本發(fā)明涉及高壓輸電線路巡檢機器人領(lǐng)域，特別涉及一種四分裂高壓直流輸電線磁力驅(qū)動巡檢機器人。

背景技術(shù)：

架空高壓輸電線路巡檢機器人已成為國內(nèi)外機器人領(lǐng)域的研究熱點，目前國內(nèi)外研究的巡檢機器人多采用輪臂復(fù)合結(jié)構(gòu)，依靠輪臂結(jié)構(gòu)行走的巡檢機器人利用行走輪與高壓線間的摩擦力作為驅(qū)動力，存在打滑、速度慢、輸電導(dǎo)線與行走輪磨損嚴重等問題，機器人巡檢效率低，能耗大，抗風載能力弱。專利cn106026781a公開了一種用于高壓線路巡檢機器人的雙線圈磁力驅(qū)動裝置，該方案利用機器人磁力驅(qū)動臂內(nèi)置載流線圈在高壓直流導(dǎo)線周圍分布的磁場中受到的安培力來實現(xiàn)機器人的牽引移動。這種磁力驅(qū)動巡檢機器人方案不僅可以極大地提高機器人的巡檢效率，有效消除打滑問題，而且結(jié)構(gòu)簡單、有效減輕機器人重量，但是該方案只能適用于單根高壓導(dǎo)線巡檢，并且在碰到間隔棒等障礙物時難以越障。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有越障功能的磁力驅(qū)動的巡檢機器人，在現(xiàn)有磁力驅(qū)動巡檢機器人的基礎(chǔ)上進行了機械系統(tǒng)設(shè)計，內(nèi)容包括機構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過對三個原動件進行控制，實現(xiàn)磁力動手臂的開合、移動，機器人的越障功能。本發(fā)明另一目的在于對四分裂磁力驅(qū)動巡檢機器人采用并聯(lián)式結(jié)構(gòu)設(shè)計，只進行單檔巡檢，巡檢時安全穩(wěn)定，本次發(fā)明的機器人主要針對多分裂高壓輸電導(dǎo)線典型障礙物間隔棒進行越障設(shè)計，通過理論分析、運動學計算、軟件仿真驗證了磁力驅(qū)動巡檢機器人機構(gòu)的可行性。

本發(fā)明的上述問題主要是通過以下技術(shù)方案得以解決：

一種四分裂高壓直流輸電線磁力驅(qū)動巡檢機器人，包括機架和四個磁力驅(qū)動臂，其特征在于：所述機架由矩形的前機架和后機架組成，前機架由上機架和下機架可拆卸的相連組和而成，前機架四個角上分別設(shè)有向外延伸的導(dǎo)軌支架，前機架對角線上的兩個導(dǎo)軌支架上分別設(shè)有一個磁力驅(qū)動臂，后機架和所述前機架結(jié)構(gòu)一樣，所述前機架和后機架通過絲桿螺母機構(gòu)相連，通過絲桿螺母機構(gòu)可以調(diào)節(jié)前機架和后機架之間的相對距離，前機架對角線上的兩個磁力驅(qū)動臂和后機架的對角線上兩個磁力驅(qū)動臂相互交錯設(shè)置，每個磁力驅(qū)動臂通過均滑移機構(gòu)安裝導(dǎo)軌支架上，所述磁力驅(qū)動臂均為單側(cè)開合的磁力驅(qū)動機構(gòu)，其開合側(cè)朝機架內(nèi)設(shè)置，磁力驅(qū)動臂可在滑移機構(gòu)的驅(qū)動下靠近或遠離高壓導(dǎo)線。

作為改進，所述滑移機構(gòu)包括導(dǎo)軌板、直齒條和固定安裝在導(dǎo)軌支架上的導(dǎo)軌，所述磁力驅(qū)動臂與導(dǎo)軌板固定相連，導(dǎo)軌板與導(dǎo)軌配合安裝，所述直齒條固定安裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌板上設(shè)有與直齒條相嚙合的主齒輪和驅(qū)動主齒輪的第一伺服電機。

作為改進，所述導(dǎo)軌兩端分別設(shè)有限制磁力驅(qū)動臂運動極限的限位塊。

作為改進，所述前機架和后機架均由上機架和下機架均通過螺釘可拆卸的相連。

作為改進，所述磁力驅(qū)動臂由磁力驅(qū)動線圈、上機臂和下機臂組成，所述磁力驅(qū)動線圈分成兩半，分別位于上機臂和下機臂內(nèi)，上機臂和下機臂通過固定軸鉸接相連，所述上機臂和下機臂通過開合機構(gòu)驅(qū)動開合。

