专利名称：具有升降夹持功能的巡检机器人机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动机器人，具体地说是一种具有升降夹持功能 的巡检机器人机构。
背景技术：
输电线路是电力系统极为重要的组成部分，为了保证其安全稳定 的运行，需要定期进行巡视检查。目前釆用的方法主要有人工巡检和
直升机巡检。人工巡检的效率低，劳动强度大，危险性高；直升机巡 检的成本高，巡检质量易受气候影响。因此，需要研制能够携带通信 和巡检仪器的机器人来代替人工对输电线路进行自动巡检，以提高效 率，确保输电线路的安全运行。在现有的超高压输电线巡检机器人机 构中，大部分釆用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机 构(参见文献1: Jun Sawada, Kazuyuki Kusumoto, Tadashi Munakata, Yasuhisa Maikawa， Yoshinobu Ishikawa, "A Mobile Robot For Inspection of Power Transmission Lines", IEEE Trans. Power Delivery, 1991, Vol. 6, No. 1: pp. . 309-315;文献2: Mineo Higuchi, Yoichiro Maeda, Sadahiro Tsutani, Shiro Hagihara, "Development of a Mobile Inspection Robot for Power Transmission Lines", J. of the Robotics Society of Japan, Japan, Vol. 9, No. 4, pp. 457-463， 1991),或者釆用多组移动单元串联组成的多自.由度移 动机构(文献3: Shin-ichi Aoshiraa, Takeshi Tsujimura, Tetsuro Yabuta, "A Wire Mobile Robot with Multi-unit Structure", IEEE/RSJ Intermational Workshop on Intelligent Robots and Systems ' 89， S印.4-6, 1989, Tsukuba, Japan, pp. 414-421)。 这些巡检机器人的结构复杂、重量大，跨越障碍过程复杂，越障时间 长，行走速度慢，爬坡角度小，在行走时安全保护性差，因此，难以 应用于实际的超高压输电线路巡检作业中。
实用新型内容
针对现在技术中存在的上述不足之处，本实用新型的目的在于提 供一种具有升降夹持功能的巡检机器人机构，具有重量轻、越障过程
简单、越障时间短、爬坡角度大、行走速度快、安全保护好的特点。
本实用新型的目的是通过以上技术方案来实现的本实用新型包括前手臂、前行走轮、后手臂、后行走轮、箱体及 升降夹持机构，箱体上分别设有前、后手臂，前、后手臂上分别安装 有可转动的前、后行走轮，前、后行走轮分别通过安装在前、后手臂
上的前、后行走电机驱动行走；在箱体内位于前后手臂之间设有增加 前、后行走轮对架空地线正压力的升降夹持机构；升降夹持机构包括 前、后夹紧轮及一组升降组件、多组导向组件，前、后夹紧轮安装在 升降组件上，升降组件的外围均布有多组导向组件。
