专利名称：巡检机器人轮爪复合机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人结构，具体讲是涉及一种用于沿架空线缆行走和夹持 的机器人运动机构，属于机器人技术领域。
背景技术：
巡线机器人是一个复杂的机电一体化系统，涉及机械结构、自动控制、通信、传 感器信息融合、电源技术等多个领域。巡线机器人在大坡度线路行走过程中需要增大行 走轮与线路之间的摩擦力来实现对机器人的有效驱动(文献IXinglong Zhu, Hongguang Wang, Fang Lijin, Mingyang Zhao, Jiping Zhou. An Autonomous Obstacles Negotiating Inspection Robot for Extra-High Voltage Power Transmission Lines. In :The Ninth International Conference on Control, Automation,Robotics and Vision,Singapore, 2006 ；文献 2 Montambaul t, S. and Pouliot, N. , 2007, "Design and Validation of a Mobile Robot for Power Line Inspection and Maintenance，，，Proceedings of the 6th International Conference on Field and Service Robotics, Chamonix, France, FSR 2007)(文献1，朱兴龙、王洪光、房立金、赵明扬、周骥平。一种可自动越障的超高输 电线路巡检机器人。第九届国际控制、自动化、机器人与视觉会议，新加坡，2006。文献2: Montambault, S. and Pouliot,N.，2007，输电线路巡检机器人的设计与验证。第六届国际野 外与服务机器人会议，加穆尼克斯谷，法国，2007)。文献表明现有机构耗能多、效率低，越障 能力有限且控制复杂，重量大、安全保护性能差，使得机器人下线困难，难以应用于实际的 输电线路巡检作业。发明内容为解决现有的高压线巡检机器人行走结构复杂、重量大、耗能多、行走时安全保护 性差、机器人下线困难等不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、重量轻、效率高、 安全保护性好、具有大坡度爬行能力的巡检机器人轮爪复合机构。为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是一种巡检机器人轮爪复合机构，包括行走驱动机构，驱动电机安装在手臂上，行走轮安装在手臂内侧的行走轮安装板 上，与驱动电机的输出轴连接，行走轮的外缘设有轮槽，其特征在于还包括前夹持机构和后 夹持机构，夹持电机安装在手臂的顶板上，输出轴穿过顶板连接丝杠，在顶板的下侧安装有 竖直光杆，提升板套装在竖直光杆上，在提升板上设有丝母，与丝杠配合；在提升板的前后 分别安装前后滑动板，前后滑动板的下侧的两侧分别开有底部向中间靠拢的导向槽，左右 夹爪活动安装在水平移动丝杠上，水平移动丝杠的两端连接在竖直光杆上，左右夹爪上设 有突出的滑块，所述的滑块插入导向槽中，在左右夹爪的末端安装有滚动轮；后夹持机构与 前夹持机构结构相同，前后对称。前述的巡检机器人轮爪复合机构，其特征在于所述的竖直光杆为4根，前夹持机 构中的水平移动丝杠为两根，左右夹爪分别安装在前上水平移动丝杠和前下水平移动丝杠 上，前上水平移动丝杠和前下水平移动丝杠的两端分别固联在前左水平端件和前右水平端件上，前左水平端件和前右水平端件分别套装在前左竖直光杆和前右竖直光杆上，在前左 水平端件和前右水平端件与行走轮安装板之间的竖直光杆上分别套装弹簧，在前左水平端 件和前右水平端件下方的手臂上分别设有竖直挡块，后夹持机构与前夹持机构结构相同， 前后对称。前述的巡检机器人轮爪复合机构，其特征在于在行走轮的轮槽中压注或粘贴摩擦 系数较高的材料。前述的巡检机器人轮爪复合机构，其特征在于所述的导向槽，其斜度为45°。