一种巡线机器人的制作方法
【专利摘要】一种巡线机器人系统，包括巡线机器人系统和摄像系统，其特征在于，巡线机器人系统包括挂线器、高压输电线位置检测装置和巡线机器人主体，其中摄像系统固定安装在巡线机器人主体的两端，巡线机器人主体与挂线器、高压输电线位置检测装置之间机械连接固定，整个巡线机器人系统通过挂线器与输电线路连接；所述挂线器可以实现巡线机器人系统的驱动爬行、安全自锁以及脱线越障等动作；所述高压输电线位置检测装置可以使巡线机器人系统准确定位输电线路的位置，同时实现障碍物的检测；所述巡线机器人主体可以实现巡线机器人系统在三维空间中的摆动动作；所述摄像系统可以实现图像的实时采集与传输。
【专利说明】
一种巡线机器人
技术领域
[0001 ]本发明涉及高压巡线机器人技术领域，更具体地说，涉及一种具有位置检测装置及障碍物检测的高压巡线机器人。【背景技术】
[0002]电力系统最重要的任务是提供高质量和高可靠性的电力，高压输电线路是长距离输电的主要方式，输电线路的巡检是保证高压输电线路正常工作的必要措施。由于高压输电线路自身的结构特点，如具有防震锤、耐张线夹、悬垂线夹等不可缺少的器件，又如具有跳线等区域，使得人力巡检线路变得复杂与困难。电力巡检机器人的出现，替代人力巡检， 既提高了巡检的工作效率，降低巡检成本，又极大的提高了巡检的安全性。
[0003]在机器人研究领域，电力机器人属于典型的特种机器人，其研究的应用范围也不断扩展，在国际上形成了独特的电力机器人应用研究领域。高压巡线机器人具有广阔的市场需求和良好的发展前景，受到了国内外科技人员的关注。
[0004]申请号为201410181073.5，公开号为0价0392127(^的专利，公开了一种巡线机器人以及越障方法，该巡线机器人包括轮组驱动机构、轮组开合机构、夹持机构和俯仰机构。 该专利依托其结构提供了一种有效的越障方法，提高了巡线机器人的巡检效率。但该专利所涉及的巡线机器人，不能有效的对巡线机器人的位置进行检测，不能高效的定位巡线机器人与输电线路之间的相对位置，且由于机器人主体为一体化，无法实现上下左右摆动越障。
[0005]本发明针对现有巡线机器人巡线效率低、结构复杂不可重构、无法高效定位巡线机器人与输电线路之间的相对位置等问题，设计一种新型结构的巡线机器人，并依托巡线机器人的结构，提供了一种有效的位置检测装置及障碍物检测的方法。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的缺陷，提出了一种新型巡线机器人。本发明的第一个目的在于提供一种结构简单，控制高效的巡线机器人;本发明的第二个目的在于提供一种位置检测及越障的方法。
[0007]本发明采取的技术方案为:一种巡线机器人结构，包括巡线机器人系统和摄像系统，其中巡线机器人系统包括挂线器、高压输电线位置检测装置和巡线机器人主体。摄像系统固定安装在巡线机器人关节体的两端，巡线机器人关节体与挂线器、位置检测装置之间机械连接固定，整个巡线机器人系统通过挂线器与输电线路连接。
[0008]所述挂线器包括m个左子挂线器和m个右子挂线器，且左子挂线器和右子挂线器结构相同，均包含挂线器上指、挂线器下指、从动轮、主动轮、上指驱动电机、悬臂、转动齿轮和上下指转动电机，m大于等1。
[0009]所述高压输电线位置检测装置包括左子位置检测装置、右子位置检测装置且左子位置检测装置和右子位置检测装置结构相同，均包含钳指臂、位置检测装置支架、接触弹簧、钳指、Z轴线圈、y轴线圈、X轴线圈、钳指控制电机、微动开关。
[0010]所述巡线机器人主体包括第一机械臂、第二机械臂，且第一机械臂与第二机械臂通过球轴关节相连，可以实现巡线机器人主体在球体空间范围内的运动;第一机械臂与第二机械臂外表面有关节安装孔，内部均安装关节驱动装置以及蓄电池，二者外部均安装挂线器以及高压输电线位置检测装置。所述关节包括球轴关节、驱动拉线;所述球轴关节包括关节连接件、球形轴、软体空心管，关节连接件之间通过球形轴连接，关节连接件通过关节安装孔与第一机械臂、第二机械臂相连接，软体空心管穿过关节连接件以及球形轴的中心， 可以作为关节的软轴，并可以使电缆从中穿过;驱动拉线一端安装在关节连接件上，另一端安装在关节驱动装置上，关节驱动装置通过控制驱动拉线来完成球轴关节的左右俯仰动作。
