一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人的制作方法

本发明涉及巡检机器人领域，更具体地说，涉及一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人。

背景技术：

进入21世纪后，我国科学与经济正在高速向前，输电线路的分布范围越来越广，靠人工巡检输电线路的方法越来越难以应对分布复杂的输电线路，现有巡检机器人在坡度较大的线路部分难以沿线路运动完成巡检工作，巡检机器人沿各类线路运行的稳定性和可靠性成为衡量机器人性能的重要指标。

在一些山区输电线路上经常存在坡度较大的路段，这些路段大部分地势险峻，靠人工巡检十分困难，由于摩擦力较大的原因现有巡检机器人难以在大坡度线路上运行，巡检机器人在大坡度路段上运行也是巡检工作中的重要一环，因此，巡检机器人如何安全稳定地在大坡度线路上运行对于巡检工作来说十分重要。为此，本发明提供了一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人，能够实现在大坡度线路上安全稳定地完成巡线工作。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人，该机器人机械结构简单、空间占用率低、结构稳固、安全性高，能够实现在大坡度线路上安全稳定地完成巡线工作。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

设计一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人，包括行走机构、同步机构、动力系统、监控系统，所述动力系统为行走机构提供行走动力，所述行走机构用于在输电线路上运动，所述同步机构用于同步动力系统的转动，所述监控系统用于监控输电线路上的状况并将信息传回控制站、接收控制站发出的信息并通过控制动力系统调整巡检机器人的运动。

在上述方案中，所述行走机构包括由多个爬行轮爪首尾连接形成的爬行轮爪组闭环，其中，相邻两个所述爬行轮爪通过其两侧的定位孔插销连接。所述爬行轮爪组闭环两侧安装有轮盘、支撑板，位于左侧的动力轴贯穿位于左侧的轮盘且两者通过第一键连接，位于右侧的动力轴贯穿位于右侧的轮盘且两者通过第二键连接，所述动力轴通过轴承与齿轮架连接，所述轮盘通过轮盘套和轴端端盖限制其沿动力轴的轴向位置，所述支撑板与端部挡板连接，所述轴端端盖与端部侧板连接，所述端部挡板还与中部侧板通过长销连接；所述中部小轴和滚杆位于爬行轮爪组闭环内侧并与中部侧板紧固连接，用于支撑位于爬行轮爪组闭环中部的上方爬行轮爪与下方爬行轮爪保持固定距离。所述齿轮架的顶端、两侧分别通过第三螺钉安装有齿轮架端盖、齿轮架顶盖。

所述行走机构的工作原理如下：所述动力轴通过第一键和第二键将动力传递至轮盘，所述轮盘带动爬行轮爪运动，所述爬行轮爪在运动时周期性闭合和张开以抓住或放开导线，实现机器人沿导线运动。

在上述方案中，所述同步机构包括软轴，所述软轴通过轴承与第一斜齿轮连接，所述动力轴通过轴承与第二斜齿轮连接，所述第二斜齿轮与第一斜齿轮啮合将动力轴的动力传递至软轴，形成矩形闭环，实现同步动力系统的转动。所述末端端盖、缺口端盖、圆形端盖、齿轮架依次连接，用于外部连接和固定软轴和动力轴。

如图9所示，所述动力系统包括机箱、电池、电机，所述第三斜齿轮通过第三键与电机相连，所述电池、电机安装在机箱中，所述电池为电机供电，所述第三斜齿轮与第二斜齿轮啮合将电机的动力传递至动力轴。四个所述机箱设置在矩形闭环的四个角上，一号机箱14.1、三号机箱14.3放置电池，二号机箱14.2、四号机箱14.4放置电机。

在上述方案中，所述监控系统包括摄像头、摄像头支架、摄像头基座、天线、集成电路，所述摄像头与摄像头支架通过第一螺钉连接，所述摄像头支架与摄像头基座连接，所述摄像头基座与端部侧板13通过第二螺钉紧固连接，所述摄像头、集成电路、天线依次连接；所述摄像头采集信息并传递至集成电路处理，然后通过天线传回控制站；所述集成电路通过天线接收控制站发出的信息，由所述集成电路控制电机的转速，调整巡检机器人的运动。

本发明工作原理如下：

所述电池为电机供电，所述电机通过第三斜齿轮与第二斜齿轮啮合、第二斜齿轮与第一斜齿轮啮合向动力轴、软轴输出动力，所述软轴同步电机的转动：所述动力轴将动力传递至轮盘，所述轮盘带动爬行轮爪运动，所述爬行轮爪在运动时周期性闭合和张开以抓住或放开输电线路，实现机器人沿输电线路运动。所述摄像头采集机器人前方和后方的环境信息并传递至集成电路处理，然后通过天线传回控制站；所述集成电路通过天线接收控制站发出的信息，由所述集成电路控制电机的转速，从而调整机器人的运动，使其适用在大坡度输电线路行走。

本发明的履带式巡检机器人巡线效率高、机械机构简单、空间占用率低、作业安全性高。本发明的架空输电线路履带式巡检机器人在运行时与输电线路之间的摩擦力主要由爬行轮爪与输电线路之间夹持的正压力提供，重力对其影响不大。因此，在无论其在平滑路段或者大坡度路段运行时，非极端情况下均能保证巡检机器人与输电线路之间有足够的摩擦力，让巡检机器人能够顺利在输电线路上移动完成巡线工作。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

(1)巡检效率高：本发明的行走机构与导线之间产生较大的摩擦力，且此摩擦力受重力影响不大，可以让机器人在坡度大的线路上正常运行，不会因巡检过程中遇到坡度大的路段而降低巡检效率。

