單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人，包括機(jī)架(4)、越障前臂(3)、越障后臂(1)和驅(qū)動(dòng)輪(2)，所述越障前臂(3)位于機(jī)架(4)兩側(cè)，由前臂夾持機(jī)構(gòu)(31)、前臂伸縮機(jī)構(gòu)(34)和前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(36)組成；所述越障后臂(1)從機(jī)架(4)中部向外伸出，越障后臂(1)由后臂夾持機(jī)構(gòu)(11)、后臂伸縮機(jī)構(gòu)(14)和后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)組成；所述驅(qū)動(dòng)輪(2)位于機(jī)架(4)中央正上方，通過(guò)軸承支座連接機(jī)架(4)，驅(qū)動(dòng)輪(2)由橡膠輪(21)、左右滾珠絲桿(22)和驅(qū)動(dòng)裝置(23)組成。本發(fā)明具有更強(qiáng)的越障能力，在不改變線路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)加上能夠跨越地線上所有障礙。同時(shí)在越障過(guò)程中，所需控制電機(jī)少，降低了控制難度。
【專利說(shuō)明】
單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保證輸電線路安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，需要對(duì)輸電線路進(jìn)行定期的巡檢。而對(duì)巡線機(jī)器人的研制成為了一大熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外有不少研究機(jī)構(gòu)對(duì)此進(jìn)行了大量研究。
[0003]加拿大研制開(kāi)發(fā)了Line Scout電力線帶電維護(hù)機(jī)器人，機(jī)器人整體為四臂式結(jié)構(gòu)，能跨越直線線路障礙，重達(dá)100公斤。武漢大學(xué)吳功平教授研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)220kV高壓輸電線，研制了一種兩臂巡線機(jī)器人，在對(duì)線路進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上，能夠跨越直線線路障礙和轉(zhuǎn)角塔障礙。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所開(kāi)展了 “沿500kV地線巡檢機(jī)器人”的研制，采用兩臂的越障方式，在越障過(guò)程中需要額外機(jī)構(gòu)對(duì)巡線機(jī)器人進(jìn)行質(zhì)心調(diào)整。
[0004]從現(xiàn)有的研究情況可以看出，由于實(shí)際輸電線路環(huán)境復(fù)雜，跨越障礙是巡線機(jī)器人研發(fā)的一大難點(diǎn)。很多設(shè)計(jì)方案不具備越障功能或者需要對(duì)線路進(jìn)行專門改造才能完成越障任務(wù)。同時(shí)，復(fù)雜的機(jī)構(gòu)和過(guò)重的質(zhì)量將給機(jī)器人帶來(lái)控制帶來(lái)很大的麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人，該機(jī)器人具有更強(qiáng)的越障能力，能夠跨越地線上所有障礙。同時(shí)在越障過(guò)程中，所需控制自由度少，降低了控制難度。
[0006]本發(fā)明單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人，包括機(jī)架4、越障前臂3、越障后臂I和驅(qū)動(dòng)輪2，所述越障前臂3位于機(jī)架4兩側(cè)，由前臂夾持機(jī)構(gòu)31、前臂伸縮機(jī)構(gòu)34和前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)36組成；
[0007]所述越障后臂I從機(jī)架4中部向外伸出，越障后臂I由后臂夾持機(jī)構(gòu)11、后臂伸縮機(jī)構(gòu)14和后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15組成；
[0008]所述驅(qū)動(dòng)輪2位于機(jī)架4中央正上方，通過(guò)軸承支座連接機(jī)架4，驅(qū)動(dòng)輪2由橡膠輪21、左右滾珠絲桿22和驅(qū)動(dòng)裝置23組成；
[0009]驅(qū)動(dòng)輪2兩側(cè)設(shè)置有越障前臂弧形導(dǎo)軌41和越障后臂弧形導(dǎo)軌44，四個(gè)導(dǎo)軌固接在機(jī)架4上，機(jī)架4為中空。
[0010]所述越障前臂3，通過(guò)軸承連接在機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，前臂伸縮機(jī)構(gòu)34的前臂直線電機(jī)39中間安裝有前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)37，用于驅(qū)動(dòng)前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪35繞越障前臂弧形導(dǎo)軌41轉(zhuǎn)動(dòng)，前臂直線電機(jī)39頂端連接前臂夾持機(jī)構(gòu)31。
