专利名称：一种自主越障巡线机器人行走夹持机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动机器人机构，具体地说是一种自主越障巡线机器人行走夹持机构。
背景技术：
在现有的超高压输电线巡检机器人机构中，大部分采用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机构(文献1Jun Sawada，KazuyukiKusumoto，Tadashi Munakata，Yasuhisa Maikawa，Yoshinobu Ishikawa，“AMobile Robot For Inspection of Power Transmission Lines”，IEEE Trans.PowerDelivery，1991，Vol.6，No.1pp..309-315；文献2Mineo Higuchi，YoichiroMaeda，Sadahiro Tsutani，Shiro Hagihara，“Development of a Mobile InspectionRobot for Power Transmission Lines”，J.of the Robotics Society of Japan，Japan，Vol.9，No.4，pp.457-463，1991)，或者采用多组移动单元串联组成的多自由度移动机构(文献3Shin-ichi Aoshima，Takeshi Tsujimura，Tetsuro Yabuta，“A Wire Mobile Robot with Multi-unit Structure”，IEEE/RSJIntermational Workshop on Intelligent Robots and Systems’89，Sep.4-6，1989，Tsukuba，Japan，pp.414-421)。这些机构的结构复杂、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制，不能适应架空地线的角度变化，在行走时安全保护性差，同时对线的损害程度大，因此，难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业。
实用新型内容为克服上述移动机构结构复杂、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制，不能适应架空地线的角度变化，在行走时安全保护性差，同时对线的损害程度大等不足，本实用新型提供一种工作空间大、重量轻、能耗低且越障能力强、能适应架空地线的角度变化，在行走时安全保护性好，同时对线的损害程度小的自主越障巡线机器人行走夹持机构。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下为复合轮爪结构，由行走机构、前夹持机构、后夹持机构、偏心机构组成，前夹持机构、后夹持机构支撑在偏心机构的前偏心支板，后偏心支板之间，前偏心支板，后偏心支板安装在行走机构的左法兰、右法兰的前偏心轴、后偏心轴上；其中所述行走机构由行走电机、行走轮、左法兰、行走轮支撑架、行传动轴、轴承、右法兰组成，行走电机安装在左法兰上，左法兰通过其上的套筒与机器人操作臂相连，左法兰安装在行走轮支撑架上，行走轮安装在传动轴上，传动轴通过轴承安装在支撑架上，传动轴的一端与行走电机轴连接，右法兰安装在行走轮支撑架上；所述前夹持机构与后夹持机构结构相同，通过丝杠、上导杆，下导杆支撑在偏心机构的前偏心支板，后偏心支板之间，所述前夹持机构分别由左夹爪、右夹爪，丝杠，上导杆，下导杆，主动带轮、夹紧电机、电机支撑座、从动带轮、同步带组成，左夹爪、右夹爪安装在丝杠、上导杆、下导杆上，丝杠、上导杆、下导杆安装在偏心机构上；所述前夹持机构的丝杠的一端与从动带轮相连，从动带轮通过同步带与主动带轮相连，主动带轮与夹紧电机相连，电机支撑座安装在偏心机构的连接板上；所述偏心机构由前偏心支板，后偏心支板，连接板、前偏心孔、前偏心轴，后偏心孔、后偏心轴组成，前偏心支板上设有前偏心孔，前偏心轴设在左法兰上，与前偏心孔配合安装，后偏心孔设在后偏心支板上，后偏心轴设在右法兰上，与后偏心孔配合安装，所述偏心机构的前偏心支板、后偏心支板通过连接板连接。
本实用新型基于轮、爪复合的原理，采用连续移动与蠕动爬行相结合的工作方式，具有沿超高压输电线行走和跨越其上障碍物的功能。
本实用新型具有如下优点1.本实用新型采用轮爪复合机构，利于行走与越障。该结构结合了轮式移动和蠕动爬行机构的优点，既可沿线快速行走，也可跨越障碍。
2.越障能力强。本实用新型结合手臂与移动车体协调运动，轮爪承载并带动移动车体跨越障碍，并能够跨越超高压输电线路中多种障碍(防震锤、绝缘子、悬垂金具及压接管等)。
