專利名稱：一種輸電線路自主越障巡線機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巡線機器人，尤其是沿導(dǎo)線行走、進行檢測、作業(yè)的輸電線路自主越障巡線機器人。
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多，遠離城鎮(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，若不及時修復(fù)更換，易引起嚴重的事故，造成大面積停電及經(jīng)濟財產(chǎn)損失。所以，必須對輸電線路進行定期的巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的安全運行情況，以便及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生；長期以來，我國對輸電線路的巡檢主要依靠人工，或望遠鏡，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行檢查，費時費力，危險性極大，有些原始森林、山崖線路人工根本無法巡檢。利用機器人帶電巡檢和維護超高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，不但可以減輕工人千里巡線和帶電作業(yè)的勞動強度，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的場合，同時大大減少人力資源，對提高電網(wǎng)自動化作業(yè)水平、保障電網(wǎng)安全運行具有重要意義。
中國專利ZL200410061316. 8公開了一種沿架空高壓輸電線路行駛的機器人，包括一對沿輸電線運動的小臂機械手機構(gòu)，二個小臂機械手的下端分別聯(lián)接在一個能改變二個小臂相對距離的大臂的傳動機構(gòu)上，各小臂分別具有4個自由度，小臂上方為末端執(zhí)行機構(gòu)，該末端執(zhí)行機構(gòu)具有一個掛在輸電線上的驅(qū)動輪及其第一驅(qū)動機構(gòu)、一個從動輪和一個可抓握輸電線的夾緊機構(gòu)。綜合分析，此專利主要有如下缺點該專利機器人在遇到防震錘或者絕緣子串時，通過底部的滑臺將前后兩個小臂相互交替，來實現(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，耗時較長，再者，在越障過程中，對末端執(zhí)行機構(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)軀干和三個驅(qū)動輪爪組成。兩節(jié)型軀干成雙平行四邊形結(jié)構(gòu)，保證三個驅(qū)動輪爪朝向相同，軀干上的5臺電機驅(qū)動軀干縱擺、橫擺和伸縮，使每一個越障驅(qū)動輪可以實現(xiàn)三自由度平動上下線。每個驅(qū)動輪爪包含驅(qū)動輪和夾緊裝置，電機帶動驅(qū)動輪使機器人在線上移動。由電機、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，吊艙上的兩臺電機通過鋼帶調(diào)整自身相對于軀干的重心位置，以保證跨越障礙時機構(gòu)的靈活性。綜合分析，此專利主要有如下缺點該專利機器人驅(qū)動部分的軀干上需要5臺電機來驅(qū)動縱擺、橫擺和伸縮， 軀干機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易控制；同時，在越障過程中需要通過鋼帶帶動吊艙來調(diào)整整個機器人的重心位置，這種方式極易導(dǎo)致機器人在重心調(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，提供一種輸電線路自主越障巡線機器人，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可互換性強，能夠橫跨在地線、分裂導(dǎo)線等單股導(dǎo)線上運行，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)備對導(dǎo)線、金具、鐵塔等進行故障檢測。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案。
—種輸電線路自主越障巡線機器人，包括若干個 結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅(qū)動臂包括驅(qū)動輪機構(gòu)、升降關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、導(dǎo)向輪機構(gòu)及導(dǎo)槽；驅(qū)動輪機構(gòu)包括驅(qū)動輪，所述驅(qū)動臂分布在機器人一側(cè)，驅(qū)動臂通過驅(qū)動輪懸掛在分裂導(dǎo)線上，所述驅(qū)動輪機構(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；所述驅(qū)動臂上安裝有導(dǎo)向輪機構(gòu)，導(dǎo)向輪機構(gòu)包括導(dǎo)向輪軸承座、導(dǎo)向輪及軸承；所述導(dǎo)向輪通過軸承與導(dǎo)向輪軸承座鉸接，導(dǎo)向輪軸承座固定在驅(qū)動臂上，所述聯(lián)板上開有導(dǎo)槽，導(dǎo)向輪位于導(dǎo)槽內(nèi)，導(dǎo)向輪可沿固定在聯(lián)板上的導(dǎo)槽滑動。
電池控制箱可以包括鋰電池組，為機器人供電。
所述導(dǎo)槽包括豎向引導(dǎo)槽以及豎向引導(dǎo)槽兩端的橫向引導(dǎo)槽。
所述驅(qū)動輪機構(gòu)包括驅(qū)動電機、驅(qū)動輪、驅(qū)動軸、傳動裝置及固定板；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)動軸；所述驅(qū)動軸兩端分別設(shè)有驅(qū)動輪及傳動裝置；傳動裝置可以是齒輪傳動或者同步帶傳動或者渦輪蝸桿傳動等；驅(qū)動電機與傳動裝置連接固定。
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、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)置有可自由滑動的滑塊，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、軸承及U型連接件；所述旋轉(zhuǎn)軸通過軸承與旋轉(zhuǎn)軸承座鉸接；所述旋轉(zhuǎn)軸上固定有U型連接件，U型連接件與驅(qū)動輪機構(gòu)的固定板相連。
