高压缆线间隔棒辅助安装机器人及避障方法与流程

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种高压缆线间隔棒辅助安装机器人及避障方法。

背景技术：

针对高压缆线架设时的一种高压缆线间隔棒辅助安装机器人，该机器人在实现间隔棒辅助安装时必须在缆线上行走。但由于高压缆线用存在间隔棒、悬垂线夹、联接板及防振锤等障碍，机器人要在缆线上行走，必须实现对这些障碍的避障。为此，提出了一种针对该高压缆线辅助安装机器人的避障方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种高压缆线间隔棒辅助安装机器人及避障方法，实现该机器人在高压缆线上行走与避障功能。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的高压缆线间隔棒辅助安装机器人，包括机器人本体(1)、第一升降驱动臂(2)、第一直线电机(3)、第二升降驱动臂(4)、第三升降驱动臂(11)、第二直线电机(12)、第四升降驱动臂(13)、第五升降驱动臂(20)、第三直线电机(21)、第六升降驱动臂(22)、第七升降驱动臂(29)、第四直线电机(30)及第八升降驱动臂(31)。其中，第一升降驱动臂(2)由第一固定臂(5)、第一升降臂(6)和第一驱动轮(7)组成；第一直线电机(3)固定于机器人本体(1)上，其两端分别固定有第一升降驱动臂(2)和第二升降驱动臂(4)；第二直线电机(12)固定于机器人本体(1)上，其两端分别固定有第三升降驱动臂(11)和第四升降驱动臂(13)；第三直线电机(21)固定于机器人本体(1)上，其两端固定有第五升降驱动臂(20)和第六升降驱动臂(22)；第四直线电机(30)固定于机器人本体(1)上，其两端固定有第七升降驱动臂(29)和第八升降驱动臂(31)。第一驱动轮(7)固定于第一升降臂(6)上，第一升降臂(6)可相对于第一固定臂(5)做升降运动；第二驱动轮(10)固定于第二升降臂(9)上，第二升降臂(9)可相对于第二固定臂(8)做升降运动；第三驱动轮(16)固定于第三升降臂(15)上，第三升降臂(15)可相对于第三固定臂(14)做升降运动；第四驱动轮(19)固定于第四升降臂(18)上，第四升降臂(18)可相对于第四固定臂(17)做升降运动；第五驱动轮(25)固定于第五升降臂(24)上，第五升降臂(24)可相对于第五固定臂(23)做升降运动；第六驱动轮(28)固定于第六升降臂(27)上，第六升降臂(27)可相对于第六固定臂(26)做升降运动；第七驱动轮(34)固定于第七升降臂(33)上，第七升降臂(33)可相对于第七固定臂(32)做升降运动；第八驱动轮(37)固定于第八升降臂(36)上，第八升降臂(36)可相对于第八固定臂(35)做升降运动。

本发明所述的高压缆线辅助安装机器人避障方法的具体实施步骤如下：

步骤1：高压缆线辅助安装机器人在缆线上正常行走，第一升降驱动臂(2)中的第一驱动轮(7)压在缆线Ⅰ(38)上，第二升降驱动臂(4)中第二驱动轮(10)压在缆线Ⅱ(39)上，第三升降驱动臂(11)中的第三驱动轮(16)压在缆线Ⅴ(42)上，第四升降驱动臂(13)压在缆线Ⅵ(43)上，第五升降驱动臂(20)中的第五驱动轮(25)压在缆线Ⅶ(44)上，第六升降驱动臂(22)中的第六驱动轮(28)压在缆线Ⅷ(45)上，第七升降驱动臂(29)中的第七驱动轮(34)压在缆线Ⅲ(40)上，第八升降驱动臂(31)中的第八驱动轮(37)压在缆线Ⅳ(41)上。各驱动轮旋转运动实现高压缆线辅助安装机器人在高压缆线上行走功能。

步骤2：当遇到如间隔棒等障碍时，第一升降驱动臂(2)中第一升降臂(6)和第二升降驱动臂(4)中第二升降臂(9)向上运动，使第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)脱离缆线Ⅰ(38)和缆线Ⅱ(39)；接着，第一直线电机(3)驱动第一升降驱动臂(2)和第二升降驱动臂(4)，使第一升降驱动臂(2)和第二升降驱动臂(4)间距离缩短至第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)位于缆线Ⅰ(38)和缆线Ⅱ(39)内侧；最后，第一升降臂(6)和第二升降臂(9)向下运动，使第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)位于间隔棒(46)下方。越过间隔棒(46)后，第一升降臂(6)和第二升降臂(9)向上运动至第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)位于略高于缆线Ⅰ(38)和缆线Ⅱ(39)位置；接着，第一直线电机(3)驱动第一升降驱动臂(2)和第二升降驱动臂(4)使第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)分别位于缆线Ⅰ(38)和缆线Ⅱ(39)上方；最后，第一升降臂(6)和第二升降臂(9)向下运动使第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)分别压紧在缆线Ⅰ(38)和缆线Ⅱ(39)上。

