一種高壓巡線機(jī)器人及爬坡前進(jìn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的、控制簡單且精度高的高壓巡線機(jī)器人，包括機(jī)器人單元和攝像單元，攝像單元固定安裝在機(jī)器人單元的兩側(cè)，機(jī)器人單元包括高壓取電系統(tǒng)、巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體、掛線器、障礙檢測裝置，高壓取電系統(tǒng)包括取電裝置、整流電路、濾波電路、蓄電池，取電裝置安裝在掛線器上。整個(gè)巡線機(jī)器人可視為爬行、越障一體化機(jī)械臂，結(jié)構(gòu)緊湊，易于控制；能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人兩端的俯仰及左右擺動(dòng)，有助于爬坡和避障動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)；在直線巡檢時(shí)利用導(dǎo)論驅(qū)動(dòng)，提高直線巡線效率，在爬坡巡檢時(shí)利用電動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)，提高爬坡時(shí)驅(qū)動(dòng)力；高壓取電裝置，可進(jìn)行反饋充能，提高巡線機(jī)器人的持續(xù)巡航能力；障礙檢測裝置，可有效檢測障礙物信息。
【專利說明】
一種高壓巡線機(jī)器人及爬坡前進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)的高壓巡線機(jī)器人，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]電力傳輸必須依靠高壓輸電線路，它的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響電力系統(tǒng)的可靠性。由于輸電線路分布點(diǎn)多、面廣，絕大部分遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣，且電力線及桿塔附件長期暴露在野外，會(huì)受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化的影響而產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時(shí)修復(fù)更換，原來微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大，最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故，造成大面積停電，從而造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。所以，必須對(duì)輸電線路進(jìn)行定期巡視檢查，隨時(shí)掌握和了解輸電線路的運(yùn)行情況以及線路周圍環(huán)境和線路保護(hù)區(qū)的變化情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。
[0003]目前，對(duì)輸電線路的巡檢主要采用兩種方法，即地面人工目測法和直升飛機(jī)航測法。前者的巡檢精度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且存在巡檢盲區(qū)，部分地區(qū)大雪封山時(shí)，車輛和行人無法進(jìn)入;后者則存在飛行安全隱患且巡線費(fèi)用昂貴。由于巡線機(jī)器人可以克服上述缺陷，因此，巡線機(jī)器人已成為特種機(jī)器領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。巡線機(jī)器人不僅可以減輕工人巡線的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低高壓輸電的運(yùn)行維護(hù)成本，還可以提高巡檢作業(yè)的質(zhì)量和科學(xué)管理技術(shù)水平，對(duì)于增強(qiáng)電力生產(chǎn)自動(dòng)化綜合能力，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都具有重要意義。
[0004]當(dāng)前使用的巡線機(jī)器人，多是采用單一體、多手臂的結(jié)構(gòu)，電機(jī)裝載過多、機(jī)身重量大、巡線效率低下，并且普遍存在爬行爬坡能力差，爬行過慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易控制。對(duì)于巡線機(jī)器人來說，機(jī)器人的本體設(shè)計(jì)是重要的一部分，如何設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可靠、安全系數(shù)高、運(yùn)行效率高的巡線機(jī)器人，是電力巡線機(jī)器人領(lǐng)域突破的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的、控制簡單且精度高的高壓巡線機(jī)器人。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種高壓巡線機(jī)器人，包括機(jī)器人單元和攝像單元，攝像單元固定安裝在機(jī)器人單元的兩側(cè)，機(jī)器人單元包括高壓取電系統(tǒng)、巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體、 掛線器、障礙檢測裝置，巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體與掛線器之間通過機(jī)械連接固定，機(jī)器人單元通過掛線器與輸電線路相連接;所述高壓取電系統(tǒng)包括取電裝置、整流電路、濾波電路、蓄電池，取電裝置安裝在掛線器上。
[0007]所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體包括n個(gè)左子關(guān)節(jié)體、m個(gè)右子關(guān)節(jié)體以及主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、從動(dòng)關(guān)節(jié)、轉(zhuǎn)軸，其中左子關(guān)節(jié)體和右子關(guān)節(jié)體內(nèi)部包括雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)、蓄電池和控制器，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)內(nèi)部包含電動(dòng)桿。所述掛線器包括n個(gè)左子掛線器、m個(gè)右子掛線器，其中左子掛線器和右子掛線器又包含障礙檢測裝置。
[0008]所述n、m大于等于3。
