專利名稱：巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人結(jié)構(gòu)，具體講是涉及一種用于沿架空線纜行走和夾持 的機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
巡線機(jī)器人是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電一體化系統(tǒng)，涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、自動控制、通信、傳 感器信息融合、電源技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域。巡線機(jī)器人在大坡度線路行走過程中需要增大行 走輪與線路之間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的有效驅(qū)動(文獻(xiàn)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 ；文獻(xiàn) 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)(文獻(xiàn)1，朱興龍、王洪光、房立金、趙明揚(yáng)、周驥平。一種可自動越障的超高輸 電線路巡檢機(jī)器人。第九屆國際控制、自動化、機(jī)器人與視覺會議，新加坡，2006。文獻(xiàn)2: Montambault, S. and Pouliot,N.，2007，輸電線路巡檢機(jī)器人的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。第六屆國際野 外與服務(wù)機(jī)器人會議，加穆尼克斯谷，法國，2007)。文獻(xiàn)表明現(xiàn)有機(jī)構(gòu)耗能多、效率低，越障 能力有限且控制復(fù)雜，重量大、安全保護(hù)性能差，使得機(jī)器人下線困難，難以應(yīng)用于實(shí)際的 輸電線路巡檢作業(yè)。發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有的高壓線巡檢機(jī)器人行走結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、耗能多、行走時(shí)安全保護(hù) 性差、機(jī)器人下線困難等不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、效率高、 安全保護(hù)性好、具有大坡度爬行能力的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，包括行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)安裝在手臂上，行走輪安裝在手臂內(nèi)側(cè)的行走輪安裝板 上，與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接，行走輪的外緣設(shè)有輪槽，其特征在于還包括前夾持機(jī)構(gòu)和后 夾持機(jī)構(gòu)，夾持電機(jī)安裝在手臂的頂板上，輸出軸穿過頂板連接絲杠，在頂板的下側(cè)安裝有 豎直光桿，提升板套裝在豎直光桿上，在提升板上設(shè)有絲母，與絲杠配合；在提升板的前后 分別安裝前后滑動板，前后滑動板的下側(cè)的兩側(cè)分別開有底部向中間靠攏的導(dǎo)向槽，左右 夾爪活動安裝在水平移動絲杠上，水平移動絲杠的兩端連接在豎直光桿上，左右夾爪上設(shè) 有突出的滑塊，所述的滑塊插入導(dǎo)向槽中，在左右夾爪的末端安裝有滾動輪；后夾持機(jī)構(gòu)與 前夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，前后對稱。前述的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的豎直光桿為4根，前夾持機(jī) 構(gòu)中的水平移動絲杠為兩根，左右夾爪分別安裝在前上水平移動絲杠和前下水平移動絲杠 上，前上水平移動絲杠和前下水平移動絲杠的兩端分別固聯(lián)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別套裝在前左豎直光桿和前右豎直光桿上，在前左 水平端件和前右水平端件與行走輪安裝板之間的豎直光桿上分別套裝彈簧，在前左水平端 件和前右水平端件下方的手臂上分別設(shè)有豎直擋塊，后夾持機(jī)構(gòu)與前夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同， 前后對稱。前述的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，其特征在于在行走輪的輪槽中壓注或粘貼摩擦 系數(shù)較高的材料。前述的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)向槽，其斜度為45°。本發(fā)明的有益效果是 1、驅(qū)動能力強(qiáng)本發(fā)明采用輪式驅(qū)動方式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在輸電線路上的移動功能， 驅(qū)動效率高，在坡度較大的線路型走時(shí)可以通過夾持機(jī)構(gòu)的夾持動作增大行走輪與線路之 間的正壓力，從而增大摩擦力，實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的驅(qū)動能力；2、結(jié)構(gòu)緊湊通過巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了僅用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動夾爪2個(gè)方向(水平、 豎直)的運(yùn)動功能，方案節(jié)約了成本，降低了系統(tǒng)的控制難度；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕適合 在實(shí)際巡檢機(jī)器人上應(yīng)用；3、夾持效率高通過欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)將夾爪運(yùn)動分為獨(dú)立的水平、豎直運(yùn)動，在豎 直運(yùn)動過程中實(shí)現(xiàn)夾持機(jī)構(gòu)對輸電線路的夾緊功能，此時(shí)夾緊力的方向與絲杠螺母系統(tǒng)的 方向一致，能量轉(zhuǎn)換效率高，可選用驅(qū)動能力偏小的夾持電機(jī)；4、本發(fā)明應(yīng)用范圍廣，再做相應(yīng)的改進(jìn)后可以應(yīng)用各種需要夾持的環(huán)境。

