專利名稱：一種輸電線路巡線機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巡檢作業(yè)機(jī)器人，尤其是沿導(dǎo)線行走、進(jìn)行檢測、作業(yè)的架空輸電線路巡檢作業(yè)機(jī)器人。
背景技術(shù)：
超高壓輸電線路是高壓電網(wǎng)的重要組成部分，為保證其在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性，需要定期的開展巡檢工作；由于輸電線路分布點(diǎn)多，遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，地形復(fù)雜，并且導(dǎo)線暴漏在野外，長期風(fēng)吹雨淋，且受到持續(xù)的機(jī)械張力，電氣閃烙，材料老化的影響，容易引起磨損，斷股，腐蝕等損傷，若不及時(shí)修復(fù)更換，易引起嚴(yán)重的事故，造成大面積停電及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。所以，必須對(duì)輸電線路進(jìn)行定期的巡視檢查，隨時(shí)掌握和了解輸電線路的安全運(yùn)行情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生；
長期以來，我國對(duì)輸電線路的巡檢主要依靠人工，或望遠(yuǎn)鏡，或紅外熱成像儀，邊走邊看，一些特殊的巡檢還需要電力工人攀上高壓線路進(jìn)行檢查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，危險(xiǎn)性極大，有些原始森林、山崖線路人工根本無法巡檢。利用機(jī)器人帶電巡檢和維護(hù)超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，不但可以減輕工人千里巡線和帶電作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且可提高檢測精度和檢測效率，取代人直接工作在高危險(xiǎn)的場合，同時(shí)大大減少人力資源，對(duì)提高電網(wǎng)自動(dòng)化作業(yè)水平、保障電網(wǎng)安全運(yùn)行具有重要意義。中國專利ZL200410061316. 8公開了一種沿架空高壓輸電線路行駛的機(jī)器人，包括一對(duì)沿輸電線運(yùn)動(dòng)的小臂機(jī)械手機(jī)構(gòu)，二個(gè)小臂機(jī)械手的下端分別聯(lián)接在一個(gè)能改變二個(gè)小臂相對(duì)距離的大臂的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，各小臂分別具有4個(gè)自由度，小臂上方為末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有一個(gè)掛在輸電線上的驅(qū)動(dòng)輪及其第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)從動(dòng)輪和一個(gè)可抓握輸電線的夾緊機(jī)構(gòu)。綜合分析，此專利主要有如下缺點(diǎn)該專利機(jī)器人在遇到防震錘或者絕緣子串時(shí)，通過底部的滑臺(tái)將前后兩個(gè)小臂相互交替，來實(shí)現(xiàn)越障的功能。這種前臂變后臂，后臂變前臂，交替越障的形式，越障效率非常低，特別是在跨越絕緣子串時(shí)，耗時(shí)較長，再者，在越障過程中，對(duì)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的加持力要求較高。中國專利201010525761.0公開了一種懸掛型巡線機(jī)器人，它由，包括行走和吊艙兩部分。行走部分由兩節(jié)軀干和三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪爪組成。兩節(jié)型軀干成雙平行四邊形結(jié)構(gòu)，保證三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪爪朝向相同，軀干上的5臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)軀干縱擺、橫擺和伸縮，使每一個(gè)越障驅(qū)動(dòng)輪可以實(shí)現(xiàn)三自由度平動(dòng)上下線。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪爪包含驅(qū)動(dòng)輪和夾緊裝置，電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪使機(jī)器人在線上移動(dòng)。由電機(jī)、滾珠絲桿副、彈簧以及夾緊輪等構(gòu)成的夾緊裝置保證驅(qū)動(dòng)輪與線之間有足夠的摩擦力。吊艙與行走部分通過兩條鋼帶連接，吊艙上的兩臺(tái)電機(jī)通過鋼帶調(diào)整自身相對(duì)于軀干的重心位置，以保證跨越障礙時(shí)機(jī)構(gòu)的靈活性。綜合分析，此專利主要有如下缺點(diǎn)該專利機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部分的軀干上需要5臺(tái)電機(jī)來驅(qū)動(dòng)縱擺、橫擺和伸縮，軀干機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易控制；同時(shí)，在越障過程中需要通過鋼帶帶動(dòng)吊艙來調(diào)整整個(gè)機(jī)器人的重心位置，這種方式極易導(dǎo)致機(jī)器人在重心調(diào)整過程中發(fā)生傾覆，控制復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輸電線路巡線機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可互換性強(qiáng)，能夠橫跨在地線、分裂導(dǎo)線等單股導(dǎo)線上運(yùn)行，可跨越輸電導(dǎo)線上各種障礙物(防震錘、間隔棒、懸垂絕緣子串等)，攜帶攝像頭、紅外檢測儀等設(shè)備對(duì)導(dǎo)線、金具、鐵塔等進(jìn)行故障檢測。