适应单根导线的巡线机器人机械结构及其越障方法
【专利摘要】本发明公开了一种适应单根导线的巡线机器人机械结构及其越障方法，属于机器人技术领域。所述适应单根导线的巡线机器人机械结构包括机架，所述机架的上部设置有可伸缩且可在侧向方向转动的行走轮支撑杆，所述行走轮支撑杆包括第一行走轮支撑杆、第二行走轮支撑杆和第三行走轮支撑杆，所述第一行走轮支撑杆、第二行走轮支撑杆和第三行走轮支撑杆上分别设置有第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮；所述机架的下部还设置有能够沿所述机架的行走方向前后滑动的配重。与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本，且能够翻越障碍物的优点。
【专利说明】
适应单根导线的巡线机器人机械结构及其越障方法
技术领域
[0001]本发明涉及机器人技术领域，特别是指一种适应单根导线的巡线机器人机械结构及其越障方法。
【背景技术】
[0002]采用高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式。电力线及杆塔附件长期暴露在野外，因受到持续的机械张力、电气闪烙、材料老化的影响而容易产生断股、磨损、腐蚀等损伤，如不及时修复更换，原本微小的破损和缺陷就可能扩大，最终导致严重事故，造成大面积的停电和巨大的经济损失。当前输电导线巡检、维护的方法主要有两种:地面目测法与航测法。目测法采用人工巡检，这种方法劳动强度大，工作效率和探测精度低，可靠性差，存在检查盲区;航测法采用直升飞机巡线，这种方法虽然有较高的检测效率和精度，但是这种方法受一些环境因素的制约，同时巡检的技术难度高，运行费用较高。巡线机器人技术的发展，为高压输电线的检查工作提供了新的技术手段。
[0003]现有巡线机器人的技术研发已经取得了一定的相应成果，但对于输电线路上存在的障碍物无法跨越，不能实现超高压输电线路的连续巡检。因此，有必要提供一种既能减轻劳动强度、降低运行成本，又能够翻越障碍物的巡线机器人机械结构。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种既能减轻劳动强度、降低运行成本，又能够翻越障碍物的适应单根导线的巡线机器人机械结构及其越障方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下:
[0006]—方面，提供一种适应单根导线的巡线机器人机械结构，包括机架，其中:
[0007]所述机架的上部设置有可伸缩且可在侧向方向转动的行走轮支撑杆，所述行走轮支撑杆包括第一行走轮支撑杆、第二行走轮支撑杆和第三行走轮支撑杆，所述第一行走轮支撑杆、第二行走轮支撑杆和第三行走轮支撑杆上分别设置有第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮；
[0008]所述机架下部还设置有能够沿所述机架的行走方向前后滑动的配重。
[0009]另一方面，提供一种上述的适应单根导线的巡线机器人机械结构的越障方法，包括:
[0010]步骤1:未遇到障碍时，所述配重位于所述机架的中部，所述第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行；
[0011 ] 步骤2:遇到障碍时，机器人停止前进，所述配重移至所述机架的后方，所述第一行走轮在所述第一行走轮支撑杆的作用下脱离线路；
[0012I步骤3:所述第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行，所述第一行走轮越过障碍后重新架设在线路上；
[0013]步骤4:所述第三行走轮在所述第三行走轮支撑杆的作用下脱离线路，所述第一行走轮和第二行走轮带动机器人前行，所述第三行走轮越过障碍后重新架设在线路上；
[0014]步骤5:所述配重移至所述机架的前方，所述第二行走轮在所述第二行走轮支撑杆的作用下脱离线路，所述第一行走轮和第三行走轮带动机器人前行，所述第二行走轮越过障碍后重新架设在线路上，所述配重移至所述机架的中部，转至步骤I，等待下一次越障。
[0015]再一方面，提供另一种上述的适应单根导线的巡线机器人机械结构的越障方法，包括:
[0016]步骤1:未遇到障碍时，所述第一对夹紧轮和第二对夹紧轮分别从侧面夹紧线路，所述配重位于所述机架的中部，所述第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行；
[0017]步骤2:遇到障碍时，机器人停止前进，所述配重移至所述机架的后方，所述第一对夹紧轮在所述第一组夹紧轮支撑架的作用下脱离线路；