圖1為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖的后視圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例松開狀態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例閉合狀態(tài)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例夾緊狀態(tài)示意圖；圖6為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)的左視圖。圖中主要標(biāo)記的含義如下1、行走電機(jī)，2、手臂，3、頂板，4、夾持電機(jī)，5、絲杠，6、行走輪，7、前滑動板，8、前右 豎直光桿，9、提升板，10、前右彈簧，11、前左豎直光桿，12、前左彈簧，13、前左水平端件，14、 豎直擋塊，15、前左夾爪，16、滾動輪，17、前下水平移動絲杠，18、前上水平移動絲杠，19、前 右夾爪，20、前右水平端件，21、行走輪安裝板。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖的后視圖；圖3 為本發(fā)明實(shí)施例松開狀態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例閉合狀態(tài)示意圖；圖5為本發(fā)明實(shí) 施例夾緊狀態(tài)示意圖；圖6為本發(fā)明的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)的左視圖。圖示是以四個(gè)豎直光桿和前后各兩個(gè)水平移動絲杠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹的，但是本發(fā) 明并不限定于此，可以進(jìn)行等效的變換，當(dāng)然，經(jīng)等效變換的技術(shù)方案也為本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖所示，本發(fā)明的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)包括行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)、前夾持結(jié)構(gòu)和 后夾持機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)安裝在手臂上，行走輪安裝在手臂內(nèi)側(cè)的行走輪安裝板 上，與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接，行走輪的外緣設(shè)有輪槽，通過驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)動，帶動行走輪 轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人通過輪槽在架空輸電線路上行走。夾持電機(jī)安裝在手臂的頂板上部，夾持電機(jī)的輸出軸穿過頂板連接有絲杠，在頂 板的下側(cè)安裝有豎直光桿，提升板套裝在四根豎直光桿上，通過四根豎直光桿導(dǎo)向，分別為 前左豎直光杠11、前右豎直光杠8、后左豎直光杠和后右豎直光杠，四根光杠固聯(lián)在頂板3 上。在提升板上設(shè)有絲母，與絲杠配合。夾持電機(jī)的轉(zhuǎn)動通過絲杠、提升板上的絲母轉(zhuǎn)換為 提升板的豎直運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)提升板的上下運(yùn)動。在提升板的前后分別固定安裝前滑動板和后滑動板，可隨提升板一起豎直運(yùn)動。 前滑動板和后滑動板的下側(cè)的兩側(cè)分別開有底部向中間靠攏的導(dǎo)向槽。前左夾爪和前右夾 爪活動安裝在前上水平移動絲杠18與前下水平移動絲杠17上，并可沿水平移動絲杠水平 運(yùn)動。前上水平移動絲杠18與前下水平移動絲杠17的兩端分別固聯(lián)在前左水平端件13與 前右水平端件20上，前左水平端件13與前右水平端件20分別套裝在前左豎直光杠11與 前右豎直光杠8上，并可帶動水平移動絲杠沿豎直光杠上下移動。在前左水平端件13與前 右水平端件20與行走輪安裝板21之間的數(shù)值光桿上分別安裝有前左彈簧12和前右彈簧 10，在前左水平端件13與前右水平端件20的下方的手臂上分別設(shè)有豎直擋塊14，前左水平 端件13與前右水平端件20被彈簧壓在豎直檔塊14上。這樣，在夾持電機(jī)4不工作時(shí)，通 過彈簧保持夾爪的分離。在前左夾爪和前右夾爪上分別設(shè)有突出的滑塊，滑塊插入導(dǎo)向槽 中，并可沿導(dǎo)向槽滑動。通過導(dǎo)向槽的導(dǎo)引，使夾爪在水平移動絲杠上水平移動。在前左夾 爪和前右夾爪的末端安裝有滾動輪，來減少移動過程中夾爪和輸電線路之間的摩擦力。為了增加行走輪和輸電線路間的摩擦力，在行走輪的輪槽中可以壓注或粘貼摩擦 系數(shù)較高的材料。同時(shí)，為了保證夾爪上的滑塊的滑動順利，導(dǎo)向槽的設(shè)為45°。后夾持機(jī)構(gòu)與前夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，前后對稱，在此就不再贅述。本發(fā)明的工作過程為行走電機(jī)1驅(qū)動行走輪6正向或反向轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在架空輸電線上前進(jìn)或后退。