3、自适应能力强。由于夹持机构浮置在行走机构上，夹持机构可以绕行走机构作自适应转动，以适应不同倾角的架空地线，保证夹持机构中夹爪姿态始终与架空地线平行。
4、安全性好。由于该机构行走过程中，在线的下方设有安全销，使得机器人不至于从线上掉下来，起安全保护作用。
5.应用范围较广。本实用新型所述行走机构可实现移动功能，夹持机构可实现夹紧、松开、半抱等功能，行走轮和夹爪与线相抓持。它工作空间大、重量轻、能耗低、越障能力和自适应能力强，同时具有安全保护功能，具有广泛的应用前景，可作为高压输电线路及电话线路的巡检机器人移动机构。
图1为本实用新型行走机构主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的右视图。
图5为本实用新型夹持机构一个实施例夹紧状态示意图。
图6为本实用新型夹持机构一个实施例半抱状态示意图。
图7为本实用新型夹持机构一个实施例松开状态示意图。
图8为超高压线路上的障碍物。
图9a为本实用新型夹持机构结合手臂与移动车体协调运动、在超高压线路上越障过程第一个动作描述示意图。
图9b为本实用新型夹持机构结合手臂与移动车体协调运动、在越障过程第二个动作描述示意图。
图9c为本实用新型夹持机构结合手臂与移动车体协调运动、在越障过程第三个动作描述示意图。
图9d为本实用新型夹持机构结合手臂与移动车体协调运动、在越障过程第四个动作描述示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1
如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型由行走机构1、前夹持机构2、后夹持机构3、偏心机构4组成；所述行走机构1由行走电机11、行走轮12、左法兰13、行走轮支撑架14、传动轴15、轴承16、销17、右法兰18组成，其中行走电机11安装在左法兰13上，左法兰13通过其上的套筒19与机器人操作臂相连，左法兰13安装在行走轮支撑架14上，行走轮12安装在传动轴15上，传动轴15通过轴承16安装在支撑架14上，传动轴15的一端与行走电机轴通过销17连接，右法兰18安装在行走轮支撑架14上。
所述前夹持机构2与后夹持机构3结构相同，通过丝杠23、上导杆24，下导杆25支撑在偏心机构4的前偏心支板40，后偏心支板41之间，所述前夹持机构2分别由左夹爪21、右夹爪22，丝杠23，上导杆24，下导杆25，左安全销26、右安全销27、主动带轮28、夹紧电机29、电机支撑座30、从动带轮31、同步带32组成，左夹爪21、右夹爪22上分别设有左安全销26、右安全销27，左夹爪21、右夹爪22安装在丝杠23、上导杆24、下导杆25上，丝杠23、上导杆24、下导杆25安装在偏心机构4上；所述前夹持机构的丝杠23的一端与从动带轮31相连，从动带轮31通过同步带32与主动带轮28相连，主动带轮28与夹紧电机29相连，夹紧电机29安装在电机支撑座30上，电机支撑座30安装在偏心机构4的连接板42上。
所述偏心机构4由前偏心支板40，后偏心支板41，连接板42、前偏心孔43、前偏心轴44，后偏心孔45、后偏心轴46组成，前偏心支板40上设有前偏心孔43，前偏心轴44设在左法兰13上，与前偏心孔43配合安装，后偏心孔45设在后偏心支板41上，后偏心轴46设在右法兰18上，与后偏心孔45配合安装，所述偏心机构4的前偏心支板40、后偏心支板41通过连接板42连接。
本实用新型工作原理行走电机11驱动传动轴15，从而带动行走轮12转动，实现机器人在架空地线20上前进或后退。夹紧电机29通过主动带轮28，同步带32驱动从动带轮31旋转，从而实现丝杠23转动，由于丝杠23的转动，在上导杆24、下导杆25的导向下，实现左夹爪21、右夹爪22直线移动。移动位置有三个状态，分别是夹紧、半抱和松开状态，见图5、图6、图7。
其中前偏心支板40通过前偏心孔43浮动支撑在左法兰13上的前偏心轴44上，后偏心支板41通过后偏心孔45浮动支撑在右法兰18上的后偏心轴46上。
图8所示为超高压输电线路障碍环境，在架空地线20上的主要障碍物为防振锤51、绝缘子52、悬垂金具及线夹53等。本机构由电机驱动，通过移动车体、手臂协调动作，可沿线行进并跨越杆塔处的障碍物，参见图9a、9b、9c、9d。
当行走机构在左防振锤51处停下(如图9a所示)，行走机构及夹持机构在手臂的作用下，升高脱离架空地线20，这时另一行走机构驱动车体及手臂向前行走，至左防振锤51处停下。此时手臂已越过下方的左防振锤51，行走机构及夹持机构在手臂的作用下，下降落回到架空地线20上(如图9b所示)。另一手臂跨越左防振锤51的过程同手臂相似。
