適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)的制作方法

本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

采用高壓和超高壓架空電力線是長距離輸配電力的主要方式。電力線及桿塔附件長期暴露在野外,因受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃烙、材料老化的影響而容易產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷,如不及時(shí)修復(fù)更換,原本微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大,最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故,造成大面積的停電和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前輸電導(dǎo)線巡檢、維護(hù)的方法主要有兩種:地面目測法與航測法。目測法采用人工巡檢,這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作效率和探測精度低,可靠性差，存在檢查盲區(qū)；航測法采用直升飛機(jī)巡線,這種方法雖然有較高的檢測效率和精度，但是這種方法受一些環(huán)境因素的制約，同時(shí)巡檢的技術(shù)難度高,運(yùn)行費(fèi)用較高。巡線機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,為高壓輸電線的檢查工作提供了新的技術(shù)手段。

目前國內(nèi)外研究的高壓、超高壓輸電線路機(jī)器人多為雙臂反對稱結(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，與導(dǎo)線之間有很大距離。因此，有必要提供一種既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，又能夠翻越障礙物的巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，又能夠翻越障礙物的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：

一種適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)，包括機(jī)架，其中：

所述機(jī)架的上方設(shè)置有中間輪臂，所述中間輪臂通過設(shè)置在所述機(jī)架內(nèi)部的升降機(jī)構(gòu)與所述機(jī)架連接；

所述機(jī)架上懸空對稱設(shè)置有前輪臂和后輪臂，所述前輪臂和中間輪臂之間以及所述后輪臂和中間輪臂之間分別設(shè)置有第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)；

所述前輪臂、中間輪臂和后輪臂均包括成對設(shè)置且可開合的主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂，所述主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂的端部均設(shè)置有行走輪和用于驅(qū)動(dòng)所述行走輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述前輪臂、中間輪臂和后輪臂的下方均設(shè)置有開合控制機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂的端部均設(shè)置有行走輪安裝架，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)和行走輪縱向水平排列安裝在所述行走輪安裝架上，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過主軸與所述行走輪連接。

進(jìn)一步的，所述前輪臂、中間輪臂和后輪臂下方的開合控制機(jī)構(gòu)均包括輪臂底座，所述輪臂底座上設(shè)置有橫向水平排列的輪臂開合電機(jī)和齒輪傳動(dòng)，所述齒輪傳動(dòng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)輪臂的主動(dòng)齒輪和與所述主動(dòng)齒輪連接且用于驅(qū)動(dòng)所述從動(dòng)輪臂的從動(dòng)齒輪，所述輪臂開合電機(jī)通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)所述主動(dòng)齒輪。

進(jìn)一步的，所述升降機(jī)構(gòu)包括與所述中間輪臂固定連接的推桿電機(jī)，所述推桿電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有控制所述中間輪臂升降的伸縮軸。

進(jìn)一步的，所述第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)均包括俯仰關(guān)節(jié)安裝架和鉸接在所述俯仰關(guān)節(jié)安裝架上的連桿，所述俯仰關(guān)節(jié)安裝架上設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)鉸接軸的俯仰關(guān)節(jié)電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述主動(dòng)輪臂的末端設(shè)置有凸圓結(jié)構(gòu)，所述從動(dòng)輪臂的末端設(shè)置有與所述凸圓結(jié)構(gòu)相嵌合的凹槽結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述機(jī)架的下部設(shè)置有配重，所述配重為電源控制箱。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)，巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)架前后端懸空對稱設(shè)置有前輪臂和后輪臂，中部上方設(shè)置有中間輪臂，中間輪臂通過升降機(jī)構(gòu)與機(jī)架連接，前輪臂、后輪臂與中間輪臂之間分別設(shè)置有控制其升降的第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)，前輪臂、后輪臂與中間輪臂均包括成對設(shè)置且可開合的主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂，主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂的行走輪在各開合控制機(jī)構(gòu)的作用下架設(shè)在線路上從而帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行。遇到障礙物時(shí)，前輪臂的行走輪脫開并遠(yuǎn)離線路后，中間輪臂和后輪臂的行走輪帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行，前輪臂的行走輪越過障礙物后重新架設(shè)在線路上，接下來是中間輪臂跨越障礙物，直到后輪臂越過障礙物后，巡線機(jī)器人恢復(fù)到正常行走狀態(tài)。

