本發(fā)明屬于巡檢機器人技術(shù)領域，具體地說是一種機器人的鎖合機構(gòu)。

背景技術(shù)：

輸電線路是電力系統(tǒng)極為重要的組成部分，為了保證其安全穩(wěn)定的運行，需要定期進行巡視檢查。目前，采用的方法主要有人工巡檢和直升機巡檢。人工巡檢的效率低，勞動強度大，危險性高；直升機巡檢的成本高，巡檢質(zhì)量易受氣候影響。因此，需要研制能夠攜帶通信和巡檢儀器的機器人來代替人工對輸電線路進行自動巡檢，以提高效率，確保輸電線路的安全運行。在現(xiàn)有的超高壓輸電線巡檢機器人機構(gòu)中，大部分采用由輪式移動和復合連桿機構(gòu)組合而成的復合移動機構(gòu)(參見文獻1：Jun Sawada，Kazuyuki Kusumoto，Tadashi Munakata，Yasuhisa Maikawa，Yoshinobu Ishikawa，“A Mobile Robot For Inspection of Power Transmission Lines”，IEEE Trans.Power Delivery，1991，Vol.6，No.1：pp..309-315；文獻2：Mineo Higuchi，Yoichiro Maeda，Sadahiro Tsutani，Shiro Hagihara，“Development of a Mobile Inspection Robot for Power Transmission Lines”，J.of the Robotics Society of Japan，Japan，Vol.9，No.4，pp.457-463，1991)，或者采用多組移動單元串聯(lián)組成的多自由度移動機構(gòu)(文獻3：Shin-ichi Aoshima，Takeshi Tsujimura，Tetsuro Yabuta，“A Wire Mobile Robot with Multi-unit Structure”，IEEE/RSJ Intermational Workshop on Intelligent Robots and Systems’89，Sep.4-6，1989，Tsukuba，Japan，pp.414-421)。目前巡檢機器人多采用行走輪沿輸電線路行走，由于操作不當或者天氣等原因，機器人的行走輪容易從輸電線路上脫落，安全保護性差。開合機構(gòu)可以保證機器人的行走輪處于開合機構(gòu)內(nèi)，可以有效防止機器人線路脫線，安全保護性好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機器人的鎖合機構(gòu)。該開合機構(gòu)具有增強機器人越障和保護能力。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種機器人的鎖合機構(gòu)，包括第一支架、第二支架、第一連桿機構(gòu)、第二連桿機構(gòu)、雙向直線驅(qū)動機構(gòu)、行走驅(qū)動電機及行走輪，其中雙向直線驅(qū)動機構(gòu)設置于機器人手臂上，所述第一支架和第二支架的一端分別通過第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)與所述雙向直線驅(qū)動機構(gòu)的兩側(cè)輸出端連接，所述第一支架和第二支架的另一端相對應，所述行走驅(qū)動電機固定安裝在所述第一支架或第二支架的另一端，所述行走輪設置于所述行走驅(qū)動電機的輸出軸上、并位于所述第一支架和第二支架之間，所述雙向直線驅(qū)動機構(gòu)同時驅(qū)動兩側(cè)輸出端反向直線運動，從而實現(xiàn)所述第一支架和第二支架的打開或閉合。

所述第一支架和第二支架的另一端均設有彎折結(jié)構(gòu)，當所述第一支架和 第二支架閉合時，所述第一支架和第二支架另一端的彎折結(jié)構(gòu)閉合成用于容置所述行走輪的空間結(jié)構(gòu)，該空間結(jié)構(gòu)用于防止所述行走輪由架空輸電線上脫落。

所述雙向直線驅(qū)動機構(gòu)為絲杠絲母機構(gòu)，包括絲杠、第一絲母、第二絲母及開合驅(qū)動電機，其中絲杠的兩端轉(zhuǎn)動安裝在機器人手臂上，所述開合驅(qū)動電機安裝在機器人手臂上、并輸出端與所述絲杠連接，所述絲杠由所述開合驅(qū)動電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述絲杠上設有兩段反向螺紋，所述第一絲母和第二絲母分別與該兩段反向螺紋連接，所述第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)分別與所述第一絲母和第二絲母鉸接。