步骤3：当第一驱动轮(7)和第二驱动轮(10)越过障碍间隔棒(46)后，第三升降驱动臂(11)中第三升降臂(15)和第四升降驱动臂(17)中第四升降臂(18)向上运动，使第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)脱离缆线Ⅴ(42)和缆线Ⅵ(43)；接着，第二直线电机(12)驱动第三升降驱动臂(11)和第四升降驱动臂(13)，使第三升降驱动臂(11)和第四升降驱动臂(13)间距离缩短至第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)位于缆线Ⅴ(42)和缆线Ⅵ(43)内侧；最后，第三升降臂(11)和第四升降臂(17)向下运动，使第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)位于间隔棒(46)下方。越过间隔棒(46)后，第三升降臂(15)和第四升降臂(18)向上运动至第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)位于略高于缆线Ⅴ(42)和缆线Ⅵ(43)位置；接着，第二直线电机(12)驱动第三升降驱动臂(11)和第四升降驱动臂(13)使第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)分别位于缆线Ⅴ(42)和缆线Ⅵ(43)上方；最后，第三升降臂(15)和第四升降臂(18)向下运动使第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)分别压紧在缆线Ⅴ(42)和缆线Ⅵ(43)上。

步骤4：当第三驱动轮(16)和第四驱动轮(19)越过障碍间隔棒(46)后，第五升降驱动臂(20)中第五升降臂(24)和第六升降驱动臂(22)中第六升降臂(27)向上运动，使第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)脱离缆线Ⅶ(44)和缆线Ⅷ(45)；接着，第三直线电机(21)驱动第五升降驱动臂(20)和第六升降驱动臂(22)，使第五升降驱动臂(20)和第六升降驱动臂(22)间距离缩短至第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)位于缆线Ⅶ(44)和缆线Ⅷ(45)内侧；最后，第五升降臂(24)和第六升降臂(27)向下运动，使第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)位于间隔棒(46)下方。越过间隔棒(46)后，第五升降臂(24)和第六升降臂(27)向上运动至第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)位于略高于缆线Ⅶ(44)和缆线Ⅷ(45)位置；接着，第三直线电机(21)驱动第五升降驱动臂(20)和第六升降驱动臂(22)使第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)分别位于缆线Ⅶ(44)和缆线Ⅷ(45)上方；最后，第五升降臂(24)和第六升降臂(27)向下运动使第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)分别压紧在缆线Ⅶ(44)和缆线Ⅷ(45)上。

步骤5：当第五驱动轮(25)和第六驱动轮(28)越过障碍间隔棒(46)后，第七升降驱动臂(29)中第七升降臂(33)和第八升降驱动臂(31)中第八升降臂(36)向上运动，使第七驱动轮(34)和第八驱动轮(37)脱离缆线Ⅲ(40)和缆线Ⅳ(41)；接着，第四直线电机(30)驱动第七升降驱动臂(29)和第八升降驱动臂(31)，使第七升降驱动臂(29)和第八升降驱动臂(31)间距离缩短至第七驱动轮(34)和第八驱动轮(37)位于缆线Ⅲ(40)和缆线Ⅳ(41)内侧；最后，第七升降臂(33)和第八升降臂(36)向下运动，使第七驱动轮(34)和第八驱动轮(37)位于间隔棒(46)下方。越过间隔棒(46)后，第七升降臂(33)和第八升降臂(36)向上运动至第七驱动轮(34)和第八驱动轮(37)位于略高于缆线Ⅲ(40)和缆线Ⅳ(41)位置；接着，第四直线电机(30)驱动第七升降驱动臂(29)和第八升降驱动臂(31)使第七驱动轮(34)和第八驱动轮(37)分别位于缆线Ⅲ(40)和缆线Ⅳ(41)上方；最后，第七升降臂(33)和第八升降臂(36)向下运动使第七驱动轮(34)和第八驱动轮(37)分别压紧在缆线Ⅲ(40)和缆线Ⅳ(41)上。

本发明通过以上步骤可有效地实现高压缆线辅助安装机器人避障功能。该避障方法既保证了机器人安全地在缆线上行走，同时，可有效地避开缆线上间隔棒、防振锤等障碍，且操作简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明的遇障前正常行走的高压缆线辅助安装机器人状态图。