綜上，本實(shí)用新型通過前輪臂、中間輪臂和后輪臂的行走輪交替離線、上線從而跨越障礙物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)的行走輪安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4-圖8為本實(shí)用新型適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)的越障方法的各步驟對應(yīng)的狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、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。

一方面，本實(shí)用新型提供一種適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)， 如圖1-3所示，包括機(jī)架1，其中：

機(jī)架1的上方設(shè)置有中間輪臂15，中間輪臂15通過設(shè)置在機(jī)架1內(nèi)部的升降機(jī)構(gòu)25與機(jī)架1連接；

機(jī)架1上懸空對稱設(shè)置有前輪臂14和后輪臂17，前輪臂14和中間輪臂14之間以及后輪臂17和中間輪臂15之間分別設(shè)置有第一俯仰關(guān)節(jié)2和第二俯仰關(guān)節(jié)24；

前輪臂14、中間輪臂15和后輪臂17均包括成對設(shè)置且可開合的主動(dòng)輪臂9和從動(dòng)輪臂13，主動(dòng)輪臂9和從動(dòng)輪臂13的端部均設(shè)置有行走輪16和用于驅(qū)動(dòng)行走輪16的驅(qū)動(dòng)電機(jī)11，前輪臂14、中間輪臂15和后輪臂17的下方均設(shè)置有開合控制機(jī)構(gòu)4。

本實(shí)用新型的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)，巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)架前后端懸空對稱設(shè)置有前輪臂和后輪臂，中部上方設(shè)置有中間輪臂，中間輪臂通過升降機(jī)構(gòu)與機(jī)架連接，前輪臂、后輪臂與中間輪臂之間分別設(shè)置有控制其升降的第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)，前輪臂、后輪臂與中間輪臂均包括成對設(shè)置且可開合的主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂，主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂的行走輪在各開合控制機(jī)構(gòu)的作用下架設(shè)在線路上從而帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行，升降機(jī)構(gòu)、各俯仰關(guān)節(jié)分別與相對應(yīng)的開合控制機(jī)構(gòu)相配合能夠使主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂的行走輪交替離線、上線從而跨越障礙物。綜上，本實(shí)用新型既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，又能夠翻越障礙物。

優(yōu)選的，主動(dòng)輪臂9和從動(dòng)輪臂13的端部均設(shè)置有行走輪安裝架12，驅(qū)動(dòng)電機(jī)11和行走輪16縱向水平排列安裝在行走輪安裝架12上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)11通過主軸10與行走輪16連接。這種設(shè)計(jì)控制方便，可以使各行走輪實(shí)現(xiàn)良好的同步性。

進(jìn)一步的，前輪臂14、中間輪臂15和后輪臂17下方的開合控制機(jī)構(gòu)4均包括輪臂底座7，輪臂底座7上設(shè)置有橫向水平排列的輪臂開合電機(jī)5和齒輪傳動(dòng)8，齒輪傳動(dòng)8包括用于驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪臂9的主動(dòng)齒輪18和與主動(dòng)齒輪18連接且用于驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪臂13的從動(dòng)齒輪19，輪臂開合電機(jī)5 通過傳動(dòng)軸6驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪18。齒輪傳動(dòng)方式具有工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，能夠提高前輪臂、中間輪臂和后輪臂動(dòng)作的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性。除了上述給出的實(shí)施方式以外，其還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種其他方式，此處不再贅述。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，升降機(jī)構(gòu)25包括與中間輪臂15固定連接的推桿電機(jī)，推桿電機(jī)內(nèi)部設(shè)置有控制中間輪臂15升降的伸縮軸。中間輪臂可以通過伸縮軸的縮短帶動(dòng)行走輪遠(yuǎn)離線路，避免行走輪對輸電線路的碰撞，減少磨損，提高輸電線路的壽命。另外，第一俯仰關(guān)節(jié)2和第二俯仰關(guān)節(jié)24均包括俯仰關(guān)節(jié)安裝架22和鉸接在俯仰關(guān)節(jié)安裝架22上的連桿3，俯仰關(guān)節(jié)安裝架22上設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)鉸接軸20的俯仰關(guān)節(jié)電機(jī)21。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使連桿旋轉(zhuǎn)一定角度從而保證前輪臂和后輪臂的行走輪避開線路。

