仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，包括機架，所述機架為分體式結(jié)構(gòu)，包括左右排列可前后相對滑動的第一機架和第二機架，機架的四個角分別設(shè)置有可屈伸的機械臂，機械臂包括位于第一機架上的第一機械臂和第二機械臂、以及位于第二機架上的第三機械臂和第四機械臂；機械臂上分別設(shè)置有用于從兩側(cè)抓持線路的機械手，機械手包括第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
【專利說明】
仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]超高壓輸電線路分布地點多、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期受機械張力、電氣閃絡(luò)、材料老化等的影響，會產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復(fù)，將導(dǎo)致嚴重事故，給電力傳輸帶來極大隱患。因此，必須對輸電線路進行定期巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的運行情況以及線路周圍環(huán)境和線路保護區(qū)的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患，預(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。
[0003]對輸電線路的巡檢的傳統(tǒng)方式是主要采用地面人工目測巡檢和直升飛機航測。前者巡檢精度低，勞動強度大，存在巡檢盲區(qū)，森林疾病及野生動物也給巡視人員帶來安全隱患；后者存在飛行安全隱患且巡線費用昂貴，直接限制了直升機巡檢的廣泛推廣。
[0004]機器人技術(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。機器人能夠帶電工作，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桿塔、導(dǎo)線及避雷線、絕緣子、線路金具、線路通道等實施接近檢測，利用自身攜帶的裝置進行線路清障，代替工人進行電力線路的巡檢與清障工作。因此，輸電線路巡線清障機器人成為機器人技術(shù)研究的熱點。
[0005]目前國內(nèi)外研究的高壓、超高壓輸電線路機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)，其運行環(huán)境多為架空地線。安裝于架空地線上的線路機器人不僅運行過程中易受自然環(huán)境中的外力影響，導(dǎo)致運行不穩(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。日本、加拿大、美國等發(fā)達國家先后開展了巡線機器人的研究工作，對于輸電線路上存在絕緣子串、壓接管和懸垂線夾等情況，無法跨越，不能實現(xiàn)超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢。中科院沈陽自動化所、山東大學(xué)、武漢大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等單位也針對超高壓輸電線路的連續(xù)巡檢需求開展這方面技術(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。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供技術(shù)方案如下:
[0008]—種仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，包括機架，其中:
[0009]所述機架為分體式結(jié)構(gòu)，包括左右排列可前后相對滑動的第一機架和第二機架；
[0010]所述機架的四個角分別設(shè)置有可屈伸的機械臂，所述機械臂包括位于所述第一機架上的第一機械臂和第二機械臂、以及位于所述第二機架上的第三機械臂和第四機械臂；
[0011]所述機械臂上分別設(shè)置有用于從兩側(cè)抓持線路的機械手，所述機械手包括第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手。
[0012]本實用新型具有以下有益效果:
[0013]本實用新型基于仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，采用分體式機架結(jié)構(gòu)，包括左右排列可前后相對滑動的第一機架和第二機架，機架的四個角分別設(shè)置有可屈伸的機械臂，機械臂包括位于第一機架上的第一機械臂和第二機械臂、以及位于第二機架上的第三機械臂和第四機械臂，機械臂上分別設(shè)置有用于從兩側(cè)抓持線路的機械手，機械手包括第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量小。本實用新型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，人工巡線勞動強度大和飛機巡線運行成本高的問題，并能翻越常規(guī)障礙物(如絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實現(xiàn)了對高壓線的連續(xù)巡檢。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
【附圖說明】

[0014]圖1為本實用新型的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2-圖3為本實用新型的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)的越障方法的每個步驟對應(yīng)的狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。
[0017]—方面，本實用新型提供一種仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括機架，機架為分體式結(jié)構(gòu)，包括左右排列可前后相對滑動的第一機架I和第二機架2，機架的四個角分別設(shè)置有可屈伸的機械臂，機械臂包括位于第一機架I上的第一機械臂3和第二機械臂4、以及位于第二機架2上的第三機械臂5和第四機械臂6，機械臂上分別設(shè)置有用于從兩側(cè)抓持線路的機械手，機械手包括第一機械手7、第二機械手8、第三機械手9和第四機械手10。
[0018]本實用新型的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，第一機架和第二機架可以相對滑動，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單緊湊，電源等控制系統(tǒng)可以在機架或者機械臂上集成，整體重量小。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有減輕勞動強度、降低運行成本、且能夠翻越障礙物或引流線的優(yōu)點。