[0011 ]所述前臂夾持機(jī)構(gòu)31，包括左鉤爪32、右鉤爪33和鎖緊機(jī)構(gòu)；
[0012]所述前臂伸縮機(jī)構(gòu)34，包括前臂直線電機(jī)39和伸縮桿；
[0013]所述前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)36，包括前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)37、旋轉(zhuǎn)軸、限位擋板和旋轉(zhuǎn)機(jī)架，伸縮桿端部連接件與自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括鈕璜、旋轉(zhuǎn)軸。
[0014]所述越障后臂1，通過(guò)軸承座連接在機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，越障后臂I底部裝有后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15，通過(guò)后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)18帶動(dòng)后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪17使得后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15繞后臂弧形導(dǎo)軌44轉(zhuǎn)動(dòng)，后臂直線電機(jī)16固接在后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15底部，后臂直線電機(jī)16頂部為后臂夾持機(jī)構(gòu)11，后臂夾持機(jī)構(gòu)11由電機(jī)帶動(dòng)雙向絲桿12控制機(jī)械爪13的閉合與張開(kāi)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:具有更強(qiáng)的越障能力，在不改變線路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)加上能夠跨越地線上所有障礙。同時(shí)在越障過(guò)程中，所需控制電機(jī)少，降低了控制難度。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明直線行走示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明跨越直線線路障礙過(guò)程示意圖。
[0019]圖4為本發(fā)明跨越防震錘障礙示意圖。
[0020]圖5為本發(fā)明跨越轉(zhuǎn)角塔障礙示意圖。
[0021]圖6為本發(fā)明跨越跳線示意圖。
[0022]圖中，1-越障后臂、11-后臂夾持機(jī)構(gòu)、12-雙向絲桿、13-機(jī)械爪、14-后臂伸縮機(jī)構(gòu)、15-后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、16-后臂直線電機(jī)、17-后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪、18-后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)、19-自旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；
[0023]2-驅(qū)動(dòng)輪、21-橡膠輪、22-左右滾珠絲桿、23-驅(qū)動(dòng)裝置；
[0024]3-越障前臂、31-前臂夾持機(jī)構(gòu)、32-左鉤爪、33-右鉤爪、34-前臂伸縮機(jī)構(gòu)、35-前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪、36-前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、37-前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)、38-前臂旋轉(zhuǎn)電機(jī);39為前臂直線電機(jī)；
[0025]4-機(jī)架、41-越障前臂弧形導(dǎo)軌、42-軸支座、43-旋轉(zhuǎn)主軸、44-越障后臂弧形導(dǎo)軌；
[0026]5-跳線、6-地線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0028]如圖1所示，單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人，包括機(jī)架4、越障前臂3、越障后臂I和驅(qū)動(dòng)輪2，所述越障前臂3位于機(jī)架4兩側(cè)，由前臂夾持機(jī)構(gòu)31、前臂伸縮機(jī)構(gòu)34和前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)36組成；
[0029]所述越障后臂I從機(jī)架4中部向外伸出，越障后臂I由后臂夾持機(jī)構(gòu)11、后臂伸縮機(jī)構(gòu)14和后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15組成；
[0030]所述驅(qū)動(dòng)輪2位于機(jī)架4中央正上方，通過(guò)軸承支座連接機(jī)架4，驅(qū)動(dòng)輪2由橡膠輪21、左右滾珠絲桿22和驅(qū)動(dòng)裝置23組成;兩側(cè)的夾具由小電機(jī)驅(qū)動(dòng)來(lái)控制橡膠輪21的閉合與張開(kāi)，驅(qū)動(dòng)裝置23如大功率電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使得巡線機(jī)器人能夠在地線上行走。