[0011]所述巡线机器人主体中的球轴关节可以替换为万向轴关节，所述万向轴关节包括左右转动轴和俯仰转动轴;驱动拉线一端安装在左右转动轴和俯仰转动轴上，另一端安装在关节驱动装置上，关节驱动装置通过控制驱动拉线来完成万向轴关节的左右俯仰动作。 这种连接方能能够有效的消除万向轴关节运动时驱动拉线的相互耦合。
[0012]所述挂线器的作用是连接巡线机器人系统和输电线路，实现巡线机器人系统的驱动爬行、安全自锁以及越障等动作;所述位置检测装置的作用是通过左右两侧z轴线圈、y轴线圈、x轴线圈所感应产生电流的大小来调整巡线机器人系统的中心位置，使巡线机器人系统准确定位输电线路的位置，同时实现障碍物的检测;所述巡线机器人主体的作用是搭载挂线器、位置检测装置以及关节驱动装置、蓄电池，同时实现巡线机器人系统在三维空间中的摆动动作;所述摄像系统的作用是实时图像采集与传输。
[0013]所述关节驱动装置包括电动推杆、驱动支架、驱动杠杆、安装底座，其中电动推杆安装在驱动支架上，并通过驱动杠杆与驱动支架连接，驱动支架安装在安装底座，安装底座固定在关节体内部;驱动拉线固定在驱动杠杆上，每个关节驱动装置控制两根驱动拉线，电动推杆的工作带动驱动杠杆绕驱动支架转动，从而带动驱动拉线的伸缩，进而控制球轴关节在空间中的转动，最终实现关节体的三维空间的动作，关节体在三维空间中的动作可以配合挂线器实现巡线机器人系统的越障功能，也可以配合位置检测装置实现巡线机器人系统位置定位的功能。所述电动推杆可以替换为蜗轮蜗杆电机等能实现相似功能的零件。
[0014]所述挂线器具有三种工作模态，分别是驱动行走模态、安全自锁模态和脱线越障模态;所述挂线器的驱动行走模态是通过上下指转动电机工作，带动转动齿轮转动，进而带动挂线器上指和挂线器下指闭合，上指驱动电机与转轴相连，当上指驱动电机工作时，带转轴上的主动轮转动，从而驱动巡线机器人系统行走;所述挂线器的安全自锁模态是通过上下指转动电机工作使挂线器上指和挂线器下指闭合，上指驱动电机增大力矩，使主动轮无法转动，从而实现自锁功能;所述挂线器的脱线越障模态是通过上下指转动电机工作使即将遇到障碍物的挂线器的挂线器上指和挂线器下指张开，其余挂线器保持闭合并驱动巡线机器人系统行走，当挂线器越过障碍物，再通过上下指转动电机工作使挂线器闭合，从而实现越障。
[0015]所述位置检测装置中的微动开关安装在位置检测装置支架内，并通过接触弹簧与钳指臂连接，钳指臂与位置检测装置支架通过转轴转动连接，Z轴线圈、y轴线圈、X轴线圈缠绕在位置检测装置支架的球形座上，并且处于同一圆心上，外球壳套罩在球形座的外侧，起到保护线圈的作用;钳指臂上安装有钳指、钳指左齿轮、钳指右齿轮、钳指转轴，钳指包括左钳指和右钳指，左钳指、右钳指以及钳指左齿轮、钳指右齿轮分别安装在钳指转轴上，且钳指左齿轮、钳指右齿轮相互咬合，钳指控制电机安装在钳指臂上并与钳指连接，当钳指控制电机工作时，带动钳指左齿轮与钳指右齿轮转动，进而控制左钳指和右钳指的张开或闭合。
[0016]所述摄像系统包括摄像头底部电机安装套、摄像头顶部电机、摄像头安装支架、摄像头底部电机、摄像头外卓、摄像头，摄像头底部电机安装在摄像头底部电机安装套内，并与摄像头外罩相连接，摄像头顶部电机安装在摄像头外罩内，并通过摄像头安装支架与摄像头相连。
[0017]本发明中一种巡线机器人系统的位置检测实现方法为:高压输电线位置检测装置中的z轴线圈、y轴线圈、x轴线圈与电容元件分别组成3个谐振电路，其谐振频率与输电线路的输电电流频率相同，通过电容元件上的电压幅值可检测穿过z轴线圈、y轴线圈、x轴线圈的磁场强度，三组正交的z轴线圈、y轴线圈、x轴线圈分别检测磁场在三个方向上的强度，得到磁力线方向，高压输电线位置检测装置的左右两侧磁力线检测球的距离是固定的，当巡线机器人系统与输电线路中心对齐时，高压输电线位置检测装置左右两侧检测到磁场强度相等，且在空间矢量中，输电线路的中心必定在以左右两侧检测球所检测到的磁力线的方向为切线的中垂线上，从而根据两个位置磁力线的方向和磁场强度就可以得到巡线机器人系统与输电线路的相对位置。
