电力铁塔攀爬巡检机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及电力铁塔攀爬巡检机器人。

背景技术：

目前，机器人的应用范围不断扩大，在军事、制造、航空航天等领域里面发挥着越来越重要的作用。现代工业和信息产业的迅猛发展对电网供电稳定性提出了更高的要求，而电力铁塔作为输电线路的重要组成部分，关系着输电线路乃至整个电网的安全稳定运行，因此需要定期对电力铁塔进行检测和维护。此类检修工作劳动强度、危险性高。如果能够使用机器人代替人工进行这些高空作业，将会大大降低风险，提高作业效率。这就要求机器人具有能够在电力铁塔上攀爬巡检的能力。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够在电力铁塔上攀爬行走及实时监测、且攀爬速度快及越障能力强的电力铁塔攀爬巡检机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电力铁塔攀爬巡检机器人，包括身板、以及分别铰接于所述身板对称两侧的一对攀爬足部，所述攀爬足部包括安装杆及连接杆组，所述连接杆组的一端铰接在所述身板上，所述安装杆的一端铰接在所述连接杆组的另一端，所述安装杆的另一端装设有吸盘式电磁铁，所述连接杆组两端的转动轴相互垂直，所述身板上装设有用于驱动所述连接杆组转动的第一电机，所述连接杆组上装设有用于驱动所述安装杆转动的第二电机，所述身板上装设有巡检机构。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述身板对称两侧分别设有第一铰接座，两个所述第一铰接座对称设置，每个所述攀爬足部的连接杆组铰接于一所述第一铰接座，所述第一电机装设在所述第一铰接座上。

所述连接杆组连接于所述安装杆的一端设有第二铰接座，所述安装杆铰接于所述第二铰接座，所述第二电机装设在所述第二铰接座上。

所述连接杆组包括第一连接杆及第二连接杆，所述第一连接杆的一端铰接在所述第一铰接座上，所述第二连接杆的一端铰接在所述第一连接杆的另一端，所述安装杆铰接在所述第二连接杆的另一端，所述第一连接杆上装设有用于驱动所述第二连接杆转动的第三电机。

所述巡检机构包括摄像头、用于驱动所述摄像头转动的第四电机、以及可垂直于所述身板升降的升降机构，所述升降机构装设在所述身板上，所述第四电机装设在所述升降机构远离所述身板的一端，所述摄像头装设在所述第四电机上。

所述升降机构包括支撑平台、剪刀式升降装置、升降驱动装置及基座，所述升降驱动装置固装在所述基座上，所述剪刀式升降装置一端同步运动的一侧铰接于所述基座，其另一侧可移动的装设在所述升降驱动装置上，所述剪刀式升降装置另一端同步运动的一侧铰接在所述支撑平台上，其另一侧滑设在所述支撑平台上，所述第四电机装设在支撑平台上，所述基座装设在所述身板上。

所述剪刀式升降装置包括一对对称设置的x型升降臂，一所述x型升降臂上各活动连接处和另一所述x型升降臂上与其相对称的活动连接处之间均连接有连接柱。

所述升降驱动装置包括丝杆、用于驱动所述丝杆自转的驱动电机、以及与所述丝杆螺纹连接的螺母，所述丝杆两端活动连接有轴承座，所述轴承座固装在所述基座上，所述螺母装设在所述剪刀式升降装置可移动侧的连接柱上，所述驱动电机装设在所述基座上。

所述基座上设有支座，所述驱动电机安装在所述支座上，所述丝杆的一端连接于所述驱动电机。

所述支撑平台上装设有基台，所述第四电机装设在所述基台上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明电力铁塔攀爬巡检机器人包括身板、以及分别铰接于身板对称两侧的一对攀爬足部，攀爬足部包括安装杆及连接杆组，连接杆组的一端铰接在身板上，安装杆的一端铰接在连接杆组的另一端，安装杆的另一端装设有吸盘式电磁铁，连接杆组两端的转动轴相互垂直，身板上装设有用于驱动连接杆组转动的第一电机，连接杆组上装设有用于驱动安装杆转动的第二电机，身板上装设有巡检机构。该机器人的攀爬足部采用连接杆组和安装杆的串联铰接方式，能够自主在电力铁塔上攀爬行走，具有可以全方向移动，攀爬速度快，越障能力强，适应范围广等优点，可以代替人工进行危险的高空作业，降低风险，提高工作效率以及经济效益。在电力铁塔上攀爬行走的过程中，通过其巡检机构对电力铁塔进行实时巡检并反馈异常状况。

