基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及其越障方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及其越障方法，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，所述六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有能夠前后滑動(dòng)的第一機(jī)械臂底座、第二機(jī)械臂底座和第三機(jī)械臂底座，機(jī)械臂底座的兩側(cè)分別設(shè)置有能夠沿行走方向前后屈伸的第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂、第三機(jī)械臂、第四機(jī)械臂、第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及其越障方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及其越障方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高壓輸電線路分布地點(diǎn)多、面積廣，所處地形復(fù)雜，自然環(huán)境惡劣。電力線及桿塔附件長(zhǎng)期受機(jī)械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化等的影響，會(huì)產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時(shí)修復(fù)，將導(dǎo)致嚴(yán)重事故，給電力傳輸帶來(lái)極大隱患。因此，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?chē)h(huán)境和線路保護(hù)區(qū)的變化情況，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]對(duì)輸電線路的巡檢的傳統(tǒng)方式是主要采用地面人工目測(cè)巡檢和直升飛機(jī)航測(cè)。前者巡檢精度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，存在巡檢盲區(qū)，森林疾病及野生動(dòng)物也給巡視人員帶來(lái)安全隱患；后者存在飛行安全隱患且巡線費(fèi)用昂貴，直接限制了直升機(jī)巡檢的廣泛推廣。
[0004]機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展為輸電線路的巡檢與清障作業(yè)提供了一種新的平臺(tái)。機(jī)器人能夠帶電工作，以一定的速度沿輸電線爬行，并能跨越防震錘、耐張線夾、懸垂線夾、桿塔等障礙，利用攜帶的傳感儀器對(duì)桿塔、導(dǎo)線及避雷線、絕緣子、線路金具、線路通道等實(shí)施接近檢測(cè)，利用自身攜帶的裝置進(jìn)行線路清障，代替工人進(jìn)行電力線路的巡檢與清障工作。因此，輸電線路巡線清障機(jī)器人成為機(jī)器人技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
[0005]目前國(guó)內(nèi)外研究的高壓、超高壓輸電線路機(jī)器人多為雙臂反對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)、三臂結(jié)構(gòu)及多臂結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行環(huán)境多為架空地線。安裝于架空地線上的線路機(jī)器人不僅運(yùn)行過(guò)程中易受自然環(huán)境中的外力影響，導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至從輸電線路上掉落，而且還存在巡檢清障范圍有限，工作效率低的缺點(diǎn)。日本、加拿大、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后開(kāi)展了巡線機(jī)器人的研究工作，對(duì)于輸電線路上存在絕緣子串、壓接管和懸垂線夾等情況，無(wú)法跨越，不能實(shí)現(xiàn)超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所、山東大學(xué)、武漢大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位也針對(duì)超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢需求開(kāi)展這方面技術(shù)和設(shè)備的研制，取得了一定的相應(yīng)成果，但也都不具備越障功能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及其越障方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下:
[0008]機(jī)架上設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊結(jié)構(gòu)上設(shè)置能夠前后滑動(dòng)的第一滑塊、第二滑塊和第三滑塊；
[0009]第一滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂；
[0010]第二滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第三機(jī)械臂和第四機(jī)械臂；