其中升降组件包括连接架、丝杠端座、丝杠、丝母、主动齿轮、 从动齿轮、升降电机及固定架，升降电机安装在固定架上，升降电机 的输出轴上设有主动齿轮，丝杠端座安装在连接架上，丝杠的一端与 丝杠端座相连，另一端为自由端，丝杠上螺紋连接有丝母，丝母上设 有与主动齿轮啮合传动的从动齿轮；丝母的下方设有套接在丝杠上的 支撑套，支撑套的外部设有固接于固定架上的轴承座，支撑套与轴承 座之间自上而下依次设有推力轴承、角接触轴承，角接触轴承的下方 设有与支撑套螺紋连接的锁紧螺母；连接架的两端分别与伸缩导轨的 一端相连接，固定架上安装有两个第二直线轴承，两根伸缩导轨的另 一端由第二直线轴承穿过、设有第二导轨挡片；其中任一伸缩导轨靠 近与连接架相连的一端设有上触发片，靠近第二导轨挡片的一端设有 下触发片；在固定架上、带有触发片的伸缩导轨穿过的一侧设有接近 开关；接近开关通过安装座安装在固定架上，在安装座的上下两侧均 安装有接近开关；所述导向组件为四组，结构相同，均布于固定架上， 每组导向组件包括导轨、导轨挡片、压縮弹簧及弹簧挡片，导轨的顶 端固接于箱体，固定架上均布有四个第一直线轴承，四根导轨的末端
由第一直线轴承穿过、安装有弹簧挡片，在弹簧挡片与固定架之间的 导轨上套接有压缩弹簧，导轨的顶端设有导轨挡片；所述前、后夹紧 轮分别安装在支撑板的两端，在两夹紧轮之间、位于支撑板的中间位 置设有转动轴，转动轴的两端分别与支撑板相连；连接架套设在转动 轴上；转动轴的两端通过挡片、螺钉固接在支撑板上，挡片与连接架 之间的转动轴上设有套简，连接架可相对于转动轴转动；所述前、后 手臂上分别设有与箱体连接的封闭板。 本实用新型的优点与积极效果为
L安全保护性好。本实用新型在行走过程中除了两个行走轮在 线上，还有升降夹持机构的两个夹紧轮从下边夹紧架空地线，使机器 人机构在行走和越障过程中避免从地线上掉下来，起到安全保护作用。
2.爬坡角度大。本实用新型机器人机构有两个主动驱动的行走轮，行走能力强，并且在爬大坡度线路时有两个夹紧轮可从下边压紧 架空地线，增大了行走轮对架空地线的正压力，从而增加了摩擦力，
可爬40。以上线路。
3. 越障过程简单且越障时间短。本实用新型行走轮的轮槽宽且 深，遇到防振锤、压接管等障碍可采取直接开过障碍的方式越障，越 障过程简单，所耗的时间短。
4. 重量轻。本实用新型结构简单，前后手臂自由度少，所用电 机数量少，从而降低了整个机构的重量。
5. 应用范围广。本实用新型的行走轮可在不同直径的线路上行 走，对线路的直径变化适应性好，可广泛应用于高压输电线路和电话 线路的巡检机器人移动机构。
图l为本实用新型的结构主视图2为图1的俯视图3为图1的左视图4为图1中升降夹持机构的结构主视图5为图4的俯视图6为图4中的A—A剖视图7为图4的右视其中l为前手臂，2为前行走轮，3为封闭板，4为箱体，5为 升降夹持机构，6为后手臂，7为后行走轮，8为后行走电机，9为前 夹紧轮，IO为后夹紧轮，ll为支撑板，12为导轨，13为第一导轨挡 片，14为第一直线轴承，15为固定架，16为压缩弹簧，17为弹簧挡 片，18为伸缩导轨，19为第二导轨挡片，20为转动轴，21为连接架， 22为套简，23为挡片，24为螺钉，25为丝杠端座，26为丝杠，27 为丝母，28为主动齿轮，29为从动齿轮，30为支撑套，31为推力轴 承，32为角接触轴承，33为轴承座，34为锁紧螺母，35为升降电机, 36为下触发片，37为上触发片，38为接近开关，39为安装座，40 为第二直线轴承，41为前行走电机，42为架空地线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1~7所示，本实用新型用于架空输电线路上进行巡检作业 操作，包括前手臂l、前行走轮2、后手臂6、后行走轮7、箱体4及 升降夹持机构5，箱体4上分别设有前、后手臂l、 6,前、后行走轮 2、 7分别通过轴承安装在前、后手臂l、 6上，前、后手臂l、 6上 分别设有前、后行走电机41、 8，前、后行走电机41、 8分别驱动前、 后行走轮2、 7转动，实现在架空地线42上行走。在粮体4内设有增加前、后行走轮2、 7对架空地线正压力的升降夹持机构5。前、后 手臂1、 6上分别设有与箱体4连接的封闭板3，可防止行走轮从架 空地线42上滑落。