附图说明

图1是本发明电力铁塔攀爬巡检机器人的第一视角立体结构示意图。

图2是本发明电力铁塔攀爬巡检机器人的第二视角立体结构示意图。

图3是本发明电力铁塔攀爬巡检机器人中攀爬足部的结构示意图。

图4是本发明电力铁塔攀爬巡检机器人中巡检机构的结构示意图。

图5是本发明电力铁塔攀爬巡检机器人直立状态的结构示意图。

图6是本发明电力铁塔攀爬巡检机器人攀爬状态的结构示意图。

图中各标号表示：

1、身板；11、第一铰接座；2、攀爬足部；21、安装杆；22、连接杆组；221、第一连接杆；222、第二连接杆；223、第二铰接座；23、吸盘式电磁铁；24、第一电机；25、第二电机；26、第三电机；3、巡检机构；31、摄像头；32、第四电机；33、升降机构；331、支撑平台；332、剪刀式升降装置；333、升降驱动装置；3331、丝杆；3332、驱动电机；3333、螺母；3334、轴承座；334、基座；3341、支座；335、连接柱；34、基台。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1至图6示出了本实施例的电力铁塔攀爬巡检机器人，包括身板1、以及分别铰接于身板1对称两侧的一对攀爬足部2，攀爬足部2包括安装杆21及连接杆组22，连接杆组22的一端铰接在身板1上，安装杆21的一端铰接在连接杆组22的另一端，安装杆21的另一端装设有吸盘式电磁铁23，连接杆组22两端的转动轴相互垂直，身板1上装设有用于驱动连接杆组22转动的第一电机24，连接杆组22上装设有用于驱动安装杆21转动的第二电机25，身板1上装设有巡检机构3。该结构中，电力铁塔攀爬巡检机器人包括身板1、一对攀爬足部2、以及巡检机构3，一对攀爬足部2分别铰接于身板1上对称两侧，巡检机构3设置在身板1上，攀爬足部2包括安装杆21及连接杆组22，连接杆组22为一连接杆或者至少两连接杆串接形成，攀爬时，身板1一侧的攀爬足部2通过断电其吸盘式电磁铁23，使该吸盘式电磁铁23吸贴在电力铁塔上；身板1另一侧的攀爬足部2通过启动其第一电机24带动其连接杆组22，以其连接杆组22与身板1的铰接处为转轴向电力铁塔上方转动一定角度，然后启动第二电机25，第二电机25带动安装杆21，安装杆21以其与连接杆组22的铰接处为转轴转动一定角度，直到安装杆21上的吸盘式电磁铁23接触电力铁塔，断电该吸盘式电磁铁23使其吸贴于电力铁塔，按此原理，身板1两侧攀爬足部2交替向电力铁塔上方攀爬。该电力铁塔攀爬巡检机器人具有攀爬行走能力，并且能够在电力铁塔上朝着任何方向攀爬行走，并且具备极强的越障能力，该机器人在电力铁塔上进行直线攀爬时候的主要攀爬方式是：首先机器人的两攀爬足部2在同一高度，随后两攀爬足部2交替运动，使机器人以交叉式步态地攀爬（如图6所示），在该机器人遇到障碍物的时候，机器人可以通过其灵活的攀爬足部2，轻松越过障碍物；该机器人在电力铁塔这种空间钢材桁架结构上攀爬行走时，该机器人具有多种灵活地攀爬行走方式，可以较为轻松地应付空间钢材桁架结构中的垂直或者平行等多种空间关系的角钢面的攀爬行走问题，且具备良好地越障能力；该机器人在电力铁塔上攀爬行走的过程中，通过其巡检机构3对电力铁塔进行实时巡检并反馈异常状况。

本实施例中，身板1对称两侧分别设有第一铰接座11，两个第一铰接座11对称设置，每个攀爬足部2的连接杆组22铰接于一第一铰接座11，第一电机24装设在第一铰接座11上。该结构中，两攀爬足部2通过对称设置的两个第一铰接座11安装在身板1上，使电力铁塔攀爬巡检机器人在攀爬行走过程中身板1保持平衡稳定。

本实施例中，连接杆组22连接于安装杆21的一端设有第二铰接座223，安装杆21铰接于第二铰接座223，第二电机25装设在第二铰接座223上。该结构中，安装杆21铰接于安装杆21的第二铰接座223，第二电机25装设在第二铰接座223上并置于第二铰接座223内，使其结构紧凑，运动空间大，灵活性高。