[0011 ]第三滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂；
[0012]第一至第六機(jī)械臂上分別設(shè)置有用于從側(cè)面抓持線路的第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手、第四機(jī)械手、第五機(jī)械手和第六機(jī)械手。
[0013]另一方面，提供一種上述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的越障方法，包括:
[0014]未遇到障礙時(shí)，所述第五機(jī)械手和第六機(jī)械手張開(kāi)，所述第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手和第四機(jī)械手抓持線路保持不動(dòng)，然后第三滑塊及所述第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂共同向前滑動(dòng)至與所述第二滑塊貼緊，所述第五機(jī)械手和第六機(jī)械手閉合抓持住線路，然后所述第三機(jī)械手和第四機(jī)械手張開(kāi)，所述第二滑塊及第三機(jī)械臂和第四機(jī)械臂向前滑動(dòng)至與所述第一滑塊貼緊，所述第三機(jī)械手和第四機(jī)械手閉合抓持住線路，然后所述第一機(jī)械手和第二機(jī)械手張開(kāi)，所述第一滑塊及第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂向前滑動(dòng)至所述機(jī)架前端，所述第一機(jī)械手和第二機(jī)械手依次閉合抓持住線路；
[0015]中間遇到障礙時(shí)，各機(jī)械手通過(guò)屈伸避開(kāi)障礙物后再抓持住線路;重復(fù)執(zhí)行本步驟。
[0016]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]本發(fā)明的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，第一滑塊、第二滑塊和第三滑塊均可在機(jī)架上前后滑動(dòng)，第一機(jī)械臂、第二機(jī)械臂、第三機(jī)械臂、第四機(jī)械臂、第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂均為可屈伸結(jié)構(gòu)，第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手、第四機(jī)械手、第五機(jī)械手和第六機(jī)械手均可從側(cè)面抓持線路、脫離線路，行走過(guò)程中未遇到障礙物時(shí)，第五機(jī)械手和第六機(jī)械手張開(kāi)，第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手和第四機(jī)械手抓持線路保持不動(dòng)，然后第三滑塊及第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂共同向前滑動(dòng)至與所述第二滑塊貼緊，第五機(jī)械手和第六機(jī)械手閉合抓持住線路，然后第三機(jī)械手和第四機(jī)械手張開(kāi)，第二滑塊及第三機(jī)械臂和第四機(jī)械臂向前滑動(dòng)至與第一滑塊貼緊，第三機(jī)械手和第四機(jī)械手閉合抓持住線路，然后第一機(jī)械手和第二機(jī)械手張開(kāi)，第一滑塊及第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂向前滑動(dòng)至機(jī)架前端，第一機(jī)械手和第二機(jī)械手依次閉合抓持住線路；中間遇到障礙時(shí)，各機(jī)械手通過(guò)屈伸避開(kāi)障礙物后再抓持住線路。本發(fā)明能夠在平直及各種耐張線、引流線等非平直線路上行走，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，人工巡線勞動(dòng)強(qiáng)度大和飛機(jī)巡線運(yùn)行成本高的問(wèn)題，并能翻越常規(guī)障礙物(如絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓線的連續(xù)巡檢。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2-圖3為本發(fā)明的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的越障方法的每個(gè)步驟對(duì)應(yīng)的狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021]—方面，本發(fā)明提供一種巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括機(jī)架I，其中:
[0022]機(jī)架I上設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊結(jié)構(gòu)上設(shè)置能夠前后滑動(dòng)的第一滑塊2、第二滑塊3和第三滑塊4;
[0023]第一滑塊2的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第一機(jī)械臂5和第二機(jī)械臂6;
[0024]第二滑塊3的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第三機(jī)械臂7和第四機(jī)械臂8;
[0025]第三滑塊4的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第五機(jī)械臂9和第六機(jī)械臂10;