[0018]本发明中一种巡线机器人系统的越障实现方法包括以下步骤:
[0019]A:各挂线器中的上下指转动电机工作，使各挂线器上对应的两个转动齿轮相对向内侧转动，从而使挂线器上指、挂线器下指闭合并悬挂在输电线路上；
[0020]B:上下指转动电机工作，带动转动齿轮转动，进而带动挂线器上指和挂线器下指闭合，上指驱动电机与转轴相连，当上指驱动电机工作时，带转轴上的主动轮转动，从而驱动巡线机器人系统行走；
[0021]C:当遇到障碍物时，位置检测装置中的钳指臂与障碍物接触，挤压钳指臂绕位置检测装置支架发生转动，进而使接触弹簧触碰微动开关，从而发出障碍物触碰信号；
[0022]D:巡线机器人系统接收到障碍物触碰信号之后，控制即将遇到障碍物一侧的挂线器的上下指转动电机工作，使即将遇到障碍物的挂线器的挂线器上指和挂线器下指张开， 其余挂线器保持闭合并驱动巡线机器人系统行走；
[0023]E:当挂线器越过障碍物，通过位置检测装置来检测输电线路的位置，再通过上下指转动电机工作使挂线器闭合，使挂线器悬挂在输电线路上，从而实现越障，然后下一个相邻的挂线器按照动作D的方式进行越障动作；
[0024]F:重复D?E，直至巡线机器人系统完全越过障碍物。
[0025]本发明中，巡线机器人是以两个子关节体进行结构的说明以及实施例方法的介绍的，但是值得注意的是，两个子关节体所组成的只是本发明中巡线机器人的最小运动单元， 本发明中巡线机器人的结构可以以最小运动单元为基础，结合实际需要情况，自由串联结构相同的多个子关节体，其串联后所形成的新的结构体以及动作方法都应视为本发明的拓展而受到保护。
[0026]本发明中，巡线机器人可以通过两端带载的摄像系统实现图像的实时传输，也可以通过图像对障碍物进行识别，然后发送障碍物检测信号，再控制挂线器进行越障，从而实现图像识别越障的功能。
[0027]本发明中，巡线机器人可以通过高压取电装置，实现从输电线路实时取电并对蓄电池充电，从而提高巡线机器人的续航能力。具体来说，输电线路周围产生磁力线，磁力线穿过位置检测装置上的线圈，产生感应电流，进而可以产生电压，此时输电线路与位置检测装置上的线圈之间可以视为原边线圈为单匝数，副边为多匝数的变压器，由此可以实现从输电线路上进行取电。
[0028]本发明可以通过自动控制系统实现上述功能。
[0029]由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
[0030]本发明的一个效果在于，采用两套杠杆结构驱动装置来驱动一个球轴关节或万向轴关节，与普通驱动方式相比减少驱动数量；
[0031]本发明的一个效果在于，控制万向轴关节的驱动拉线分别连接到万向轴关节的左右转动轴和俯仰转动轴上，有效的消除万向轴关节运动时驱动拉线的相互耦合；
[0032]本发明的一个效果在于，机器人具有位置检测装置，利用线圈感应磁力线的方向和磁场强度来判断挂线器与输电线路的相对位置，提高挂线器勾挂输电线路的准确性；
[0033]本发明的一个效果在于，机器人具有高压取电装置，可以从输电线路取电，提高机器人续航能力；
[0034]本发明的一个效果在于，机器人具有障碍物检测装置，可以及时检测障碍物信息；
[0035]本发明的一个效果在于，机器人结构可实现拓展组合，可根据实际需要串联多个相同的工作单元进行工作；
[0036]本发明的一个效果在于，机械臂通过球轴关节或万向轴连接，可以实现上下左右摆动越障。【附图说明】
[0037]图1是巡线机器人系统整体示意图；
[0038]图2是本发明中巡线机器人系统整体侧视图；[〇〇39]图3是本发明中巡线机器人系统整体正视图；