当行走机构在悬垂金具53处停下，行走机构及夹持机构在手臂的作用下，升高脱离架空地线20，并绕前臂的偏置机构旋转180°，以避开悬垂金具53，这时另一行走机构驱动车体及手臂向前行走，至悬垂金具53处停下。此时手臂已越过下方的悬垂金具53，行走机构及夹持机构在手臂的作用下，下降落回到架空地线20上(如图9c所示)。另一手臂跨越悬垂金具53的过程同手臂相似。
跨越右防振锤的过程同跨越左防振锤的过程基本相似，越过障碍后的状态如图9d所示。
权利要求1.一种自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于为复合轮爪结构，由行走机构(1)、前夹持机构(2)、后夹持机构(3)、偏心机构(4)组成，前夹持机构(2)、后夹持机构(3)支撑在偏心机构(4)的前偏心支板(40)，后偏心支板(41)之间，前偏心支板(40)，后偏心支板(41)安装在行走机构(1)的左法兰(13)、右法兰(18)的前偏心轴(44)、后偏心轴(46)上。
2.按权利要求1所述自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于所述行走机构(1)由行走电机(11)、行走轮(12)、左法兰(13)、行走轮支撑架(14)、传动轴(15)、轴承(16)、右法兰(18)组成，行走电机(11)安装在左法兰(13)上，左法兰(13)通过其上的套筒(19)与机器人操作臂相连，左法兰(13)安装在行走轮支撑架(14)上，行走轮(12)安装在传动轴(15)上，传动轴(15)通过轴承(16)安装在支撑架(14)上，传动轴(15)的一端与行走电机轴连接，右法兰(18)安装在行走轮支撑架(14)上。
3.按权利要求1所述自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于所述前夹持机构(2)与后夹持机构(3)结构相同，通过丝杠(23)、上导杆(24)，下导杆(25)支撑在偏心机构(4)的前偏心支板(40)，后偏心支板(41)之间，所述前夹持机构(2)分别由左夹爪(21)、右夹爪(22)，丝杠(23)，上导杆(24)，下导杆(25)，主动带轮(28)、夹紧电机(29)、电机支撑座(30)、从动带轮(31)、同步带(32)组成，左夹爪(21)、右夹爪(22)安装在丝杠(23)、上导杆(24)、下导杆(25)上，丝杠(23)、上导杆(24)、下导杆(25)安装在偏心机构(4)上；所述前夹持机构的丝杠(23)的一端与从动带轮(31)相连，从动带轮(31)通过同步带(32)与主动带轮(28)相连，主动带轮(28)与夹紧电机(29)相连，电机支撑座(30)安装在偏心机构(4)的连接板(42)上。
4.按权利要求1所述自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于所述偏心机构(4)由前偏心支板(40)，后偏心支板(41)，连接板(42)、前偏心孔(43)、前偏心轴(44)，后偏心孔(45)、后偏心轴(46)组成，前偏心支板(40)上设有前偏心孔(43)，前偏心轴(44)设在左法兰(13)上，与前偏心孔(43)配合安装，后偏心孔(45)设在后偏心支板(41)上，后偏心轴(46)设在右法兰(18)上，与后偏心孔(45)配合安装，所述偏心机构(4)的前偏心支板(40)、后偏心支板(41)通过连接板(42)连接。
5.按权利要求2所述自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于所述传动轴(15)的一端与行走电机轴通过销(17)连接。
6.按权利要求3所述自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于所述左夹爪(21)、右夹爪(22)上分别设有左安全销(26)、右安全销(27)。
7.按权利要求3所述自主越障巡线机器人行走夹持机构，其特征在于所述夹紧电机(29)安装在电机支撑座(30)上。
专利摘要本实用新型涉及移动机器人机构，具体地说是一种自主越障巡线机器人行走夹持机构，为复合轮爪结构，由行走机构、前夹持机构、后夹持机构、偏心机构组成，前夹持机构、后夹持机构支撑在偏心机构的前偏心支板，后偏心支板之间，前偏心支板，后偏心支板安装在行走机构的左法兰、右法兰的前偏心轴、后偏心轴上。本实用新型行走机构可实现移动，夹持机构可实现夹紧、松开、半抱等功能，行走轮和夹爪与线相抓持。本实用新型工作空间大、重量轻、能耗低、越障能力和自适应能力强，同时具有安全保护功能，具有广泛的应用前景。
文档编号B25J19/00GK2787398SQ20052009039
公开日2006年6月14日 申请日期2005年4月20日 优先权日2005年4月20日
发明者王洪光, 朱兴龙, 房立金, 赵明扬 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所