升降夹持机构5包括前、后夹紧轮9、 IO及一组升降组件、多组 导向组件(本实施例为四组)，前、后夹紧轮9、 IO安装在升降组件 上，升降组件的外围均布有多组导向组件。
前、后夹紧轮9、 10的两侧设有两个支撑板11,前、后夹紧轮9、 10分别安装在支撑板11的两端，在两夹紧轮之间、位于支撑板11 的中间位置设有转动轴20，转动轴20的两端通过挡片23、螺钉24 固接在支撑板11上，挡片23与连接架21之间的转动轴20上设有套 简22。
升降组件包括连接架21、丝杠端座25、丝杠26、丝母27、主动 齿轮28、从动齿轮29、支撑套30、推力轴承31、角接触轴承32、 轴承座33、锁紧螺母34、升降电机35、伸缩导轨18、第二导轨挡片 19、上触发片37、下触发片36、接近开关38、安装座39、第二直线 轴承40及固定架15，升降电机35通过螺钉固定安装在固定架15上， 升降电机35的输出轴由固定架15穿过、并设有主动齿轮28,丝杠 端座25固定在丝杠26的顶端并通过螺钉安装在连接架21上，连接 架21套接在转动轴20上，丝杠26的一端与丝杠端座25固接，另一 端为自由端，丝杠26上螺紋连接有丝母27,丝母27的下方设有套 接在丝杠26上的支撑套30,丝母27上设有与主动齿轮28啮合传动 的从动齿轮29,从动齿轮29、丝母27及支撑套30通过螺钉固定在 一起。支撑套30的外部设有固接于固定架15上的轴承座33,支撑 套30与轴承座33之间自上而下依次设有推力轴承31、角接触轴承 32,角接触轴承32的下方设有与支撑套30螺紋连接的两个锁紧螺母 34。升降电机35运转，通过主、从动齿轮28、 29的啮合传动，带动 丝母27转动，通过丝母27与丝杠26的螺紋连接传动，将丝母27的 转动副变为丝杠26的移动副，使丝杠26升高或降低，进而使连接架 21和丝杠端座25升高或降低，实现了前、后夹紧轮9、 IO的升高或 降低。
连接架21的两端分别与伸缩导轨18的一端相连接，固定架15 上安装有两个第二直线轴承40，两根伸缩导轨18 .的另 一端由第二直 线轴承40穿过、设有第二导轨挡片19;其中任一伸縮导轨18靠近 与连接架21相连的一端设有上触发片，靠近第二导轨挡片19的一端 设有下触发片36;在固定架15上、带有触发片的伸缩导轨穿过的一 侧通过安装座39设有接近开关38，安装座39的上下两侧均安装有接近开关38。
导向组件为四组，结构相同，均布于固定架15上，每组导向组 件包括导轨12、导轨挡片13、压缩弹簧16及弹簧挡片17，导轨12 的顶端固接于箱体4的上盖，固定架15上均布有四个第一直线轴承 14,四根导轨12的末端由第一直线轴承14穿过、安装有弹簧挡片 17，在弹簧挡片17与固定架15之间的导轨上套接有压缩弹簧16， 导轨12的顶端设有导轨挡片13。前、后夹紧轮9、 IO受到架空地线 42很大的压力时，会使支撑板ll、连接架21、主动齿轮28、从动齿 轮29、固定架15及前、后夹紧轮9、 10沿四根导轨12下移，实现
了夹紧轮受力移动时的导向功能。
箱体4内安装有控制器，控制器为现有技术，可为PLC、单片机等。
本实用新型的工作原理为
当线路角度较小时，巡检机器人机构的前、后行走轮2、 7都在 架空地线42上方，前、后行走电机41、 8上电后分别驱动前、后行 走轮2、 7正向或反向转动，实现机器人机构在架空地线42上前进或 后退。当遇到防振锤或压接管时，行走电机直接驱动行走轮从障碍上 开过去，实现了跨越障碍的功能。