[0040]图4是本发明中巡线机器人系统整体俯视图；[0041 ]图5是本发明中巡线机器人挂线器30度侧视图；[〇〇42]图6是本发明中巡线机器人挂线器45度侧视图；
[0043]图7是本发明中巡线机器人挂线器张开示意图；
[0044]图8是本发明中巡线机器人关节连接示意图；
[0045]图9是本发明中巡线机器人万向轴结构示意图；
[0046]图10是本发明中巡线机器人位置检测装置右侧结构示意图；
[0047]图11是本发明中巡线机器人位置检测装置左侧结构示意图；
[0048]图12是本发明中巡线机器人钳指结构分解示意图；
[0049]图13是本发明中巡线机器人钳指结构整体示意图；
[0050]图14是本发明中巡线机器人钳指张开动作示意图；
[0051]图15是本发明中巡线机器人驱动装置安装示意图；[〇〇52]图16是本发明中巡线机器人驱动装置结构示意图；
[0053]图17是本发明中巡线机器人驱动拉线示意图；[〇〇54]图18是本发明中巡线机器人摄像系统示意图；
[0055]图19是巡线机器人多关节单元串联示意图；[〇〇56]图20是巡线机器人位置检测装置感生电流示意图；[〇〇57]图21是巡线机器人位置检测装置电压检测原理图；[〇〇58]图22是巡线机器人越障第一步动作示意图；
[0059]图23是巡线机器人越障第二步动作示意图；
[0060]图24是巡线机器人越障第三步动作示意图；[0061 ]图25是巡线机器人万向轴连接示意图；[〇〇62]图26是巡线机器人万向轴示意图；[〇〇63]图27是蜗轮蜗杆驱动杠杆示意图。
[0064]附图中，各标号所代表的部件:1、输电线路101、磁力线2、巡线机器人系统3、挂线器301、左子挂线器302、右子挂线器311、挂线器上指312、挂线器下指313、主动轮314、从动轮315、上指驱动电机316、悬臂317、挂线器安装孔318、转动齿轮319、上下指转动电机3110、 安装支架4、高压输电线位置检测装置400、电容元件401、左子位置检测装置402、右子位置检测装置403、放大器404、AD芯片410、钳指臂411、位置检测装置支架412、接触弹簧413、钳指414、外球壳套415、z轴线圈416、y轴线圈417、x轴线圈418、钳指控制电机419、微动开关 4110、钳指右齿轮4111、钳指左齿轮4112、钳指转轴4113、左钳指4114、右钳指5、巡线机器人主体501、第一机械臂502、第二机械臂6、摄像系统601、左子摄像系统602、右子摄像系统 610、摄像头底部电机安装套611、摄像头底部电机612、摄像头顶部电机613、摄像头安装支架614、摄像头615、摄像头外罩7、关节700、球轴关节701、关节连接件702、球形轴703、拉线过孔704、软体空心管710、万向轴关节711、左右转动轴712、俯仰转动轴8、驱动拉线801、钢丝802、卡帽9、关节安装孔10、关节驱动装置1001、电动推杆1002、驱动支架1003、驱动杠杆 1004、安装底座11、蓄电池12、控制器13、蜗轮蜗杆电机14、绝缘串【具体实施方式】
[0065]下面结合附图对本发明做进一步的介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0066]如图1所示为本发明的整体结构示意图，巡线机器人系统2包括挂线器3、高压输电线位置检测装置4和巡线机器人主体5,其中摄像系统6固定安装在巡线机器人主体5的两端，巡线机器人主体5与挂线器3、高压输电线位置检测装置4之间机械连接固定，整个巡线机器人系统2通过挂线器3与输电线路1连接。[〇〇67]如图5?7所示，所述挂线器3包括m个左子挂线器301和m个右子挂线器302,且左子挂线器301和右子挂线器302结构相同，均包含挂线器上指311、挂线器下指312、主动轮313、 从动轮314、上指驱动电机315、悬臂316、转动齿轮318和上下指转动电机319。