[0018]步骤3:所述第一行走轮、第二行走轮、第三行走轮和第二对夹紧轮带动机器人前行，所述第一对夹紧轮越过障碍后重新夹持在线路上；
[0019]步骤4:所述第一行走轮和第三行走轮脱离线路，所述配重保持静止，所述第一对夹紧轮、第二行走轮和第二对夹紧轮带动机器人前行，所述第一行走轮越过障碍后重新架设在线路上；
[0020]步骤5:所述第二行走轮在所述第二行走轮支撑杆的作用下脱离线路，所述第一对夹紧轮、第一行走轮和第二对夹紧轮带动机器人前行，所述第三行走轮、第二行走轮越过障碍，所述配重移至所述机架的前方，所述第三行走轮、第二行走轮重新架设在线路上；
[0021]步骤6:所述第二对夹紧轮在所述第二组夹紧轮支撑架的作用下脱离线路，所述第一对夹紧轮、第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行，所述第二对夹紧轮越过障碍后重新夹持在线路上，所述配重移动至所述机架中部，转至步骤I，等待下一次越障。
[0022]本发明具有以下有益效果:
[0023]本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构及越障方法，由两根具有直径差的竖杆套接组成的行走轮支撑杆为可伸缩结构，这种设计能够使第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮分别脱离或架设在线路上。遇到障碍物时，第一行走轮支撑杆先伸长然后向机器人外侧转动使第一行走轮脱离线路，此时，第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行，第一行走轮越过障碍物后，第一行走轮支撑杆向机器人里侧转动使第一行走轮架设在线路上，接下来是第三行走轮跨越障碍物，直到第二行走轮越过障碍物后，巡线机器人恢复到正常行走状态;配重能够沿机架的行走方向前后滑动，这种结构可以调整重心从而保证机器人自身的安全。
[0024]综上，本发明通过第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮交替离线、上线越障。与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本、提高巡线机器人安全性，且能够翻越障碍物的优点。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构的结构示意图；
[0026]图2-图9为本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构的越障方法的各步骤对应的状态示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0028]—方面，本发明提供一种适应单根导线的巡线机器人机械结构，如图1所示，包括机架I，其中:
[0029]机架I的上部设置有可伸缩且可在侧向方向转动的行走轮支撑杆，行走轮支撑杆包括第一行走轮支撑杆2、第二行走轮支撑杆9和第三行走轮支撑杆7，第一行走轮支撑杆2、第二行走轮支撑杆9和第三行走轮支撑杆7上分别设置有第一行走轮3、第二行走轮8和第三行走轮6;
[0030]机架I的下部还设置有能够沿机架I的行走方向前后滑动的配重12。
[0031]本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构，由两根具有直径差的竖杆套接组成的行走轮支撑杆为可伸缩结构，这种设计能够使第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮分别脱离或架设在线路上，配重能够沿机架的行走方向前后滑动，这种结构可以调整重心从而保证机器人自身的安全。综上，本发明既能减轻劳动强度、降低运行成本、提高巡线机器人安全性，又能够翻越障碍物。
[0032]优选的，每个行走轮支撑杆均通过沿机架前后方向的转轴13连接在机架I上，各转轴13均通过电机驱动。这种设计结构简单、控制方便。
[0033]进一步的，第一行走轮支撑杆2和第二行走轮支撑杆9设置在机架I的一侧且分别位于机架I的前部和后部，第三行走轮支撑杆7设置在机架I的另一侧且位于机架I的中部。这种位置布局能够提高巡线机器人行走时的稳定性。除了上述给出的实施方式以外，其还可以采用本领域技术人员公知的各种其他方式，此处不再赘述。
[0034]作为本发明的一种改进，机架I的前端和后端分别设置有可张开可对合的第一组夹紧轮支撑架4和第二组夹紧轮支撑架11，第一组夹紧轮支撑架4和第二组夹紧轮支撑架11均通过由电机驱动的转轴连接在机架I上，第一组夹紧轮支撑架4和第二组夹紧轮支撑架11上分别设置有用于夹紧单根导线的第一对夹紧轮5和第二对夹紧轮10。第一对夹紧轮5和第二对夹紧轮10分别从侧面夹紧线路，在巡线机器人正常工作或上下坡时起到增大摩擦力的作用，能够提高巡线机器人自身的安全性。
