一種變電站巡檢輪履式越障機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)，是涉及一種變電站巡檢輪履式越障機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站是電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的樞紐，其設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的安全性至關(guān)重要，對(duì)設(shè)備的有效巡檢是保證變電站良好運(yùn)行以及對(duì)廣大用戶供電可靠性的重要保證。隨著電力機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人巡檢已逐漸代替人工巡檢，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0003]目前常見(jiàn)的巡檢機(jī)器人主要結(jié)構(gòu)有:輪式、履帶式、腿一足式、蠕動(dòng)式等多種機(jī)構(gòu)，其中以輪式和履帶式應(yīng)用最為廣泛。輪式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行速度快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但一般只適用于比較平坦和堅(jiān)硬的路面環(huán)境，越障能力差，在松軟和泥濘地面行動(dòng)能力差。腿一足式又分爬行式和步行式，爬行式是模仿爬行類昆蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)的一種仿生運(yùn)動(dòng)模式，一般處于靜穩(wěn)定狀態(tài)，可適應(yīng)非連續(xù)的復(fù)雜環(huán)境，但行走速度一般比較慢，而且內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起來(lái)比較復(fù)雜；步行式是模仿哺乳類動(dòng)物快速步行的一種仿生運(yùn)動(dòng)模式，可適應(yīng)非連續(xù)的復(fù)雜環(huán)境，但高速行走時(shí)處于非靜穩(wěn)定狀態(tài)，控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，目前還沒(méi)有實(shí)用化。
[0004]而在變電站巡檢的移動(dòng)機(jī)器人主要是輪式機(jī)器人，速度較快，但環(huán)境適應(yīng)性較差，不能翻越路邊石以及不能在草地等復(fù)雜環(huán)境下行駛；另一種是帶支臂的履帶式移動(dòng)機(jī)器人，它可以利用支臂翻越障礙，也可以依靠履帶在草地、砂石等復(fù)雜環(huán)境下行走，但履帶式機(jī)器人的弊端是在普通的平坦水泥路面下，移動(dòng)緩慢，效率不高。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)有關(guān)于輪履結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人的研究。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?012101269868的中國(guó)專利文獻(xiàn)記載了一種輪履腿復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人。其為了解決現(xiàn)有履帶機(jī)器人不同程度的存在結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，越障能力差，承載能力低，靈活性和穩(wěn)定性較差等技術(shù)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。它的基本結(jié)構(gòu)由兩條主履帶、兩條前擺臂履帶、兩條后擺臂履帶和車體組成；所述前擺臂履帶和后擺臂履帶的兩端分別通過(guò)履帶軸與車體及主履帶活動(dòng)連接形成平行四邊形傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并置于車體的兩側(cè)；所述后擺臂履帶的履帶軸與驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)連接；并通過(guò)動(dòng)力傳遞實(shí)現(xiàn)前、后擺臂履帶架的轉(zhuǎn)動(dòng)。該機(jī)器人的主體基于平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)靈活。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能根據(jù)地理環(huán)境的特點(diǎn)來(lái)選擇輪式、履帶式和腿式運(yùn)動(dòng)模式。具有較強(qiáng)的爬坡、過(guò)溝、越障和上下樓梯能力以及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。
[0006]但是上述機(jī)器人在進(jìn)行“輪式”變形后行進(jìn)時(shí)，其與地面接觸的部分依然是履帶，而并非行走輪，因此該機(jī)器人從本質(zhì)上就決定了其自身在平坦路況下的行走速度不會(huì)太尚ο
[0007]又如說(shuō)，申請(qǐng)?zhí)枮?008100235726的中國(guó)專利文獻(xiàn)記載了一種輪履結(jié)合機(jī)器人。該機(jī)器人可以利用行走輪進(jìn)行高速行進(jìn)，利用履帶協(xié)助攀爬障礙物，但是，其履帶始終是不與地面相接觸的，當(dāng)遇到高度介于行走輪與履帶之間的石塊時(shí)，其行走輪會(huì)受到阻力，而其履帶又無(wú)法與石塊表面相接觸，進(jìn)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)攀爬功能，在很大程度上限制了機(jī)器人的越障能力。