作為改進，所述開合機構(gòu)包括固定板和安裝在固定板上的兩個開合電機，所述固定板固定連接在固定軸上，上機臂和下機臂分別設(shè)有一個與之固定相連的開合齒輪，兩個開合電機的輸出軸上分別設(shè)有與兩個開合齒輪嚙合傳動的驅(qū)動齒輪，兩個開合電機均與固定軸同軸心設(shè)置。

作為改進，所述上機臂和下機臂上的固定軸均為兩段，分別位于上機臂或下機臂的兩端，上機臂和下機臂的中部與固定板相對處設(shè)有一對稱的凹槽，兩個開合齒輪分別設(shè)于相應(yīng)的上機臂和下機臂凹槽處，兩個開合電機相背的設(shè)置在固定板中部，所述開合電機分別通過驅(qū)動齒輪與相應(yīng)的開合齒輪嚙合傳動。

作為改進，所述磁力驅(qū)動臂內(nèi)設(shè)有多組導(dǎo)向輪，每組導(dǎo)向輪有兩個，分別安裝在上機臂和下機臂上。

作為改進，所述導(dǎo)向輪為柔性導(dǎo)向輪，所述柔性導(dǎo)向輪包括行走輪、內(nèi)輪架和外輪架，所述外輪架固定在磁力驅(qū)動臂的上機臂或下機臂上，外輪架為中空形圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)輪架安裝在外輪架內(nèi)形成滑動副，內(nèi)輪架頂部與外輪架內(nèi)頂部之間設(shè)有彈簧，所述行走輪安裝內(nèi)輪架底部。

作為改進，所述磁力驅(qū)動臂內(nèi)的柔性導(dǎo)向輪有2-5組，多組柔性導(dǎo)向輪均勻分布在磁力驅(qū)動臂內(nèi)。

因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：基于磁力驅(qū)動高壓直流巡檢機器人原理，針對四分裂導(dǎo)線設(shè)計，上線閉合后只有一個自由度，運轉(zhuǎn)靈活，越障步驟少，跨越障礙時運行平穩(wěn)，安全性高，可以跨越間隔棒。利用磁力驅(qū)動，有效解決目前國內(nèi)外的輪臂式巡檢機器人存在的打滑問題，巡檢效率有效提高；磁力驅(qū)動臂內(nèi)置柔性支撐輪，有效應(yīng)對多分裂在高壓線弧垂程度不同的情況。以磁力驅(qū)動為原理提供了一種巡檢和越障的巡檢機器人并聯(lián)機構(gòu)設(shè)計，為磁力驅(qū)動高壓輸電線的巡檢機器人提供了一種新的方案和思路。

附圖說明

圖1是本發(fā)明三維機構(gòu)示意圖。

圖2是滑移機構(gòu)和磁力驅(qū)動臂局部視圖。

圖3是磁力驅(qū)動臂背部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是打開狀態(tài)磁力驅(qū)動臂前面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是導(dǎo)向輪結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是絲桿螺母機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明上線巡檢示意圖。

1-機架，2-磁力驅(qū)動臂，3-導(dǎo)軌支架，4-滑移機構(gòu)，5-螺釘，6-絲桿螺母機構(gòu)，7-前機架，8-后機架，9-上機架，10-下機架，201-上機臂，202-下機臂，203-固定板，204-開合電機，205-固定軸，206-開合齒輪，207-驅(qū)動齒輪，208-導(dǎo)向輪，209-行走輪，210-內(nèi)輪架，211-外輪架，212-彈簧，401-導(dǎo)軌板，402-直齒條，403-導(dǎo)軌，404-v型槽滑輪，405-主齒輪，406-第一伺服電機，601-絲桿，602-導(dǎo)桿，603-滑塊，604-固定塊，605-第二伺服電機。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述說明。

實施例：

如圖1至圖6所示，一種四分裂高壓直流輸電線磁力驅(qū)動巡檢機器人，包括機架1和四個磁力驅(qū)動臂2，所述機架1由矩形的前機架7和后機架8組成，前機架7由上機架9和下機架10通過螺釘5可拆卸的相連組和而成，前機架7四個角上分別設(shè)有向外延伸的導(dǎo)軌支架3，前機架7對角線上的兩個導(dǎo)軌支架3上分別設(shè)有一個磁力驅(qū)動臂2，后機架8和所述前機架7結(jié)構(gòu)一樣，所述前機架7和后機上下通過兩個絲桿螺母機構(gòu)6相連，通過絲桿螺母機構(gòu)6可以調(diào)節(jié)前機架7和后機架8之間的相對距離，前機架7對角線上的兩個磁力驅(qū)動臂2和后機架8對角線上的兩個磁力驅(qū)動臂2相互交錯設(shè)置，滿足越障的第一步，每個磁力驅(qū)動臂2通過均滑移機構(gòu)4安裝導(dǎo)軌支架3上，所述磁力驅(qū)動臂2均為單側(cè)開合的磁力驅(qū)動機構(gòu)，磁力驅(qū)動臂2的開合側(cè)朝機架1內(nèi)設(shè)置，所述磁力驅(qū)動臂2可在滑移機構(gòu)4的驅(qū)動下靠近或遠離高壓導(dǎo)線。

