一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种树枝修剪作业机器人，特别是一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，以代替人工作业，解决高压线路走廊维护问题。
【背景技术】
[0002]高压线路走廊的树枝是导致线路跳闸停电的重要隐患源，国内外曾经发生过的大面积、长时间停电事故，事故原因正是因为树枝引起的，而由树枝引起的小范围线路跳闸停电事故则更是多见，因而，高压线路走廊树木/枝的修剪成为线路运行维护中的一项重要工作，也是一项艰苦而又危险的工作。目前采取的措施是人工登树修剪树枝或作业车辆辅助的人工修剪树枝，有时甚至是直接砍伐树木，这种方式不仅劳动强度大、安全风险高、植被受损并由此引起社会矛盾甚至纠纷，而且作业质量难于控制，作业范围受到限制，并由此留下了重要的安全隐患上。随着我国森林植被范围加大及其保护力度加强，线路走廊树木/树枝对线路安全正常运行的影响将愈趋明显，尤其是对于那些跨越林区的线路更是如此，而仅依赖于目前的人工作业方式对线路走廊进行维护，将越来越不能适应经济社会的发展要求。
[0003]高压输电线路带电检修维护作业机器人的研宄经历了两个发展阶段，第一个阶段于世纪80年代初到90年代末，以日本、美国和加拿大及中国学者者为代表的研宄人员，对用于高压输电线路巡检及除冰的机器人、配电作业机器人进行了研宄，如日本学者研制的由机器人自带轨道跨越地线杆塔的巡检机器人、主从操作臂的配电作业机器人，美国学者研制的三臂悬挂的输电线路巡检机器人，加拿大学者研制的不越障除冰机器人，以及我国学者研制的主从操作臂的配电作业机器人。除了日本研制的配电作业机器人得到了应用夕卜，其它巡检机器人的研宄则限于试验研宄且没有真正走出实验室环境。第二阶段为本世纪初至今，这一阶段是高压输电线路机器人发展的快速期，以加拿大魁北克水电研宄院、日本关西电力公司，我国的武汉大学、中科院自动化所等单位的学者为代表，研宄开发了不同结构形式和功能的巡检机器人、带电作业机器人、除冰机器人，以及配电作业机器人和用于变电站支柱式绝缘子的带电清扫作业机器人。但目前，国内外还尚未见到本发明研制的机器人设备的报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，以代替人工作业，解决高压线路走廊维护问题。
[0005]本发明的上述目的主要是通过下述技术方案得以实现的:
一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，其特征在于，包括机器人作业平台，固定在机器人作业平台上的主轴驱动箱，与主轴驱动箱固定连接的重心调节装置，与重心调节装置连接的操作臂摆动关节以及设置在操作臂摆动关节末端的末端工具；其中:
所述机器人作业平台，包括机体，机械臂，行走轮，夹持夹爪，等电位轮，压紧轮。所述机械臂以反对称等距离形式布置在机体两侧，上端连接行走轮和夹线夹爪。等电位轮布置在夹线夹爪的一侧；所述压紧轮布置在机械臂上与丝杆螺母结构连接，电机驱动丝杆螺母机构，带动压紧轮，在机械臂纵向方向进行直线运动，压紧导线。
[0006]所述驱动箱通过螺钉连接悬挂在机体的中间。所述主轴驱动箱包括驱动箱箱体，主轴，主轴传动涡轮，蜗杆，键，主轴驱动电机，重心调节涡轮，重心调节电机，传动齿轮，齿轮端盖，轴承端盖，主轴偏心套，箱体盖板；所述主轴以垂直于箱体地面布置于主轴驱动箱中，通过键与涡轮连接，由蜗轮蜗杆机构驱动主轴的旋转；所述蜗杆横向布置于主轴传动箱中，通过一对外啮合齿轮传动，由电机驱动。蜗杆两端由箱体侧壁通过一对角接触球轴承托起，将承受的反作用力直接传递到机体上；所述涡轮被主轴穿透，由圆锥滚子轴承隔离主轴并托起主轴，保证涡轮在蜗杆驱动下，可以绕主轴独立旋转与主轴无摩擦；所述主轴偏心套穿透箱体盖板，与机体通过螺钉固接。偏心套在主轴上端通过滚动轴承，限定主轴不会两侧倾倒。