[0008]因此，如何設(shè)計(jì)一種全新結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，令其具有較高的越障能力，且能夠在平坦路面上高速行進(jìn)，來(lái)滿足復(fù)雜地形下變電站巡檢的需求，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種變電站巡檢輪履式越障機(jī)器人。本發(fā)明所提供的機(jī)器人，具有履帶及行走輪，能夠在不同路況下調(diào)整行進(jìn)狀態(tài)，并擁有$父尚的越障能力。
[0010]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0011]—種變電站巡檢輪履式越障機(jī)器人，包括:
[0012]底盤(pán)；
[0013]安裝于所述底盤(pán)上的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，該動(dòng)力機(jī)構(gòu)具有行走動(dòng)力源及擺臂動(dòng)力源，行走動(dòng)力源將動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸輸出給安裝于所述底盤(pán)兩側(cè)的行走輪；
[0014]被所述擺臂動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的擺臂，擺臂上安裝有主行走帶輪、擺臂帶輪及相嚙合的行走履帶，且所述主行走帶輪與行走輪同傳動(dòng)軸裝配；
[0015]其中，所述擺臂動(dòng)力源通過(guò)驅(qū)動(dòng)擺臂擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的履帶行走和/或行走輪行走。
[0016]優(yōu)選的，所述行走動(dòng)力源為鏈輪減速電機(jī)，鏈輪減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)小鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小鏈輪通過(guò)鏈條驅(qū)動(dòng)大鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，大鏈輪通過(guò)傳輸軸帶動(dòng)行走輪和主行走帶輪同速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017]優(yōu)選的，主行走輪與主行走帶輪同傳動(dòng)軸裝配，副行走輪通過(guò)支撐軸安裝在所述底盤(pán)的一側(cè)。
[0018]優(yōu)選的，所述擺臂為兩組，包括前擺臂和后擺臂，前擺臂上裝配有主行走帶輪、擺臂帶輪和與兩帶輪相嚙合的行走履帶；后擺臂上裝配有副行走帶輪、擺臂帶輪和與兩帶輪相嚙合的行走履帶。
[0019]優(yōu)選的，所述副行走帶輪與副行走輪同支撐軸裝配。
[0020]優(yōu)選的，所述主行走帶輪通過(guò)傳動(dòng)履帶帶動(dòng)副行走帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主行走帶輪和副行走帶輪的同速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]優(yōu)選的，所述主行走輪至少為兩個(gè)，分列于底盤(pán)的兩側(cè)，每個(gè)主行走輪均對(duì)應(yīng)有一個(gè)行走動(dòng)力源，來(lái)實(shí)現(xiàn)左右兩側(cè)的主行走輪差速轉(zhuǎn)動(dòng)，完成機(jī)器人轉(zhuǎn)向。
[0022]優(yōu)選的，所述擺臂動(dòng)力源包括擺臂減速電機(jī)，擺臂減速電機(jī)通過(guò)減速箱傳動(dòng)給減速箱輸出軸，減速箱輸出軸通過(guò)小齒輪傳動(dòng)給齒輪連接套，齒輪連接套帶動(dòng)擺臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023]優(yōu)選的，后擺臂也為兩個(gè)，兩個(gè)前擺臂通過(guò)擺臂連接桿相連接，兩個(gè)后擺臂同樣通過(guò)擺臂連接桿相連接。
[0024]優(yōu)選的，所述擺臂上具有用于張緊行走履帶的大張緊輪和小張緊輪。
[0025]優(yōu)選的，所述擺臂帶輪凸出于底盤(pán)的端部。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:
[0027](1)在變電站巡檢時(shí)，平整路況下利用行走輪行進(jìn)，保證了機(jī)器人巡檢時(shí)的正常行走速度，復(fù)雜路況下利用履帶行進(jìn)，使得機(jī)器人在不同路況下均具有較適宜的行進(jìn)速度，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工；
[0028](2)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)擺臂擺動(dòng)，克服之前單獨(dú)依靠軸帶動(dòng)軸套驅(qū)動(dòng)擺臂困難的問(wèn)題，使用齒輪傳動(dòng)能靈活的控制輸出轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速的大小，更好的實(shí)現(xiàn)輪履式機(jī)器人的越障功會(huì)κ ;
[0029](2)遇高度較高的障礙物時(shí)，通過(guò)前擺臂上抬搭接，后擺臂下翻推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了攀爬式越障行進(jìn)，極大的提高了機(jī)器人的越障能力。
[0030](4)擺臂動(dòng)力源及行走動(dòng)力源均具有多級(jí)減速機(jī)構(gòu)，使得行走輪和行走履帶擁有較高扭矩，完成高難度攀爬；