本实施例中，连接杆组22包括第一连接杆221及第二连接杆222，第一连接杆221的一端铰接在第一铰接座11上，第二连接杆222的一端铰接在第一连接杆221的另一端，安装杆21铰接在第二连接杆222的另一端，第一连接杆221上装设有用于驱动第二连接杆222转动的第三电机26。该结构中，连接杆组22包括第一连接杆221及第二连接杆222，第一连接杆221于远离第一铰接座11上的另一端设有第三铰接座，第二连接杆222的一端铰接在第一连接杆221的第三铰接座，第三电机26装设在第三铰接座上并置于第三铰接座内，第二连接杆222的两个铰接轴均与第一连接连接杆221连接于安装杆21的铰接轴垂直，攀爬足部2通过第一连接杆221、第二连接杆222及安装杆21串联铰接的方式，使得电力铁塔攀爬巡检机器人运动形式多样化，灵活性大大增加，可以轻易越过或避开攀爬过程中遇到的障碍。

本实施例中，巡检机构3包括摄像头31、用于驱动摄像头31转动的第四电机32、以及可垂直于身板1升降的升降机构33，升降机构33装设在身板1上，第四电机32装设在升降机构33远离身板1的一端，摄像头31装设在第四电机32上。该结构中，摄像头31通过联轴器装设于第四电机32的输出轴，摄像头31通过升降机构33可以远离电力铁塔或靠近电力铁塔移动，摄像头31通过第四电机32可以做360度的旋转运动，使得摄像头31巡检视野范围增大。

本实施例中，升降机构33包括支撑平台331、剪刀式升降装置332、升降驱动装置333及基座334，升降驱动装置333固装在基座334上，剪刀式升降装置332一端同步运动的一侧铰接于基座334，其另一侧可移动的装设在升降驱动装置333上，剪刀式升降装置332另一端同步运动的一侧铰接在支撑平台331上，其另一侧滑设在支撑平台331上，第四电机32装设在支撑平台331上，基座334装设在身板1上。该结构中，支撑平台331上开设有滑槽，剪刀式升降装置332连接于支撑平台331端的滑动侧滑套于滑槽，通过升降驱动装置333驱动剪刀式升降装置332伸展或者收缩，从而实现升降机构33的升降运动，剪刀式升降装置332具有稳定性高、噪声小、行程大和安装空间小等诸多优点，摄像头31安装在由剪刀式升降装置332支撑的支撑平台331上，使得摄像头31稳定性高、巡检视野范围更大、能够可靠地对电力铁塔进行巡检。

本实施例中，剪刀式升降装置332包括一对对称设置的x型升降臂，一x型升降臂上各活动连接处和另一x型升降臂上与其相对称的活动连接处之间均连接有连接柱335。该结构中，对称设置的x型升降臂通过连接柱335连接成一个整体，使其形成同步伸展或收缩，加强了剪刀式升降装置332在升降过程的稳定性，且又增加了剪刀式升降装置332承载能力，同时也不影响剪刀式升降装置332的升降效果。

本实施例中，升降驱动装置333包括丝杆3331、用于驱动丝杆3331自转的驱动电机3332、以及与丝杆3331螺纹连接的螺母3333，丝杆3331两端活动连接有轴承座3334，轴承座3334固装在基座334上，螺母3333装设在剪刀式升降装置332可移动侧的连接柱335上，驱动电机3332装设在基座334上。该结构中，升降驱动装置333包括丝杆3331、驱动电机3332及螺母3333，驱动电机3332用于驱动丝杆3331自转，螺母3333与丝杆3331螺纹连接，螺母3333装设在剪刀式升降装置332靠近身板1一端可移动侧的连接柱335上，丝杆3331垂直于该连接柱335，驱动电机3332驱动丝杆3331转动，驱动丝杆3331推动螺母3333移动，螺母3333带动剪刀式升降装置332升降运动，剪刀式升降装置332通过该结构的升降驱动装置333驱动升降，升降幅度可微调整，且升降平稳。

本实施例中，基座334上设有支座3341，驱动电机3332安装在支座3341上，丝杆3331的一端连接于驱动电机3332。该结构中，通过支座3341抬高摄像头31，进一步提高摄像头31的巡检范围。

本实施例中，支撑平台331上装设有基台34，第四电机32装设在基台34上。该结构中，第四电机32通过基台34安装在支撑平台331上，方便第四电机32安装。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。