[0068]所述挂线器3具有三种工作模态，分别是驱动行走模态、安全自锁模态和脱线越障模态;所述挂线器3的驱动行走模态是通过上下指转动电机319工作，带动转动齿轮318转动，进而带动挂线器上指311和挂线器下指312闭合，当上指驱动电机315工作时，带动主动轮313转动，从而驱动巡线机器人系统2行走;所述挂线器3的安全自锁模态是通过上下指转动电机319工作使挂线器上指311和挂线器下指312闭合，上指驱动电机315增大力矩，使主动轮313无法转动，从而实现自锁功能;所述挂线器3的脱线越障模态是通过上下指转动电机319工作使即将遇到障碍物的挂线器3的挂线器上指311和挂线器下指312张开，其余挂线器3保持闭合并驱动巡线机器人系统2行走，当挂线器3越过障碍物，再通过上下指转动电机 319工作使挂线器闭合，从而实现越障。[〇〇69]如图8及图9所示，所述第一机械臂501与第二机械臂502通过关节7相连，可以实现巡线机器人主体5在球体空间范围内的运动;所述关节7包括球轴关节700、驱动拉线8:其中球轴关节700包括两个关节连接件701和一个球形轴702,关节连接件701之间通过球形轴 702连接，两个关节连接件701通过关节安装孔9与第一机械臂501与第二机械臂502相连接， 软体空心管704穿过关节连接件701以及球形轴702的中心，用于巡线机器人系统2的走线； 球轴关节700通过驱动拉线8来驱动，其中钢丝801穿过拉线过孔703,并与关节驱动装置10 相连接，卡帽802通过拉线过孔703卡在关节连接件701上。
[0070] 如图10?14所示，所述位置检测装置4包括左子位置检测装置401、右子位置检测装置402且左子位置检测装置401和右子位置检测装置402结构相同，均包含钳指臂410、位置检测装置支架411、接触弹簧412、钳指413、z轴线圈415、y轴线圈416、x轴线圈417、钳指控制电机418、微动开关419。[〇〇71]所述位置检测装置4中的微动开关419安装在位置检测装置支架411内，并通过接触弹簧412与钳指臂410连接，钳指臂410与位置检测装置支架411转动连接，z轴线圈415、y 轴线圈416、x轴线圈417缠绕在位置检测装置支架411的球形座上，并且处于同一圆心上，夕卜球壳套414套在球形座的外侧，起到保护线圈的作用;钳指臂410上安装有钳指413,钳指413 分为左钳指4113和右钳指4114,左钳指4113、右钳指4114以及钳指左齿轮4111、钳指右齿轮 4110分别安装在钳指转轴4112上，且钳指左齿轮4111、钳指右齿轮4110相互咬合，钳指控制电机418安装在钳指臂410上并与钳指413连接，当钳指控制电机418工作时，带动钳指左齿轮4111与钳指右齿轮4110转动，进而控制左钳指4113和右钳指4114的张开或闭合。[〇〇72] 如图15?17所示，所述关节驱动装置10包括电动推杆1001、驱动支架1002、驱动杠杆1003、安装底座1004,其中电动推杆1001安装在驱动支架1002上，并通过驱动杠杆1003与驱动支架1002连接，驱动支架1002安装在安装底座1004,安装底座1004固定在关节体3内部;驱动拉线8固定在驱动杠杆1003上，每个关节驱动装置10控制两根驱动拉线8，电动推杆 1001的工作带动驱动杠杆1003绕驱动支架1002转动，从而带动驱动拉线8的伸缩，进而控制关节7在空间中的转动，最终实现巡线机器人主体5的三维空间的动作，巡线机器人主体5在三维空间中的动作可以配合挂线器3实现巡线机器人系统2的越障功能，也可以配合位置检测装置4实现巡线机器人系统2位置定位的功能。
[0073]如图18所示，所述摄像系统6包括摄像头底部电机安装套610、摄像头顶部电机 612、摄像头安装支架613、摄像头底部电机611、摄像头外罩615、摄像头614,摄像头底部电机611安装在摄像头底部电机安装套610内，并与摄像头外罩615相连接，摄像头顶部电机 612安装在摄像头外罩615内，并通过摄像头安装支架613与摄像头614相连。[〇〇74]如图19所示，所述巡线机器人系统2可以实现多个与第一机械臂501、第二机械臂 502结构相同的机械臂的串联结合，可增加巡线机器人系统2的有效工作长度。