所述第一連桿機構(gòu)包括第一連桿和第二連桿，其中第一連桿的一端通過第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)與所述第一絲母連接，另一端通過第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)與所述第二連桿的中間部分連接，所述第二連桿的一端與所述第一支架的一端固定連接，所述第二連桿的另一端通過第三旋轉(zhuǎn)關節(jié)與機器人手臂連接。

所述第二連桿機構(gòu)包括第三連桿和第四連桿，其中第三連桿的一端通過第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)與所述第二絲母連接，另一端通過第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)與所述第四連桿的中間部分連接，所述第四連桿的一端與所述第二支架的一端固定連接，所述第四連桿的另一端通過第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)與機器人手臂連接。

所述第一支架與第二連桿垂直，所述第二支架與第四連桿垂直。

所述絲杠通過齒輪傳動裝置與所述開合驅(qū)動電機的輸出軸連接。

所述齒輪傳動裝置包括第一錐齒輪和第二錐齒輪，所述第一錐齒輪安裝在所述開合驅(qū)動電機的輸出軸上，所述開合驅(qū)動電機的輸出軸與所述絲杠垂直，所述第二錐齒輪套設于所述絲杠上、并與所述絲杠固定連接，所述第一錐齒輪和第二錐齒輪嚙合。

所述行走輪上沿周向設有用于在架空輸電線上行走的輪槽。

所述開合機構(gòu)成對使用，兩組所述開合機構(gòu)分別安裝在巡檢機器人的前、后手臂上，通過巡檢機器人車體和手臂的協(xié)調(diào)運動，可沿線行走并跨越架空輸電線上的障礙物。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果：

1.本發(fā)明采用行走和開合的復合機構(gòu)，兼有行走和保護功能。

2.本發(fā)明使輸電線路始終處于支架與連桿構(gòu)成的密閉空間中，可有效防止機器人脫線，安全保護性好。

3.本發(fā)明連桿機構(gòu)可有效減小機器人的越障空間，便于機器人的越障。

4.本發(fā)明適用于超高壓和特高壓輸電線路的巡檢與作業(yè)，應用范圍廣。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明張開狀態(tài)示意圖；

圖3為超高壓輸電線路障礙環(huán)境示意圖；

圖4a-4f為巡檢機器人沿線行進并跨越架空輸電線上障礙物的過程示意圖。

其中：1為第三旋轉(zhuǎn)關節(jié)，2為第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)，3為第二連桿，4為第一連桿，5為開合驅(qū)動電機，6為第一錐齒輪，7為第二錐齒輪，8為絲杠，9為第一絲母，10為第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)，11為第一支架，12為第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)，13為第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)，14為第四連桿，15為第三連桿，16為第二絲母，17為第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)，18為行走驅(qū)動電機，19為行走輪，20為第二支架，21為絕緣子，22為第一防振錘，23為懸垂金具及線夾，24為架空輸電線，25為第二防振錘，26為前開合機構(gòu)，27為機器人前手臂，28為后開合機構(gòu)，29為機器人后手臂。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種機器人的鎖合機構(gòu)，包括第一支架11、第二支架20、第一連桿機構(gòu)、第二連桿機構(gòu)、雙向直線驅(qū)動機構(gòu)、行走驅(qū)動電機18及行走輪19，其中雙向直線驅(qū)動機構(gòu)設置于機器人手臂上，所述第一支架11和第二支架20的一端分別通過第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)與所述雙向直線驅(qū)動機構(gòu)的兩側(cè)輸出端連接。所述第一支架11和第二支架20的另一端相對應，所述行走驅(qū)動電機18固定安裝在所述第一支架11或第二支架20的另一端，所述行走輪19設置于所述行走驅(qū)動電機18的輸出軸上、并位于所述第一支架11和第二支架20之間，所述雙向直線驅(qū)動機構(gòu)同時驅(qū)動兩側(cè)輸出端反向直線運動，從而實現(xiàn)所述第一支架11和第二支架20的打開或閉合。

所述第一支架11和第二支架20的另一端均設有彎折結(jié)構(gòu)，當所述第一支架11和第二支架20閉合時，所述第一支架11和第二支架20另一端的彎折結(jié)構(gòu)閉合，開合機構(gòu)閉合成用于容置所述行走輪19的空間結(jié)構(gòu)，該空間結(jié)構(gòu)用于防止所述行走輪19由架空輸電線上脫落。本實施例中，所述行走輪19的輪軸通過軸承安裝在第二支架20上，所述行走驅(qū)動電機18驅(qū)動所述行走輪19轉(zhuǎn)動。所述行走輪19上沿周向設有用于在架空輸電線上行走的輪槽，所述行走輪19通過輪槽行走于架空輸電線上。

