[发明专利]一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的环抱式足部

说明书

本发明涉及一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的环抱式足部，足部装置与机器人构架连接，包括动力件和多个卡爪(105)，所述动力件与所述多个卡爪(105)连接，每个卡爪(105)具有两个力臂和连接件，力臂为L型结构，L型结构的长边通过连接件连接，所述动力件提供动力带动连接件动作，使L型结构的长边的连接部进行伸缩，环抱伸缩输电线路铁塔塔身；本发明通过动力件带动卡爪进行伸缩，有效的使卡爪(105)可以环抱铁塔塔身，实现了机器人对铁塔的抓持及定位。

技术领域

本发明涉及一种机械结构及其控制技术，具体涉及一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的环抱式足部。

背景技术

作为输电线路工程施工中主要的分部工程之一的组塔施工，在塔材吊装就位后，螺栓紧固工作量大，扭矩精度要求高。而对于角钢塔的主材螺栓的紧固性对铁塔的防振动性能和整体结构稳定具有重要作用。

目前，角钢塔螺栓的紧固主要依靠借助简单工具或电动扳手作业的人工操作；线路投运后，还需对角钢塔主材螺栓的紧固扭矩作定期监测，以对扭矩不合格的松动螺母复紧，这样的复紧也由人工测量完成。高空作业环境下的工作人员风险较高；而这样的人工作业还可能存在紧固力矩不达标、紧固力矩一致性差的缺陷以及漏紧的情况，这无疑给后期运行埋下很大的安全隐患。

角钢塔表面复杂，常见的障碍物有供人员攀爬铁塔用的脚钉、联板、螺栓等；角钢塔及塔身脚钉、螺栓。现有的攀爬机器人不适合于在角钢塔这种表面复杂的钢结构攀爬，无法实现有效的越障功能；无负载能力或负载能力有限，由于结构形式的限制，不适合角钢塔螺栓紧固作业；自身结构及控制系统复杂，自重大，高空作业风险高。

现有攀爬机器人可分为足式、轮式、履带式、蛇形附着式等的机构形式。

(1)足式攀爬机器人

采用足式攀爬结构的足式机器人，可在攀爬表面灵活变向和跨越障碍，国内外目前的攀爬机器人一般为两足到八足不等，机器人的足端装配真空吸盘、抓取机构或者磁吸附装置。此类机器人的弊端是足的数量越多，机器人的重量、体积和控制的复杂程度相应随之增加。其中的两足式机器人以其运动灵活、控制简单的优点得到了广泛研究和应用；另一类是四自由度的双足爬壁机器人RAMR1，足端采用真空吸盘，可以在较为光洁平整的平面上攀爬。

东京工业大学设计了一种4足机器人NINJA,该机器人利用一种阀控式多抽油杆，使得其能吸附在不平坦的表面上，其中的6足攀爬机器人，每个足具有3个自由度，具有移动、越障和转向功能；其足端安装用以吸附在铁磁质墙壁表面的电磁吸附机构；由于此机器人采用了大功率的吸附机构，所以其整体结构尺寸较大，质量达250Kg；该机器人可以携带较重的负载，具有较强的越障能力，但步履缓慢、控制复杂。

国内的哈尔滨工业大学李勇兵设计了一种双臂式电力铁塔攀爬机器人，但该机器人由于系统复杂，无法实现角钢塔的攀爬与越障，无法进行任何有效作业。

(2)轮式攀爬机器人

依靠轮子和壁面之间的摩擦力产生前进动力的轮式攀爬机器人，行驶速度快，移动灵活；采用负压吸附，运动速度高、易于控制；例如德黑兰大学科研团队研制的三代轮式攀爬机器人样机(UT-PCR1、UT-PCR2及UT-PCR3)。由于塔材特殊结构，轮式攀爬机器人与塔面的接触面积较小，大大限制了负载能力，使得机器人很难维持在稳定状态下攀爬，也不利于越障，因此轮式攀爬机器人并不适合角钢塔的攀爬。

(3)履带式攀爬机器人

International Climbing Machines(ICM)公司研发的MINI Climber机器人，由吸盘及真空泵、传感器模块等组成，通过内置真空系统吸附墙壁。虽然该类机器人能够在各种表面上攀爬并可跨越各种障碍物，最大越障高度为20mm，但在结构复杂的塔杆显得力不从心。

(4)蛇形攀爬机器人