(2)结构简单、空间占用率低：本发明的履带式巡检机器人体积小，重量轻，在线路上运行时或者存放时，占用空间小，结构简单可靠。

(3)作业安全性高：本发明的履带式巡检机器人在巡检过程中，行走机构牢牢抓住导线，降低了机器人巡检过程中出现打滑的可能性，作业过程安全性高。

附图说明

图1为一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图2中i处的放大示意图；

图4为图1的俯视图；

图5为行走机构的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5的左视图；

图8为同步机构的结构示意图；

图9为动力系统的结构示意图；

图10为监控系统的结构示意图。

图中：1-第一螺钉，2-长销，3-端部挡板，4-中部侧板，5-爬行轮爪，6-滚杆，7-摄像头基座，8-第二螺钉，9-摄像头支架，10-摄像头，11-第三螺钉，12-第一键，13-端部侧板，14-机箱(14.1-一号机箱，14.2-二号机箱，14.3-三号机箱，14.4-四号机箱)，15-轮盘，16-第二键，17-动力轴，18-电机，19-齿轮架，20-软轴，21-天线，22-第一斜齿轮，23-第三键，24-第二斜齿轮，25-第三斜齿轮，26-末端端盖，27-缺口端盖，28-圆形端盖，29-齿轮架端盖，30-齿轮架顶盖，31-轴端端盖，32-支撑板，33-中部小轴，34-电池，35-集成电路。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明提供一种适用于架空输电线路的履带式巡检机器人，包括行走机构、同步机构、动力系统、监控系统，所述动力系统为行走机构提供行走动力，所述行走机构用于在输电线路上运动，所述同步机构用于同步动力系统的转动，所述监控系统用于监控输电线路上的状况并将信息传回控制站、接收控制站发出的信息并通过控制动力系统调整巡检机器人的运动。

如图1-7所示，行走机构包括由多个爬行轮爪5首尾连接形成的爬行轮爪组闭环，其中，相邻两个爬行轮爪5通过其两侧的定位孔插销连接。爬行轮爪组闭环两侧安装有轮盘15、支撑板32，位于左侧的动力轴17贯穿位于左侧的轮盘15且两者通过第一键12连接，位于右侧的动力轴17贯穿位于右侧的轮盘15且两者通过第二键16连接，动力轴17通过轴承与齿轮架19连接，轮盘15通过轮盘套和轴端端盖31限制其沿动力轴17的轴向位置，支撑板32与端部挡板3连接，轴端端盖31与端部侧板13连接，端部挡板3还与中部侧板4通过长销2连接；中部小轴33和滚杆6位于爬行轮爪组闭环内侧并与中部侧板4紧固连接，用于支撑位于爬行轮爪组闭环中部的上方爬行轮爪与下方爬行轮爪保持固定距离。齿轮架19的顶端、两侧分别通过第三螺钉11安装有齿轮架端盖29、齿轮架顶盖30。

行走机构的工作原理如下：动力轴17通过第一键12和第二键16将动力传递至轮盘15，轮盘15带动爬行轮爪5运动，爬行轮爪5在运动时周期性闭合和张开以抓住或放开导线，实现机器人沿导线运动。

如图8所示，同步机构包括软轴20，软轴20通过轴承与第一斜齿轮22连接，动力轴17通过轴承与第二斜齿轮24连接，第二斜齿轮24与第一斜齿轮22啮合将动力轴17的动力传递至软轴20，形成矩形闭环，实现同步动力系统的转动。末端端盖26、缺口端盖27、圆形端盖28、齿轮架19依次连接，用于外部连接和固定软轴20和动力轴17。

如图9所示，动力系统包括机箱14、电池34、电机18，第三斜齿轮25通过第三键23与电机18相连，电池34、电机18安装在机箱14中，电池34为电机18供电，第三斜齿轮25与第二斜齿轮24啮合将电机18的动力传递至动力轴17。四个机箱14设置在矩形闭环的四个角上，一号机箱14.1、三号机箱14.3放置电池34，二号机箱14.2、四号机箱14.4放置电机18。

如图10所示，监控系统包括摄像头10、摄像头支架9、摄像头基座7、天线21、集成电路35，摄像头10与摄像头支架9通过第一螺钉1连接，摄像头支架9与摄像头基座7连接，摄像头基座7与端部侧板13通过第二螺钉8紧固连接，摄像头10、集成电路35、天线21依次连接；摄像头10采集信息并传递至集成电路35处理，然后通过天线21传回控制站；集成电路35通过天线21接收控制站发出的信息，由集成电路35控制电机18的转速，调整巡检机器人的运动。

本发明工作原理如下：

电池34为电机18供电，电机18通过第三斜齿轮25与第二斜齿轮24啮合、第二斜齿轮24与第一斜齿轮22啮合向动力轴17、软轴20输出动力，软轴20同步电机18的转动：动力轴17将动力传递至轮盘15，轮盘15带动爬行轮爪5运动，爬行轮爪5在运动时周期性闭合和张开以抓住或放开输电线路，实现机器人沿输电线路运动。摄像头10采集机器人前方和后方的环境信息并传递至集成电路35处理，然后通过天线21传回控制站；集成电路35通过天线21接收控制站发出的信息，由集成电路35控制电机18的转速，从而调整机器人的运动，使其适用在大坡度输电线路行走。

本发明的履带式巡检机器人巡线效率高、机械机构简单、空间占用率低、作业安全性高。本发明的架空输电线路履带式巡检机器人在运行时与输电线路之间的摩擦力主要由爬行轮爪与输电线路之间夹持的正压力提供，重力对其影响不大。因此，在无论其在平滑路段或者大坡度路段运行时，非极端情况下均能保证巡检机器人与输电线路之间有足够的摩擦力，让巡检机器人能够顺利在输电线路上移动完成巡线工作。

附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。