本發(fā)明涉及柔索作業(yè)機器人領(lǐng)域，具體涉及柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)。

背景技術(shù)：

為了保證柔索安全穩(wěn)定的運行，必須定期對高壓輸電線進(jìn)行檢修。近幾十年來國內(nèi)外研究和探索過多種可以在架空柔索上進(jìn)行行走的機械結(jié)構(gòu)，也出現(xiàn)了很多線上行走巡檢機器人，并且巡檢機器人必須具備線上行走和夾持鎖緊能力，以滿足巡檢過程中的行走、爬坡和越障要求，故機器人的輪爪機構(gòu)是巡檢機器人非常關(guān)鍵的部分。

目前巡檢機器人的輪爪機構(gòu)大部分為懸臂梁式輪式行走、蝸輪蝸桿夾緊或翻轉(zhuǎn)式輪式輪爪機構(gòu)，這些機構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、能耗高，并且在行走時安全保護(hù)性差，難以適應(yīng)實際的輸電線路作業(yè)情況，不利于廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)，以滿足柔索作業(yè)過程中的行走、爬坡和越障要求。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)，包括行走機構(gòu)、開合機構(gòu)、抱緊機構(gòu)、位姿識別機構(gòu)；所述的行走機構(gòu)開合由開合機構(gòu)控制；所述的抱緊機構(gòu)下方安裝有行走機構(gòu)，所述的位姿識別機構(gòu)安裝在行走機構(gòu)上。

所述的行走機構(gòu)，包括由行走輪、驅(qū)動輪支架、輔助輪芯支架、驅(qū)動電機；行走輪包括驅(qū)動軸、驅(qū)動輪和輔助芯軸組成，驅(qū)動軸安裝在驅(qū)動輪軸心線的一端上，驅(qū)動電機通過錐齒輪組與驅(qū)動軸連接，所述的驅(qū)動電機固定于驅(qū)動輪支架上；所述的輔助芯軸安裝在第二支座上；所述的驅(qū)動輪軸心線的另一端上有軸槽，所述的軸槽用于插入所述的輔助芯軸。

所述的驅(qū)動輪外部包覆U型槽聚氨酯。

所述的開合機構(gòu)包括底座、開合絲杠、直線導(dǎo)軌、絲杠螺母座、開合電機；所述的開合絲杠采用左右旋變螺距變行程梯形絲杠，驅(qū)動輪側(cè)與輔助芯軸側(cè)行程比為2：1，開合絲杠和直線導(dǎo)軌固定于底座上，開合絲杠與開合電機通過第二錐齒輪組連接，絲杠螺母座與直線導(dǎo)軌構(gòu)成移動副；所述的絲杠螺母座分別與驅(qū)動輪支架、輔助輪芯支架固定連接。

所述的抱緊機構(gòu)包括抱緊塊、抱緊絲杠、直線導(dǎo)軌、抱緊電機；所述的的抱緊絲杠采用左右旋等螺距梯形絲杠，抱緊絲杠與抱緊電機通過第三錐齒輪組連接，抱緊絲杠、直線導(dǎo)軌固定于底座上；一對抱緊塊分別與安裝在直線導(dǎo)軌上的兩個滑塊連接，與直線導(dǎo)軌構(gòu)成移動副。

所述的位姿識別機構(gòu)包括由紅外對射傳感器、紅外漫反射傳感器、微動開關(guān)組成的；數(shù)艘的驅(qū)動輪支架、輔助輪芯支架上分別安裝有紅外對射傳感器，所述的輔助輪芯支架頂部反向布置兩個紅外漫反射傳感器，驅(qū)動輪支架開合的位置相應(yīng)的布置多個微動開關(guān)。

本發(fā)明的有益效果是，該柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)，兼?zhèn)湫凶吲c夾持功能，結(jié)構(gòu)緊湊，運行安全可靠，夾持力強，滿足柔索作業(yè)過程中的行走、爬坡和越障要求，簡化機器人越障步驟，適用性強。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的行走輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的行走輪開合機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的抱緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的行走輪驅(qū)動軸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.驅(qū)動輪，2.驅(qū)動輪支架，3.驅(qū)動電機，4.絲杠螺母座，5.抱緊塊，6.底座，7.抱緊電機，8.開合電機，9.輔助輪芯支架，10.微動開關(guān)，11.紅外對射傳感器，12.紅外漫反射傳感器，13.第一錐齒輪組，14.開合絲杠，15.第一直線導(dǎo)軌，16.第二錐齒輪組，17.抱緊絲杠，18.第二直線導(dǎo)軌，19.第三錐齒輪組，1-1.驅(qū)動軸，1-2.驅(qū)動輪芯，1-3.U型槽聚氨酯，1-4.輔助輪芯。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