[0009]所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體作用是搭載掛線器、攝像單元、控制器、蓄電池，并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人單元的伸縮爬行及空間扭動(dòng)的動(dòng)作;所述掛線器的作用是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人單元的輪式驅(qū)動(dòng)爬行及越障;所述取電裝置作用是從輸電線路進(jìn)行高壓取電，為機(jī)器人單元供能，并對(duì)蓄電池進(jìn)行充能;所述障礙檢測裝置作用是檢測障礙物信息;所述攝像單元作用是實(shí)時(shí)采集并傳輸巡檢工作的圖像。
[0010]所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體之間實(shí)現(xiàn)正交連接，從左子關(guān)節(jié)體到主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)之間依次實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的上下、左右、上下擺動(dòng)動(dòng)作，從右子關(guān)節(jié)體到從動(dòng)關(guān)節(jié)之間依次實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的上下、左右、上下擺動(dòng)動(dòng)作;所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體包括三種不同型號(hào)，分別是小號(hào)關(guān)節(jié)、中號(hào)關(guān)節(jié)、大號(hào)關(guān)節(jié)，其中左子關(guān)節(jié)體和右子關(guān)節(jié)體中包括小號(hào)關(guān)節(jié)和中號(hào)關(guān)節(jié)兩種類型，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)為大號(hào)關(guān)節(jié)，從動(dòng)關(guān)節(jié)為小型號(hào)關(guān)節(jié)。所述左子關(guān)節(jié)體和右子關(guān)節(jié)體均通過內(nèi)部的雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)來控制轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正交連接的方式，左子關(guān)節(jié)體與主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸直接連接，右子關(guān)節(jié)體與從動(dòng)關(guān)節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸直接連接，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)與從動(dòng)關(guān)節(jié)之間通過推桿連接。
[0011]所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體上還包括關(guān)節(jié)內(nèi)連接件、關(guān)節(jié)外連接件和控制器、蓄電池， 所述關(guān)節(jié)內(nèi)連接件和關(guān)節(jié)外連接件通過關(guān)節(jié)連接件固定孔與小號(hào)關(guān)節(jié)、中號(hào)關(guān)節(jié)、大號(hào)關(guān)節(jié)相連接，控制器和蓄電池安裝在左子關(guān)節(jié)體和右子關(guān)節(jié)體內(nèi)，通過控制雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制左子關(guān)節(jié)體和右子關(guān)節(jié)體在空間內(nèi)正交動(dòng)作的實(shí)現(xiàn);所述雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)通過安裝螺栓安裝在關(guān)節(jié)外連接件內(nèi)，關(guān)節(jié)內(nèi)連接件和關(guān)節(jié)外連接件通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體的連續(xù)連接。
[0012]所述掛線器分別對(duì)稱安裝在巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體的內(nèi)外兩側(cè)，這樣的對(duì)稱安裝方式有助于保持巡線機(jī)器人在輸電線路上運(yùn)動(dòng)的平衡。所述掛線器還包括掛線器上指、掛線器下指、上指主動(dòng)輪、下指從動(dòng)輪、滑輪轉(zhuǎn)軸、懸臂、掛線器安裝孔、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪、上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)安裝支架、掛線器手指轉(zhuǎn)軸;上指主動(dòng)輪通過滑輪轉(zhuǎn)軸安裝在掛線器上指，兩個(gè)下指從動(dòng)輪通過滑輪轉(zhuǎn)軸安裝在掛線器下指;掛線器上指、掛線器下指分別通過兩個(gè)掛線器手指轉(zhuǎn)軸與懸臂相連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪分別安裝在兩個(gè)掛線器手指轉(zhuǎn)軸上，上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)與掛線器下指的掛線器手指轉(zhuǎn)軸相連。
[0013]所述掛線器能夠?qū)崿F(xiàn)三種工作狀態(tài)，分別是夾緊自鎖狀態(tài)、張開脫線狀態(tài)和閉合行走狀態(tài);所述掛線器的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)掛線器下指的掛線器手指轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)掛線器下指的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪的咬合轉(zhuǎn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)掛線器上指和掛線器下指的張、合動(dòng)作；當(dāng)掛線器的掛線器上指和掛線器下指閉合時(shí)，增加上指驅(qū)動(dòng)電機(jī)的力矩，可以阻止上指主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自鎖。機(jī)器人單元爬行時(shí)，掛線器的上指驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，驅(qū)動(dòng)上指主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)機(jī)器人單元行走。
