架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂及越障方法
【技术领域】
[0001] 本发明属机器人技术领域，尤其设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】
[0002] 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，并在电力部口获得 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。
[0003] 通过查阅文献[1]、文献[2]和文献巧]，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，如果遇到大于运个长度的障碍物，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 屯、，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屯、平衡好了W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 进行质屯、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。
[0004] 上述的参考文献： 阳0化][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
[0006] 凹吴功平，肖晓辟，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.
[0007] 閒朱兴龙，周撰平，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】
[0008] 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。
[0009] 为实现上述目的，本发明采取W下设计方案：
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] 所述各机器臂的腕关节与机体两端点间连有柔索。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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，W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， W随握线电机的转动而实现螺旋轴的自转。
[0016] 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W是整合为一个复合式的搭线脱线器，该搭线脱线器具有：
[0017] 一 "U"式的机架； 阳018] 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满轮；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黃；在该侧竖架的顶端上设有用于限定行走机构的限位卡；
[0019] 在该机架另一侧竖架的顶部由下至上依次安装有行走电机、减速机构和输出满 轮，所述的行走电机通过减速机构与输出满轮连接，在该侧竖架的顶部同时还安设一个上 部带有卡口的脱扣器；
[0020] 当所述机架一侧的框架被另一侧竖架上的脱扣器上部卡口咬合时，所述的传动满 轮与输出满轮相互齿接。
[0021] a)所述架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂中，更进一步，所述的触发机构包括 有一个可锁定行走机构的锁扣，该锁扣由触发杆实施放松、由拉紧弹黃实施拉紧；在行走机 构的框架上安设一传动块，该传动块安设的位置使得其可被触发时的触发杆抵住向下带动 行走机构的框架一起下行。
[0022] b)所述架空电缆巡线机器人的荡越式机器臂中，更进一步，所述的脱扣器包括一 对主纵杆和一对位置对应的副支架，各主纵杆的顶部带有卡头，该主纵杆顶部的卡头与副 支架的顶端间构成脱扣器上部的卡口；在各主纵杆和与其对应的副支架间连接有支撑弹 黃，在主纵杆上设有一个脱扣器支点；该脱扣器还配设有一个脱线电机和一个偏屯、凸轮，所 述的偏屯、凸轮套设在脱线电机的输出轴上，该偏屯、凸轮的转动可推动脱扣器带有卡头的主 纵杆逆时针转动。
[0023] 本发明的另一目的是提供一种架空电缆巡线机器人的越障方法，该架空电缆巡线 机器人具有前述的荡越式机器臂，当遇到障碍物时，可W采用侧旋式或荡越式越障，其中，
[0024] 所述的侧旋式越障方法如下：
[00巧]C)首先该架空电缆巡线机器人遇到障碍物停止前行；
[00%]d)两只机器臂肩关节处的滚筒电机分别转动，机器人前机器臂的肘臂弯曲，机器 人的质屯、上移；
[0027] e)后机器臂脱线；前机器臂的水平回转关节侧身转动，带动已脱线的后机器臂W 其为中屯、向前旋转跨越，当后机器臂上行走机构的末端行走轮到达已跨过障碍物的电缆下 方时，该后机器臂指关节伸出，完成搭线动作；
[0028] f)随之，前机器臂脱线；后机器臂的水平旋转关节侧身转动，带动已脱线的前机 器臂W其为中屯、再次向前旋转跨越，当前机器臂的行走机构的末端行走轮到达已跨过障碍 物的电缆下方时，该前机器臂指关节伸出完成搭线动作；
[0029] g)架空电缆巡线机器人还原初始状态，完成越障过程；
[0030] 所述的荡越式越障方法如下：
[0031] h)首先该架空电缆巡线机器人遇到障碍物停止前行；
[0032] i)架空电缆巡线机器人后机器臂的肘臂弯曲，前机器臂的肘臂舒展渐直，使机器 人的质屯、向上、向后移；
[0033] j)架空电缆巡线机器人后机器臂脱线，继而前机器臂的水平旋转关节旋转，后机 器臂W前机器臂上行走机构的前端行走轮为圆屯、向前180度旋转并做荡越运动，直至后机 器臂上行走机构的末端行走轮跨越障碍物到达电缆的高度时，其指关节伸出并完成搭线动 作；
[0034] k)此时，后机器臂的水平旋转关节旋转，前机器臂脱线并侧身旋转，调整前进方 向，直至到达已跨障碍物电缆下方时，前机器臂指关节伸出并完成搭线动作；
[0035] 1)架空电缆巡线机器人还原初始状态，完成越障过程。
[0036] 所述本发明的方法中，所述的指关节可W是包括有：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机器人的行走机构上；所述螺旋轴的一端固定在搭 线电机的输出转轴上，且其该端侧的端头与悬置的握线电机的输出转轴固定连接）；在所 述侧旋式和荡越式越障中，
[0037] 所述搭线的具体方法是：机器人