一种具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人的制作方法

本发明涉输电线路的检测设备领域，具体的是一种具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人。

背景技术：

输电线路综合作业机器人可以完成多种在架空输电线路上的作业，一般都是由可沿输电线路移动的机器人作业平台携带不同的作业工具完成不同的作业任务，例如巡检、除冰、清障等。其中机器人作业平台是整个作业系统的最重要组成部分，而机器人的越障机构又是机器人作业平台的重要组成部分。不同形式的越障也决定了机器人不同的越障方式和过程。复杂的越障机构使机器人越障过程复杂、结构重量大；而结构简单的越障机构可以简化机器人越障过程，提高机器人工作的稳定性和可靠性，也可以减轻机器人的重量，便于机器人的运输和上下线。

在输电线路上行走和作业时，将现有的输电线路综合作业机器人的驱动轮置于导线正上方，采用两手爪抱住导线，将驱动轮压在导线上。准备下线时，在驱动轮脱线，首先打开手爪，然后通过侧摆的方式使驱动轮离开导线的正上方。上线的动作与下线正好相反，首先通过侧摆使驱动轮处于导线的正上方，然后闭合手爪，抱住导线。

现有的输电线路综合作业机器人驱动轮脱线需要两个动作——手爪开闭、驱动轮侧摆，这就使驱动部件的控制比较繁琐、结构比较复杂。其次，手爪的两手指必须具有严格的对称关系，而且必须满足严格的运动规律，否则会严重影响机构特性，对机构的加工、调试有较高的要求。最后该方案需要前后两个机械臂相互配合才能完成跨越障碍的功能，系统自由度多，结构复杂。

技术实现要素：

为了解决传统的综合作业机器人控制繁琐及结构比较复杂的问题。本发明提供了一种具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人，包含了一个近似的直线段的结构，使机器人越障机构的脱线和避障可以通过一个机构即可实现，避免了以往脱线和 避障动作需要两个执行机构共同完成，简化了机器人的越障机构，减轻了机器人的重量。

本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：一种具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人，包括前半部分和后半部分，该前半部分含有前肩、前臂支架和前轮，该后半部分含有后肩、后臂支架和后轮；前肩的后端和后肩的前端连接，前臂支架设置于前肩的前端，后臂支架设置于后肩的后端，前轮设置于前臂支架的上端，后轮设置于后臂支架的上端，前肩的前端还设有能够使前轮沿垂直于前轮的行进方向移动的前转动机构，后肩的后端还设有能够使后轮沿垂直于后轮的行进方向移动的后转动机构。

前肩和后肩均呈柱状，前肩和后肩均沿水平方向设置，前肩的后端固定有前肩关节，后肩的前端固定有后肩关节，前肩关节与后肩关节转动连接，前肩能够相对于后肩转动，前肩关节和后肩关节之间的转轴的轴线沿水平方向设置且垂直于后肩。

该前转动机构包括前转轮和用于支撑前转轮的前固定导向支架，前固定导向支架为板状，前臂支架的下端与前转轮通过前销轴转动连接，前销轴的轴线偏离前转轮的转动轴的轴线，前转轮还连接有用于驱动该前转轮转动的第一驱动部件，当前转轮转动时，前转轮能够推动前臂支架转动并使前轮向斜上方移动。

前固定导向支架与前肩垂直，前固定导向支架的下端与前肩的前端固定连接，前转轮位于前固定导向支架内，前转轮的所述转动轴的轴线垂直于前固定导向支架。

前臂支架为柱状，前臂支架内设有沿竖直方向开设的凹槽，前固定导向支架插接于该凹槽，前固定导向支架的上部还设有导向滑槽，该导向滑槽内含有前导向轴，前导向轴的轴线垂直于前固定导向支架，前导向轴与前臂支架固定连接，前导向轴能够沿该导向滑槽滑动。

前轮位于前臂支架的左侧，前轮的转动轴线沿水平方向设置，前轮的转动轴线与前肩垂直，前轮连接有用于驱动该前轮转动的第二驱动部件，前臂支架的上端设有安装孔，该第二驱动部件设置在该安装孔内。

该前半部分还包括位于前臂支架上端的用于夹持输电线路的夹持部，该夹持部设置在前轮的前方，该夹持部通过连接件与前臂支架固定连接。

该夹持部含有前爪丝杠和用于支撑该前爪丝杠的支架，前爪丝杠上套设有两个旋向相反的螺母，每个所述螺母上均固定有一个前爪，两个前爪呈倒八字形，当前爪丝 杠转动时，两个前爪之间能够相互靠近或远离，前爪丝杠还连接有用于驱动该前爪丝杠转动的第三驱动部件。

