專利名稱：一種電磁式智能攀爬機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器人領(lǐng)域，具體涉及一種智能攀爬機器人。
背景技術(shù)：
高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的動脈，很多高壓鐵塔在高山頂或者懸崖邊，鐵塔的安全直接關(guān)系到供電的穩(wěn)定性和可靠性。需要定期對輸電線路桿塔及其附件進行檢修和維護，以確保輸電線路的安全可靠運行。目前國內(nèi)人工攀登鐵塔是高壓輸電線路的檢修、維護基本上采用的方式，如絕緣子檢測、清掃、鐵塔維護等，都需要人工完成，這不僅大量消耗檢修人員的體力，影響工作效率，對于懸崖邊的鐵塔更是嚴(yán)重威脅檢修人員的安全。當(dāng)鐵塔工作人員在高空作業(yè)時候，監(jiān)護人會因為野外自然環(huán)境比如風(fēng)、陽光等影響比較難以全面監(jiān)護，總是會存在這樣那樣的安全死角?！るS著高壓和特高壓輸電線路的持續(xù)建設(shè)，輸電線路鐵塔的呼高越來越高，電力部門迫切需要能代替人工攀爬鐵塔進行檢修、維護的自動化設(shè)備——機器人，以減輕工人的勞動強度，降低觸電和高空墜落的危險?，F(xiàn)有的機器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量重，不便于檢修人員野外攜帶。為了實現(xiàn)完全自主攀爬，機器人除了具有沿鐵塔主材攀爬的功能外，還要能跨越障礙，具有由主材移動到斜材或橫擔(dān)上的轉(zhuǎn)彎功能。另外很多高壓鐵塔在野外，所以機器人要協(xié)助或代替人工，必須結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，便于搬運和攜帶。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種在鐵質(zhì)表面靈活運動、善于攀爬的機器人。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，提供一種電磁式智能攀爬機器人，包括傳感探頭和發(fā)射模塊，還包括機器人本體，該機器人本體為至少四個通過水平伺服電機鏈接在一起的腔體，水平伺服電機的定子固定安裝在一腔體內(nèi)，水平伺服電機的轉(zhuǎn)子與另一腔體固定連接；在首尾兩個腔體內(nèi)還分別固定安裝有垂直伺服電機，垂直伺服電機的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機構(gòu)。進一步地，所述吸附機構(gòu)為電磁吸盤，同時使用永磁鐵和電磁鐵。永磁和電磁吸附兩種方式，不通電時靠永磁鐵進行吸附；通直流電產(chǎn)生的磁力與永磁鐵的磁力互相抵消，可以使吸附機構(gòu)更加容易地脫離；反向直流電產(chǎn)生的磁力與永磁鐵的磁力互相疊加，增強吸附效果。優(yōu)選地，所述機器人本體由三個水平伺服電機鏈接四個腔體。進一步地，所述水平伺服電機與腔體的具體安裝方式為第一水平伺服電機的定子固定安裝在第一腔體內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第二腔體固定連接；第二水平伺服電機的定子固定安裝在第三腔體內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第二腔體固定連接；第三水平伺服電機的定子固定安裝在第三腔體內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第四腔體固定連接。兩個腔體通過伺服電機連接安裝后，形成一個關(guān)節(jié)，這樣的關(guān)節(jié)可使機器人本體輕易完成彎曲、伸展動作。進一步地，所述第一腔體和第四腔體內(nèi)分別安裝有垂直伺服電機。當(dāng)機器人在鐵塔上行走時，一個吸附機構(gòu)以另一個吸附機構(gòu)為圓心旋轉(zhuǎn)，尋找下一吸附點。有益的是，本發(fā)明所述電磁式智能攀爬機器人跨越能力強，能夠在各種鐵質(zhì)表面移動；結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，各個關(guān)節(jié)都采用電機直接驅(qū)動，大大簡化的機器人結(jié)構(gòu)，也大大減小了機器人的體積，同時各個支持部分均可以用塑料制成減輕其重量；可以攜帶各種探頭對鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)進行檢測；當(dāng)尾端吸附在物體表面時，裝載探頭的首端，就可以以尾端基準(zhǔn)點，利用各個關(guān)節(jié)對任意角度進行探測。


圖I是本發(fā)明所述電磁式智能攀爬機器人結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2是本發(fā)明所述電磁式智能攀爬機器人剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明所述電磁式智能攀爬機器人使用狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施例進行說明。參見圖I至圖3。圖I示出了電磁式智能攀爬機器人結(jié)構(gòu)原理圖，圖2示出了該電磁式智能攀爬機器人剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3示出了該電磁式智能攀爬機器人使用狀態(tài)下的示意圖。本實施例所描述的電磁式智能攀爬機器人，包括傳感探頭3和發(fā)射模塊，還包括機器人本體1，傳感探頭為圖像傳感和紅外傳感探頭，設(shè)置在機器人兩端的腔體上，將檢測信息實時傳輸至控制中心。發(fā)射模塊用于對鐵塔的檢測，將高空畫面實時傳輸?shù)降孛?。機器人本體是由三個水平伺服電機依次連接四個腔體，第一水平伺服電機4的定子固定安裝在第一腔體11內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第二腔體12固定連接；第二水平伺服電機4’的定子固定安裝在第三腔體13內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第二腔體12固定連接；第三水平伺服電機4”的定子固定安裝在第三腔體13內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第四腔體14固定連接。