[0014]所述取電裝置包含上磁環(huán)、下磁環(huán)和磁環(huán)固定板，其中上磁環(huán)通過磁環(huán)固定板安裝在掛線器上指的外側(cè)，下磁環(huán)通過磁環(huán)固定板安裝在掛線器下指的外側(cè)，上磁環(huán)和下磁環(huán)組成可張合磁環(huán)，在掛線器閉合的時(shí)候，上磁環(huán)和下磁環(huán)形成閉合磁環(huán)，輸電線路穿過閉合磁環(huán)作為原邊，下磁環(huán)繞有若干匝數(shù)線圈作為副邊，形成電流互感器，實(shí)現(xiàn)高壓取電。
[0015]障礙檢測裝置包含絕緣彈性外殼、中間殼、底板、光電開關(guān)和觸碰按鈕，其中觸碰按鈕安裝在絕緣彈性外殼內(nèi)側(cè)，觸碰按鈕通過中間殼的過孔，光電開關(guān)安裝在底板上，當(dāng)掛線器遇到障礙物時(shí)，絕緣彈性外殼與障礙物碰撞，由于彈性外殼的彈性會(huì)擠壓觸碰按鈕觸發(fā)光電開關(guān)導(dǎo)通，從而為機(jī)器人單元提供避障信號(hào)。
[0016]所述攝像單元包括攝像單元套、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)、攝像頭安裝罩、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)、攝像頭，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在攝像單元套內(nèi)，并與攝像頭安裝罩相連接， 攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在攝像機(jī)安裝罩內(nèi)，并與攝像頭相連，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)和攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)的配合工作，可實(shí)現(xiàn)攝像頭的360度旋轉(zhuǎn)。
[0017]—種高壓巡線機(jī)器人高壓取電的實(shí)現(xiàn)方法，整個(gè)取電系統(tǒng)由取電裝置、整流電路、 濾波電路、蓄電池組成，取電裝置以一相輸電線路為原邊，以下磁環(huán)繞的若干匝數(shù)線圈作為副邊，從高壓端輸電線路進(jìn)行取電，經(jīng)整流電路和濾波電路后的直流電壓變化較小，從而為蓄電池充電。
[0018]—種高壓機(jī)器人單元裝置的爬坡前進(jìn)方法，所述實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0019]A:各掛線器中的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)工作，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪相對(duì)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使掛線器上指、掛線器下指閉合并懸掛在輸電線路上，；
[0020]B:左子掛線器的掛線器上指、掛線器下指閉合，右子掛線器的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪相對(duì)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使右子掛線器的掛線器上指、掛線器下指張開一定距離，使其與輸電線路能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；
[0021]C:主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)內(nèi)的電動(dòng)桿工作，使推桿向前伸出，推動(dòng)從動(dòng)關(guān)節(jié)并帶動(dòng)右子關(guān)節(jié)體前進(jìn)；[〇〇22] D:右子掛線器的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪相對(duì)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使右子掛線器的掛線器上指、掛線器下指閉合，此時(shí)左子掛線器的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪相對(duì)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使左子掛線器的掛線器上指、掛線器下指張開，使其與輸電線路能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；
[0023]E:主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)內(nèi)的電動(dòng)桿工作，使推桿向前縮進(jìn)，拉動(dòng)左子關(guān)節(jié)體前進(jìn)；
[0024]F:重復(fù)A?E動(dòng)作，直至完成爬坡，實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人從位置xl到位置x2的移動(dòng)
[0025]本發(fā)明可以通過自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上述功能。
[0026]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0027]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，整個(gè)巡線機(jī)器人可視為爬行、越障一體化機(jī)械臂，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0028]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，采用多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)作為巡線機(jī)器人的主體，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)下的巡線機(jī)器人相比，增加了機(jī)器人的有效工作長度，在單位時(shí)間內(nèi)的巡檢效率更高。[〇〇29]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，左子關(guān)節(jié)與右子關(guān)節(jié)均采用正交連接方式，易于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人兩端的俯仰及左右擺動(dòng)，有助于爬坡和避障動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)。