本发明的有益效果是 1、驱动能力强本发明采用轮式驱动方式实现机器人在输电线路上的移动功能， 驱动效率高，在坡度较大的线路型走时可以通过夹持机构的夹持动作增大行走轮与线路之 间的正压力，从而增大摩擦力，实现较强的驱动能力；2、结构紧凑通过巧妙的结构设计实现了仅用一个电机驱动夹爪2个方向(水平、 竖直)的运动功能，方案节约了成本，降低了系统的控制难度；系统结构紧凑、重量轻适合 在实际巡检机器人上应用；3、夹持效率高通过欠驱动机构实现将夹爪运动分为独立的水平、竖直运动，在竖 直运动过程中实现夹持机构对输电线路的夹紧功能，此时夹紧力的方向与丝杠螺母系统的 方向一致，能量转换效率高，可选用驱动能力偏小的夹持电机；4、本发明应用范围广，再做相应的改进后可以应用各种需要夹持的环境。
图1为本发明的巡检机器人轮爪复合机构的结构示意图；图2是图的后视图；图3为本发明实施例松开状态示意图；图4为本发明实施例闭合状态示意图；图5为本发明实施例夹紧状态示意图；图6为本发明的巡检机器人轮爪复合机构的左视图。图中主要标记的含义如下1、行走电机，2、手臂，3、顶板，4、夹持电机，5、丝杠，6、行走轮，7、前滑动板，8、前右 竖直光杆，9、提升板，10、前右弹簧，11、前左竖直光杆，12、前左弹簧，13、前左水平端件，14、 竖直挡块，15、前左夹爪，16、滚动轮，17、前下水平移动丝杠，18、前上水平移动丝杠，19、前 右夹爪，20、前右水平端件，21、行走轮安装板。
具体实施方式
下面通过实施例和附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。图1为本发明的巡检机器人轮爪复合机构的结构示意图；图2是图的后视图；图3 为本发明实施例松开状态示意图；图4为本发明实施例闭合状态示意图；图5为本发明实 施例夹紧状态示意图；图6为本发明的巡检机器人轮爪复合机构的左视图。图示是以四个竖直光杆和前后各两个水平移动丝杠的结构进行介绍的，但是本发 明并不限定于此，可以进行等效的变换，当然，经等效变换的技术方案也为本发明的保护范围。如图所示，本发明的巡检机器人轮爪复合机构包括行走驱动机构、前夹持结构和 后夹持机构，行走机构的驱动电机安装在手臂上，行走轮安装在手臂内侧的行走轮安装板 上，与驱动电机的输出轴连接，行走轮的外缘设有轮槽，通过驱动电机的转动，带动行走轮 转动，使机器人通过轮槽在架空输电线路上行走。夹持电机安装在手臂的顶板上部，夹持电机的输出轴穿过顶板连接有丝杠，在顶 板的下侧安装有竖直光杆，提升板套装在四根竖直光杆上，通过四根竖直光杆导向，分别为 前左竖直光杠11、前右竖直光杠8、后左竖直光杠和后右竖直光杠，四根光杠固联在顶板3 上。在提升板上设有丝母，与丝杠配合。夹持电机的转动通过丝杠、提升板上的丝母转换为 提升板的竖直运动，从而实现提升板的上下运动。在提升板的前后分别固定安装前滑动板和后滑动板，可随提升板一起竖直运动。 前滑动板和后滑动板的下侧的两侧分别开有底部向中间靠拢的导向槽。前左夹爪和前右夹 爪活动安装在前上水平移动丝杠18与前下水平移动丝杠17上，并可沿水平移动丝杠水平 运动。前上水平移动丝杠18与前下水平移动丝杠17的两端分别固联在前左水平端件13与 前右水平端件20上，前左水平端件13与前右水平端件20分别套装在前左竖直光杠11与 前右竖直光杠8上，并可带动水平移动丝杠沿竖直光杠上下移动。在前左水平端件13与前 右水平端件20与行走轮安装板21之间的数值光杆上分别安装有前左弹簧12和前右弹簧 10，在前左水平端件13与前右水平端件20的下方的手臂上分别设有竖直挡块14，前左水平 端件13与前右水平端件20被弹簧压在竖直档块14上。这样，在夹持电机4不工作时，通 过弹簧保持夹爪的分离。在前左夹爪和前右夹爪上分别设有突出的滑块，滑块插入导向槽 中，并可沿导向槽滑动。通过导向槽的导引，使夹爪在水平移动丝杠上水平移动。在前左夹 爪和前右夹爪的末端安装有滚动轮，来减少移动过程中夹爪和输电线路之间的摩擦力。为了增加行走轮和输电线路间的摩擦力，在行走轮的轮槽中可以压注或粘贴摩擦 系数较高的材料。同时，为了保证夹爪上的滑块的滑动顺利，导向槽的设为45°。后夹持机构与前夹持机构结构相同，前后对称，在此就不再赘述。本发明的工作过程为行走电机1驱动行走轮6正向或反向转动，实现机器人在架空输电线上前进或后退。