所述驅(qū)動臂分布在機器人一側(cè)，驅(qū)動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)的若干個驅(qū)動臂構(gòu)成，每個驅(qū)動臂都可以為機器人提供驅(qū)動力，并且每個驅(qū)動臂都包括結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動輪機構(gòu)、升降關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、導(dǎo)向輪機構(gòu)及導(dǎo)槽；驅(qū)動輪機構(gòu)都通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與升降關(guān)節(jié)相連；驅(qū)動輪機構(gòu)下方都固定有導(dǎo)向輪機構(gòu)，驅(qū)動輪機構(gòu)在升降關(guān)節(jié)的帶動下沿導(dǎo)槽上下自由移動。
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)線上運行，每個驅(qū)動臂都能為機器人提供驅(qū)動力， 在機器人遇到防震錘時無需做越障動作即可壓過。
在機器人接近間隔棒、懸垂絕緣子串時，首先前端的驅(qū)動臂開始進行越障動作，升降關(guān)節(jié)的直流電機驅(qū)動絲杠轉(zhuǎn)動，通過直線導(dǎo)軌和滑塊帶動驅(qū)動輪機構(gòu)上升，驅(qū)動輪機構(gòu)可沿固定在其下端的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)左右轉(zhuǎn)動，同時，由固定在驅(qū)動輪機構(gòu)上的導(dǎo)向輪作用下沿著導(dǎo)槽的固定軌跡向上移動，當(dāng)導(dǎo)向輪移動到導(dǎo)槽的彎角處時，驅(qū)動輪已經(jīng)抬起并完全脫離導(dǎo)線，此時導(dǎo)向輪開始帶動驅(qū)動輪向外側(cè)偏移，從而使驅(qū)動輪擺開導(dǎo)線及障礙物。
在自動控制下機器人中間和后端兩個驅(qū)動臂帶動機器人前進，待前端兩個驅(qū)動臂越過障礙物后機器人停止前進，前端兩個升降關(guān)節(jié)開始下降，帶動驅(qū)動輪做與之前相反的動作，使驅(qū)動輪重新騎在導(dǎo)線上。
之后，機器人中間及后端的驅(qū)動臂都以前端驅(qū)動臂相同的方式越過障礙物。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明由于采用若干個結(jié)構(gòu)相同驅(qū)動臂，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，互換性強，可在單股導(dǎo)地線上運行，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)。由于每個臂的結(jié)構(gòu)都相同，在越障時路徑規(guī)劃相對簡單，可操作性強，無需在跨越障礙的過程中手動對設(shè)備進行控制。


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)動臂結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明驅(qū)動輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明升降關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5本發(fā)明旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6本發(fā)明導(dǎo)向輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。其中1驅(qū)動臂，2聯(lián)板，3電池控制箱，4驅(qū)動輪機構(gòu)，5升降關(guān)節(jié)，6旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，7導(dǎo)向輪機構(gòu)，8導(dǎo)槽，9驅(qū)動軸，10驅(qū)動輪，11傳動裝置，12驅(qū)動電機，13固定板，14底板，15絲杠， 16直線導(dǎo)軌，17連接板，18絲杠螺母，19滑塊，20限位開關(guān)，21軸承座，22直流電機，23U型連接件，24旋轉(zhuǎn)軸，25第一軸承，26旋轉(zhuǎn)軸承座，27導(dǎo)向輪軸承座，28導(dǎo)向輪，29第二軸承。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
本發(fā)明在可在地線、單股導(dǎo)線上運行，如圖1、2所示，包括三個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動臂I、聯(lián)板2及電池控制箱3，其中驅(qū)動臂I都包括結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動輪機構(gòu)4、升降關(guān)節(jié)5、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)6、導(dǎo)向輪機構(gòu)7及導(dǎo)槽8 ;驅(qū)動臂I通過驅(qū)動輪10懸掛在分裂導(dǎo)線上，驅(qū)動輪機構(gòu)4 下端通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)6與升降關(guān)節(jié)5連接，升降關(guān)節(jié)5固定在聯(lián)板2上；驅(qū)動臂I上都安裝有導(dǎo)向輪機構(gòu)7，導(dǎo)向輪28可沿固定在聯(lián)板2上的導(dǎo)槽8滑動。