[0030]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，機(jī)器人采用電動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)與導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方式，在直線巡檢時(shí)利用導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)，提高直線巡線效率;在爬坡巡檢時(shí)利用電動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)，提高爬坡時(shí)驅(qū)動(dòng)力。
[0031]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，機(jī)器人的兩端安裝可360度旋轉(zhuǎn)的攝像頭，可以實(shí)時(shí)采集輸電線路的檢測情況并將圖像傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中。
[0032]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，巡線機(jī)器人有高壓取電裝置，可進(jìn)行反饋充能，提高巡線機(jī)器人的持續(xù)巡航能力。
[0033]本發(fā)明的一個(gè)效果在于，巡線機(jī)器人有障礙檢測裝置，可有效檢測障礙物信息。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明中巡線機(jī)器人系統(tǒng)整體示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明中巡線機(jī)器人系統(tǒng)整體側(cè)視圖；
[0036]圖3是本發(fā)明中巡線機(jī)器人系統(tǒng)整體正視圖；
[0037]圖4是本發(fā)明中巡線機(jī)器人系統(tǒng)整體俯視圖；
[0038]圖5是本發(fā)明中巡線機(jī)器人掛線器示意圖；
[0039]圖6是圖5的后45度側(cè)視圖；
[0040]圖7是圖5的后視圖；
[0041 ]圖8是本發(fā)明中掛線器上指示意圖；
[0042]圖9是本發(fā)明中掛線器下指示意圖；
[0043]圖10是本發(fā)明中掛線器取電裝置示意圖；
[0044]圖11是本發(fā)明中掛線器防撞裝置后側(cè)視圖；
[0045]圖12是本發(fā)明中掛線器防撞裝置前側(cè)視圖；
[0046]圖13是本發(fā)明中不同型號(hào)關(guān)節(jié)示意圖；
[0047]圖14是本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)剖視圖；
[0048]圖15是本發(fā)明中連接件示意圖；
[0049]圖16是本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)示意圖；
[0050]圖17是本發(fā)明中正交關(guān)節(jié)安裝示意圖；
[0051]圖18是蝸輪蝸桿電機(jī)及轉(zhuǎn)軸示意圖；
[0052]圖19是攝像單元示意圖；
[°°53]圖20是安裝螺栓示意圖；
[0054]圖21是巡線機(jī)器人前進(jìn)動(dòng)作示意圖；
[0055]圖22是巡線機(jī)器人高壓取電系統(tǒng)工作框圖。
[0056]附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件為:1、輸電線路2、機(jī)器人單元3、巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體4、掛線器5、左子掛線器6、右子掛線器7、左子關(guān)節(jié)體8、右子關(guān)節(jié)體9、主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)
10、從動(dòng)關(guān)節(jié)11、攝像單元12、取電裝置13、障礙檢測裝置14、懸臂15、掛線器安裝孔16、掛線器上指17、掛線器下指18、上指主動(dòng)輪19、下指從動(dòng)輪20、滑輪轉(zhuǎn)軸21、上指驅(qū)動(dòng)電機(jī)22、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪23、上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)24、電機(jī)安裝支架25、掛線器手指轉(zhuǎn)軸26、上磁環(huán)27、下磁環(huán)28、磁環(huán)固定板29、障礙檢測裝置安裝孔30、絕緣彈性外殼31、中間殼32、底板33、光電開關(guān)34、觸碰按鈕35、過孔36、小號(hào)關(guān)節(jié)37、中號(hào)關(guān)節(jié)38、大號(hào)關(guān)節(jié)39、關(guān)節(jié)安裝孔40、安裝槽孔41、關(guān)節(jié)內(nèi)連接件42、關(guān)節(jié)外連接件43、轉(zhuǎn)軸過孔44、蝸輪蝸桿電機(jī)安裝孔45、關(guān)節(jié)連接件固定孔46、電動(dòng)桿47、推桿48、雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)49、蓄電池50、控制器51、轉(zhuǎn)軸52、蝸輪蝸桿電機(jī)安裝孔53、攝像單元套54、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)55、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)56、攝像頭安裝罩57、攝像頭58、安裝螺栓59、整流電流60、濾波電路
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。
[0058]如圖1所示為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體3和掛線器4兩部分組成。
[0059]所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體3使用鋁合金材料，包括三種不同型號(hào)關(guān)節(jié)，分別是小號(hào)關(guān)節(jié)36、中號(hào)關(guān)節(jié)37、大號(hào)關(guān)節(jié)38，以及攝像單元11。
[0060]以圖2所示巡線機(jī)器人為例對(duì)本發(fā)明所述的高壓機(jī)器人單元進(jìn)行詳細(xì)介紹:
[0061]所述掛線器4包括m個(gè)左子掛線器5、m個(gè)右子掛線器6，其中η為大于等于3的整數(shù)，且m = n，其中左子掛線器5和右子掛線器6又包含取電裝置12和障礙檢測裝置13，所述左子掛線器5和右子掛線器6分別對(duì)稱安裝在巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體3的內(nèi)外兩側(cè)。
