[发明专利]一种能够攀爬杆塔的巡线机器人及攀爬方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种机器人的机械结构设计，尤其是一种能够攀爬杆塔的巡线机器人。

背景技术

巡线机器人主要用于高压输电线路的故障检测，国外巡线机器人技术始于20世纪80年代，而国内巡线机器人技术是在国家十一五“八六三”计划的支持下，武汉大学、山东科技大学和中科院自动化研究所等高校率先研发巡线机器人技术。目前国内外的巡线机器人技术已经成熟，在结构上他们综合了轮臂复合结构和多节分体结构的优点，同时行走方式上兼容了轮式移动和步进式蠕动的特点，确保巡线机器人能够跨越输电线路上诸如防震锤、悬垂线夹一类的障碍物，能够在输电线路上可靠、安全的进行巡线任务，并将巡检信息传送至地面基站。然而目前多采用的双吊臂式巡线机器人在越障过程中，单臂悬挂，容易扭摆，重心调节以及姿态控制难度大。相比巡线机器人，国内外关于杆塔攀爬机器人研究还处于理论阶段，目前为止，杆塔攀爬机器人运动机构主要采用移动式、蠕动式和扭转式结构，而夹紧机构主要采用电磁结构或者机械夹爪结构；杆塔攀爬机器人主要用于输电杆塔的故障检测，能够在杆塔角钢上攀爬前进。而目前巡线机器人上下线所采用的人工辅助法，需要输电线悬挂起吊设备，人工攀爬杆塔，辅助机器人上下输电线。这种巡线机器人上下线的方法存在安全性低、劳动强度大、工作效率低的缺点。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的双吊臂式巡线机器人在越障过程中，单臂悬挂，容易扭摆，重心调节以及姿态控制难度大以及利用巡线机器人上下线采用的人工辅助法安全性低、劳动强度大、工作效率低等的技术问题；提供了一种能够攀爬杆塔巡检杆塔故障，方便巡线机器人上下线，还能完成对输电线路的巡检任务，而且机器人在输电线上越障方式简单，姿态控制容易，从而提高巡检效率、增强机器人的自主智能性的一种能够攀爬杆塔的巡线机器人及攀爬方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种能够攀爬杆塔的巡线机器人，其特征在于，巡线机器人主要由机体、固定在机体的移动导轨、沿着移动导轨移动方向对称布置在移动导轨上且结构相同的奇臂和偶臂；奇臂和偶臂均包括一个安装有半滚轮的小臂和对称臂、凹槽臂、大臂；所述奇臂和偶臂分别有6个运动副，分别是：

上下移动副：包括装在小臂的半滚轮内部且缠绕有导线的铁芯的电磁铁，缠绕导线的铁芯位于滚轮外壳中；对称臂的半滚轮内部装有永磁铁，驱动半滚轮滚动的滚动电机位于半滚轮外侧，对称臂内部装有丝杠螺母机构，移动电机位于对称臂外侧，使得装在对称臂外侧的压紧轮能够沿着对称臂上下移动；

张合旋转副：包括连接在小臂和对称臂相对的内侧的被压缩的弹簧，即使在电磁铁失效的情况下，也能通过被压缩的弹簧闭合夹紧；奇臂上的小臂和对称臂反对称连接在凹槽臂上，凹槽臂外侧的张合电机通过等大小的两个齿轮带动，使得小臂和对称臂能够沿着凹槽臂相反方向同等角速度的张开合紧；

伸缩移动副：包括丝杠螺母机构，凹槽臂与大臂内部通过丝杠螺母机构连接，凹槽臂上安装有伸缩电机，使得凹槽臂能够沿着大臂上下伸缩；

垂直面旋转副：包括旋转台，奇臂或偶臂连接至旋转台上，在旋转台上电机齿轮箱的带动下，奇臂或偶臂能够绕着旋转台垂直面方向旋转；

水平面旋转副：包括一个移动基座，连接有奇臂或偶臂的旋转台在移动基座外侧的旋转电机的带动下，绕着移动基座水平面方向旋转；

以及整个机械臂沿着移动导轨的移动副：移动基座与移动导轨通过丝杠螺母机构连接，在电机的驱动下，使得连接在移动基座上的奇臂或偶臂沿着移动导轨长度方向移动。

一种能够攀爬杆塔的巡线机器人的的攀爬方法，其特征在于，当巡线机器人沿着竖直面攀爬杆塔，具体攀爬过程是：

初始状态，奇臂和偶臂上的半滚轮上的电磁铁通电，使得两臂的半滚轮能够夹紧杆塔角钢的一个直角面，两臂处于伸长状态；巡线机器人攀爬杆塔的过程是：偶臂的一个半滚轮上的电磁铁断电，张合电机通过两个等大小的齿轮的传动，克服安装在小臂和对称臂内侧的弹簧，驱动张合旋转副旋转一定角度，使得小臂和对称臂张开，从而张开两个半滚轮；启动伸缩电机，通过丝杠螺母机构，驱动伸缩移动副，收缩凹槽臂；偶臂夹紧，奇臂在电机的驱动下，依靠移动副，带动机体沿着移动导轨前进，之后欧臂夹紧，奇臂松开半滚轮，沿着移动导轨前进；奇臂和偶臂交替夹紧杆塔的角钢，沿着移动导轨前进，达到攀爬杆塔的作用。

一种能够攀爬杆塔的巡线机器人的的攀爬方法，其特征在于，巡线机器人能够从竖角钢攀爬到与竖角钢不共面，且成一定角度的横角钢上，具体攀爬过程是：