当线路角度较大时，前、后行走轮2、 7的驱动力不足以带动机 器人机构沿架空地线42往上爬时，启动升降夹持机构5。升降夹持 机构的升降电机35上电驱动主动齿轮28转动，通过主、从动齿轮 28、 29的啮合传动，带动从动齿轮29及丝母27转动；丝母27通过 与丝杠26的螺紋连接，带动了丝杠26升高，使固定在丝杠26顶端 的支撑板ll、连接架21上升，从而使前、后夹紧轮9、 IO升高，从 下方夹紧架空地线42,增大了前、后行走轮2、 7对架空地线42的 正压力，从而增加了摩擦力，使机器人机构能沿着大角度的架空地线 42向上爬行。在连接架21升高的过程中，连接架21两端的伸缩导 轨18随着连接架21共同升高，当伸缩导轨18末端的下触发片36到 达固定架15下方的接近开关38时，接近开关38向控制器发出信号， 控制器控制升降电机35停止工作。
当遇到压接管时，前行走轮骑上压接管后，前、后夹紧轮9、 10 在架空地线42下方碰到压接管时，在压接管的力作用下，升降组件 会沿四组导向组件的导轨12向下移动，使压接管进入到两夹紧轮与 架空地线之间的空间，同时由于压缩弹簧16向上弹力的作用，两夹 紧轮从下方夹紧压接管，行走轮带动机器人从压接管上直接开过，实 现了对压接管的跨越。当机器人完成巡检任务，需要从线上取下时，启动升降夹持机构，
将其落回箱体内，具体为升降电机35上电驱动主动齿轮28转动， 通过主、从动齿轮28、 29的咕合传动，带动从动齿轮29及丝母27 转动；丝母27通过与丝杠26的螺紋连接，带动了丝杠26降低，使 固定在丝杠26顶端的支撑板11、连接架21下降，从而使前、后夹 紧轮9、 IO降低，松开架空地线42往箱体内部下降。在前、后夹紧 轮9、 IO及连接架21下降的过程中，连接架21两端的伸缩导轨18 随着连接架21 —起下降，当伸缩导轨18的上触发片37到达固定架 15上方的接近开关38时，接近开关38向控制器发出信号，控制器 控制升降电机35停止工作，此时升降夹持机构已经下降到达箱体内 部。随后，将前、后手臂l、 6上连接的封闭板3打开，取下巡检机 器人。
本实用新型釆用能够升降夹持的夹持机构，能增大行走轮与架空 地线的正压力，有利于行走、爬坡和越障，安全保护性好，越障过程 简单、越障时间短，适合野外作业和上下线路的需要。
权利要求1.一种具有升降夹持功能的巡检机器人机构，其特征在于包括前手臂(1)、前行走轮(2)、后手臂(6)、后行走轮(7)、箱体(4)及升降夹持机构(5)，箱体(4)上分别设有前、后手臂(1、6)，前、后手臂(1、6)上分别安装有可转动的前、后行走轮(2、7)，前、后行走轮(2、7)分别通过安装在前、后手臂(1、6)上的前、后行走电机(41、8)驱动行走；在箱体(4)内位于前后手臂之间设有增加前、后行走轮(2、7)对架空地线正压力的升降夹持机构(5)；升降夹持机构(5)包括前、后夹紧轮(9、10)及一组升降组件、多组导向组件，前、后夹紧轮(9、10)安装在升降组件上，升降组件的外围均布有多组导向组件。
2. 按权利要求1所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于升降组件包括连接架(21 )、丝杠端座(25 )、丝杠(26 )、 丝母(27)、主动齿轮(28)、从动齿轮U9)、升降电机(3"及固 定架(15 ),升降电机(35 )安装在固定架(15 )上，升降电机(35 ) 的输出轴上设有主动齿轮(28 ),丝杠端座(25 )安装在连接架(21 ) 上，丝杠(26)的一端与丝杠端座(25)相连，另一端为自由端，丝 杠(26 )上螺紋连接有丝母(27 ),丝母(27 )上设有与主动齿轮(28 ) 啮合传动的从动齿轮(29)。
3. 按权利要求2所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于所述丝母(27)的下方设有套接在丝杠(26)上的支撑 套(30),支撑套(30)的外部设有固接于固定架(15)上的轴承座(33),支撑套(30)与轴承座(33)之间自上而下依次设有推力轴 承Ol)、角接触轴承(32),角接触轴承(32)的下方设有与支撑套 (30)螺紋连接的锁紧螺母(3"。
