[发明专利]架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂及越障方法

说明书

技术领域

本发明属机器人技术领域，尤其涉及一种用于架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂及越障方法。

背景技术

架空电缆需要长期的保养和维护，人工维护劳动强度大、工作环境危险且工作效率低。如果采用机器人对高空电缆进行巡检作业，可减轻人工巡检劳动强度，提高工作效率，减少人工伤害等不足，将有很好的市场前景。因此，我国主管单位对巡检机器人研究非常重视，国内很多科研单位在863计划中陆续推出了多款巡检机器人，并在电力部门获得一定程度的支持。国外对此也很重视，如日本东京电力公司于上世纪80年代末开始研制光纤复合架空电缆巡检机器人。但是，就目前推出的机器人而言，在跨越障碍物长度、稳定性和快捷度等方面不仅不能满足实际需求而且容易对电力工人造成新的威胁。因此，研究新型的电缆巡检机器人的越障机构变得非常迫切。

通过查阅文献[1]、文献[2]和文献[3]，现有的电缆巡检机器人的最大跨越长度：为一个机器臂+半个机器人机体的长度，如果遇到大于这个长度的障碍物，机器人将无法工作。在稳定性方面：机器人是一个机器臂负重，靠滚筒电机等调配重位置来调整身体重心，一旦受到外力(刮风等)，就容易出现失调、超调、倾倒和侧翻等现象。快捷度方面：机器人要跨越障碍物时，一个机器臂负重，另一个机器臂必须等到机器人重心平衡好了以后，才能进行脱线和搭线工作，耽误了大量的时间；尤其是机器人的在跨越较大障碍物时，都先要进行质心调节保持身体平衡，再进行跨越动作，不能快速跨越障碍，机构设计方面的不足，限制了该类机器人走向应用市场的主要因素。

上述的参考文献：

[1]房立金，魏永乐，陶广宏。一种新型带柔索双臂式巡检机器人设计[J].机器人2013，35(3)：319-325

[2]吴功平，肖晓晖，肖华，等.架空高压输电线路巡线机器人样机研制[J].电力系统自动化，2006，30(13)：90-93.

[3]朱兴龙，周骥平，王洪光，等.输电线巡检机器人越障机理与试验[J].机械工程学报，2009，45(2)：119-125.

发明内容

本发明的目的是提供一种跨越障碍物长度更长且稳定性强和快捷的架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂，该架空电缆巡线机器人由本体和控制系统组成，所述的本体至少包括有一机体、一对行走机构、一对指关节组和一对机器臂，各行走机构位于对应侧的机器臂之上且与该对应侧的指关节组相连；

所述的一对机器臂分别安装在机体的两端，各机器臂中包括有一水平旋转关节、一腕关节、一带有肘关节的肘臂和一肩关节，其中，所述的肩关节设在机体的端点处；

所述各机器臂的腕关节与机体两端点间连有柔索。

所述架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂中，在所述各腕关节处设有一个定滑轮，在所述各肩关节处设有两个滚筒电机；所述各机器臂的腕关节与机体两端点间连有的柔索为一条整根的绳索，且该绳索一端固定绕于机体一端点肩关节处的滚筒电机上，中间经由腕关节处的定滑轮绕过，另一端固定绕于机体另一端点肩关节处的滚筒电机上。

所述架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂中，所述经由腕关节处定滑轮绕过的绳索至少是在定滑轮上缠绕一圈。

所述架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂中，更进一步，所述的行走机构中至少包括有一个行走轮；所述每个指关节组由两个对称分布在行走轮两侧的指关节构成，每个指关节中包括有一个螺旋轴、一个搭线电机和一个握线电机；所述的搭线电机固定在行走机构上；所述螺旋轴的一端固定在搭线电机的输出转轴上，以随搭线电机的双向转动而实现与电缆的搭线和脱线；且螺旋轴该端侧的端头与悬置的握线电机的输出转轴固定连接，以随握线电机的转动而实现螺旋轴的自转。

所述架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂中，更进一步，所述的指关节组与相连的行走机构可以是整合为一个复合式的搭线脱线器，该搭线脱线器具有：

一“U”式的机架；

在该机架一侧竖架的顶端上通过一活动支点连接行走机构，该行走机构具有一框架，该框架上套设有行走轮和传动涡轮；在该侧竖架的上部安设有一灵敏杆、一圆弧形的传动杆和一可触动行走机构动作的触发机构；所述灵敏杆的一端与该机架竖架上的一支点活动连接并绕该支点转动；所述的传动杆通过一活动支点与该侧的竖架连接，该传动杆的一端抵在灵敏杆的下端，另一端可在转动时触及触发机构，在该传动杆的中部与机架该机架的竖架间连有复位弹簧；在该侧竖架的顶端上设有用于限定行走机构的限位卡；