如圖1所示，一種柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)，包括

由驅(qū)動輪1、驅(qū)動輪支架2、第一錐齒輪組13、驅(qū)動電機3組成的行走機構(gòu)；由底座6、開合絲杠14、第一直線導(dǎo)軌15、絲杠螺母座4、開合電機8、第二錐齒輪組16組成的開合機構(gòu)；由抱緊塊5、抱緊絲杠17、第二直線導(dǎo)軌18、抱緊電機7、第三錐齒輪組19組成的抱緊機構(gòu)；由紅外對射傳感器11、紅外漫反射傳感器12、微動開關(guān)10組成的位姿識別機構(gòu)。柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)，包括行走機構(gòu)、開合機構(gòu)、抱緊機構(gòu)、位姿識別機構(gòu)；所述的行走機構(gòu)開合由開合機構(gòu)控制；所述的抱緊機構(gòu)下方安裝有行走機構(gòu)，所述的位姿識別機構(gòu)安裝在行走機構(gòu)上。

如圖2所示，行走驅(qū)動部分由驅(qū)動輪1、驅(qū)動輪支架2、第一錐齒輪組13和驅(qū)動電機3組成，驅(qū)動輪1通過驅(qū)動軸1-1與第一錐齒輪組13連接，驅(qū)動電機3固定于驅(qū)動輪支架2上，驅(qū)動電機3的動力通過第一錐齒輪組13的嚙合傳遞到驅(qū)動輪軸1-1，從而帶動驅(qū)動輪1轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)機器人行走的功能。

如圖3所示，所述的行走機構(gòu)，包括由行走輪1、驅(qū)動輪支架2、輔助輪芯支架9、驅(qū)動電機3；行走輪1包括驅(qū)動軸1-1、驅(qū)動輪1-2和輔助芯軸1-4組成，驅(qū)動軸1-1安裝在驅(qū)動輪1-2軸心線的一端上，驅(qū)動電機3通過錐齒輪組13與驅(qū)動軸1-1連接，所述的驅(qū)動電機3固定于驅(qū)動輪支架2上；所述的輔助芯軸1-4安裝在第二支座9上；所述的驅(qū)動輪1-2軸心線的另一端上有軸槽，所述的軸槽用于插入所述的輔助芯軸1-4。

驅(qū)動輪1由驅(qū)動軸1-1、驅(qū)動輪芯1-2、U型槽聚氨酯1-3組成，驅(qū)動輪1和輔助軸芯1-4共同組成行走輪。驅(qū)動輪芯1-2采用鋁合金制成，外部包覆U型槽聚氨酯1-3，為了與輔助輪芯1-4配合，驅(qū)動輪芯1-2與輔助輪芯1-4的接合面采用凹形結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的，輔助輪芯1-4采用與驅(qū)動輪芯1-2相配合的凸形結(jié)構(gòu)。

如圖4所示，所述的開合機構(gòu)包括底座6、開合絲杠14、直線導(dǎo)軌15、絲杠螺母座4、開合電機8；所述的開合絲杠14采用左右旋變螺距變行程梯形絲杠，驅(qū)動輪側(cè)與輔助芯軸側(cè)行程比為2：1，開合絲杠14和直線導(dǎo)軌15固定于底座6上，開合絲杠14與開合電機8通過第二錐齒輪組16連接，絲杠螺母座4與直線導(dǎo)軌15構(gòu)成移動副；所述的絲杠螺母座4分別與驅(qū)動輪支架2、輔助輪芯支架9固定連接。

開合絲杠14采用左右旋變螺距變行程梯形絲杠，驅(qū)動輪1側(cè)與輔助輪芯1-4側(cè)行程比為2：1，開合絲杠14和第一直線導(dǎo)軌15固定于底座6上，開合絲杠14與開合電機8通過第二錐齒輪組16連接，絲杠螺母座4與第一直線導(dǎo)軌15構(gòu)成移動副，絲杠螺母座4分別與驅(qū)動輪支架2、輔助輪芯支架9固定連接。工作時開合電機8驅(qū)動第二錐齒輪組16嚙合帶動開合絲杠14轉(zhuǎn)動，開合絲杠14帶動分別與驅(qū)動輪支架2和輔助輪芯支架9相連的絲杠螺母座4從而完成驅(qū)動輪1側(cè)和輔助輪芯1-4側(cè)的開合。

如圖5所示，所述的抱緊機構(gòu)包括抱緊塊5、抱緊絲杠17、直線導(dǎo)軌18、抱緊電機7；所述的的抱緊絲杠17采用左右旋等螺距梯形絲杠，抱緊絲杠17與抱緊電機7通過第三錐齒輪組19連接，抱緊絲杠17、直線導(dǎo)軌18固定于底座6上；一對抱緊塊5分別與安裝在直線導(dǎo)軌18上的兩個滑塊連接，與直線導(dǎo)軌18構(gòu)成移動副。