4. 按权利要求2所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于所述连接架(21)的两端分别与伸缩导轨(18)的一端 相连接，固定架(15)上安装有两个第二直线轴承(40),两根伸縮 导轨(18 )的另 一端由第二直线轴承(40 )穿过、设有第二导轨挡片(19 );其中任一伸缩导轨(18 )靠近与连接架(21 )相连的一端设 有上触发片，靠近第二导轨挡片(19)的一端设有下触发片(36); 在固定架(15)上、带有触发片的伸缩导轨穿过的一侧设有接近开关(38)。
5. 按权利要求4所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构，其特征在于所述接近开关(38 )通过安装座(39 )安装在固定架(15 ) 上，在安装座(39)的上下两侧均安装有接近开关(38)。
6. 按权利要求1所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于所述导向组件为四组，结构相同，均布于固定架(15) 上，每组导向组件包括导轨(12)、导轨挡片(13)、压缩弹簧(16) 及弹簧挡片(17 )，导轨(12 )的顶端固接于箱体(4 ),固定架(15 ) 上均布有四个第一直线轴承(14)，四根导轨(12)的末端由第一直 线轴承(14)穿过、安装有弹簧挡片(17),在弹簧挡片(17)与固 定架(15)之间的导轨上套接有压缩弹簧(16),导轨(12)的顶端 设有导轨挡片(13)。
7. 按权利要求1所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于所述前、后夹紧轮(9、 10)分别安装在支撑板(11) 的两端，在两夹紧轮之间、位于支撑板(ll)的中间位置设有转动轴(20),转动轴(20)的两端分别与支撑板(11)相连；连接架(21) 套设在转动轴(20)上。
8. 按权利要求7所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于所述转动轴(20)的两端通过挡片(")、螺钉U4) 固接在支撑板(ll)上，挡片(23)与连接架(21)之间的转动轴(20) 上设有套筒(22),连接架(21.)可相对于转动轴(20)转动。
9. 按权利要求1所述的具有升降夹持功能的巡检机器人机构， 其特征在于所述前、后手臂(1、 6)上分别设有与箱体(4)连接 的封闭板(3)。
专利摘要本实用新型涉及移动机器人，具体地说是一种具有升降夹持功能的巡检机器人机构，包括前手臂、前行走轮、后手臂、后行走轮、箱体及升降夹持机构，箱体上分别设有前、后手臂，前、后手臂上分别安装有可转动的前、后行走轮，前、后行走轮分别通过安装在前、后手臂上的前、后行走电机驱动行走；在箱体内位于前后手臂之间设有增加前、后行走轮对架空地线正压力的升降夹持机构；升降夹持机构包括前、后夹紧轮及一组升降组件、多组导向组件，前、后夹紧轮安装在升降组件上，升降组件的外围均布有多组导向组件。本实用新型采用能够升降夹持的夹持机构，能增大行走轮与架空地线的正压力，有利于行走、爬坡和越障，安全保护性好，越障过程简单、越障时间短。
文档编号H02G1/02GK201332238SQ20082023928
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者何立波, 烈 凌, 房立金, 王洪光 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所