所述雙向直線驅(qū)動機構(gòu)為絲杠絲母機構(gòu)，包括絲杠8、第一絲母9、第二絲母16及開合驅(qū)動電機5，其中絲杠8水平安裝在機器人手臂上、并可轉(zhuǎn)動，所述開合驅(qū)動電機5安裝在機器人手臂上、并輸出端與所述絲杠8連接，所述絲杠8上設有兩段反向螺紋，所述第一絲母9和第二絲母16分別與該兩段反向螺紋連接。所述絲杠8由所述開合驅(qū)動電機5驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，所述第一絲母9和第二絲母16同時向相反方向運動，所述第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)分別與所述第一絲母9和第二絲母16鉸接。

所述絲杠8進一步通過齒輪傳動裝置與所述開合驅(qū)動電機5的輸出軸連接，所述齒輪傳動裝置包括第一錐齒輪6和第二錐齒輪7，所述第一錐齒輪6安裝在所述開合驅(qū)動電機5的輸出軸上，所述開合驅(qū)動電機5的輸出軸與所述絲杠8垂直，所述第二錐齒輪7套設于所述絲杠8上、并與所述絲杠8固定連接，所述第一錐齒輪6和第二錐齒輪7為45度嚙合。所述開合驅(qū)動電機 5驅(qū)動第一錐齒輪6旋轉(zhuǎn)，所述第一錐齒輪6驅(qū)動所述第二錐齒輪7旋轉(zhuǎn)，從而帶動所述絲杠8旋轉(zhuǎn)。

所述第一連桿機構(gòu)包括第一連桿4和第二連桿3，其中第一連桿4的一端通過第一旋轉(zhuǎn)關節(jié)10與所述第一絲母9連接，另一端通過第二旋轉(zhuǎn)關節(jié)2與所述第二連桿3的中間部分連接，所述第二連桿3的一端與所述第一支架11的一端固定連接，所述第一支架11與第二連桿3垂直，所述第二連桿3的另一端通過第三旋轉(zhuǎn)關節(jié)1與機器人手臂連接。

所述第二連桿機構(gòu)包括第三連桿15和第四連桿14，其中第三連桿15的一端通過第四旋轉(zhuǎn)關節(jié)17與所述第二絲母16連接，另一端通過第五旋轉(zhuǎn)關節(jié)13與所述第四連桿14的中間部分連接，所述第四連桿14的一端與所述第二支架20的一端固定連接，所述第二支架20與第四連桿14垂直，所述第四連桿14的另一端通過第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)12與機器人手臂連接。

本實施例中，所述第一連桿機構(gòu)和第二連桿機構(gòu)可有效減小機器人的越障空間，便于機器人的越障。

本發(fā)明的工作原理如下：

所述第一錐齒輪6垂直方向放置，所述第二錐齒輪7與第一錐齒輪6為45度嚙合，沿水平方向放置，所述開合驅(qū)動電機5垂直方向放置，通過所述開合驅(qū)動電機驅(qū)動5驅(qū)動第一錐齒輪6轉(zhuǎn)動，帶動第二錐齒輪7沿水平方向轉(zhuǎn)動。所述絲杠8與第二錐齒輪7固連，所述第一絲母9為左旋，所述第二絲母16為右旋。當?shù)诙F齒輪7帶動絲杠8轉(zhuǎn)動，所述第一絲母9和第二絲母16分別向相反方向運動，通過所述第一連桿4帶動第二連桿3繞第三旋轉(zhuǎn)關節(jié)1轉(zhuǎn)動，通過所述第三連桿15帶動第四連桿14繞第六旋轉(zhuǎn)關節(jié)12轉(zhuǎn)動。由于第一支架11與第二連桿3固連，第二支架20與第四連桿14固連，因此實現(xiàn)第一支架11與第二支架20的打開與閉合。當所述第一絲母9和所述第二絲母16向遠離對方的方向運動時，所述第一支架11與第二支架20張開，如圖2所示；當所述第一絲母9和所述第二絲母16相向運動時，所述第一支架11與第二支架20閉合。