[0007]在上述的一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，所述重心调节装置包括连接套，重心调节前臂，后臂回转关节，重心调节后臂，主控制箱。其中，重心调节前臂通过连接套与重心调节涡轮连接，前臂末端与后臂回转关节连接。重心调节机构前臂在重心调节蜗轮驱动下，能够绕主轴做回转运动；所述后臂回转关节包括回转台，涡轮法兰，后臂涡轮，后臂蜗杆，后臂电机，蜗杆端盖，偏心套；该后臂回转关节由蜗轮蜗杆结构驱动，带动重心调节后臂做回转运动。重心调节后臂末端连接主控制箱，主控制箱作为重心调节配重，前臂后臂协同运动，调节重心。回转台固定在中心调节机构前臂上，回转台上安装有蜗轮法兰和后臂蜗轮，蜗杆端盖密封后臂蜗杆的滑动轴承，后臂蜗杆与前臂固定，后臂蜗轮通过偏心套与后臂连接固定，后臂电机驱动蜗轮蜗杆机构运动，从而由后臂蜗轮带动后臂做旋转运动。
[0008]在上述的一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，所述操作臂摆动关节包括摇臂挂板，摇臂机体，摇臂丝杆，摇臂螺母，传动齿轮，丝杆端盖，摇臂电机，摇臂电机座，摇臂，滑块，滑块导轨，绝缘操作臂；所述操作臂摆动关节固接连在主轴的末端，可以随着主轴做360°旋转；摇臂挂板连接主轴与摇臂机体，摇臂机体上安装有摇臂丝杆、摇臂螺母和丝杆端盖，丝杆末端通过一对传动齿轮与摇臂电机座连接，摇臂机体下端安装摇臂电机座来固定摇臂电机，摇臂螺母与滑块固定，滑块内嵌在摇臂上的滑块导轨中，摇臂与末端的绝缘操作臂固定。
[0009]所述摇臂上端悬挂于摇臂挂板，下端内嵌一滑块。当电机驱动丝杆螺母机构进行左右横向移动时，滑块随螺母横向移动，带动摇臂进行往返摆动运动。
[0010]在上述的一种架空高压输电线路带电作业树枝修剪机器人，所述末端工具包括俯仰关节，夹持关节，横移关节，直流电锯；所述末端工具通过螺钉连接在绝缘臂末端。随绝缘臂一起摆动。
[0011]俯仰关节安装在绝缘操作臂的末端，俯仰关节的连杆末端安装有夹持机构，由与之相连的丝杆螺母机构上的俯仰电机驱动，横移关节和直流电锯安装在夹持关节末端。
[0012]所述俯仰关节包括俯仰电机，俯仰丝杆，俯仰螺母，电机接盘，俯仰拉杆，俯仰基座。所述的俯仰拉杆由丝杆螺母结构驱动，随着螺母的纵向移动做伸缩运动。
[0013]所述夹持关节包括夹持基座，传感器贴片，夹爪电机，夹爪丝杆，电机端盖，电机接盘，夹持销，夹爪螺母，夹持连杆，夹持夹爪组成；夹持丝杆螺母机构由电机驱动，进行直线运动。夹持夹爪通过夹爪连杆与夹爪螺母连接，并随着螺母的前后移动，进行夹爪张开与夹持动作。夹持基座尾端和俯仰基座铰接，前端和俯仰拉杆铰接。并随着俯仰拉杆的伸缩运动实现夹持关节的俯仰，实现末端姿态调整。
[0014]所述横移关节包括横移基座，横移电机，横移丝杆，横移螺母，传动齿轮，齿轮端盖，导轨，滑台，横移滑座；横移关节由电机通过外啮合齿轮传动，驱动丝杆螺母做横向直线移动。螺母带动滑台，实现滑台的横向移动。横移基座连接夹持基座和横移滑座，横移基座内安装有横移丝杆和横移螺母，丝杆与电机之间通过一对齿轮传动，由齿轮端盖密封。横移基座上安装有导轨，横移滑座在横移螺母的带动下沿导轨做横向移动。
[0015]所述电锯为直流电锯，通过末端自带的直流电源驱动。所述电锯固接在横移滑台下端，随着滑台横移实现电锯的进给运动。
[0016]本发明具有如下优点:1.机器人超长绝缘操作臂提供了大的作业半径，主轴带动的360°轴向旋转，可以实现工作区域无死角覆盖。2.机器人提供了重心调节关节，机械臂顶端也布