图2为第一升降驱动臂(2)和第二升降驱动臂(4)越障时状态图。

图3为第三升降驱动臂(11)和第四升降驱动臂(13)越障时状态图。

图4为第五升降驱动臂(20)和第六升降驱动臂(22)越障时状态图。

图5为第七升降驱动臂(29)和第八升降驱动臂(31)越障时状态图。

图6为高压缆线辅助安装机器人整体越过障碍间隔棒状态图。

其中，1为机器人本体、2为第一升降驱动臂、3为第一直线电机、4为第二升降驱动臂、5为第一固定臂、6为第一升降臂、7为第一驱动轮、8为第二固定臂、9为第二升降臂、10为第二驱动轮、11为第三升降驱动臂、12为第二直线电机、13为第四升降驱动臂、14为第三固定臂、15为第三升降臂、16为第三驱动轮、17为第四升降臂、18为第四升降臂、19为第四驱动轮、20为第五升降驱动臂、21为第三直线电机、22为第六升降驱动臂、23为第五固定臂、24为第五升降臂、25为第五驱动轮、26为第六固定臂、27为第六升降臂、28为第六驱动轮、29为第七升降驱动臂、30为第四直线电机、31为第八升降驱动臂、32为第七固定臂、33为第七升降臂、34为第七驱动轮、35为第八固定臂、36为第八升降臂、37为第八驱动轮、38为缆线Ⅰ、39为缆线Ⅱ、40为缆线Ⅲ、41为缆线Ⅳ、42为缆线Ⅴ、43为缆线Ⅵ、44为缆线Ⅶ、45为缆线Ⅷ、46为间隔棒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的遇障前正常行走的高压缆线辅助安装机器人状态图，该机器人包括机器人本体1、第一升降驱动臂2、第一直线电机3、第二升降驱动臂4、第三升降驱动臂11、第二直线电机12、第四升降驱动臂13、第五升降驱动臂20、第三直线电机21、第六升降驱动臂22、第七升降驱动臂29、第四直线电机30及第八升降驱动臂31。其中，第一升降驱动臂2由第一固定臂5、第一升降臂6和第一驱动轮3固定于机器人本体1上，其两端分别固定有第一升降驱动臂2和第二升降驱动臂4；第二直线电机12固定于机器人本体1上，其两端分别固定有第三升降驱动臂11和第四升降驱动臂13；第三直线电机21固定于机器人本体1上，其两端固定有第五升降驱动臂20和第六升降驱动臂22；第四直线电机30固定于机器人本体1上，其两端固定有第七升降驱动臂2和第八升降驱动臂31。第一驱动轮7固定于第一升降臂6上，第一升降臂6可相对于第一固定臂5做升降运动；第二驱动轮10固定于第二升降臂9上，第二升降臂9可相对于第二固定臂8做升降运动；第三驱动轮16固定于第三升降臂15上，第三升降臂15可相对于第三固定臂14做升降运动；第四驱动轮19固定于第四升降臂18上，第四升降臂18可相对于第四固定臂17做升降运动；第五驱动轮25固定于第五升降臂24上，第五升降臂24可相对于第五固定臂23做升降运动；第六驱动轮28固定于第六升降臂27上，第六升降臂27可相对于第六固定臂26做升降运动；第七驱动轮34固定于第七升降臂33上，第七升降臂33可相对于第七固定臂32做升降运动；第八驱动轮37固定于第八升降臂36上，第八升降臂36可相对于第八固定臂35做升降运动；

具体实施步骤如下：

步骤1：遇障前高压缆线辅助安装机器人在缆线上正常行走，第一驱动轮7、第二驱动轮10、第三驱动轮16、第四驱动轮19、第五驱动轮25、第六驱动轮28、第七驱动轮34和第八驱动轮37旋转运动，实现高压缆线辅助安装机器人在高压缆线上行走功能，如附图1所示。

步骤2：第一驱动轮16和第二驱动轮10越障。当高压缆线辅助安装机器人遇到间隔棒46等障碍时，第一升降驱动臂2中第一升降臂6和第二升降驱动臂4中第二升降臂9向上运动，使第一驱动轮7和第二驱动轮10脱离缆线Ⅰ38和缆线Ⅱ39；接着，第一直线电机3驱动第一升降驱动臂2和第二升降驱动臂4，使第一升降驱动臂2和第二升降驱动臂4间距离缩短至第一驱动轮7和第二驱动轮10位于缆线Ⅰ38和缆线Ⅱ39内侧；最后，第一升降臂6和第二升降臂9向下运动，使第一驱动轮7和第二驱动轮10位于间隔棒46下方，如附图2所示。越过间隔棒46后，第一升降臂6和第二升降臂9向上运动至第一驱动轮7和第二驱动轮10位于略高于缆线Ⅰ38和缆线Ⅱ39位置；接着，第一直线电机3驱动第一升降驱动臂2和第二升降驱动臂4使第一驱动轮7和第二驱动轮10分别位于缆线Ⅰ38和缆线Ⅱ39上方；最后，第一升降臂6和第二升降臂9向下运动使第一驱动轮7和第二驱动轮10分别压紧在缆线Ⅰ38和缆线Ⅱ39上。