所述前半部分的结构和所述后半部分的结构相同，所述前半部分和所述后半部分互为镜像。

该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人还含有用于控制该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人运行的控制单元。

本发明的有益效果是：

1、通过转轮和导向轴的配合，可以让前后轮按照预定轨迹进行张开和闭合的动作；

2、减少了在机器人越障过程中，两臂旋转冗余的自由度。

3、根据不同电压等级和不同型号金具，确定相应的机器人手臂尺寸和导向轨迹，可以使机器人跨越不同尺寸障碍物，提高了机器人的环境适应能力。

附图说明

下面结合附图对本发明所述的具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人作进一步详细的描述。

图1是该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人的立体示意图。

图2是该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人的前轮与输电线路相接触时的示意图。

图3是该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人的前轮向输电线路的斜上方移动时的示意图。

其中1.前导向轴，2.前臂支架，3.前轮电机，4.前轮，5.前爪丝杠，6.前爪，7.前爪电机，8.前转轮，9.前销轴，10.前固定导向支架，11.前转轮电机，12.前肩关节，13.后肩关节，14.后转轮电机，15.后销轴，16.后转轮，17.后导向轴，18.后臂支架，19.后爪电机，20.后爪，21.后爪丝杠，22.后轮，23.后轮电机，24.后固定导向支架，25.前肩，26.后肩，27.转轴，28.输电线路,201.导向滑槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人作进一步详细的说明。一种具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人，包括前半部分和后半部分，该前半部分含有前肩25、前臂支架2和前轮4，该后半部分含有后肩26、后臂支架18和后轮22；前肩25的后端和后肩26的前端连接，前肩25的前端设有前臂支架2，后肩26的后端设有后臂支架18，前臂支架2的上端设有前轮4，后臂支架18的上端设有后轮22，前肩25的前端还设有能够使前轮4沿垂直于前轮4的行进方向移动的前转动机构，后肩26的后端还设有能够使后轮22沿垂直于后轮22的行进方向移动的后转动机构，如图1所示。

该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人在工作时通过前轮4和后轮22吊挂在输电线路28上，如图2所示，前轮4和后轮22的行进方向均为垂直于纸面向内或向外，前轮4和后轮22转动从而驱动该输电线路综合作业机器人沿输电线路28行走，当该输电线路综合作业机器人遇到障碍时，该前转动机构能够使前轮4沿垂直于前轮4的行进方向移动并远离障碍物，该移动的距离需要满足使前轮4沿着输电线路28移动时能够跨过该障碍物而不会发生接触或碰撞，同理，该后转动机构也能够使后轮22沿垂直于后轮22的行进方向移动并远离障碍物，移动的距离需要满足使后轮22沿着输电线路28移动时能够跨过该障碍物而不会发生接触或碰撞，如图3所示。

前肩25和后肩26均呈柱状，前肩25和后肩26均沿水平方向一前一后设置，前肩25的后端固定有前肩关节12，后肩26的前端固定有后肩关节13，前肩关节12与后肩关节13转动连接，前肩25能够相对于后肩26转动，前肩关节12和后肩关节13之间的转轴27的轴线沿水平方向设置且垂直于后肩26。另外，前肩25和后肩26之间的距离也能够调节。

该前转动机构包括前转轮8和用于支撑前转轮8的前固定导向支架10，前固定导向支架10为板状，前臂支架2的下端与前转轮8通过前销轴9转动连接，前销轴9的轴线偏离前转轮8的转动轴的轴线，前转轮8还连接有用于驱动该前转轮8转动的第一驱动部件。本实施例中，该第一驱动部件为前转轮电机11，前转轮电机11的电机轴与前转轮8的转动轴的轴线平行，前转轮电机11连接的驱动轮与前转轮8相切。当前转轮8转动时，前转轮8能够推动前臂支架2转动并使前轮4向斜上方移动，一般前轮4和后轮22的行进方向为水平方向，如图3所示，前轮4的行进方向 沿输电线路28垂直于纸面，前转轮8能够推动前臂支架2转动和移动并使前轮4向输电线路28的右上方移动。

前固定导向支架10与前肩25垂直，前固定导向支架10的下端与前肩25的前端固定连接，前转轮8位于前固定导向支架10内，前转轮8的所述转动轴的轴线垂直于前固定导向支架10。