[0062]所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體3包括η個(gè)左子關(guān)節(jié)體7、η個(gè)右子關(guān)節(jié)體8以及主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)
9、從動(dòng)關(guān)節(jié)10、轉(zhuǎn)軸51，其中左子關(guān)節(jié)體7和右子關(guān)節(jié)體8內(nèi)部包括雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)48、蓄電池49和控制器50，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)9內(nèi)部包含電動(dòng)桿46。
[0063]所述左子關(guān)節(jié)體7和右子關(guān)節(jié)體8均通過內(nèi)部的雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)48來控制關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸51的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正交連接的方式，左子關(guān)節(jié)體7與主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)9之間通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸51直接連接，右子關(guān)節(jié)體8與從動(dòng)關(guān)節(jié)10之間通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸48直接連接，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)9與從動(dòng)關(guān)節(jié)1之間通過推桿47連接。
[0064]如圖5?7所示，所述掛線器4分別對(duì)稱安裝在巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體3的內(nèi)外兩側(cè);所述掛線器4包括取電裝置12、障礙檢測裝置13、掛線器上指16、掛線器下指17、上指主動(dòng)輪18、下指從動(dòng)輪19、滑輪轉(zhuǎn)軸20、懸臂14、掛線器安裝孔15、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22、上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23、安裝銅柱24、掛線器手指轉(zhuǎn)軸25;上指主動(dòng)輪18通過滑輪轉(zhuǎn)軸20安裝在掛線器上指16，兩個(gè)下指從動(dòng)輪19通過滑輪轉(zhuǎn)軸20安裝在掛線器下指17;掛線器上指16、掛線器下指17分別通過兩個(gè)掛線器手指轉(zhuǎn)軸25與懸臂14相連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22分別安裝在兩個(gè)掛線器手指轉(zhuǎn)軸25上，上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23與掛線器下指17的掛線器手指轉(zhuǎn)軸25相連。
[0065]所述掛線器4的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)掛線器下指17的掛線器手指轉(zhuǎn)軸25的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)掛線器下指17的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22的咬合轉(zhuǎn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)掛線器上指16和掛線器下指17的張、合動(dòng)作。
[0066]如圖15?18所示，所述關(guān)節(jié)內(nèi)連接件41、關(guān)節(jié)外連接件42和蓄電池49、控制器50，所述關(guān)節(jié)內(nèi)連接件41和關(guān)節(jié)外連接件42通過關(guān)節(jié)連接件固定孔45與小號(hào)關(guān)節(jié)36、中號(hào)關(guān)節(jié)37、大號(hào)關(guān)節(jié)38相連接，控制器50和蓄電池49安裝在左子關(guān)節(jié)體7和右子關(guān)節(jié)體8內(nèi)，通過控制雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)48的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制左子關(guān)節(jié)體7和右子關(guān)節(jié)體8在空間內(nèi)正交動(dòng)作的實(shí)現(xiàn);所述雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)48通過安裝螺栓58安裝在關(guān)節(jié)外連接件42內(nèi)，關(guān)節(jié)內(nèi)連接件41和關(guān)節(jié)外連接件42通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸51連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體3的連續(xù)連接。
[0067]如圖19所示，所述攝像單元11包括攝像單元套53、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)55、攝像頭安裝罩56、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)54、攝像頭57，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)55安裝在攝像單元套53內(nèi)，并與攝像頭安裝罩56相連接，攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)54安裝在攝像機(jī)安裝罩56內(nèi)，并與攝像頭57相連，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)55和攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)54的配合工作，可實(shí)現(xiàn)攝像頭57的360度旋轉(zhuǎn)。
[0068]如圖10及圖22所示，整個(gè)取電系統(tǒng)由取電裝置12、整流電路59、濾波電路60、蓄電池49組成，取電裝置12以一相輸電線路I為原邊，以下磁環(huán)27繞的若干匝數(shù)線圈作為副邊，從高壓端輸電線路I進(jìn)行取電，經(jīng)整流電路59和濾波電路60后的直流電壓變化較小，從而為蓄電池49充電。