在首尾兩個腔體即第一腔體11和第四腔體14內(nèi)分別固定安裝有垂直伺服電機5，垂直伺服電機5的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機構(gòu)2,該吸附機構(gòu)為電磁吸盤，同時使用永磁鐵和電磁鐵。本發(fā)明同時使用永磁和電磁吸附兩種方式,永磁鐵產(chǎn)生的磁力與電磁鐵產(chǎn)生的磁力相等。沒有通電時可靠永磁鐵進行吸附，通直流電產(chǎn)生的磁力與永磁鐵的磁力互相抵消，可以使吸附機構(gòu)更加容易地脫離；反向直流電產(chǎn)生的磁力與永磁鐵的磁力互相疊加，吸附能力更強。機器人攀爬時，先用其中的一個電磁吸盤，吸住塔材如角鋼以支撐整個機器人。機器人的另一端運動到目標(biāo)位置，用另一電磁吸盤吸住塔材，松開前一個電磁吸盤并運動到另一目標(biāo)位置。機器人如此兩端交替吸附和運動，即可在塔材上攀爬運行。當(dāng)機器人沿塔材直線移動時，后電磁吸盤處于吸附狀態(tài)，前電磁吸盤處于松開狀態(tài)，對水平伺服電機和垂直伺服電機進行聯(lián)合控制，以使前電磁吸盤沿著塔材前移，與后電磁吸盤的距離不斷拉大到最大位置，然后前電磁吸盤吸附鐵塔，松開原來吸附的后電磁吸盤，再通過聯(lián)合控制水平伺服電機和垂直伺服電機，使后電磁吸盤沿著塔材直線前移，與前電磁吸盤靠攏并吸附塔材，松開原來吸附的前電磁吸盤。如此周而復(fù)始，可使機器人沿鐵塔角鋼一步一步向前攀爬。當(dāng)機器人翻越角鋼表面的障礙時，如角鋼與角鋼直接連接處，節(jié)點板等，首先采用上述運動方式，使機器人前后電磁吸盤盡量靠攏，前電磁吸盤與障礙盡量接近，然后松開前電磁吸盤，將前電磁吸盤提升到高于障礙的平面，控制電動使彎曲部分張開到最大位置，使前電磁吸盤越過障礙，并與垂直旋轉(zhuǎn)部分配合找到最佳位置后吸附在塔材上，然后松開后電磁吸盤，再聯(lián)合控制水平伺服電機和垂直伺服電機使后電磁吸盤沿塔材直線前移與障礙靠攏，然后后電磁吸盤吸附，松開前電磁吸盤，然后重復(fù)前電磁吸盤越障的方式，使后電磁吸盤越過障礙，從而使整個機器人越過障礙。當(dāng)機器人在鐵塔上移動，需要轉(zhuǎn)彎時。首先將雙電磁吸盤靠攏，同時吸附住塔材，松開前電磁吸盤，通過水平伺服電機，將前電磁吸盤抬升，然后控制處于吸附狀態(tài)的后電磁吸盤的垂直伺服電機，使整個機器人以該垂直垂直伺服電機的旋轉(zhuǎn)軸為軸心旋轉(zhuǎn)一定角度，使前電磁吸盤接近目標(biāo)塔材，然后通過控制水平伺服電機，使前電磁吸盤朝目標(biāo)角鋼方向移動。綜合控制機器人各個機構(gòu)自由度找到新的吸附點，并吸附塔材，此時松開原固定電磁吸盤，運用同樣原理，再次尋找新的吸附點，最終實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。 當(dāng)機器人后端吸附在塔材表面時，裝載傳感探頭的前端就可以對塔材進行探測，通過控制水平伺服電機和垂直伺服電機來控制傳感探頭的探測方向。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁式智能攀爬機器人，包括傳感探頭(3)和發(fā)射模塊，其特征在于，還包括機器人本體(1)，該機器人本體為至少四個通過水平伺服電機鏈接在一起的腔體，水平伺服電機的定子固定安裝在一腔體內(nèi)，水平伺服電機的轉(zhuǎn)子與另一腔體固定連接；在首尾兩個腔體內(nèi)還分別固定安裝有垂直伺服電機(5)，垂直伺服電機(5)的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機構(gòu)(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁式智能攀爬機器人，其特征在于，所述吸附機構(gòu)(2)為電磁吸盤。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁式智能攀爬機器人，其特征在于，所述機器人本體(I)由3個水平伺服電機鏈接4個腔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁式智能攀爬機器人，其特征在于，所述水平伺服電機與腔體的具體安裝方式為第一水平伺服電機(4)的定子固定安裝在第一腔體(11)內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第二腔體(12)固定連接；第二水平伺服電機(40的定子固定安裝在第三腔體(13)內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第二腔體(12)固定連接；第三水平伺服電機(4”)的定子固定安裝在第三腔體(13)內(nèi)，其轉(zhuǎn)子與第四腔體(14)固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁式智能攀爬機器人，其特征在于，所述第一腔體(11)和第四腔體(14)內(nèi)分別安裝有垂直伺服電機(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電磁式智能攀爬機器人，包括傳感探頭和發(fā)射模塊，還包括機器人本體，該機器人本體為至少四個通過水平伺服電機鏈接在一起的腔體，水平伺服電機的定子固定安裝在一腔體內(nèi)，水平伺服電機的轉(zhuǎn)子與另一腔體固定連接；在首尾兩個腔體內(nèi)還分別固定安裝有垂直伺服電機，垂直伺服電機的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機構(gòu)。有益的是，本發(fā)明所述電磁式智能攀爬機器人跨越能力強，能夠在各種鐵質(zhì)表面移動；可以攜帶各種探頭對鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)進行檢測；當(dāng)尾端吸附在物體表面時，裝載探頭的首端，就可以以尾端基準(zhǔn)點，利用各個關(guān)節(jié)對任意角度進行探測。
文檔編號B62D57/024GK102887187SQ201210405689
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者楊登翔 申請人:四川省電力公司西昌電業(yè)局, 國家電網(wǎng)公司