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案?！N輸電線路巡線機(jī)器人，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅(qū)動(dòng)臂包括驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、升降關(guān)節(jié)及旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)臂分布在機(jī)器人一側(cè)，驅(qū)動(dòng)臂通過驅(qū)動(dòng)輪懸掛在分裂導(dǎo)線上，所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)下端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)連接，升降關(guān)節(jié)和電池控制箱固定在聯(lián)板上。電池控制箱可以包括鋰電池組，為機(jī)器人供電。所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)軸、傳動(dòng)裝置及固定板；所述固定板一端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)連接，另一端鉸接驅(qū)動(dòng)軸；所述驅(qū)動(dòng)軸兩端分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪及傳動(dòng)裝置；傳動(dòng)裝置可以是齒輪傳動(dòng)或者同步帶傳動(dòng)或者渦輪蝸桿傳動(dòng)等；驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)裝置連接固定。所述升降關(guān)節(jié)包括底板、絲杠、絲杠螺母、直線導(dǎo)軌、滑塊、直流電機(jī)、連接板、限位開關(guān)及軸承座；所述絲杠通過軸承座與底板相連，絲杠一端與直流電機(jī)相連，絲杠上設(shè)置有絲杠螺母；所述直線導(dǎo)軌固定在底板上，與絲杠平行，直線導(dǎo)軌上設(shè)置有能自由滑動(dòng)的滑塊，連接板將絲杠螺母和滑塊固定在一起，連接板連接旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；絲杠底部固定有限位開關(guān)，用于控制升降關(guān)節(jié)下端的極限位置。所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)軸承座、旋轉(zhuǎn)軸、U型連接件及旋轉(zhuǎn)電機(jī)；所述旋轉(zhuǎn)軸的兩端架設(shè)在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸承座上，所述旋轉(zhuǎn)軸承座與升降關(guān)節(jié)的連接板相連；旋轉(zhuǎn)軸中間固定有U型連接件，U型連接件與驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)的固定板相連；旋轉(zhuǎn)軸一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連。所述驅(qū)動(dòng)臂分布在機(jī)器人一側(cè)，驅(qū)動(dòng)臂間的有效距離稍大于輸電線上最大障礙物的長度。本發(fā)明主要由分布在同側(cè)的若干個(gè)驅(qū)動(dòng)臂構(gòu)成，每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂都可以為機(jī)器人提供驅(qū)動(dòng)力，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂都包括結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、升降關(guān)節(jié)及旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)都通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)相連。本發(fā)明的工作原理
本發(fā)明可在地線、分裂導(dǎo)線的單股導(dǎo)線上運(yùn)行，每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂都能為機(jī)器人提供驅(qū)動(dòng)力，在機(jī)器人遇到防震錘時(shí)無需做越障動(dòng)作即可壓過。在機(jī)器人接近間隔棒、懸垂絕緣子串時(shí)，首先前端的驅(qū)動(dòng)臂開始進(jìn)行越障動(dòng)作，升降關(guān)節(jié)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過直線導(dǎo)軌和滑塊帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)上升，驅(qū)動(dòng)輪脫離導(dǎo)線后，升降關(guān)節(jié)停止動(dòng)作；然后，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)向?qū)Ь€外側(cè)擺動(dòng)，從而使驅(qū)動(dòng)輪擺開導(dǎo)線及障礙物。