步骤3：第三驱动轮16和第四驱动轮19越障。当第一驱动轮7和第二驱动轮10越过障碍间隔棒46后，第三升降驱动臂11中第三升降臂15和第四升降驱动臂17中第四升降臂18向上运动，使第三驱动轮16和第四驱动轮19脱离缆线Ⅴ42和缆线Ⅵ43；接着，第二直线电机12驱动第三升降驱动臂11和第四升降驱动臂13，使第三升降驱动臂11和第四升降驱动臂13间距离缩短至第三驱动轮16和第四驱动轮19位于缆线Ⅴ42和缆线Ⅵ43内侧；最后，第三升降臂11和第四升降臂17向下运动，使第三驱动轮16和第四驱动轮19位于间隔棒46下方，如附图3所示。越过间隔棒46后，第三升降臂15和第四升降臂18向上运动至第三驱动轮16和第四驱动轮19位于略高于缆线Ⅴ42和缆线Ⅵ43位置；接着，第二直线电机12驱动第三升降驱动臂11和第四升降驱动臂13使第三驱动轮16和第四驱动轮19分别位于缆线Ⅴ42和缆线Ⅵ43上方；最后，第三升降臂15和第四升降臂18向下运动使第三驱动轮16和第四驱动轮19分别压紧在缆线Ⅴ42和缆线Ⅵ43上。

步骤4：第五驱动轮25和第六驱动轮28越障。当第三驱动轮16和第四驱动轮19越过障碍间隔棒46后，第五升降驱动臂20中第五升降臂24和第六升降驱动臂22中第六升降臂27向上运动，使第五驱动轮25和第六驱动轮28脱离缆线Ⅶ44和缆线Ⅷ45；接着，第三直线电机21驱动第五升降驱动臂20和第六升降驱动臂22，使第五升降驱动臂20和第六升降驱动臂22间距离缩短至第五驱动轮25和第六驱动轮28位于缆线Ⅶ44和缆线Ⅷ45内侧；最后，第五升降臂24和第六升降臂27向下运动，使第五驱动轮25和第六驱动轮28位于间隔棒46下方，如附图4所示。越过间隔棒46后，第五升降臂24和第六升降臂27向上运动至第五驱动轮25和第六驱动轮28位于略高于缆线Ⅶ44和缆线Ⅷ45位置；接着，第三直线电机21驱动第五升降驱动臂20和第六升降驱动臂22使第五驱动轮25和第六驱动轮28分别位于缆线Ⅶ44和缆线Ⅷ45上方；最后，第五升降臂24和第六升降臂27向下运动使第五驱动轮25和第六驱动轮28分别压紧在缆线Ⅶ44和缆线Ⅷ45上。

步骤5：第七驱动轮34和第八驱动轮37越障。当第五驱动轮25和第六驱动轮28越过障碍间隔棒46后，第七升降驱动臂29中第七升降臂33和第八升降驱动臂31中第八升降臂36向上运动，使第七驱动轮34和第八驱动轮37脱离缆线Ⅲ40和缆线Ⅳ41；接着，第四直线电机30驱动第七升降驱动臂29和第八升降驱动臂31，使第七升降驱动臂29和第八升降驱动臂31间距离缩短至第七驱动轮34和第八驱动轮37位于缆线Ⅲ40和缆线Ⅳ41内侧；最后，第七升降臂33和第八升降臂36向下运动，使第七驱动轮34和第八驱动轮37位于间隔棒46下方，如附图5所示。越过间隔棒46后，第七升降臂33和第八升降臂36向上运动至第七驱动轮34和第八驱动轮37位于略高于缆线Ⅲ40和缆线Ⅳ41位置；接着，第四直线电机30驱动第七升降驱动臂29和第八升降驱动臂31使第七驱动轮34和第八驱动轮37分别位于缆线Ⅲ40和缆线Ⅳ41上方；最后，第七升降臂33和第八升降臂36向下运动使第七驱动轮34和第八驱动轮37分别压紧在缆线Ⅲ40和缆线Ⅳ41上，如附图6所示。

通过以上步骤可实现高压缆线辅助安装机器人避障功能。