[0075]如图20?21所示，一种巡线机器人系统的位置检测实现方法，所述实现方法为:高压输电线位置检测装置4中的z轴线圈415、y轴线圈416、x轴线圈417与电容元件400分别组成3个谐振电路，其谐振频率与输电线路1的输电电流频率相同，通过电容元件400上的电压幅值可检测穿过z轴线圈415、y轴线圈416、x轴线圈417的磁场强度，三组正交的z轴线圈 415、y轴线圈416、x轴线圈417分别检测磁场在三个方向上的强度，得到磁力线101方向，高压输电线位置检测装置4的左右两侧磁力线检测球的距离是固定的，当巡线机器人系统2与输电线路1中心对齐时，高压输电线位置检测装置4左右两侧检测到的磁场强度相等。否则， 左右两侧检测球分别检测到的磁力线101在各自检测点的磁力线空间矢量上，则输电线路1 的中心必定为这两个点磁力线空间矢量垂线的交点。从而根据两个位置磁力线101的方向和磁场强度就可以得到巡线机器人系统2与输电线路1的相对位置。[〇〇76] 如图25?26所示，所述球轴关节700可以替换为万向轴关节710,且一个万向轴关节710由两个关节驱动装置10控制4根驱动拉线8来完成其运动动作;其中万向轴关节710左右摆动的驱动拉线8安装在万向轴关节710的左右转动轴711上，万向轴关节710俯仰摆动的驱动拉线8安装在万向轴关节710的俯仰转动轴712上。
[0077]如图27所示，所述关节驱动装置10中的电动推杆1001可以替换为蜗轮蜗杆电机13 进行驱动控制。[〇〇78]如图22?24所示，一种巡线机器人系统的越障实现方法，所述实现方法包括以下步骤:
[0079]1:各挂线器3中的上下指转动电机319工作，使各挂线器3上对应的两个转动齿轮 318相对向内侧转动，从而使挂线器上指311、挂线器下指312闭合并悬挂在输电线路1上；
[0080]2:上下指转动电机319工作，带动转动齿轮318转动，进而带动挂线器上指311和挂线器下指312闭合，当上指驱动电机315工作时，带主动轮313转动，从而驱动巡线机器人系统2行走；[〇〇81]3:当遇到障碍物时，位置检测装置4中的钳指臂410与障碍物接触，挤压钳指臂410绕位置检测装置支架411发生转动，进而使接触弹簧412触碰微动开关419，从而发出障碍物触碰信号；
[0082]4:巡线机器人系统2接收到障碍物触碰信号之后，控制即将遇到障碍物一侧的挂线器3的上下指转动电机319工作，使即将遇到障碍物的挂线器3的挂线器上指311和挂线器下指312张开，其余挂线器3保持闭合并驱动巡线机器人系统2行走；[〇〇83]5:当挂线器3越过障碍物，再通过上下指转动电机319工作使挂线器闭合，从而实现越障，然后下一个相邻的挂线器3按照动作4的方式进行越障动作；[〇〇84]6:重复4?5，直至巡线机器人系统2完全越过障碍物。
[0085]对所公开的实施例的上述说明，仅用于本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现，因此本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创新点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种巡线机器人系统，包括巡线机器人系统(2)和摄像系统(6)，其特征在于，巡线机 器人系统(2)包括挂线器(3)、高压输电线位置检测装置(4)和巡线机器人主体(5)，其中摄 像系统(6)固定安装在巡线机器人主体(5)的两端，巡线机器人主体(5)与挂线器(3)、高压 输电线位置检测装置(4)之间机械连接固定，整个巡线机器人系统(2)通过挂线器(3)与输 电线路(1)连接；所述挂线器(3)可以实现巡线机器人系统(2)的驱动爬行、安全自锁以及脱线越障等动 作;所述高压输电线位置检测装置(4)可以使巡线机器人系统(2)准确定位输电线路(1)的 位置，同时实现障碍物的检测；所述巡线机器人主体(5)可以实现巡线机器人系统(2)在三 维空间中的摆动动作;所述摄像系统(6)可以实现图像的实时采集与传输。