[0035]进一步的，第一组夹紧轮支撑架4和第二组夹紧轮支撑架11均包括一对支撑竖杆4-1和与支撑竖杆4-1通过销轴连接的一对支撑横杆4-2，第一对夹紧轮5和第二对夹紧轮10分别横向设置在支撑横杆4-2的末端。这种结构设计可以保证巡线机器人在行走时不易碰撞导线，提高对导线夹持的牢固性。
[0036]本发明中，配重12为电源控制箱，另外，配重12可以通过导轨与机架I连接。该设计中，电源控制箱不仅能够为巡线机器人的运动提供能源，还可以兼顾作为配重，使巡线机器人在越障时重心稳定。
[0037]本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构在越障时可以有多种动作方法，效果较佳、控制较为方便的至少有以下两种，下面分别进行详细介绍。
[0038]越障方法一，包括:
[0039]步骤I:未遇到障碍时，配重12位于机架I的中部，第一行走轮3、第二行走轮8和第三行走轮6带动机器人前行；
[0040]步骤2:遇到障碍时，机器人停止前进，配重12移至机架I的后方，第一行走轮3在第一行走轮支撑杆2的作用下脱离线路；
[0041 ]步骤3:第二行走轮8和第三行走轮6带动机器人前行，第一行走轮3越过障碍后重新架设在线路上；
[0042]步骤4:第三行走轮6在第三行走轮支撑杆7的作用下脱离线路，第一行走轮3和第二行走轮9带动机器人前行，第三行走轮6越过障碍后重新架设在线路上；
[0043]步骤5:配重12移至机架I的前方，第二行走轮8在第二行走轮支撑杆9的作用下脱离线路，第一行走轮3和第三行走轮6带动机器人前行，第二行走轮8越过障碍后重新架设在线路上;配重12移至机架I的中部，转至步骤I，等待下一次越障。
[0044]本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构的越障方法，通过第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮交替离线、上线越障，而不是通过机械臂越障，机械臂用于检修线路，该发明能够在平直及具有一定坡度的导线上行走，解决了现有技术中，人工巡线劳动强度大和飞机巡线运行成本高的问题，并能跨越常规障碍物，实现了对单根导线的连续巡检。与现有技术相比，本发明具有减轻劳动强度、降低运行成本、提高巡线机器人安全性，且能够翻越障碍物的优点。
[0045]越障方法二，本方法能够增大巡线机器人在正常工作或上下坡时的摩擦力，提高安全性，包括:
[0046]步骤1:如图2所示，未遇到障碍时，第一对夹紧轮5和第二对夹紧轮10分别从侧面夹紧线路，配重12位于机架I的中部，第一行走轮3、第二行走轮8和第三行走轮6带动机器人前行；
[0047]步骤2:如图3所示，遇到障碍时，机器人停止前进，配重12移至机架I的后方，第一对夹紧轮5在第一组夹紧轮支撑架4的作用下脱离线路；
[0048]步骤3:如图4所示，第一行走轮3、第二行走轮8、第三行走轮6和第二对夹紧轮10带动机器人前行，第一对夹紧轮5越过障碍后重新夹持在线路上；
[0049]步骤4:如图5-6所示，第一行走轮3和第三行走轮6脱离线路，配重12保持静止，第一对夹紧轮5、第二行走轮8和第二对夹紧轮10带动机器人前行，第一行走轮3越过障碍后重新架设在线路上；
[0050]步骤5:如图7-8所示，第二行走轮8在第二行走轮支撑杆9的作用下脱离线路，第一对夹紧轮5、第一行走轮3和第二对夹紧轮10带动机器人前行，第三行走轮6、第二行走轮8越过障碍，配重12移至机架I的前方，第三行走轮6、第二行走轮8重新架设在线路上；
[0051]步骤6:如图9所示，第二对夹紧轮10在第二组夹紧轮支撑架11的作用下脱离线路，第一对夹紧轮5、第一行走轮3、第二行走轮8和第三行走轮6带动机器人前行，第二对夹紧轮10越过障碍后重新夹持在线路上，配重12移动至机架I中部，转至步骤I，等待下一次越障。
[0052]需要说明的是，本发明的适应单根导线的巡线机器人机械结构及其越障方法仅仅介绍了机器人本体的机械结构，并未涉及其他辅助装置(如行走观测用的摄像头、垃圾清除用的机械手等)的设计。另外，在控制系统方面，本发明可以采用地面远程控制平台或者机器人自身智能化控制两种方式。