如圖2所示，所述滑移機構(gòu)4包括導(dǎo)軌板401、直齒條402和固定安裝在導(dǎo)軌支架3上的導(dǎo)軌403，所述磁力驅(qū)動臂2與導(dǎo)軌板401固定相連，導(dǎo)軌板401與導(dǎo)軌403配合安裝，所述導(dǎo)軌403有兩個，兩個導(dǎo)軌403平行的固定安裝在導(dǎo)軌支架3，每個導(dǎo)軌403內(nèi)側(cè)安裝有直齒條402，導(dǎo)軌403靠外側(cè)截面為三角形結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌板401上設(shè)有上下兩排v型槽滑輪404，通過兩排v型槽滑輪404卡在兩個導(dǎo)軌403靠外側(cè)將導(dǎo)軌板401和導(dǎo)軌403組成穩(wěn)定的移動副，導(dǎo)軌板401上設(shè)有與直齒條402相嚙合的主齒輪405和驅(qū)動主齒輪405的第一伺服電機406，所述導(dǎo)軌403兩端分別設(shè)有限制磁力驅(qū)動臂2運動極限的限位塊。

如圖3和圖4所示，所述磁力驅(qū)動臂2由磁力驅(qū)動線圈、上機臂201和下機臂202組成，上機臂201和下機臂202為兩個能開合的空腔，磁力驅(qū)動臂2表面加工散熱槽，所述磁力驅(qū)動線圈分成兩半，分別位于上機臂201和下機臂202的空腔內(nèi)，上機臂201和下機臂202通過固定軸205鉸接相連，所述上機臂201和下機臂202通過開合機構(gòu)驅(qū)動開合。所述開合機構(gòu)包括固定板203和安裝在固定板203上的兩個開合電機204，所述固定板203固定連接在固定軸205上，所述固定軸205分為兩段，分別位于上機臂201或下機臂202的兩端，上機臂201和下機臂202的中部與固定板203相對處設(shè)有一對稱的凹槽，上機臂201和下機臂202分別設(shè)有一個與之固定相連的開合齒輪206，兩個開合齒輪206分別設(shè)于相應(yīng)的上機臂201和下機臂202凹槽處，兩個開合電機204相背的設(shè)置在固定板203中部，所述開合電機204分別通過驅(qū)動齒輪207與相應(yīng)的開合齒輪206嚙合傳動，兩個開合電機204均與固定軸205同軸心設(shè)置，上機臂201和下機臂202開合角度變化范圍0～90°。

所述磁力驅(qū)動臂2內(nèi)設(shè)有多組導(dǎo)向輪，每組導(dǎo)向輪208有兩個，分別安裝在上機臂201和下機臂202上。所述導(dǎo)向輪208為柔性導(dǎo)向輪208，所述柔性導(dǎo)向輪208包括行走輪209、內(nèi)輪架210和外輪架211，所述外輪架211固定在磁力驅(qū)動臂2的上機臂201或下機臂202上，外輪架211為中空形圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)輪架210安裝在外輪架211內(nèi)形成滑動副，內(nèi)輪架210頂部與外輪架211內(nèi)頂部之間設(shè)有彈簧212，所述行走輪209安裝內(nèi)輪架210底部。所述磁力驅(qū)動臂2內(nèi)的柔性導(dǎo)向輪208有2-5組，多組柔性導(dǎo)向輪208均勻分布在磁力驅(qū)動臂2內(nèi)。設(shè)計的柔性導(dǎo)向輪208結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)多分裂導(dǎo)線由于弧垂現(xiàn)象等導(dǎo)致的導(dǎo)線間距不同的情況。

本實施的前機架7和后機架8結(jié)構(gòu)完全一樣，可以相互對換使用，前機架7或后機架8上均設(shè)有四個導(dǎo)軌支架3，在前機架7或后機架8上任意選擇一個對角線上的導(dǎo)軌支架3安裝兩個磁力驅(qū)動臂2即可，只需要保證前機架7和后機架8上的兩個磁力驅(qū)動臂2剛好交錯設(shè)置即可，交錯設(shè)置保證機架1四個角上均有磁力驅(qū)動臂2，剛好滿足現(xiàn)有技術(shù)中常見的四導(dǎo)線高壓輸電線的巡檢需求。