前臂支架2为柱状，前臂支架2内设有沿竖直方向开设的凹槽，前固定导向支架10和前转轮8的一部分插接于该凹槽内，前固定导向支架10的上部还设有用于控制前臂支架2和前轮4运动轨迹的导向滑槽201，该导向滑槽201内含有前导向轴1，前导向轴1的轴线垂直于前固定导向支架10，前导向轴1与前臂支架2固定连接，前导向轴1能够沿该导向滑槽滑动。根据不同电压等级和不同型号金具，确定相应的机器人的前固定导向支架10和前转轮8尺寸以及导向滑槽201的导向轨迹，从而可以使该机器人跨越不同尺寸障碍物，提高机器人的环境适应能力。

如图1和图2所示，前轮4位于前臂支架2的左侧，前轮4的转动轴线沿水平方向设置，前轮4的转动轴线与前肩25垂直，前轮4连接有用于驱动该前轮4转动的第二驱动部件，前臂支架2的上端设有安装孔，该第二驱动部件设置在该安装孔内。在本实施例中，该第二驱动部件为前轮电机3。

该前半部分还包括位于前臂支架2上端的用于夹持输电线路的夹持部，该夹持部设置在前轮4的前方，该夹持部通过连接件与前臂支架2固定连接，该夹持部与前轮4同步运动。如图1所示，该夹持部含有前爪丝杠5和用于支撑该前爪丝杠5的支架，前爪丝杠5上套设有两个旋向相反的螺母，每个所述螺母上均固定有一个前爪6，两个前爪6呈倒八字形，当前爪丝杠5转动时，两个前爪6之间能够相互靠近或远离，前爪丝杠5还连接有用于驱动该前爪丝杠5转动的第三驱动部件。本实施例中，该第三驱动部件为前爪电机7。当该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人沿输电线路28行走时，前爪丝杠5转动使两个前爪6相互靠近，相当于套住输电线路28，防止该输电线路综合作业机器人从输电线路28上掉落，当该输电线路综合作业机器人遇到障碍时，前爪丝杠5转动使两个前爪6相互远离，以便于前轮4和该夹持部能够跨越障碍。

该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人的所述前半部分的结构和所述后半部分的结构相同，所述前半部分和所述后半部分互为镜像。

所述前半部分包括前导向轴1、前臂支架2、前轮电机3、前轮4、前爪丝杠5、前爪6、前爪电机7、前转轮8、前销轴9、前固定导向支架10、前转轮电机11、前肩关节12、前肩25。所述后半部分包括后肩关节13、后转轮电机14、后销轴15、后转轮16、后导向轴17、后臂支架18、后爪电机19、后爪20、后爪丝杠21、后轮22、后轮电机23、后固定导向支架24、后肩26。为了节约篇幅，由于所述前半部分和所述后半部分互为镜像，所述后半部分的具体结构不再详细描述。

该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人还含有用于控制该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人运行的控制单元。该第一驱动部件、该第二驱动部件和该第三驱动部件均与该控制单元连接。

该具有直线段越障机构的输电线路综合作业机器人可以通过人工背运或者滑轮升吊的方式，使前轮4和后轮22悬挂在需要巡检或者作业的导线或者地线(输电线路28)上。当导地线上没有金具等障碍物的时候，通过前轮电机3和后轮电机23分别带动前轮4和后轮22前进，使该输电线路综合作业机器人能够在导地线上平稳行走。

当行走到待跨越的障碍物前时，该输电线路综合作业机器人停止行走，准备越障。首先，需要打开前爪6，即前爪丝杠5转动使两个前爪6相互远离，使两个前爪6之间的最小距离大于输电线路28的直径，同时转动前转轮8，调节前爪6位置，使前爪6和前轮4横向离开输电线路28，如图3所示。同时，两个后爪20夹紧，给足相应的支撑力。并且调节前肩关节12和后肩关节13的旋转角度(即前肩25相对于后肩26的旋转角度)，使前轮4和该夹持部远离障碍物。

当前半部分完全打开后，后轮22前进，推动整个机器人向前行走。当后半部分接近障碍物时，停止前进。调节肩关节与前转轮8的旋转角度，使前爪6恢复原先正常行走时的位置，前轮4搭在输电线路28上，闭合两个前爪6并夹紧。之后，打开后爪20，继续调节肩关节与后转轮16的转动角度，使得后半部分完成与上述前半部分相同的打开过程，以完成换臂工作。

前轮4前进，拖动整个机器人向前行走。当整个机器人已经完全越过障碍物时，调节前肩关节12和后肩关节13的旋转角度以及后转轮16的旋转角度，将后半部分恢复成为初始位置，后轮22搭在输电线路28上，闭合后爪6。

此时，机器人已经完成完整的越障工作。可以根据需求，继续进行输电线路巡检等工作。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。