[0053]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，包括机架，其中: 所述机架的上部设置有可伸缩且可在侧向方向转动的行走轮支撑杆，所述行走轮支撑杆包括第一行走轮支撑杆、第二行走轮支撑杆和第三行走轮支撑杆，所述第一行走轮支撑杆、第二行走轮支撑杆和第三行走轮支撑杆上分别设置有第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮； 所述机架的下部还设置有能够沿所述机架的行走方向前后滑动的配重。2.根据权利要求1所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，每个行走轮支撑杆均通过沿所述机架前后方向的转轴连接在所述机架上，各转轴均通过电机驱动。3.根据权利要求1所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，所述第一行走轮支撑杆和第二行走轮支撑杆设置在所述机架的一侧且分别位于所述机架的前部和后部，所述第三行走轮支撑杆设置在所述机架的另一侧且位于所述机架的中部。4.根据权利要求1所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，所述机架的前端和后端分别设置有可张开可对合的第一组夹紧轮支撑架和第二组夹紧轮支撑架，所述第一组夹紧轮支撑架和第二组夹紧轮支撑架均通过由电机驱动的转轴连接在所述机架上，所述第一组夹紧轮支撑架和第二组夹紧轮支撑架上分别设置有用于夹紧单根导线的第一对夹紧轮和第二对夹紧轮。5.根据权利要求4所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，所述第一组夹紧轮支撑架和第二组夹紧轮支撑架均包括一对支撑竖杆和与所述支撑竖杆通过销轴连接的一对支撑横杆，所述第一对夹紧轮和第二对夹紧轮分别横向设置在所述支撑横杆的末端。6.根据权利要求1-5任一所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，所述配重为电源控制箱。7.根据权利要求6所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构，其特征在于，所述配重通过导轨与所述机架连接。8.权利要求1至3中任一所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构的越障方法，其特征在于，包括: 步骤1:未遇到障碍时，所述配重位于所述机架的中部，所述第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行； 步骤2:遇到障碍时，机器人停止前进，所述配重移至所述机架的后方，所述第一行走轮在所述第一行走轮支撑杆的作用下脱离线路； 步骤3:所述第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行，所述第一行走轮越过障碍后重新架设在线路上； 步骤4:所述第三行走轮在所述第三行走轮支撑杆的作用下脱离线路，所述第一行走轮和第二行走轮带动机器人前行，所述第三行走轮越过障碍后重新架设在线路上； 步骤5:所述配重移至所述机架的前方，所述第二行走轮在所述第二行走轮支撑杆的作用下脱离线路，所述第一行走轮和第三行走轮带动机器人前行，所述第二行走轮越过障碍后重新架设在线路上，所述配重移至所述机架的中部，转至步骤I，等待下一次越障。9.权利要求4至7中任一所述的适应单根导线的巡线机器人机械结构的越障方法，其特征在于，包括: 步骤1:未遇到障碍时，所述第一对夹紧轮和第二对夹紧轮分别从侧面夹紧线路，所述配重位于所述机架的中部，所述第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行；步骤2:遇到障碍时，机器人停止前进，所述配重移至所述机架的后方，所述第一对夹紧轮在所述第一组夹紧轮支撑架的作用下脱离线路； 步骤3:所述第一行走轮、第二行走轮、第三行走轮和第二对夹紧轮带动机器人前行，所述第一对夹紧轮越过障碍后重新夹持在线路上； 步骤4:所述第一行走轮和第三行走轮脱离线路，所述配重保持静止，所述第一对夹紧轮、第二行走轮和第二对夹紧轮带动机器人前行，所述第一行走轮越过障碍后重新架设在线路上； 步骤5:所述第二行走轮在所述第二行走轮支撑杆的作用下脱离线路，所述第一对夹紧轮、第一行走轮和第二对夹紧轮带动机器人前行，所述第三行走轮、第二行走轮越过障碍，所述配重移至所述机架的前方，所述第三行走轮、第二行走轮重新架设在线路上； 步骤6:所述第二对夹紧轮在所述第二组夹紧轮支撑架的作用下脱离线路，所述第一对夹紧轮、第一行走轮、第二行走轮和第三行走轮带动机器人前行，所述第二对夹紧轮越过障碍后重新夹持在线路上，所述配重移动至所述机架中部，转至步骤I，等待下一次越障。
【文档编号】H02G1/02GK105846352SQ201610321967
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】高琦, 杜宗展
【申请人】山东大学