在自動(dòng)控制下機(jī)器人中間和后端兩個(gè)驅(qū)動(dòng)臂帶動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)，待前端兩個(gè)驅(qū)動(dòng)臂越過障礙物后機(jī)器人停止前進(jìn)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，所轉(zhuǎn)角度與正轉(zhuǎn)時(shí)相同，然后，前端驅(qū)動(dòng)臂上的升降關(guān)節(jié)開始下降，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪下降，使驅(qū)動(dòng)輪重新騎在導(dǎo)線上。之后，機(jī)器人中間及后端的驅(qū)動(dòng)臂都以前端驅(qū)動(dòng)臂相同的方式越過障礙物。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明由于采用若干個(gè)結(jié)構(gòu)相同驅(qū)動(dòng)臂，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，互換性強(qiáng)，可在單股導(dǎo)地線上運(yùn)行，跨越輸電導(dǎo)線上各種障礙物(防震錘、間隔棒、懸垂絕緣子串等)。由于每個(gè)臂的結(jié)構(gòu)都相同，在越障時(shí)路徑規(guī)劃相對(duì)簡單，可操作性強(qiáng)，無需在跨越障礙的過程中手動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。


圖I為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)臂及驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本發(fā)明升降關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4本發(fā)明旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。其中I驅(qū)動(dòng)臂，2聯(lián)板，3電池控制箱，4傳動(dòng)裝置，5驅(qū)動(dòng)電機(jī)，6驅(qū)動(dòng)輪，7驅(qū)動(dòng)軸，8固定板，9旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，10升降關(guān)節(jié)，11軸承座，12絲杠，13底板，14絲杠螺母，15連接板，16限位開關(guān)，17直流電機(jī)，18直線導(dǎo)軌，19滑塊，20第一旋轉(zhuǎn)軸承座，21U型連接件，22第二旋轉(zhuǎn)軸承座，23旋轉(zhuǎn)電機(jī)，24旋轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明在可在地線、單股導(dǎo)線上運(yùn)行，如圖1、2所示，包括三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)臂
I、聯(lián)板2及電池控制箱3，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂都包括結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、升降關(guān)節(jié)10及旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9 ;驅(qū)動(dòng)臂I通過驅(qū)動(dòng)輪6懸掛在分裂導(dǎo)線上，驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)下端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9與升降關(guān)節(jié)10連接，升降關(guān)節(jié)9固定在聯(lián)板2上。如圖2所示,驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括傳動(dòng)裝置4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、驅(qū)動(dòng)輪6、驅(qū)動(dòng)軸7及固定板8 ;其中，驅(qū)動(dòng)軸7兩端分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪6及傳動(dòng)裝置4，并鉸接在固定板8上，傳動(dòng)裝置4設(shè)置在固定板8上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5設(shè)置在傳動(dòng)裝置4外殼上；固定板8下端與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9相連。如圖3所示，升降關(guān)節(jié)10包括軸承座11、絲杠12、底板13、絲杠螺母14、連接板15、限位開關(guān)16、直流電機(jī)17、直線導(dǎo)軌18及滑塊19 ;其中，絲杠12兩端通過軸承座11固定在底板13上，絲杠12 —端通過軸承座11與直流電機(jī)17相連；在絲杠12 —側(cè)平行設(shè)置有直線導(dǎo)軌18，直線導(dǎo)軌18上有可上下自由滑動(dòng)的滑塊19，滑塊19與設(shè)置在絲杠12上的絲杠螺母14通過連接板15連接固定，在連接板15上固定有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9 ;絲杠12底部固定有限位開關(guān)16，用于控制升降關(guān)節(jié)10下端的極限位置。