在實際應用中，所述開合機構(gòu)成對使用，兩組所述開合機構(gòu)分別安裝在巡檢機器人的前、后手臂上，通過巡檢機器人車體和手臂的協(xié)調(diào)運動，可沿線行走并通過開合動作跨越架空輸電線上的障礙物。本發(fā)明的開合機構(gòu)使輸電線路始終處于支架與連桿構(gòu)成的密閉空間中，可有效防止機器人脫線，安全保護性好。

請參閱圖3，圖3為超高壓輸電線路障礙環(huán)境示意圖。在架空輸電線24上主要的障礙物為絕緣子21、第一防振錘22、懸垂金具及線夾23、第二防振錘25等。實際應用時，需將兩組結(jié)構(gòu)相同的本發(fā)明開合機構(gòu)分別安裝于巡檢機器人的前、后手臂上，前、后手臂具有轉(zhuǎn)動自由度和移動自由度，前、后手臂通過移動關節(jié)或者旋轉(zhuǎn)關節(jié)連接于機器人的車體上。本發(fā)明開合機構(gòu)工作時，由行走驅(qū)動電機18驅(qū)動行走輪19，帶動機器人在架空輸電線24上行走，通過機器人車體和手臂的協(xié)調(diào)運動，可沿線行進并通過開合動作跨越架 空輸電線24上的各障礙物。

當行走機構(gòu)帶動巡檢機器人以速度V在架空輸電線24上行走，遇到第一防振錘停22下(如圖4a所示)，機器人前手臂27伸長，使前端一組機構(gòu)升高，脫離架空輸電線24，行走于前端的一組機構(gòu)的前開合機構(gòu)26松開，后端的一組機構(gòu)的行走機構(gòu)驅(qū)動巡檢機器人車體和手臂行走，遇到第一防振錘22停下，此時，機器人前手臂27已越過下方的第一防振錘22(如圖4b所示)，機器人前手臂27收縮，使前端一組機構(gòu)的夾持機構(gòu)重新落到架空輸電線24上，前開合機構(gòu)26閉合(如圖4c所示)，此后機器人后手臂29將跨越第一防振錘22，其跨越第一防振錘22的過程和機器人前手臂27相同。

巡檢機器人繼續(xù)沿線前行，遇到懸垂金具及線夾23，機器人前手臂27伸長，使前端一組機構(gòu)升高，脫離架空輸電線24，行走于前端的一組機構(gòu)的前開合機構(gòu)26松開，后端的一組機構(gòu)的行走機構(gòu)驅(qū)動機器人車體和手臂行走，遇到懸垂金具及線夾23停下，此時，機器人前手臂27已越過下方的懸垂金具及線夾23(如圖4d所示)，機器人前手臂27收縮，使前端一組機構(gòu)的前開合機構(gòu)26重新落到架空輸電線24上，前開合機構(gòu)26閉合(如圖4e所示)，此后機器人后手臂29將跨越懸垂金具及線夾23，其跨越懸垂金具及線夾23的過程和機器人前手臂27相同。

巡檢機器人跨越第二防振錘25的過程同跨越第一防振錘22的過程相似，越過后的狀態(tài)如圖4f所示。

本發(fā)明巡檢機器人跨越防震錘22時，可采用遇到第一防振錘停22下，機器人前手臂27伸長，使前端一組機構(gòu)升高，脫離架空輸電線24，后端的一組機構(gòu)的行走機構(gòu)驅(qū)動巡檢機器人車體和手臂行走，遇到第一防振錘22停下，此時，機器人前手臂27已越過下方的第一防振錘22，機器人前手臂27收縮，使前端一組機構(gòu)的夾持機構(gòu)重新落到架空輸電線24上，此后跨越第一防振錘22，其跨越第一防振錘22的過程和機器人前手臂27相同。

本發(fā)明采用行走和開合的復合機構(gòu)，兼有行走和保護功能，在機器人巡檢過程中使輸電線路始終處于支架與連桿構(gòu)成的密閉空間中，可有效防止機器人脫線，安全保護性好。本發(fā)明適用于超高壓和特高壓輸電線路的巡檢與作業(yè)，應用范圍廣。