抱緊絲杠17采用左右旋等螺距梯形絲杠，抱緊絲杠17與抱緊電機7通過第三錐齒輪組19連接，抱緊絲杠17、直線導(dǎo)軌18固定于底座6上；一對抱緊塊5分別與安裝在第二直線導(dǎo)軌18上的兩個滑塊連接，與第二直線導(dǎo)軌18構(gòu)成移動副。抱緊塊5在抱緊電機7作用下，通過第三錐齒輪組19、抱緊絲杠17與第二直線導(dǎo)軌18轉(zhuǎn)化為抱緊柔索的夾持力。

如圖6所示，所述的位姿識別機構(gòu)包括由紅外對射傳感器11、紅外漫反射傳感器12、微動開關(guān)10組成的；數(shù)艘的驅(qū)動輪支架2、輔助輪芯支架9上分別安裝有紅外對射傳感器11，所述的輔助輪芯支架9頂部反向布置兩個紅外漫反射傳感器12，驅(qū)動輪支架2開合的位置相應(yīng)的布置多個微動開關(guān)10。

采用本發(fā)明的機器人在柔索上行走作業(yè)的典型動作過程如下：

該柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)應(yīng)用的巡檢機器人共由三個手臂組成，三個手臂沿機器人中軸線布置，分別為前臂、中臂和后臂，每個手臂的末端均安裝一套輪爪復(fù)合機構(gòu)。當(dāng)巡檢機器人在柔索上直線行走或者平緩爬坡、下坡時，抱緊機構(gòu)處于打開狀態(tài)，輪爪復(fù)合機構(gòu)采用行走輪驅(qū)動方式工作。

柔索作業(yè)機器人行走過程中遇到線路障礙，如高壓輸電線路上的防震錘或間隔棒時，前臂的輪爪復(fù)合機構(gòu)上的紅外漫反射傳感器12檢測到線路障礙，機器人停止前進(jìn)，進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整。首先，前臂上升，當(dāng)前臂的輪爪復(fù)合機構(gòu)中的紅外對射傳感器11檢測到高壓線路時，紅外對射傳感器11輸出信號從高電平轉(zhuǎn)為低電平，前臂停止上升，然后，開合電機8正轉(zhuǎn)，開合絲杠14驅(qū)動絲杠螺母座4向兩側(cè)移動，連接于絲杠螺母座4上的驅(qū)動輪支架2和輔助輪芯支架9向兩側(cè)移動，驅(qū)動輪1和輔助輪芯1-4分離，行走輪打開，然后前臂下降到最低位置；此時，中臂和后臂的驅(qū)動電機3，驅(qū)動機器人前進(jìn)，至中臂的輪爪復(fù)合機構(gòu)上的紅外漫反射傳感器12檢測到線路障礙，機器人停止前進(jìn)，再次進(jìn)行姿態(tài)調(diào)整，前臂上升，至前臂的輪爪復(fù)合機構(gòu)中的紅外對射傳感器11檢測到高壓線路，紅外對射傳感器11輸出信號從高電平轉(zhuǎn)為低電平，前臂停止上升，然后，開合電機8反轉(zhuǎn)，開合絲杠14驅(qū)動絲杠螺母座4向中間移動，連接于絲杠螺母座4上的驅(qū)動輪支架2和輔助輪芯支架9向中間移動，驅(qū)動輪1和輔助輪芯1-4接合，行走輪閉合。此后，前臂小幅度下降，使行走輪1壓在柔索上，這就完成了前臂的越障，其他手臂越障方式與此相同。

當(dāng)柔索作業(yè)機器人在具有一定交角的柔索間移動，例如跨越輸電線地線上的引流跳線時，柔索作業(yè)機器人需要進(jìn)行制動，防止柔索作業(yè)機器人產(chǎn)生下滑現(xiàn)象，此時，在前臂行走輪1越障完成壓線后，抱緊電機7正轉(zhuǎn)，帶動抱緊塊5閉合，從而抱緊輸電線路，在其他手臂越障完成，需要巡檢機器人行走時，抱緊電機7反轉(zhuǎn)，帶動抱緊塊5打開，松開輸電線路。

本發(fā)明公開的一種柔索作業(yè)機器人輪爪復(fù)合機構(gòu)，兼?zhèn)湫凶吲c夾持功能，結(jié)構(gòu)緊湊，運行安全可靠，夾持力強，滿足柔索作業(yè)過程中的行走、爬坡和越障要求，簡化機器人越障步驟，適用性強。