[0031]驅(qū)動(dòng)輪2兩側(cè)設(shè)置有越障前臂弧形導(dǎo)軌41和越障后臂弧形導(dǎo)軌44，四個(gè)導(dǎo)軌固接在機(jī)架4上，機(jī)架4為中空。
[0032]所述越障前臂3，通過(guò)軸承連接在機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，前臂伸縮機(jī)構(gòu)34的前臂直線電機(jī)39中間安裝有前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)37，用于驅(qū)動(dòng)前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪35繞越障前臂弧形導(dǎo)軌41轉(zhuǎn)動(dòng)，前臂直線電機(jī)39頂端連接前臂夾持機(jī)構(gòu)31。
[0033]所述前臂夾持機(jī)構(gòu)31，包括左鉤爪32、右鉤爪33和鎖緊機(jī)構(gòu)；
[0034]所述前臂伸縮機(jī)構(gòu)34，包括前臂直線電機(jī)39和伸縮桿；
[0035]所述前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)36，包括前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)37、旋轉(zhuǎn)軸、限位擋板和旋轉(zhuǎn)機(jī)架，伸縮桿端部連接件與自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括鈕璜、旋轉(zhuǎn)軸。
[0036]所述越障后臂I，通過(guò)軸承座連接在機(jī)架4的旋轉(zhuǎn)主軸43上，越障后臂I底部裝有后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15，通過(guò)后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)18帶動(dòng)后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪17使得后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15繞后臂弧形導(dǎo)軌44轉(zhuǎn)動(dòng)，后臂直線電機(jī)16固接在后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15底部，后臂直線電機(jī)16頂部為后臂夾持機(jī)構(gòu)11，后臂夾持機(jī)構(gòu)11由電機(jī)帶動(dòng)雙向絲桿12控制機(jī)械爪13的閉合與張開(kāi)。
[0037]實(shí)施例一
[0038]如圖2所示，本發(fā)明在直線上行走時(shí)，越障前、后臂分別向左右旋轉(zhuǎn)一定角度使夾持機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)輪平行，上線后，驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)巡線機(jī)器人在地線6上行走。
[0039]實(shí)施例二
[0040]如圖3所示，巡線機(jī)器人在直線線路檢測(cè)到障礙時(shí)，越障前后臂夾持機(jī)構(gòu)與地線6鎖緊，驅(qū)動(dòng)輪夾具張開(kāi)，前臂伸縮機(jī)構(gòu)34調(diào)整前臂長(zhǎng)度使中心位于前臂下方，釋放后臂夾持機(jī)構(gòu)11，越障后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15旋轉(zhuǎn)使后臂轉(zhuǎn)到前方，后臂伸縮機(jī)構(gòu)14調(diào)整長(zhǎng)度使后臂重新上線并鎖緊，再次調(diào)整兩臂伸縮機(jī)構(gòu)使重心轉(zhuǎn)移到越障后臂I處，釋放越障前臂夾持機(jī)構(gòu)31，前臂整體旋轉(zhuǎn)再次到前方，調(diào)整前臂長(zhǎng)度重新上線，再次調(diào)整長(zhǎng)度使驅(qū)動(dòng)輪2上線，巡線機(jī)器人本體完成越障。
[0041 ] 實(shí)施例三
[0042]如圖4所示，巡線機(jī)器人正在跨越防震錘，此時(shí)越障前臂3準(zhǔn)備調(diào)整長(zhǎng)度上線，后臂夾持機(jī)構(gòu)11處于鎖緊狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)輪2處于釋放狀態(tài)。
[0043]實(shí)施例四
[0044]如圖5所示，巡線機(jī)器人在行走過(guò)程中檢測(cè)到耐張線夾時(shí)，越障前后臂夾具與地線6鎖緊，驅(qū)動(dòng)輪2張開(kāi)與地線6脫離，兩臂伸縮機(jī)構(gòu)調(diào)整長(zhǎng)度使重心位于后臂下方，后臂旋轉(zhuǎn)使前臂能接觸跳線5，調(diào)整好角度后，調(diào)節(jié)前臂長(zhǎng)度使前臂夾持機(jī)構(gòu)31上跳線并鎖緊;再次調(diào)整兩臂長(zhǎng)度使重心轉(zhuǎn)移到越障前臂3，釋放后臂夾持機(jī)構(gòu)11，后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15旋轉(zhuǎn)使越障后臂I轉(zhuǎn)到前方，后臂伸縮機(jī)構(gòu)14調(diào)整長(zhǎng)度并旋轉(zhuǎn)角度使越障后臂I對(duì)上地線6并上線鎖緊，再次通過(guò)重心前移并旋轉(zhuǎn)越障前臂3，使得越障前臂3再次到巡線機(jī)器人前方，調(diào)整越障前臂3長(zhǎng)度重新上線，并調(diào)整兩臂長(zhǎng)度使驅(qū)動(dòng)輪2上線，巡線機(jī)器人本體完成越障。