[0069]如圖12所示，所述障礙檢測裝置13包含絕緣彈性外殼30、中間殼31、底板32、光電開關(guān)33和觸碰按鈕34，其中觸碰按鈕34安裝在絕緣彈性外殼30內(nèi)側(cè)，觸碰按鈕34通過中間殼31的過孔35，光電開關(guān)33安裝在底板32上，當(dāng)掛線器4遇到障礙物時(shí)，絕緣彈性外殼30與障礙物碰撞，由于彈性外殼的彈性會(huì)擠壓觸碰按鈕34觸發(fā)光電開關(guān)33導(dǎo)通，從而為機(jī)器人單元2提供避障信號(hào)。
[0070]依據(jù)本發(fā)明中具體實(shí)施例中的描述，本發(fā)明所涉及的一種高壓巡線機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)輸電線路上的自主巡線，具有控制簡單、結(jié)構(gòu)可重構(gòu)性好、續(xù)航能力強(qiáng)、自主避障、實(shí)時(shí)圖像處理等特點(diǎn)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述掛線器4用于巡線機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)行走、安全自鎖、障礙物檢測、越障避障、高壓取電。工作時(shí)，掛線器4的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23工作，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使掛線器上指16和掛線器下指17閉合懸掛在輸電線路I上，上指驅(qū)動(dòng)電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)上指主動(dòng)輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)巡線機(jī)器人行走，同時(shí)取電裝置12從輸電線路I取電，為蓄電池49充電；當(dāng)遇到障礙物時(shí)，掛線器4上的障礙檢測裝置13與障礙物觸碰，絕緣彈性外殼30擠壓觸碰按鈕34觸發(fā)光電開關(guān)33導(dǎo)通，為機(jī)器人單元2提供避障信號(hào)，同時(shí)即將觸碰障礙物的掛線器4的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23工作，使掛線器上指16和掛線器下指17張開脫離輸電線路I，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)9內(nèi)部電動(dòng)桿46工作，推動(dòng)即將觸碰障礙物的掛線器4越過障礙物，從而繼續(xù)巡線。
[0071]根據(jù)如上所述，結(jié)合如圖21所示，本發(fā)明的巡線機(jī)器人爬坡前進(jìn)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)方法如下:
[0072]1:各掛線器4中的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23工作，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22相對(duì)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使掛線器上指16、掛線器下指17閉合并懸掛在輸電線路I上，；
[0073]2:左子掛線器5的掛線器上指16、掛線器下指17閉合，右子掛線器6的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22相對(duì)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使右子掛線器6的掛線器上指16、掛線器下指17張開一定距離，使其與輸電線路I能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；
[0074]3:主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)9內(nèi)的電動(dòng)桿46工作，使推桿47向前伸出，推動(dòng)從動(dòng)關(guān)節(jié)10并帶動(dòng)右子關(guān)節(jié)體8前進(jìn)；
[0075]4:右子掛線器6的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22相對(duì)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使右子掛線器6的掛線器上指16、掛線器下指17閉合，此時(shí)左子掛線器5的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)23轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪22相對(duì)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使左子掛線器5的掛線器上指16、掛線器下指17張開，使其與輸電線路I能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；
[0076]5:主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)9內(nèi)的電動(dòng)桿46工作，使推桿47向前縮進(jìn)，拉動(dòng)左子關(guān)節(jié)體7前進(jìn)；
[0077]6:重復(fù)I?5動(dòng)作，直至完成爬坡，實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人從位置Xl到位置x2的移動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓巡線機(jī)器人，包括機(jī)器人單元(2)和攝像單元(11)，攝像單元(11)固定安裝 在機(jī)器人單元(2)的兩側(cè)，其特征在于，機(jī)器人單元(2)包括高壓取電系統(tǒng)、巡線機(jī)器人關(guān)節(jié) 體(3)、掛線器(4)、障礙檢測裝置(13)，巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體(3)與掛線器(4)之間通過機(jī)械連 接固定，機(jī)器人單元(2)通過掛線器(4)與輸電線路(1)相連接；所述高壓取電系統(tǒng)包括取電裝置(12)，取電裝置(12)安裝在掛線器(4)上；所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體(3)包括n個(gè)左子關(guān)節(jié)體(7)、m個(gè)右子關(guān)節(jié)體(8)、主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié) (9)、從動(dòng)關(guān)節(jié)(10)、轉(zhuǎn)軸(51)，關(guān)節(jié)體(3)之間通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(51)連接；所述掛線器(4)包括n個(gè)左子掛線器(5)、m個(gè)右子掛線器(6)，障礙檢測裝置(13)安裝在 左子掛線器(5)和右子掛線器(6)內(nèi)部。