所述絲桿螺母機構(gòu)6包括絲桿601、兩根導(dǎo)桿602、滑塊603、固定塊604和第二伺服電機605，一個絲桿螺母機構(gòu)6的固定塊604安裝后機架8頂部，絲桿601一端通過軸承安裝在該固定塊604上，第二伺服電機605安裝在固定塊604上，第二伺服電機605的輸出軸與絲桿601軸連接，兩根導(dǎo)桿602分別固定安裝在該絲桿601兩側(cè)的固定塊604上，絲桿601另一端通過軸承安裝在滑塊603上，滑塊603上還設(shè)有供兩個導(dǎo)桿602間隙配合穿過的導(dǎo)向孔，滑塊603與兩根導(dǎo)桿602形成自由滑動副，上述滑塊603固定安裝前機架7頂部；另一個絲桿螺母機構(gòu)6的固定塊604對稱的安裝在前機架7的底部，該絲桿螺母機構(gòu)6的滑塊603固定安裝在后機架8的底部；通過兩個絲桿螺母機構(gòu)6穩(wěn)定的調(diào)節(jié)后機架8和后機架8之間的距離實現(xiàn)越障功能。

上述絲桿螺母機構(gòu)6，由第二伺服電機605直連絲桿601，配合滑塊603實現(xiàn)。傳動可靠、精確、易于控制。省略聯(lián)軸器和減速機等部件，減輕機器人的整機質(zhì)量。絲桿螺母機構(gòu)6將電機的回轉(zhuǎn)運動形式轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動形式，能實現(xiàn)動力的傳遞。絲杠本身具有自鎖的特性，配合伺服電機，可以實現(xiàn)靈敏的剎車等功能。

工作方法：

以前機架7在前，并最先接觸到間隔棒為例，如圖7所示，工作時，四分裂高壓直流輸電線磁力驅(qū)動巡檢機器人由人工輔助上線，完成上線后，上機架9和下機架10閉合，利用螺釘5鎖緊。通過磁力驅(qū)動臂2驅(qū)動開始在高壓導(dǎo)線上巡檢，當機載傳感器檢測到障礙物間隔棒，控制磁力驅(qū)動臂2內(nèi)的磁力驅(qū)動線圈電流大小實現(xiàn)減速，巡檢機器人停止后，靠近間隔棒的前機架7上兩個磁力驅(qū)動臂2，在開合機構(gòu)作用下打開一定角度，通過滑移機構(gòu)4沿著導(dǎo)軌支架3向外移動遠離高壓導(dǎo)線，使得前機架7與高壓導(dǎo)線分離，利用絲桿螺母機構(gòu)6驅(qū)動前機架7向前移動，使前機架7越過間隔棒，完整前機架7越障，通過滑移機構(gòu)4驅(qū)動前機架7的磁力驅(qū)動臂2返回高壓輸電線并閉合，然后驅(qū)動巡檢機器人繼續(xù)向前移動，當后機架8接觸到間隔棒時，通過開合機架1驅(qū)動后機架8上的磁力驅(qū)動臂2打開，然后通過滑移機構(gòu)4驅(qū)動沿著導(dǎo)軌支架3遠離高壓導(dǎo)線，之后通過絲桿螺母機構(gòu)6驅(qū)動后機架8向前移動，使得后機架8越過障礙，通過滑移機構(gòu)4驅(qū)動后機架8的磁力驅(qū)動臂2返回高壓輸電線并閉合，此時整個巡檢機器人完成跨越間隔棒越障動作，巡檢機器人繼續(xù)巡檢。當后機架8在前時，越障步驟與上一樣，這里不再贅述。

本發(fā)明基于磁力驅(qū)動原理針對四分裂高壓直流輸電線的并聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，原理同樣適用于其他多分裂輸電線路的巡檢機器人設(shè)計。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了機架1，磁力驅(qū)動臂2，導(dǎo)軌支架3，滑移機構(gòu)4，螺釘5，絲桿螺母機構(gòu)6，前機架7，后機架8，上機架9，下機架10，上機臂201，下機臂202，固定板203，開合電機204，固定軸205，開合齒輪206，主齒輪405，導(dǎo)向輪208，行走輪209，內(nèi)輪架210，外輪架211，彈簧212，導(dǎo)軌板401，直齒條402，導(dǎo)軌403，v型槽滑輪404，主齒輪405，第一伺服電機406，絲桿601，導(dǎo)桿602，滑塊603，固定塊604，第二伺服電機605等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。