[0045]實(shí)施例五
[0046]如圖6所示，巡線機(jī)器人在行走過(guò)程中檢測(cè)到耐張線夾時(shí)，越障前臂3釋放前臂夾持機(jī)構(gòu)31，驅(qū)動(dòng)輪2釋放夾具，越障后臂夾緊地線6，重心處于越障后臂I下方，越障后臂I旋轉(zhuǎn)β角到跳線方向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單臂驅(qū)動(dòng)雙臂越障式巡線機(jī)器人，其特征在于:包括機(jī)架(4)、越障前臂(3)、越障后臂(I)和驅(qū)動(dòng)輪(2)，所述越障前臂(3)位于機(jī)架(4)兩側(cè)，由前臂夾持機(jī)構(gòu)(31)、前臂伸縮機(jī)構(gòu)(34)和前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(36)組成； 所述越障后臂(I)從機(jī)架(4)中部向外伸出，越障后臂(I)由后臂夾持機(jī)構(gòu)(11)、后臂伸縮機(jī)構(gòu)(14)和后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)組成； 所述驅(qū)動(dòng)輪(2)位于機(jī)架(4)中央正上方，通過(guò)軸承支座連接機(jī)架(4)，驅(qū)動(dòng)輪(2)由橡膠輪(21)、左右滾珠絲桿(22)和驅(qū)動(dòng)裝置(23)組成； 驅(qū)動(dòng)輪(2)兩側(cè)設(shè)置有越障前臂弧形導(dǎo)軌(41)和越障后臂弧形導(dǎo)軌(44)，四個(gè)導(dǎo)軌固接在機(jī)架(4)上，機(jī)架(4)為中空。2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于:所述越障前臂(3)，通過(guò)軸承連接在機(jī)架(4)的旋轉(zhuǎn)主軸(43)上，前臂伸縮機(jī)構(gòu)(34)的前臂直線電機(jī)(39)中間安裝有前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)(37)，用于驅(qū)動(dòng)前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪(35)繞越障前臂弧形導(dǎo)軌(41)轉(zhuǎn)動(dòng)，前臂直線電機(jī)(39)頂端連接前臂夾持機(jī)構(gòu)(31)。3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于:所述前臂夾持機(jī)構(gòu)(31)，包括左鉤爪(32)、右鉤爪(33)和鎖緊機(jī)構(gòu)； 所述前臂伸縮機(jī)構(gòu)(34)，包括前臂直線電機(jī)(39)和伸縮桿； 所述前臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(36)，包括前臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)(37)、旋轉(zhuǎn)軸、限位擋板和旋轉(zhuǎn)機(jī)架，伸縮桿端部連接件與自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接，自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括鈕璜、旋轉(zhuǎn)軸。4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，其特征在于:所述越障后臂(I)，通過(guò)軸承座連接在機(jī)架(4)的旋轉(zhuǎn)主軸(43)上，越障后臂(I)底部裝有后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)，通過(guò)后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電機(jī)(18)帶動(dòng)后臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)齒輪(17)使得后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)繞后臂弧形導(dǎo)軌(44)轉(zhuǎn)動(dòng)，后臂直線電機(jī)(16)固接在后臂整體旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)底部，后臂直線電機(jī)(16)頂部為后臂夾持機(jī)構(gòu)(11)，后臂夾持機(jī)構(gòu)(11)由電機(jī)帶動(dòng)雙向絲桿(12)控制機(jī)械爪(13)的閉合與張開(kāi)。
【文檔編號(hào)】H02G1/02GK105914651SQ201610384033
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】孫茂文, 劉國(guó)平, 秦科技, 郭志
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)