2.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體(3) 之間實(shí)現(xiàn)正交連接，從左子關(guān)節(jié)體(7)到主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)之間依次實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的上下、左右、上 下擺動(dòng)動(dòng)作，從右子關(guān)節(jié)體(8)到從動(dòng)關(guān)節(jié)(10)之間依次實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的上下、左右、上下擺動(dòng) 動(dòng)作;并且所述n彡3、m彡3。3.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體(3) 包括三種不同型號(hào)，分別是小號(hào)關(guān)節(jié)(36)、中號(hào)關(guān)節(jié)(37)、大號(hào)關(guān)節(jié)(38)，其中左子關(guān)節(jié)體 (7)和右子關(guān)節(jié)體(8)中包括小號(hào)關(guān)節(jié)(36)和中號(hào)關(guān)節(jié)(37)兩種類型，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)為大 號(hào)關(guān)節(jié)(38)，從動(dòng)關(guān)節(jié)(10)為小型號(hào)關(guān)節(jié)(36);所述左子關(guān)節(jié)體(7)和右子關(guān)節(jié)體(8)均通 過內(nèi)部的雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)(48)來控制轉(zhuǎn)軸(51)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)正交連接的方式，左子關(guān)節(jié) 體(7)與主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)之間通過轉(zhuǎn)軸(51)直接連接，右子關(guān)節(jié)體(8)與從動(dòng)關(guān)節(jié)(10)之間 通過轉(zhuǎn)軸(51)直接連接，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)與從動(dòng)關(guān)節(jié)(10)之間通過推桿(47)連接。4.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述巡線機(jī)器人關(guān)節(jié)體(3) 還包括雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)(48)、蓄電池(49)、控制器(50)、關(guān)節(jié)內(nèi)連接件(41)、關(guān)節(jié)外連接 件(42)和蓄電池(49)、控制器(50)，主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)內(nèi)部包含電動(dòng)桿(46);所述關(guān)節(jié)內(nèi)連接 件(41)和關(guān)節(jié)外連接件(42)通過關(guān)節(jié)連接件固定孔(45)與小號(hào)關(guān)節(jié)(36)、中號(hào)關(guān)節(jié)(37)、 大號(hào)關(guān)節(jié)(38)相連接，蓄電池(49)和控制器(50)安裝在左子關(guān)節(jié)體(7)和右子關(guān)節(jié)體(8) 內(nèi)，通過控制雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)(48)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制左子關(guān)節(jié)體(7)和右子關(guān)節(jié)體(8)在 空間內(nèi)正交動(dòng)作的實(shí)現(xiàn);所述雙軸蝸輪蝸桿電機(jī)(48)通過安裝螺栓(58)安裝在關(guān)節(jié)外連接 件(42)內(nèi)，關(guān)節(jié)內(nèi)連接件(41)和關(guān)節(jié)外連接件(42)通過轉(zhuǎn)軸(51)連接在一起，從而實(shí)現(xiàn)巡 線機(jī)器人關(guān)節(jié)體(3)的連續(xù)連接。5.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述掛線器(4)還包括掛線 器上指(16)、掛線器下指(17)、上指主動(dòng)輪(18)、下指從動(dòng)輪(19)、滑輪轉(zhuǎn)軸(20)、懸臂 (14)、掛線器安裝孔(15)、轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)、上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(23)、電機(jī)安裝支架(24)、掛線器 手指轉(zhuǎn)軸(25);上指主動(dòng)輪(18)通過滑輪轉(zhuǎn)軸(20)安裝在掛線器上指(16)，兩個(gè)下指從動(dòng) 輪(19)通過滑輪轉(zhuǎn)軸(20)安裝在掛線器下指(17);掛線器上指(16)、掛線器下指(17)分別 通過兩個(gè)掛線器手指轉(zhuǎn)軸(25)與懸臂(14)相連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)分別安裝在兩個(gè)掛線 器手指轉(zhuǎn)軸(25)上，上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(23)與掛線器下指(17)的掛線器手指轉(zhuǎn)軸(25)相連。6.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述掛線器(4)的上下指轉(zhuǎn) 動(dòng)電機(jī)(23)的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)掛線器下指(17)的掛線器手指轉(zhuǎn)軸(25)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)掛線 器下指(17)的轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)的咬合轉(zhuǎn)動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)掛線器上指(16)和掛線器下指(17)的張、合動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)掛 線器(4)的夾緊自鎖狀態(tài)、張開脫線狀態(tài)和閉合行走狀態(tài)三種工作狀態(tài)。