如圖4所示，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9包括第一旋轉(zhuǎn)軸承座20、U型連接件21、第二旋轉(zhuǎn)軸承座22、旋轉(zhuǎn)電機(jī)23及旋轉(zhuǎn)軸24，旋轉(zhuǎn)軸24的兩端架設(shè)在第一旋轉(zhuǎn)軸承座20和第二旋轉(zhuǎn)軸承座22上，旋轉(zhuǎn)軸24中間固定有U型連接件21，旋轉(zhuǎn)軸24 —端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)23相連。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路巡線機(jī)器人，其特征是，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅(qū)動(dòng)臂包括驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、升降關(guān)節(jié)及旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)臂分布在機(jī)器人一側(cè)，驅(qū)動(dòng)臂通過驅(qū)動(dòng)輪懸掛在分裂導(dǎo)線上，所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)下端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)連接，升降關(guān)節(jié)和電池控制箱固定在聯(lián)板上。
2.如權(quán)利要求I所述的輸電線路巡線機(jī)器人，其特征是，所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、驅(qū)動(dòng)軸、傳動(dòng)裝置及固定板；所述固定板一端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)連接，另一端鉸接驅(qū)動(dòng)軸；所述驅(qū)動(dòng)軸兩端分別設(shè)有驅(qū)動(dòng)輪及傳動(dòng)裝置；驅(qū)動(dòng)電機(jī)與傳動(dòng)裝置連接固定。
3.如權(quán)利要求I所述的輸電線路巡線機(jī)器人，其特征是，所述升降關(guān)節(jié)包括底板、絲杠、絲杠螺母、直線導(dǎo)軌、滑塊、直流電機(jī)、連接板、限位開關(guān)及軸承座；所述絲杠通過軸承座與底板相連，絲杠一端與直流電機(jī)相連，絲杠上設(shè)置有絲杠螺母；所述直線導(dǎo)軌固定在底板上，與絲杠平行，直線導(dǎo)軌上設(shè)置有能自由滑動(dòng)的滑塊，連接板將絲杠螺母和滑塊固定在一起；連接板連接旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；絲杠底部固定有限位開關(guān)。
4.如權(quán)利要求I所述的輸電線路巡線機(jī)器人，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括旋轉(zhuǎn)軸承座、旋轉(zhuǎn)軸、U型連接件及旋轉(zhuǎn)電機(jī)；所述旋轉(zhuǎn)軸的兩端架設(shè)在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸承座上，所述旋轉(zhuǎn)軸承座與升降關(guān)節(jié)的連接板相連；旋轉(zhuǎn)軸中間固定有U型連接件，U型連接件與驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)的固定板相連；旋轉(zhuǎn)軸一端與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸電線路巡線機(jī)器人，包括若干個(gè)結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅(qū)動(dòng)臂包括驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、升降關(guān)節(jié)及旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)輪，所述驅(qū)動(dòng)臂分布在機(jī)器人一側(cè)，驅(qū)動(dòng)臂通過驅(qū)動(dòng)輪懸掛在分裂導(dǎo)線上，所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)下端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)連接，升降關(guān)節(jié)和電池控制箱固定在聯(lián)板上。本發(fā)明由于采用若干個(gè)結(jié)構(gòu)相同驅(qū)動(dòng)臂，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，互換性強(qiáng)，可在單股導(dǎo)地線上運(yùn)行，跨越輸電導(dǎo)線上各種障礙物。由于每個(gè)臂的結(jié)構(gòu)都相同，在越障時(shí)路徑規(guī)劃相對(duì)簡單，可操作性強(qiáng)，無需在跨越障礙的過程中手動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)H02G1/02GK102941570SQ201210512160
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者郭銳, 曹雷, 張峰, 賈永剛 申請(qǐng)人:山東電力集團(tuán)公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司