為了提高主動(dòng)輪臂和從動(dòng)輪臂的契合度，提高巡線機(jī)器人自身的安全性，主動(dòng)輪臂9的末端設(shè)置有凸圓結(jié)構(gòu)，從動(dòng)輪臂13的末端設(shè)置有與凸圓結(jié)構(gòu)相嵌合的凹槽結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型中，機(jī)架1的下部可以設(shè)置有配重23，配重23為電源控制箱。電源控制箱不僅能夠?yàn)檠簿€機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)提供能源，還可以兼顧作為配重，使巡線機(jī)器人在越障時(shí)重心穩(wěn)定。

需要說明的是，高壓輸電過程是一個(gè)多樣化的過程，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。本實(shí)用新型的巡線機(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(如行走觀測用的攝像頭、除障裝置等)的設(shè)計(jì)。另外，在控制系統(tǒng)方面，本實(shí)用新型可以采用地面遠(yuǎn)程控制平臺或者機(jī)器人自身智能化控制兩種方式。

另一方面，本實(shí)用新型還提供一種上述的適應(yīng)單導(dǎo)線的懸掛式巡線機(jī)器人結(jié)構(gòu)的越障方法，為方便畫圖，未畫障礙物，包括：

步驟1：如圖4所示，未遇到障礙物時(shí)，前輪臂14、中間輪臂15和后輪臂17的行走輪16在各開合控制機(jī)構(gòu)4、升降機(jī)構(gòu)25和各俯仰關(guān)節(jié)機(jī) 構(gòu)的作用下架設(shè)在線路上并帶動(dòng)巡線機(jī)器人行走；

步驟2：如圖5-6所示，遇到障礙物時(shí)，巡線機(jī)器人停止前進(jìn)，前輪臂14的行走輪16在對應(yīng)的開合控制機(jī)構(gòu)4和第一俯仰關(guān)節(jié)2的作用下脫開并遠(yuǎn)離線路；

步驟3：如圖7所示，中間輪臂15和后輪臂17的行走輪16帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行，前輪臂14的行走輪16越過障礙物后在對應(yīng)的開合控制機(jī)構(gòu)4和第一俯仰關(guān)節(jié)2的作用下重新架設(shè)在線路上；

步驟4：如圖7所示，中間輪臂15的行走輪16在對應(yīng)的開合控制機(jī)構(gòu)4和升降機(jī)構(gòu)25的作用下脫開并遠(yuǎn)離線路，此時(shí)，前輪臂14和后輪臂17的行走輪16帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行；

步驟5：如圖8所示，中間輪臂15的行走輪16越過障礙物后在對應(yīng)的開合控制機(jī)構(gòu)4和升降機(jī)構(gòu)25的作用下重新架設(shè)在線路上，然后，后輪臂17重復(fù)前輪臂14的動(dòng)作，直到巡線機(jī)器人跨越障礙物后，轉(zhuǎn)至步驟1，等待下一次越障。

本實(shí)用新型在遇到障礙物時(shí)，前輪臂、中間輪臂和后輪臂可以在各開合控制機(jī)構(gòu)的作用下打開后緊接著在各俯仰關(guān)節(jié)或升降機(jī)構(gòu)的作用下下降使各行走輪脫開并遠(yuǎn)離線路從而跨越障礙物。該實(shí)用新型能夠在平直及具有一定坡度的導(dǎo)線上行走，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)行成本高的問題，并能跨越常規(guī)障礙物，實(shí)現(xiàn)了對輸電線路的連續(xù)巡檢。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)行成本，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點(diǎn)。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。