7.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述高壓取電系統(tǒng)還包括整 流電路(59)、濾波電路(60)、蓄電池(49)，所述取電裝置(12)包括上磁環(huán)(26)、下磁環(huán)(27) 和磁環(huán)固定板(28)，其中上磁環(huán)(26)通過磁環(huán)固定板(28)安裝在掛線器上指(16)的外側(cè)， 下磁環(huán)(27)通過磁環(huán)固定板(28)安裝在掛線器下指(17)的外側(cè)，上磁環(huán)(26)和下磁環(huán)(27) 組成可張合磁環(huán)，在掛線器(4)閉合的時(shí)候，上磁環(huán)(26)和下磁環(huán)(27)形成閉合磁環(huán)，輸電 線路(1)穿過閉合磁環(huán)作為原邊，下磁環(huán)(27)繞有若干匝數(shù)線圈作為副邊，形成電流互感 器，從高壓端輸電線路(1)進(jìn)行取電，經(jīng)整流電路(59)和濾波電路(60)后的得到變化較小的 直流電壓為蓄電池(49)充電。8.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述障礙檢測裝置(13)包含 絕緣彈性外殼(30)、中間殼(31)、底板(32)、光電開關(guān)(33)和觸碰按鈕(34)，其中觸碰按鈕 (34)安裝在絕緣彈性外殼(30)內(nèi)側(cè)，觸碰按鈕(34)通過中間殼(31)的過孔(35)，光電開關(guān) (33)安裝在底板(32)上，當(dāng)掛線器(4)遇到障礙物時(shí)，絕緣彈性外殼(30)與障礙物碰撞，由 于彈性外殼的彈性會(huì)擠壓觸碰按鈕(34)觸發(fā)光電開關(guān)(33)導(dǎo)通，從而為機(jī)器人單元(2)提 供避障信號(hào)。9.如權(quán)利要求1所述的一種高壓巡線機(jī)器人，其特征在于，所述攝像單元(11)包括攝像 單元套(53)、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)(55)、攝像頭安裝罩(56)、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)(54)、攝 像頭(57)，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)(55)安裝在攝像單元套(53)內(nèi)，并與攝像頭安裝罩(56)相 連接，攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)(54)安裝在攝像機(jī)安裝罩(56)內(nèi)，并與攝像頭(57)相連，攝像頭 末端旋轉(zhuǎn)電機(jī)(55)和攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(jī)(54)的配合工作，可實(shí)現(xiàn)攝像頭(57)的360度旋 轉(zhuǎn)。10.—種基于權(quán)利要求1高壓巡線機(jī)器人的爬坡前進(jìn)方法，主要包括以下步驟:A:各掛線器(4)中的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(23)工作，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)相對(duì)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而使掛線器上指(16)、掛線器下指(17)閉合并懸掛在輸電線路(1)上；B:左子掛線器(5)的掛線器上指(16)、掛線器下指(17)閉合，右子掛線器(6)的上下指 轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(23)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)相對(duì)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使右子掛線器(6)的掛線器上指 (16)、掛線器下指(17)張開一定距離，使其與輸電線路(1)能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；C:主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)內(nèi)的電動(dòng)桿(46)工作，使推桿(47)向前伸出，推動(dòng)從動(dòng)關(guān)節(jié)(10)并帶 動(dòng)右子關(guān)節(jié)體(8)前進(jìn)；D:右子掛線器(6)的上下指轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(23)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)相對(duì)向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)， 使右子掛線器(6)的掛線器上指(16)、掛線器下指(17)閉合，此時(shí)左子掛線器(5)的上下指 轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)(23)轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪(22)相對(duì)向外側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，使左子掛線器(5)的掛線器上指 (16)、掛線器下指(17)張開，使其與輸電線路(1)能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)；E:主驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(9)內(nèi)的電動(dòng)桿(46)工作，使推桿(47)向前縮進(jìn)，拉動(dòng)左子關(guān)節(jié)體(7)前 進(jìn)；F:重復(fù)A?E動(dòng)作，直至完成爬坡，實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人從位置xl到位置x2的移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B25J15/00GK106041952SQ201610478045
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王 鋒, 冬雷
【申請(qǐng)人】北京楠杉智能科技有限公司, 冬雷