夹持动作夹持电机4驱动丝杠5转动，将通过提升板9带动前7滑动板和后滑动板一起竖直 向上运动，前左弹簧12、前右弹簧10将前左水平端件13与前右水平端件20压在竖直档块 14上，前左夹爪15、前右夹爪19在前滑动板7上的45°导向槽作用下，沿前上水平移动丝 杠18、前下水平移动丝杠17相向运动，实现夹爪的闭合。闭合后在前滑动板7的作用下， 前左水平端件13与前右水平端件20克服前左弹簧12、前右弹簧10的压力竖直向上运动， 直到滚动轮16压到输电线上。这样就将输电线路夹紧了。在此过程中，前左弹簧12、前右 弹簧10可以防止前下水平移动丝杠17、前上水平移动丝杠18连同前左夹爪15、前右夹爪 19在未闭合的情况下开始竖直向上运动。在弹簧力的作用下，有效的实现了夹爪先闭合再 竖直向上运动，防止空行程。动作过程中前左弹簧12、前右弹簧10始终处于受压状态。后夹持机构的工作原理和前夹持机构的工作原理相同，动作同时进行。图4是夹爪闭合状态， 图5为夹紧状态。释放动作 释放动作与夹持动作相反，夹持电机4驱动丝杠5转动，将通过提升板9带动前滑 动板7和后滑动板一起竖直向下运动，首先前左弹簧12和前右弹簧10将前左水平端件13 与前右水平端件20向下压，同时带动夹爪向下运动；当两个水平端件被压到竖直档块14上 时，夹爪的竖直运动停止，前左夹爪15、前右夹爪19在前滑动板7的45°导向槽作用下，沿 水平移动丝杠作分离运动，实现夹爪的释放动作。图3为机构处于释放状态。上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得 的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
权利要求一种巡检机器人轮爪复合机构，包括行走驱动机构，驱动电机安装在手臂上，行走轮安装在手臂内侧的行走轮安装板上，与驱动电机的输出轴连接，行走轮的外缘设有轮槽，其特征在于还包括前夹持机构和后夹持机构，夹持电机安装在手臂的顶板上，输出轴穿过顶板连接丝杠，在顶板的下侧安装有竖直光杆，提升板套装在竖直光杆上，在提升板上设有丝母，与丝杠配合；在提升板的前后分别安装前后滑动板，前后滑动板的下侧的两侧分别开有底部向中间靠拢的导向槽，左右夹爪活动安装在水平移动丝杠上，水平移动丝杠的两端连接在竖直光杆上，左右夹爪上设有突出的滑块，所述的滑块插入导向槽中，在左右夹爪的末端安装有滚动轮；后夹持机构与前夹持机构结构相同，前后对称。
2.根据权利要求1所述的巡检机器人轮爪复合机构，其特征在于所述的竖直光杆为4 根，前夹持机构中的水平移动丝杠为两根，左右夹爪分别安装在前上水平移动丝杠和前下 水平移动丝杠上，前上水平移动丝杠和前下水平移动丝杠的两端分别固联在前左水平端件 和前右水平端件上，前左水平端件和前右水平端件分别套装在前左竖直光杆和前右竖直光 杆上，在前左水平端件和前右水平端件与行走轮安装板之间的竖直光杆上分别套装弹簧， 在前左水平端件和前右水平端件下方的手臂上分别设有竖直挡块，后夹持机构与前夹持机 构结构相同，前后对称。
3.根据权利要求1或2所述的巡检机器人轮爪复合机构，其特征在于在行走轮的轮槽 中压注或粘贴摩擦系数比行走轮高的材料。
4.根据权利要求1所述的巡检机器人轮爪复合机构，其特征在于所述的导向槽，其斜 度为45°。
专利摘要本实用新型涉及一种巡检机器人轮爪复合机构，包括行走驱动机构和前后夹持机构，夹持电机安装在手臂的顶板上，输出轴通过丝杠与提升板上的丝母配合，提升板套装在安装在顶板下侧的竖直光杆上；在提升板的前后分别安装前后滑动板，滑动板的下侧的两侧分别开有底部向中间靠拢的导向槽，左右夹爪活动安装在两端连接在竖直光杆上的水平移动丝杠上，其上的滑块插入导向槽中，在夹爪的末端安装滚动轮；后夹持机构与前夹持机构结构相同。本发明用一个电机驱动夹爪两个方向的运动，结构简单，节约成本；同时通过夹爪的夹持作用，增大行走轮与线路之间的正压力，从而增大摩擦力，实现了较强的驱动能力；本发明夹持效率高、重量轻、应用范围广。
文档编号B25J13/00GK201702774SQ20092023529
公开日2011年1月12日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者张建伟, 王臻, 王鲁单, 程胜, 许少强, 赵广志 申请人:昆山市工业技术研究院有限责任公司