2.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述巡线机器人主体(5)包 括第一机械臂(501)、第二机械臂(502)以及关节(7)，第一机械臂(501)与第二机械臂(502) 通过关节(7)相连来实现巡线机器人主体(5)在球体空间范围内的运动;所述关节(7)包括 球轴关节(700)、驱动拉线(8);第一机械臂(501)与第二机械臂(502)外表面有关节安装孔(9)，内部各安装一个关节驱动装置(10)以及蓄电池(11)，第一机械臂(501)与第二机械臂 (502)外部均安装挂线器(3)以及高压输电线位置检测装置(4);所述球轴关节(700)包括关 节连接件(701)、球形轴(702)、软体空心管(704)，关节连接件(701)之间通过球形轴(702) 连接，关节连接件(701)通过关节安装孔(9)与第一机械臂(501)、第二机械臂(502)相连接， 软体空心管(704)穿过关节连接件(701)以及球形轴(702)的中心，可以作为关节的软轴，并 可以使电缆从中穿过;驱动拉线(8) —端安装在关节连接件(701)上，另一端安装在关节驱 动装置(10)上，关节驱动装置(10)通过控制驱动拉线(8)来完成球轴关节(700)的左右俯仰 动作。3.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述巡线机器人主体(5)中 的球轴关节(700)可以替换为万向轴关节(710)，所述万向轴关节(710)包括左右转动轴 (711)和俯仰转动轴(712);驱动拉线(8) —端安装在左右转动轴(711)和俯仰转动轴(712) 上，另一端安装在关节驱动装置(10)上，关节驱动装置(10)通过控制驱动拉线(8)来完成万 向轴关节(710)的左右俯仰动作。4.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述巡线机器人系统(2)可 以实现多个与第一机械臂(501)、第二机械臂(502)结构相同的机械臂的串联结合，可增加 巡线机器人系统(2)的有效工作长度。5.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述关节驱动装置(10)包括 电动推杆(1001)、驱动支架(1002)、驱动杠杆(1003)、安装底座(1004)，且关节驱动装置(10)分别安装在球轴关节(700)两侧的第一机械臂(501)、第二机械臂(502)内部;所述电动 推杆(1001)安装在驱动支架(1002)上，并通过驱动杠杆(1003)与驱动支架(1002)连接，驱 动支架(1002)安装在安装底座(1004)，安装底座(1004)固定在巡线机器人主体(5)内部;所 述驱动拉线(8)固定在驱动杠杆(1003)上，每个关节驱动装置(10)控制两根驱动拉线(8)， 电动推杆(1001)的工作带动驱动杠杆(1003)绕驱动支架(1002)转动，从而带动驱动拉线 (8)的伸缩，进而控制球轴关节(700)在空间中的转动以实现巡线机器人主体(5)的三维空 间的动作，最终实现巡线机器人系统(2)实现上下左右摆动越障及位置定位。6.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述挂线器(3)包括m个左子挂线器(301)和m个右子挂线器(302)，所述左子挂线器(301)包括挂线器上指(311)、挂线器 下指(312)、主动轮(313)、从动轮(314)、上指驱动电机(315)、悬臂(316)、转动齿轮(318)和 上下指转动电机(319)，其中主动轮(313)、从动轮(314)分别通与挂线器上指(311)、挂线器 下指(312)连接，上下指转动电机(319)的工作控制两个转动齿轮(318)的转动;所述右子挂 线器(302)与左子挂线器(301)结构相同;m大于等于1。7.