[0026]第一至第六機(jī)械臂上分別設(shè)置有用于從側(cè)面抓持線路的第一機(jī)械手11、第二機(jī)械手12、第三機(jī)械手13、第四機(jī)械手14、第五機(jī)械手15和第六機(jī)械手16。
[0027]本發(fā)明的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，第一滑塊2、第二滑塊3和第三滑塊4均可在機(jī)架上前后滑動(dòng)，第一機(jī)械臂5、第二機(jī)械臂6、第三機(jī)械臂7、第四機(jī)械臂8、第五機(jī)械臂9和第六機(jī)械臂10均為可屈伸結(jié)構(gòu)，第一機(jī)械手11、第二機(jī)械手12、第三機(jī)械手13、第四機(jī)械手14、第五機(jī)械手15和第六機(jī)械手16均可從側(cè)面抓持線路、脫離線路。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點(diǎn)。
[0028]優(yōu)選的，第一機(jī)械臂5、第二機(jī)械臂6、第三機(jī)械臂7、第四機(jī)械臂8、第五機(jī)械臂9和第六機(jī)械臂10上分別包括依次鉸接的第一連桿17和第二連桿18。這種設(shè)計(jì)能夠使各機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)屈伸運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)各機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，提高巡線機(jī)器人的行走速度。
[0029]進(jìn)一步的，各機(jī)械手均為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)能夠提高巡線機(jī)器人行走和越障時(shí)的靈活性和穩(wěn)定性。
[0030]進(jìn)一步的，各機(jī)械手均包括相互配合的機(jī)械手爪，機(jī)械手爪包括上機(jī)械手爪19和下機(jī)械手爪20，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以提高機(jī)器人在線路上運(yùn)動(dòng)時(shí)的牢固性。
[0031]進(jìn)一步的，上機(jī)械手爪19和下機(jī)械手爪20均為L(zhǎng)鉤型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能使機(jī)械手爪的動(dòng)作更加精細(xì)，進(jìn)一步提尚抱抓的準(zhǔn)確性。
[0032]作為本發(fā)明的一種優(yōu)化，滑塊和機(jī)械臂之間、機(jī)械臂和機(jī)械手之間、機(jī)械手和機(jī)械手爪之間以及第一連桿17和第二連桿18之間的鉸接軸均通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)能夠?yàn)檠簿€機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供能源，鉸接軸設(shè)計(jì)可以兼顧簡(jiǎn)化整體結(jié)構(gòu)，減輕重量。
[0033]優(yōu)選的，滑塊通過(guò)絲杠連接在機(jī)架I上，這種設(shè)計(jì)可以使機(jī)器人在前進(jìn)越障過(guò)程中運(yùn)動(dòng)流暢自如。
[0034]高壓輸電過(guò)程是一個(gè)多樣化的過(guò)程，根據(jù)輸電電壓的不同以及輸電地形特征的不同，整個(gè)輸電線路結(jié)構(gòu)也不盡相同。本發(fā)明的巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)僅僅介紹了機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并未涉及其他輔助裝置(如行走觀測(cè)用的攝像頭、垃圾清除用的機(jī)械手等)的設(shè)計(jì)。另外，在控制系統(tǒng)方面，本發(fā)明可以采用地面遠(yuǎn)程控制平臺(tái)或者機(jī)器人自身智能化控制兩種方式。
[0035]另一方面，本發(fā)明還提供一種上述的基于基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的越障方法，如圖2和圖3包括:
[0036]未遇到障礙時(shí)，第五機(jī)械手9和第六機(jī)械手10張開(kāi)，第一機(jī)械手11、第二機(jī)械手12、第三機(jī)械手13和第四機(jī)械手14抓持線路保持不動(dòng)，然后第三滑塊4及第五機(jī)械臂9和第六機(jī)械臂10共同向前滑動(dòng)至與第二滑塊3貼緊，第五機(jī)械手15和第六機(jī)械手16閉合抓持住線路，然后第三機(jī)械手13和第四機(jī)械手14張開(kāi)，第二滑塊3及第三機(jī)械臂7和第四機(jī)械臂8向前滑動(dòng)至與所述第一滑塊2貼緊，第三機(jī)械手13和第四機(jī)械手14閉合抓持住線路，然后第一機(jī)械手11和第二機(jī)械手12張開(kāi)，第一滑塊2及第一機(jī)械臂5和第二機(jī)械臂6向前滑動(dòng)至機(jī)架I前端，第一機(jī)械手11和第二機(jī)械手12依次閉合抓持住線路；