[0019]高壓輸電過程是一個多樣化的過程，根據(jù)輸電電壓的不同以及輸電地形特征的不同，整個輸電線路結(jié)構(gòu)也不盡相同。本實用新型的行走機構(gòu)應(yīng)用于巡線機器人時，巡線機器人上可以設(shè)置有一組或多組該行走機構(gòu)，或者還可以設(shè)置有其他類型的行走機構(gòu)。
[0020]進一步的，機械臂分別包括依次鉸接的第一連桿11和第二連桿12，這種設(shè)計能夠使各機械臂實現(xiàn)屈伸運動，從而帶動各機械手運動，提高巡線機器人的行走速度。
[0021]進一步的，機械手均為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計能夠提高巡線機器人行走和越障時的靈活性和穩(wěn)定性。
[0022]進一步的，機械手均包括相互配合的機械手爪，機械手爪包括上機械手爪13和下機械手爪14，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高機器人在線路上運動時的牢固性。[OO23 ]優(yōu)選的，上機械手爪13和下機械手爪14均為L鉤型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計能使機械手爪的動作更加精細，進一步提高抱抓的準確性。
[0024]作為本實用新型的一種優(yōu)化，機架和機械臂之間、機械臂和機械手之間、機械手和機械手爪之間以及第一連桿11和第二連桿12之間的鉸接軸均通過電機驅(qū)動，電機驅(qū)動能夠為巡線機器人的運動提供能源，鉸接軸設(shè)計可以兼顧簡化整體結(jié)構(gòu)，減輕重量。
[0025]優(yōu)選的，第一機架和第二機架由絲桿螺母連接，這種設(shè)計可以使機器人在前進越障過程中運動流暢自如。
[0026]除了上述給出的實施方式以外，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。
[0027]本實用新型的巡線機器人機械結(jié)構(gòu)僅僅介紹了機器人本體的機械結(jié)構(gòu)，并未涉及其他輔助裝置(如行走觀測用的攝像頭、垃圾清除用的機械手等)的設(shè)計。在控制系統(tǒng)方面，本實用新型可以采用地面控制平臺或者機器人自身智能化控制兩種方式。
[0028]另一方面，本實用新型還提供一種上述的基于仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)的越障方法，如圖2和圖3，包括:
[0029]未遇到障礙時，第一機械手7和第二機械手8張開，第三機械手9和第四機械手10抓持線路，然后第一機架I帶動第一機械臂3和第二機械臂4向前移動一段距離后，第一機械手7和第二機械手8抓持住線路，第三機械手9和第四機械手10張開，然后第二機架2帶動第三機械臂5和第四機械臂6向前移動一段距離后，第三機械手9和第四機械手10重新抓持住線路；
[0030]遇到障礙時，第一機械手7和第二機械手8張開，第三機械手9和第四機械手10抓持線路，然后第一機架I帶動第一機械臂3和第二機械臂4向前移動一段距離后，第一機械手7和第二機械手8屈伸避開障礙物后抓持住線路，第三機械手9和第四機械手10張開，然后第二機架2帶動第三機械臂5和第四機械臂6向前移動一段距離后，第三機械手9和第四機械手10屈伸避開障礙物后重新抓持住線路。
[0031]這種工作過程使得機器人在行走和越障的過程中，運動過程一目了然，類似于人走路時雙腳交替挪動，而且越障距離比較大。本實用新型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，人工巡線勞動強度大和飛機巡線運行成本高的問題，并能翻越常規(guī)障礙物(如絕緣子串、壓接管，懸垂線夾等)，實現(xiàn)了對高壓線的連續(xù)巡檢。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有減輕勞動強度、降低運行成本，且能夠翻越障礙的優(yōu)點。
[0032]需要說明的是，本實用新型的越障方法重點在于采用了上述行走機構(gòu)的巡線機器人進行越障的方法。如果巡線機器人上還設(shè)置了其他類型的可越障的行走機構(gòu)，則該其他類型的行走機構(gòu)采用其默認的越障方法進行越障即可，不在本實用新型的關(guān)注重點以內(nèi)。
[0033]以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，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，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括機架，其中: 所述機架為分體式結(jié)構(gòu)，包括左右排列可前后相對滑動的第一機架和第二機架； 所述機架的四個角分別設(shè)置有可屈伸的機械臂，所述機械臂包括位于所述第一機架上的第一機械臂和第二機械臂、以及位于所述第二機架上的第三機械臂和第四機械臂； 所述機械臂上分別設(shè)置有用于從兩側(cè)抓持線路的機械手，所述機械手包括第一機械手、第二機械手、第三機械手和第四機械手。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述機械臂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2所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述機械手均為可旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述機械手均包括相互配合的機械手爪，所述機械手爪包括上機械手爪和下機械手爪。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述上機械手爪和下機械手爪均為L鉤型結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述機架和機械臂之間、所述機械臂和機械手之間、所述機械手和機械手爪之間以及所述第一連桿和第二連桿之間的鉸接軸均通過電機驅(qū)動。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿人行走式巡線機器人機械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一機架和第二機架由絲桿螺母連接。
【文檔編號】B62D57/032GK205706949SQ201620437578
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】杜宗展, 高琦
【申請人】山東大學(xué)