構(gòu)34和前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)36組成；
[0029]所述越障后臂I從機架4中部向外伸出，越障后臂I由后臂夾持機構(gòu)11、后臂伸縮機構(gòu)14和后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15組成；
[0030]所述驅(qū)動輪2位于機架4中央正上方，通過軸承支座連接機架4，驅(qū)動輪2由橡膠輪21、左右滾珠絲桿22和驅(qū)動裝置23組成;兩側(cè)的夾具由小電機驅(qū)動來控制橡膠輪21的閉合與張開，驅(qū)動裝置23如大功率電機轉(zhuǎn)動使得巡線機器人能夠在地線上行走。
[0031]驅(qū)動輪2兩側(cè)設(shè)置有越障前臂弧形導(dǎo)軌41和越障后臂弧形導(dǎo)軌44，四個導(dǎo)軌固接在機架4上，機架4為中空。
[0032]所述越障前臂3，通過軸承連接在機架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，前臂伸縮機構(gòu)34的前臂直線電機39中間安裝有前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機37，用于驅(qū)動前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪35繞越障前臂弧形導(dǎo)軌41轉(zhuǎn)動，前臂直線電機39頂端連接前臂夾持機構(gòu)31。
[0033]所述前臂夾持機構(gòu)31，包括左鉤爪32、右鉤爪33和鎖緊機構(gòu)；
[0034]所述前臂伸縮機構(gòu)34，包括前臂直線電機39和伸縮桿；
[0035]所述前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)36，包括前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機37、旋轉(zhuǎn)軸、限位擋板和旋轉(zhuǎn)機架，伸縮桿端部連接件與自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括鈕璜、旋轉(zhuǎn)軸。
[0036]所述越障后臂I，通過軸承座連接在機架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，越障后臂I底部裝有后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15，通過后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機18帶動后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪17使得后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15繞后臂弧形導(dǎo)軌44轉(zhuǎn)動，后臂直線電機16固接在后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15底部，后臂直線電機16頂部為后臂夾持機構(gòu)11，后臂夾持機構(gòu)11由電機帶動雙向絲桿12控制機械爪13的閉合與張開。
[0037]實施例一
[0038]如圖2所示，本發(fā)明在直線上行走時，越障前、后臂分別向左右旋轉(zhuǎn)一定角度使夾持機構(gòu)與驅(qū)動輪平行，上線后，驅(qū)動輪帶動巡線機器人在地線6上行走。
[0039]實施例二
[0040]如圖3所示，巡線機器人在直線線路檢測到障礙時，越障前后臂夾持機構(gòu)與地線6鎖緊，驅(qū)動輪夾具張開，前臂伸縮機構(gòu)34調(diào)整前臂長度使中心位于前臂下方，釋放后臂夾持機構(gòu)11，越障后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15旋轉(zhuǎn)使后臂轉(zhuǎn)到前方，后臂伸縮機構(gòu)14調(diào)整長度使后臂重新上線并鎖緊，再次調(diào)整兩臂伸縮機構(gòu)使重心轉(zhuǎn)移到越障后臂I處，釋放越障前臂夾持機構(gòu)31，前臂整體旋轉(zhuǎn)再次到前方，調(diào)整前臂長度重新上線，再次調(diào)整長度使驅(qū)動輪2上線，巡線機器人本體完成越障。
[0041 ] 實施例三
[0042]如圖4所示，巡線機器人正在跨越防震錘，此時越障前臂3準備調(diào)整長度上線，后臂夾持機構(gòu)11處于鎖緊狀態(tài)，驅(qū)動輪2處于釋放狀態(tài)。
[0043]實施例四