如圖3所示，驅(qū)動輪機構(gòu)4包括驅(qū)動軸9、驅(qū)動輪10、傳動裝置11、驅(qū)動電機12及固定板13 ;其中，驅(qū)動軸9兩端分別設(shè)有驅(qū)動輪10及傳動裝置11，并鉸接在固定板13上， 傳動裝置11設(shè)置在固定板13上，驅(qū)動電機12設(shè)置在傳動裝置11外殼上；驅(qū)動輪機構(gòu)4下端設(shè)有導(dǎo)向輪機構(gòu)7。
如圖4所示，升降關(guān)節(jié)5包括底板14、絲杠15、直線導(dǎo)軌16、連接板17、絲杠螺母 18、滑塊19、限位開關(guān)20、軸承座21及直流電機22 ;其中，絲杠15兩端通過軸承座21固定在底板14上，絲杠15 —端通過軸承座21與直流電機22相連；在絲杠15 —側(cè)平行設(shè)置有直線導(dǎo)軌16，直線導(dǎo)軌16上有可上下自由滑動的滑塊19，滑塊19與設(shè)置在絲杠15上的絲杠螺母18通過連接板17連接固定，在連接板17上固定有旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)6 ;絲杠15底部固定有限位開關(guān)20，用于控制升降關(guān)節(jié)5下端的極限位置。
如圖5所示，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)6包括U型連接件23，旋轉(zhuǎn)軸24，第一軸承25，旋轉(zhuǎn)軸承座 26 ;其中，旋轉(zhuǎn)軸24通過第一軸承25與旋轉(zhuǎn)軸承座26鉸接，U型連接件23固定在旋轉(zhuǎn)軸 24的一端。
如圖6所示，導(dǎo)向輪機構(gòu)7包括第二軸承29，導(dǎo)向輪軸承座27，導(dǎo)向輪28 ;其中， 導(dǎo)向輪28通過第二軸承29與導(dǎo)向輪軸承座27鉸接。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，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)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，包括若干個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅(qū)動臂包括驅(qū)動輪機構(gòu)、升降關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、導(dǎo)向輪機構(gòu)及導(dǎo)槽；驅(qū)動輪機構(gòu)包括驅(qū)動輪，所述驅(qū)動臂分布在機器人一側(cè)，驅(qū)動臂通過驅(qū)動輪懸掛在分裂導(dǎo)線上， 所述驅(qū)動輪機構(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；所述驅(qū)動臂上安裝有導(dǎo)向輪機構(gòu)，導(dǎo)向輪機構(gòu)包括導(dǎo)向輪軸承座、導(dǎo)向輪及軸承；所述導(dǎo)向輪通過軸承與導(dǎo)向輪軸承座鉸接，導(dǎo)向輪軸承座固定在驅(qū)動臂上，所述聯(lián)板上開有導(dǎo)槽，導(dǎo)向輪位于導(dǎo)槽內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，所述導(dǎo)槽包括豎向引導(dǎo)槽以及豎向引導(dǎo)槽兩端的橫向引導(dǎo)槽。
3.如權(quán)利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，其特征是，所述驅(qū)動輪機構(gòu)包括驅(qū)動電機、驅(qū)動輪、驅(qū)動軸、傳動裝置及固定板；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)動軸；所述驅(qū)動軸兩端分別設(shè)有驅(qū)動輪及傳動裝置；驅(qū)動電機與傳動裝置連接固定。
4.如權(quán)利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，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、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)置有可自由滑動的滑塊，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)。
5.如權(quán)利要求I所述的輸電線路自主越障巡線機器人，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、軸承及U型連接件；所述旋轉(zhuǎn)軸通過軸承與旋轉(zhuǎn)軸承座鉸接；所述旋轉(zhuǎn)軸上固定有U型連接件，U型連接件與驅(qū)動輪機構(gòu)的固定板相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輸電線路自主越障巡線機器人，包括若干個結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動臂、聯(lián)板及電池控制箱，其中驅(qū)動臂包括驅(qū)動輪機構(gòu)、升降關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、導(dǎo)向輪機構(gòu)及導(dǎo)槽；驅(qū)動輪機構(gòu)包括驅(qū)動輪，所述驅(qū)動臂分布在機器人一側(cè)，驅(qū)動臂通過驅(qū)動輪懸掛在分裂導(dǎo)線上。本發(fā)明由于采用若干個結(jié)構(gòu)相同驅(qū)動臂，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，互換性強，可在單股導(dǎo)地線上運行，跨越輸電導(dǎo)線上各種障礙物。由于每個臂的結(jié)構(gòu)都相同，在越障時路徑規(guī)劃相對簡單，可操作性強，無需在跨越障礙的過程中手動對設(shè)備進行控制。
文檔編號H02G1/02GK102938544SQ20121051220
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者曹雷, 郭銳, 張峰, 賈娟 申請人:山東電力集團公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司