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述高压输电线位置检测装 置(4)包括左子位置检测装置(401)、右子位置检测装置(402)，左子位置检测装置(401)包 括钳指臂(410)、位置检测装置支架(411)、接触弹簧(412)、钳指(413)、z轴线圈(415)、y轴 线圈(416)、x轴线圈(417)、钳指控制电机(418)、微动开关(419);所述微动开关(419)安装 在位置检测装置支架(411)内，并通过接触弹簧(412)与钳指臂(410)连接，钳指臂(410)与 位置检测装置支架(411)转动连接，z轴线圈(415)、y轴线圈(416)、x轴线圈(417)缠绕在位 置检测装置支架(411)上，并且处于同一圆心上；z轴线圈(415)、y轴线圈(416)、x轴线圈 (417)三个线圈所在的各自平面正交;所述钳指臂(410)上安装有钳指(413)、钳指左齿轮 (4111)、钳指右齿轮(4110)、钳指转轴(4112)，钳指(413)包括左钳指(4113)和右钳指 (4114)，左钳指(4113)、右钳指(4114)以及钳指左齿轮(4111)、钳指右齿轮(4110)分别安装 在钳指转轴(4112)上，且钳指左齿轮(4111)、钳指右齿轮(4110)相互咬合;所述钳指控制电 机(418)安装在钳指臂(410)上并与钳指(413)连接，当钳指控制电机(418)工作时，带动钳 指左齿轮(4111)与钳指右齿轮(4110)转动，进而控制左钳指(4113)和右钳指(4114)的张开 或闭合;所述右子位置检测装置(402)与左子位置检测装置(401)结构相同。8.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述高压输电线位置检测装 置(4)中的z轴线圈(415)、y轴线圈(416)、x轴线圈(417)与电容元件(400)分别组成3个谐振 电路，其谐振频率与输电线路(1)的输电电流频率相同，电容元件(400)上产生电压经过放 大器(403)之后，再经过AD芯片(404)，传输到控制器(12)。9.如权利要求1所述的一种巡线机器人系统，其特征在于，所述关节驱动装置(10)中的 电动推杆(1001)可以替换为蜗轮蜗杆电机(13)进行驱动控制。10.—种巡线机器人系统的越障实现方法，其特征在于，所述实现方法包括以下步骤:A:各挂线器(3)中的上下指转动电机(319)工作，使各挂线器(3)上对应的两个转动齿轮(318)相对向内侧转动，从而使挂线器上指(311)、挂线器下指(312)闭合并悬挂在输电线 路(1)上；B:上下指转动电机(319)工作，带动转动齿轮(318)转动，进而带动挂线器上指(311)和 挂线器下指(312)闭合，当上指驱动电机(315)工作时，带动主动轮(313)转动，从而驱动巡 线机器人系统(2)行走；C:当遇到障碍物绝缘串(14)时，高压输电线位置检测装置(4)中的钳指臂(410)与绝缘 串(14)接触，挤压钳指臂(410)绕位置检测装置支架(411)发生转动，进而使接触弹簧(412) 触碰微动开关(419)，从而发出障碍物触碰信号；D:巡线机器人系统(2)接收到障碍物触碰信号之后，控制即将遇到障碍物一侧的挂线 器(3)的上下指转动电机(319)工作，使即将遇到绝缘串(14)的挂线器(3)的挂线器上指 (311)和挂线器下指(312)张开，其余挂线器(3)保持闭合并驱动巡线机器人系统(2)行走；E:当挂线器(3)越过障碍物，再通过上下指转动电机(319)工作使挂线器闭合，从而实现越障;相似地，下一个相邻的挂线器(3)按照动作D的方式进行越障动作； F:重复D?E，直至巡线机器人系统(2)完全越过障碍物。
【文档编号】G01B7/00GK105977862SQ201610390671
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】冬雷, 王丰
【申请人】北京动力京工科技有限公司, 冬雷