[0037]遇到障礙時(shí)，第五機(jī)械手9和第六機(jī)械手10張開(kāi)，第一機(jī)械手11、第二機(jī)械手12、第三機(jī)械手13和第四機(jī)械手14抓持線路保持不動(dòng)，然后第三滑塊4及第五機(jī)械臂9和第六機(jī)械臂10屈伸越過(guò)障礙并共同向前滑動(dòng)，第五機(jī)械手15和第六機(jī)械手16閉合抓持住線路，然后第三機(jī)械手13和第四機(jī)械手14張開(kāi)，第二滑塊3及第三機(jī)械臂7和第四機(jī)械臂8屈伸越過(guò)障礙并向前滑動(dòng)，第三機(jī)械手13和第四機(jī)械手14閉合抓持住線路，然后第一機(jī)械手11和第二機(jī)械手12張開(kāi)，第一滑塊2及第一機(jī)械臂5和第二機(jī)械臂6屈伸越過(guò)障礙并向前滑動(dòng)，第一機(jī)械手11和第二機(jī)械手12依次閉合抓持住線路。
[0038]這種工作過(guò)程使得機(jī)器人在行走和越障的過(guò)程中，始終至少一只機(jī)械手和滾輪作用在線路上，可以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定。本發(fā)明能夠在平直及各種耐張線、引流線等非平直線路上行走，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，人工巡線勞動(dòng)強(qiáng)度大和飛機(jī)巡線運(yùn)行成本高的問(wèn)題，并能翻越常規(guī)障礙物(如絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高壓線的連續(xù)巡檢。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點(diǎn)。
[0039]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括機(jī)架，其中: 所述機(jī)架上設(shè)置有滑塊結(jié)構(gòu)，滑塊結(jié)構(gòu)上設(shè)置能夠前后滑動(dòng)的第一滑塊、第二滑塊和第三滑塊； 所述第一滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂； 所述第二滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第三機(jī)械臂和第四機(jī)械臂； 所述第三滑塊的兩側(cè)分別設(shè)置有可屈伸的第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂； 所述第一至第六機(jī)械臂上分別設(shè)置有用于從側(cè)面抓持線路的第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手、第四機(jī)械手、第五機(jī)械手和第六機(jī)械手。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，各機(jī)械臂上分別包括依次鉸接的第一連桿和第二連桿。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人行走式巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，各機(jī)械手均為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，各機(jī)械手均包括相互配合的機(jī)械手爪，所述機(jī)械手爪包括上機(jī)械手爪和下機(jī)械手爪。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上機(jī)械手爪和下機(jī)械手爪均為L(zhǎng)鉤型結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，滑塊和機(jī)械臂之間、機(jī)械臂和機(jī)械手之間、機(jī)械手和機(jī)械手爪之間以及第一連桿和第二連桿之間的鉸接軸均通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述滑塊通過(guò)絲杠連接在所述機(jī)架上。8.權(quán)利要求7所述的基于滑塊機(jī)構(gòu)的六臂機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的越障方法，其特征在于，包括: 未遇到障礙時(shí)，所述第五機(jī)械手和第六機(jī)械手張開(kāi)，所述第一機(jī)械手、第二機(jī)械手、第三機(jī)械手和第四機(jī)械手抓持線路保持不動(dòng)，然后第三滑塊及所述第五機(jī)械臂和第六機(jī)械臂共同向前滑動(dòng)至與所述第二滑塊貼緊，所述第五機(jī)械手和第六機(jī)械手閉合抓持住線路，然后所述第三機(jī)械手和第四機(jī)械手張開(kāi)，所述第二滑塊及第三機(jī)械臂和第四機(jī)械臂向前滑動(dòng)至與所述第一滑塊貼緊，所述第三機(jī)械手和第四機(jī)械手閉合抓持住線路，然后所述第一機(jī)械手和第二機(jī)械手張開(kāi)，所述第一滑塊及第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂向前滑動(dòng)至所述機(jī)架前端，所述第一機(jī)械手和第二機(jī)械手依次閉合抓持住線路；中間遇到障礙時(shí)，各機(jī)械手通過(guò)屈伸避開(kāi)障礙物后再抓持住線路;重復(fù)執(zhí)行本步驟。
【文檔編號(hào)】H02G1/02GK105826861SQ201610319006
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】李猷民, 馮迎春, 曹衛(wèi)兵
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司