[0031](5)行走履帶與行走輪均為同一動(dòng)力源，無(wú)冗余動(dòng)力源存在，在降低機(jī)器人整體質(zhì)量的同時(shí)一并可以降低整體成本。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明中主行走輪的傳動(dòng)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明中行走履帶的傳動(dòng)示意圖；
[0035]圖4為本發(fā)明中擺臂的傳動(dòng)示意圖；
[0036]圖5為本發(fā)明的機(jī)器人正常行走狀態(tài)圖；
[0037]圖6為本發(fā)明的機(jī)器人越障前的狀態(tài)圖；
[0038]圖7為本發(fā)明的機(jī)器人前擺臂攀爬的狀態(tài)圖；
[0039]圖8為本發(fā)明的機(jī)器人后擺臂抬起的狀態(tài)圖；
[0040]圖9為本發(fā)明的機(jī)器人越障完成后的狀態(tài)圖；
[0041]圖10為本發(fā)明的機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下行走的狀態(tài)圖；
[0042]圖11為本發(fā)明的履帶張緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖12為本發(fā)明的帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖13為本發(fā)明的擺臂連接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖中:1、前擺臂；2、大張緊輪；3、主行走輪、4、主行走帶輪；5、中間支撐臂；6、傳動(dòng)履帶；7、副行走帶輪；8、擺臂大軸承座；9、齒輪連接套；10、后擺臂；11、擺臂帶輪；12、擺臂連接桿；13、鏈輪減速電機(jī)；14、擺臂減速電機(jī)；15、蝸輪蝸桿減速箱；16、底盤(pán)；17、小齒輪末端軸承座；18、小齒輪；19、減速器輸出軸；20、大鏈輪；21、傳動(dòng)軸；22、鏈條；23、小張緊輪；24、小鏈輪；25、行走輪套圈；26、傳動(dòng)軸軸承座；27、鏈輪電機(jī)座；28、聯(lián)軸器；29、平整路面；30、臺(tái)階路況；31、復(fù)雜路面；32、螺釘；33、擋邊；34、螺釘；35、螺釘，36、副行走輪，37、行走履帶。
【具體實(shí)施方式】
[0046]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0047]實(shí)施例:一種變電站巡檢輪履式越障機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)參考圖1和圖2所示，包括底盤(pán)16 ;底盤(pán)16靠前的部分通過(guò)鏈輪電機(jī)座27固定有兩個(gè)鏈輪減速電機(jī)13，兩個(gè)鏈輪減速電機(jī)13的出力軸上通過(guò)連接鍵均安裝有一個(gè)小鏈輪24，小鏈輪24通過(guò)鏈條22傳動(dòng)給大鏈輪20，實(shí)現(xiàn)鏈輪減速電機(jī)13輸出的扭矩逐級(jí)傳遞，大鏈輪20安裝在傳動(dòng)軸21上，通過(guò)連接鍵動(dòng)力隨之傳遞給傳動(dòng)軸21，傳動(dòng)軸21的一端固定于傳動(dòng)軸軸承座26上，傳動(dòng)軸軸承座26安裝在底盤(pán)16上，傳動(dòng)軸21的另一端驅(qū)動(dòng)行走輪套圈25，行走輪套圈25與主行走輪3之間依靠螺釘緊密配合一起，來(lái)驅(qū)動(dòng)主行走輪3轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0048]且所述主、副行走輪的外徑大于同軸裝配帶輪的直徑。
[0049]在底盤(pán)靠后的部分，安裝有兩個(gè)支撐軸軸承座，每個(gè)支撐座軸承座內(nèi)均裝配有支撐軸，支撐軸的外端與副行走輪36相連接，在鏈輪減速電機(jī)13的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了主行走輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得機(jī)器人能夠在平整路面29上高速行進(jìn)。
[0050]上述行走輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中，鏈條19選擇IS0-05B，節(jié)距p = 8mm ;大鏈輪20為57齒，齒頂圓直徑為149.8mm ;小鏈輪24為17齒，齒頂圓直徑為47.6mm ;減速比為1:3.4。
[0051]采用行走輪進(jìn)行行進(jìn)的狀態(tài)，可參考圖5所示。
[0052]參考圖1和圖3所示。傳動(dòng)軸21的端部在驅(qū)動(dòng)主行走輪3的同時(shí)，還驅(qū)動(dòng)主行走帶輪4，實(shí)現(xiàn)了主行走帶輪4與主行走輪3的同速轉(zhuǎn)動(dòng)。主行走帶輪4自身轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還通過(guò)傳動(dòng)履帶6來(lái)帶動(dòng)副行走帶輪7同步轉(zhuǎn)動(dòng)，又因?yàn)橥瑐?cè)的副行走帶輪7與副行走輪36裝配在同一支撐軸上，所以副行走帶輪7轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，動(dòng)力通過(guò)支撐軸一并傳遞給了副行走輪36，使得機(jī)器人在行走輪行走狀態(tài)下，獲得了四驅(qū)動(dòng)力。相比有現(xiàn)有技術(shù)中單純的二驅(qū)動(dòng)力的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，在平整路面下?lián)碛懈叩耐ㄟ^(guò)性。
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