[发明专利]架空线缆攀援机器人行走和越障机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人结构，具体讲是涉及一种用于沿架空线缆行走和越障的机器人运动机构，属机器人技术领域。

背景技术

电能传输必须依靠高压输电线路。由于输电线路分布点多面广，所处地形复杂，自然环境恶劣，电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续的机械张力、电气闪络、材料老化的影响而产生断股、磨损、腐蚀等损伤，必须及时修复或更换。所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况，线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。目前架空高压输电线路的运行维护工作基本还是采用传统的人工巡检的方式，工作难度大，危险性高，劳动量大，特别是对山区和跨越大江大河的输电线路的巡检，存在很大的困难，甚至有一些巡检项目靠常规方法难以完成。因此，利用机器人进行自动巡线成为保障线路安全运行的一种必要手段。如果使用输电线路巡检机器人巡检线路，则可以降低高压线路运行维护费用，提高巡检作业效率，保证线路维护质量。

国外在巡线机器人领域的研究起步较早，从20世纪80年代末开始，日本东京电力公司、美国TRC公司等先后开展了巡线机器人的研究工作。但他们研制的巡线机器人一般需要人工参与，或只能完成两线塔之间电力线路的检查，作业范围小，自治程度低。另外文献资料表明，当前巡检架空线缆的移动机器人的研制瓶颈在于研制出可快速灵活跨越障碍的移动机构，机器人不仅能沿相线快速行走，而且还要跨越防震锤、耐张线夹、悬垂线夹、转弯、弓子线等诸多障碍，并且线路与障碍物的相对位置和形态还具有不固定的特点，故要求机器人必须具有灵巧的机械结构，否则不可能完成巡线任务。其中越障能力又是巡线机器人结构设计的关键。由于机器人悬挂在架空线上，越障时既要保证机器人姿态平稳，又要保证与其它导线和杆塔金属部件及拉线的安全间距，并且还要容易控制，因此设计难度非常大。

巡线机器人是一个复杂的机电一体化系统，涉及机械结构、自动控制、通信、传感器信息融合、电源技术等多个领域，国内外科研机构研制的巡检机器人大多体积庞大、机构复杂，在越障过程中多采用静态行走，能源损耗较大、所需关节扭矩大，而且耗费时间较长，成本也较高。

发明内容

为了克服现有的线缆攀援机器人结构复杂、重量大、所需关节扭矩大、越障能力不足等缺点，本发明的目的在于提供一种结构简单、重量轻、能耗低、越障能力强的架空线缆攀援机器人行走和越障机构，可实现在架空线缆上行走，并且能够越过线缆上的各种障碍。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种架空线缆攀援机器人行走和越障机构，包括左手臂、右手臂、摄像头、无线数传模块、电源、驱动器和和控制器，其特征在于所述的左手臂和右手臂结构一致，分别包括手臂本体、腕俯仰关节、腕偏转关节、线路适配器和电机，所述的线路适配器依次通过腕俯仰关节、腕偏转关节安装在手臂本体的末端上，腕俯仰关节和腕偏转关节分别通过减速器与电机相连，由各个电机分别驱动转动；在所述的手臂本体上安装有滚珠丝杠，滚珠丝杠与驱动电机连接，滑块与滚珠丝杠配合；在左右手臂上的滑块之间安装有主旋转关节。

前述的架空线缆攀援机器人行走和越障机构，其特征在于所述的线路适配器为轮式移动结构、常规手爪结构或轮爪复合结构。

前述的架空线缆攀援机器人行走和越障机构，其特征在于所述的摄像头、无线数传模块、电源、驱动器和控制器安装在左右手臂外侧。

前述的架空线缆攀援机器人行走和越障机构，其特征在于所述的腕俯仰关节位水平转动副，所述的腕偏转关节为竖直转动副。

前述的架空线缆攀援机器人行走和越障机构，其特征在于所述的主旋转关节为水平转动副。

本发明的有益效果是：

1、行走规划简单：本发明采用拟猿猴攀援线缆的行走步态，两个手臂交替前进，通过调整主旋转关节和滑块的位移可以调整两个线路适配器之间的距离，从而控制行走步距。

2、越障能力强：不但可以跨越直线上的障碍，对于有转角的线路也可以实现行走跨越。可以通过控制左右手臂上的水平转动副、竖直转动副以及主旋转关节的水平转动副的转角，调整两个线路适配器之间的相对的姿态，从而满足跨越不同障碍的要求。

3、关节所需扭矩小、能耗低：通过滚珠丝杠和滑块，可以把左右手臂重心调整在主旋转关节位置附近，避免或减少主旋转关节转动时需要对重力做功，从而可以降低此主旋转关节的扭矩要求。