專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電磁式智能攀爬機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種智能攀爬機(jī)器人。
背景技術(shù)：
高壓輸電線路是電力系統(tǒng)的動(dòng)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(duì)輸電線路桿塔及其附件進(jìn)行檢修和維護(hù)，以確保輸電線路的安全可靠運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)人工攀登鐵塔是高壓輸電線路的檢修、維護(hù)基本上采用的方式，如:絕緣子檢測(cè)、清掃、鐵塔維護(hù)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(duì)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(shí)候，監(jiān)護(hù)人會(huì)因?yàn)橐巴庾匀画h(huán)境比如風(fēng)、陽(yáng)光等影響比較難以全面監(jiān)護(hù)，總是會(huì)存在這樣那樣的安全死角。隨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(lái)越高，電力部門(mén)迫切需要能代替人工攀爬鐵塔進(jìn)行檢修、維護(hù)的自動(dòng)化設(shè)備——機(jī)器人，以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低觸電和高空墜落的危險(xiǎn)?，F(xiàn)有的機(jī)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(shí)現(xiàn)完全自主攀爬，機(jī)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(dòng)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(jī)器人要協(xié)助或代替人工，必須結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，便于搬運(yùn)和攜帶。
發(fā)明內(nèi)容鑒于此，本實(shí)用新型目的在于提供一種在鐵質(zhì)表面靈活運(yùn)動(dòng)、善于攀爬的機(jī)器人。為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是，提供一種電磁式智能攀爬機(jī)器人，包括傳感探頭和發(fā)射模塊，還包括機(jī)器人本體，該機(jī)器人本體為至少四個(gè)通過(guò)水平伺服電機(jī)鏈接在一起的腔體，水平伺服電機(jī)的定子固定安裝在一腔體內(nèi)，水平伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子與另一腔體固定連接；在首尾兩個(gè)腔體內(nèi)還分別固定安裝有垂直伺服電機(jī)，垂直伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述吸附機(jī)構(gòu)為電磁吸盤(pán)，同時(shí)使用永磁鐵和電磁鐵。永磁和電磁吸附兩種方式，不通電時(shí)靠永磁鐵進(jìn)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(jī)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(qiáng)吸附效果。優(yōu)選地，所述機(jī)器人本體由三個(gè)水平伺服電機(jī)鏈接四個(gè)腔體。進(jìn)一步地，所述水平伺服電機(jī)與腔體的具體安裝方式為:第一水平伺服電機(jī)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(jī)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(jī)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(gè)腔體通過(guò)伺服電機(jī)連接安裝后，形成一個(gè)關(guān)節(jié)，這樣的關(guān)節(jié)可使機(jī)器人本體輕易完成彎曲、伸展動(dòng)作。進(jìn)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(jī)。當(dāng)機(jī)器人在鐵塔上行走時(shí)，一個(gè)吸附機(jī)構(gòu)以另一個(gè)吸附機(jī)構(gòu)為圓心旋轉(zhuǎn)，尋找下一吸附點(diǎn)。有益的是，本實(shí)用新型所述電磁式智能攀爬機(jī)器人跨越能力強(qiáng)，能夠在各種鐵質(zhì)表面移動(dòng)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，各個(gè)關(guān)節(jié)都采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，大大簡(jiǎn)化的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，也大大減小了機(jī)器人的體積，同時(shí)各個(gè)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(duì)鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)尾端吸附在物體表面時(shí)，裝載探頭的首端，就可以以尾端基準(zhǔn)點(diǎn)，利用各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)任意角度進(jìn)行探測(cè)。

圖1是本實(shí)用新型所述電磁式智能攀爬機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理圖。圖2是本實(shí)用新型所述電磁式智能攀爬機(jī)器人剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型所述電磁式智能攀爬機(jī)器人使用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。參見(jiàn)圖1至圖3。圖1示出了電磁式智能攀爬機(jī)器人結(jié)構(gòu)原理圖，圖2示出了該電磁式智能攀爬機(jī)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(jī)器人使用狀態(tài)下的示意圖。本實(shí)施例所描述的電磁式智能攀爬機(jī)器人，包括傳感探頭3和發(fā)射模塊，還包括機(jī)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(jī)器人兩端的腔體上，將檢測(cè)信息實(shí)時(shí)傳輸至控制中心。發(fā)射模塊用于對(duì)鐵塔的檢測(cè)，將高空畫(huà)面實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛妗C(jī)器人本體是由三個(gè)水平伺服電機(jī)依次連接四個(gè)腔體，第一水平伺服電機(jī)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(jī)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(jī)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(gè)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(jī)5，垂直伺服電機(jī)5的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機(jī)構(gòu)2，該吸附機(jī)構(gòu)為電磁吸盤(pán)，同時(shí)使用永磁鐵和電磁鐵。