[0044]如圖5所示，巡線機器人在行走過程中檢測到耐張線夾時，越障前后臂夾具與地線6鎖緊，驅(qū)動輪2張開與地線6脫離，兩臂伸縮機構(gòu)調(diào)整長度使重心位于后臂下方，后臂旋轉(zhuǎn)使前臂能接觸跳線5，調(diào)整好角度后，調(diào)節(jié)前臂長度使前臂夾持機構(gòu)31上跳線并鎖緊;再次調(diào)整兩臂長度使重心轉(zhuǎn)移到越障前臂3，釋放后臂夾持機構(gòu)11，后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)15旋轉(zhuǎn)使越障后臂I轉(zhuǎn)到前方，后臂伸縮機構(gòu)14調(diào)整長度并旋轉(zhuǎn)角度使越障后臂I對上地線6并上線鎖緊，再次通過重心前移并旋轉(zhuǎn)越障前臂3，使得越障前臂3再次到巡線機器人前方，調(diào)整越障前臂3長度重新上線，并調(diào)整兩臂長度使驅(qū)動輪2上線，巡線機器人本體完成越障。
[0045]實施例五
[0046]如圖6所示，巡線機器人在行走過程中檢測到耐張線夾時，越障前臂3釋放前臂夾持機構(gòu)31，驅(qū)動輪2釋放夾具，越障后臂夾緊地線6，重心處于越障后臂I下方，越障后臂I旋轉(zhuǎn)β角到跳線方向。
【主權(quán)項】
1.一種單臂驅(qū)動雙臂越障式巡線機器人，其特征在于:包括機架(4)、越障前臂(3)、越障后臂(I)和驅(qū)動輪(2)，所述越障前臂(3)位于機架(4)兩側(cè)，由前臂夾持機構(gòu)(31)、前臂伸縮機構(gòu)(34)和前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(36)組成； 所述越障后臂(I)從機架(4)中部向外伸出，越障后臂(I)由后臂夾持機構(gòu)(11)、后臂伸縮機構(gòu)(14)和后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(15)組成； 所述驅(qū)動輪(2)位于機架(4)中央正上方，通過軸承支座連接機架(4)，驅(qū)動輪(2)由橡膠輪(21)、左右滾珠絲桿(22)和驅(qū)動裝置(23)組成； 驅(qū)動輪(2)兩側(cè)設(shè)置有越障前臂弧形導(dǎo)軌(41)和越障后臂弧形導(dǎo)軌(44)，四個導(dǎo)軌固接在機架(4)上，機架(4)為中空。2.如權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于:所述越障前臂(3)，通過軸承連接在機架(4)的旋轉(zhuǎn)主軸(43)上，前臂伸縮機構(gòu)(34)的前臂直線電機(39)中間安裝有前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機(37)，用于驅(qū)動前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪(35)繞越障前臂弧形導(dǎo)軌(41)轉(zhuǎn)動，前臂直線電機(39)頂端連接前臂夾持機構(gòu)(31)。3.如權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于:所述前臂夾持機構(gòu)(31)，包括左鉤爪(32)、右鉤爪(33)和鎖緊機構(gòu)； 所述前臂伸縮機構(gòu)(34)，包括前臂直線電機(39)和伸縮桿； 所述前臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(36)，包括前臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機(37)、旋轉(zhuǎn)軸、限位擋板和旋轉(zhuǎn)機架，伸縮桿端部連接件與自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括鈕璜、旋轉(zhuǎn)軸。4.如權(quán)利要求1所述的機器人，其特征在于:所述越障后臂(I)，通過軸承座連接在機架(4)的旋轉(zhuǎn)主軸(43)上，越障后臂(I)底部裝有后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(15)，通過后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)電機(18)帶動后臂旋轉(zhuǎn)機構(gòu)齒輪(17)使得后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(15)繞后臂弧形導(dǎo)軌(44)轉(zhuǎn)動，后臂直線電機(16)固接在后臂整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(15)底部，后臂直線電機(16)頂部為后臂夾持機構(gòu)(11)，后臂夾持機構(gòu)(11)由電機帶動雙向絲桿(12)控制機械爪(13)的閉合與張開。
【文檔編號】H02G1/02GK105914651SQ201610384033
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】孫茂文, 劉國平, 秦科技, 郭志
【申請人】南昌大學(xué)