夾持動作夾持電機(jī)4驅(qū)動絲杠5轉(zhuǎn)動，將通過提升板9帶動前7滑動板和后滑動板一起豎直 向上運(yùn)動，前左彈簧12、前右彈簧10將前左水平端件13與前右水平端件20壓在豎直檔塊 14上，前左夾爪15、前右夾爪19在前滑動板7上的45°導(dǎo)向槽作用下，沿前上水平移動絲 杠18、前下水平移動絲杠17相向運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)夾爪的閉合。閉合后在前滑動板7的作用下， 前左水平端件13與前右水平端件20克服前左彈簧12、前右彈簧10的壓力豎直向上運(yùn)動， 直到滾動輪16壓到輸電線上。這樣就將輸電線路夾緊了。在此過程中，前左彈簧12、前右 彈簧10可以防止前下水平移動絲杠17、前上水平移動絲杠18連同前左夾爪15、前右夾爪 19在未閉合的情況下開始豎直向上運(yùn)動。在彈簧力的作用下，有效的實(shí)現(xiàn)了夾爪先閉合再 豎直向上運(yùn)動，防止空行程。動作過程中前左彈簧12、前右彈簧10始終處于受壓狀態(tài)。后夾持機(jī)構(gòu)的工作原理和前夾持機(jī)構(gòu)的工作原理相同，動作同時(shí)進(jìn)行。圖4是夾爪閉合狀態(tài)， 圖5為夾緊狀態(tài)。釋放動作 釋放動作與夾持動作相反，夾持電機(jī)4驅(qū)動絲杠5轉(zhuǎn)動，將通過提升板9帶動前滑 動板7和后滑動板一起豎直向下運(yùn)動，首先前左彈簧12和前右彈簧10將前左水平端件13 與前右水平端件20向下壓，同時(shí)帶動夾爪向下運(yùn)動；當(dāng)兩個(gè)水平端件被壓到豎直檔塊14上 時(shí)，夾爪的豎直運(yùn)動停止，前左夾爪15、前右夾爪19在前滑動板7的45°導(dǎo)向槽作用下，沿 水平移動絲杠作分離運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)夾爪的釋放動作。圖3為機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)。上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得 的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，包括行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動電機(jī)安裝在手臂上，行走輪安裝在手臂內(nèi)側(cè)的行走輪安裝板上，與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸連接，行走輪的外緣設(shè)有輪槽，其特征在于還包括前夾持機(jī)構(gòu)和后夾持機(jī)構(gòu)，夾持電機(jī)安裝在手臂的頂板上，輸出軸穿過頂板連接絲杠，在頂板的下側(cè)安裝有豎直光桿，提升板套裝在豎直光桿上，在提升板上設(shè)有絲母，與絲杠配合；在提升板的前后分別安裝前后滑動板，前后滑動板的下側(cè)的兩側(cè)分別開有底部向中間靠攏的導(dǎo)向槽，左右夾爪活動安裝在水平移動絲杠上，水平移動絲杠的兩端連接在豎直光桿上，左右夾爪上設(shè)有突出的滑塊，所述的滑塊插入導(dǎo)向槽中，在左右夾爪的末端安裝有滾動輪；后夾持機(jī)構(gòu)與前夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，前后對稱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的豎直光桿為4 根，前夾持機(jī)構(gòu)中的水平移動絲杠為兩根，左右夾爪分別安裝在前上水平移動絲杠和前下 水平移動絲杠上，前上水平移動絲杠和前下水平移動絲杠的兩端分別固聯(lián)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別套裝在前左豎直光桿和前右豎直光 桿上，在前左水平端件和前右水平端件與行走輪安裝板之間的豎直光桿上分別套裝彈簧， 在前左水平端件和前右水平端件下方的手臂上分別設(shè)有豎直擋塊，后夾持機(jī)構(gòu)與前夾持機(jī) 構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，前后對稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，其特征在于在行走輪的輪槽 中壓注或粘貼摩擦系數(shù)比行走輪高的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的導(dǎo)向槽，其斜 度為45°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種巡檢機(jī)器人輪爪復(fù)合機(jī)構(gòu)，包括行走驅(qū)動機(jī)構(gòu)和前后夾持機(jī)構(gòu)，夾持電機(jī)安裝在手臂的頂板上，輸出軸通過絲杠與提升板上的絲母配合，提升板套裝在安裝在頂板下側(cè)的豎直光桿上；在提升板的前后分別安裝前后滑動板，滑動板的下側(cè)的兩側(cè)分別開有底部向中間靠攏的導(dǎo)向槽，左右夾爪活動安裝在兩端連接在豎直光桿上的水平移動絲杠上，其上的滑塊插入導(dǎo)向槽中，在夾爪的末端安裝滾動輪；后夾持機(jī)構(gòu)與前夾持機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同。本發(fā)明用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動夾爪兩個(gè)方向的運(yùn)動，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約成本；同時(shí)通過夾爪的夾持作用，增大行走輪與線路之間的正壓力，從而增大摩擦力，實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的驅(qū)動能力；本發(fā)明夾持效率高、重量輕、應(yīng)用范圍廣。
文檔編號B25J13/00GK201702774SQ20092023529
公開日2011年1月12日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者張建偉, 王臻, 王魯單, 程勝, 許少強(qiáng), 趙廣志 申請人:昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司