本實(shí)用新型同時(shí)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(méi)有通電時(shí)可靠永磁鐵進(jìn)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(jī)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(qiáng)。機(jī)器人攀爬時(shí)，先用其中的一個(gè)電磁吸盤(pán)，吸住塔材如角鋼以支撐整個(gè)機(jī)器人。機(jī)器人的另一端運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置，用另一電磁吸盤(pán)吸住塔材，松開(kāi)前一個(gè)電磁吸盤(pán)并運(yùn)動(dòng)到另一目標(biāo)位置。機(jī)器人如此兩端交替吸附和運(yùn)動(dòng)，即可在塔材上攀爬運(yùn)行。當(dāng)機(jī)器人沿塔材直線移動(dòng)時(shí)，后電磁吸盤(pán)處于吸附狀態(tài)，前電磁吸盤(pán)處于松開(kāi)狀態(tài)，對(duì)水平伺服電機(jī)和垂直伺服電機(jī)進(jìn)行聯(lián)合控制，以使前電磁吸盤(pán)沿著塔材前移，與后電磁吸盤(pán)的距離不斷拉大到最大位置，然后前電磁吸盤(pán)吸附鐵塔，松開(kāi)原來(lái)吸附的后電磁吸盤(pán)，再通過(guò)聯(lián)合控制水平伺服電機(jī)和垂直伺服電機(jī)，使后電磁吸盤(pán)沿著塔材直線前移，與前電磁吸盤(pán)靠攏并吸附塔材，松開(kāi)原來(lái)吸附的前電磁吸盤(pán)。如此周而復(fù)始，可使機(jī)器人沿鐵塔角鋼一步一步向前攀爬。當(dāng)機(jī)器人翻越角鋼表面的障礙時(shí)，如角鋼與角鋼直接連接處，節(jié)點(diǎn)板等，首先采用上述運(yùn)動(dòng)方式，使機(jī)器人前后電磁吸盤(pán)盡量靠攏，前電磁吸盤(pán)與障礙盡量接近，然后松開(kāi)前電磁吸盤(pán)，將前電磁吸盤(pán)提升到高于障礙的平面，控制電動(dòng)使彎曲部分張開(kāi)到最大位置，使前電磁吸盤(pán)越過(guò)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(kāi)后電磁吸盤(pán)，再聯(lián)合控制水平伺服電機(jī)和垂直伺服電機(jī)使后電磁吸盤(pán)沿塔材直線前移與障礙靠攏，然后后電磁吸盤(pán)吸附，松開(kāi)前電磁吸盤(pán)，然后重復(fù)前電磁吸盤(pán)越障的方式，使后電磁吸盤(pán)越過(guò)障礙，從而使整個(gè)機(jī)器人越過(guò)障礙。當(dāng)機(jī)器人在鐵塔上移動(dòng)，需要轉(zhuǎn)彎時(shí)。首先將雙電磁吸盤(pán)靠攏，同時(shí)吸附住塔材，松開(kāi)前電磁吸盤(pán)，通過(guò)水平伺服電機(jī)，將前電磁吸盤(pán)抬升，然后控制處于吸附狀態(tài)的后電磁吸盤(pán)的垂直伺服電機(jī)，使整個(gè)機(jī)器人以該垂直垂直伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸為軸心旋轉(zhuǎn)一定角度，使前電磁吸盤(pán)接近目標(biāo)塔材，然后通過(guò)控制水平伺服電機(jī)，使前電磁吸盤(pán)朝目標(biāo)角鋼方向移動(dòng)。綜合控制機(jī)器人各個(gè)機(jī)構(gòu)自由度找到新的吸附點(diǎn)，并吸附塔材，此時(shí)松開(kāi)原固定電磁吸盤(pán)，運(yùn)用同樣原理，再次尋找新的吸附點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。當(dāng)機(jī)器人后端吸附在塔材表面時(shí)，裝載傳感探頭的前端就可以對(duì)塔材進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)控制水平伺服電機(jī)和垂直伺服電機(jī)來(lái)控制傳感探頭的探測(cè)方向。以上僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種電磁式智能攀爬機(jī)器人，包括傳感探頭(3)和發(fā)射模塊，其特征在于，還包括機(jī)器人本體(1)，該機(jī)器人本體為至少四個(gè)通過(guò)水平伺服電機(jī)鏈接在一起的腔體，水平伺服電機(jī)的定子固定安裝在一腔體內(nèi)，水平伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子與另一腔體固定連接；在首尾兩個(gè)腔體內(nèi)還分別固定安裝有垂直伺服電機(jī)(5)，垂直伺服電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機(jī)構(gòu)(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式智能攀爬機(jī)器人，其特征在于，所述吸附機(jī)構(gòu)(2)為電磁吸盤(pán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁式智能攀爬機(jī)器人，其特征在于，所述機(jī)器人本體(I)由3個(gè)水平伺服電機(jī)鏈接4個(gè)腔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁式智能攀爬機(jī)器人，其特征在于，所述水平伺服電機(jī)與腔體的具體安裝方式為:第一水平伺服電機(jī)(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(jī)(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(jī)(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4所述的電磁式智能攀爬機(jī)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(jī)(5)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種電磁式智能攀爬機(jī)器人，包括傳感探頭和發(fā)射模塊，還包括機(jī)器人本體，該機(jī)器人本體為至少四個(gè)通過(guò)水平伺服電機(jī)鏈接在一起的腔體，水平伺服電機(jī)的定子固定安裝在一腔體內(nèi)，水平伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子與另一腔體固定連接；在首尾兩個(gè)腔體內(nèi)還分別固定安裝有垂直伺服電機(jī)，垂直伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子末端固定安裝有吸附機(jī)構(gòu)。有益的是，本實(shí)用新型所述電磁式智能攀爬機(jī)器人跨越能力強(qiáng)，能夠在各種鐵質(zhì)表面移動(dòng)；可以攜帶各種探頭對(duì)鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)尾端吸附在物體表面時(shí)，裝載探頭的首端，就可以以尾端基準(zhǔn)點(diǎn)，利用各個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)任意角度進(jìn)行探測(cè)。
文檔編號(hào)B62D57/024GK202966472SQ20122054299
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:四川省電力公司西昌電業(yè)局, 國(guó)家電網(wǎng)公司