翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，該翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人包括橫梁，在所述橫梁兩端分別設有回轉機構，所述回轉機構能繞所述橫梁的端部往復轉動，在各所述回轉機構的端部連接有能在架空線路上滑動并能與架空線路相脫離的懸臂機構。本發(fā)明巡檢范圍大、驅動電機數量少、整體質量小、越障動作簡單、越障適應性強。
【專利說明】翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，屬于電網輸電線路【技術領域】。【背景技術】
[0002]由于電網輸電線路分布點多、面廣，絕大部分遠離城鎮(zhèn)，所處地形復雜，自然環(huán)境惡劣，且電力線及桿塔附件長期暴露在野外，會受到持續(xù)的機械張力、電氣閃絡、材料老化的影響而產生斷股、磨損、腐蝕等損傷，如不及時修復更換，原來微小的破損和缺陷就可能擴大，最終導致嚴重事故，造成大面積停電，從而造成極大的經濟損失和嚴重的社會影響。所以，必須對輸電線路進行定期巡視檢查，隨時掌握和了解輸電線路的運行情況以及線路周圍環(huán)境和線路保護區(qū)的變化情況，以便及時發(fā)現和消除隱患，預防事故的發(fā)生，確保供電安全。
[0003]目前，對輸電線路的巡檢主要采用兩種方法，即地面人工目測法和直升飛機航測法。人工巡線采用的是人工巡視、手工記錄的工作方式，巡檢精度低，勞動強度大，難以保證巡檢到位率。受自然環(huán)境的影響，有些地區(qū)人員和車輛難以到達，惡劣的作業(yè)環(huán)境甚至威脅到工作人員的人身安全。當前，輸電線路飛速增加，高山大嶺線路比例增多，人工巡線難度增大，遇有惡劣氣候故障發(fā)生時巡線難度和危險性更大。直升飛機航測則存在飛行安全隱患，特別是地形復雜的地區(qū)，低空氣流不穩(wěn)定，危險更大，而且巡線費用昂貴，限制了直升機巡視的廣泛推廣。
[0004]另外，由于我國幅員遼闊，氣候條件多變，使得線路上覆冰雪現象出現的可能性增大，在某些地區(qū)甚至成為常發(fā)性現象。覆冰雪會引起倒塔、斷線、舞動、覆冰閃絡等多種災害，對架空線路的安全運行造成嚴重危害。目前對于覆冰多采用人工除冰的方法，不但效率低，除冰效果不好，而且因為覆冰的影響，作業(yè)難度大，容易造成傷亡事故。
[0005]在現有技術中，還有采用架空線路作業(yè)機器人進行巡檢作業(yè)和除冰作業(yè)。如圖1所示，為現有的架空線路作業(yè)機器人的結構示意圖。現有的架空線路作業(yè)機器人包括前臂101、后臂102、手爪電機103、手爪104、驅動輪電機105、驅動輪106、側擺關節(jié)電機107、側擺關節(jié)108、移動關節(jié)109、移動關節(jié)電機110、升降關節(jié)電機111、升降關節(jié)112，驅動輪106置于導線正上方，采用兩手爪104抱住導線，將驅動輪106壓在導線上，在驅動輪106脫線時，首先打開手爪104，然后通過側擺的方式使驅動輪106離開導線的正上方。上線的動作正好相反，首先通過側擺使驅動輪106處于導線的正上方，然后閉合手爪104，抱住導線。在該現有技術中，為適應不同規(guī)格(大小、長短等)障礙物，需要在前、后臂上設置導軌，以使前、后臂可以沿橫向移動，結構復雜、驅動電機使用數量多、整體質量大、越障動作復雜、越障適應性差。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種能夠翻越線路障礙物、巡檢范圍大、驅動電機數量少、整體質量小、越障動作簡單、越障適應性強的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人。[0007]為達到上述目的，本發(fā)明提出一種翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，包括橫梁，在所述橫梁兩端分別設有回轉機構，所述回轉機構能繞所述橫梁的端部往復轉動，在各所述回轉機構的端部連接有能在架空線路上滑動并能與架空線路相脫離的懸臂機構。
[0008]如上所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其中，所述回轉機構包括:
[0009]回轉主框架；
[0010]兩轉臂，對稱設置于所述回轉主框架的外側，且所述兩轉臂的一端固裝于貫穿所述回轉主框架的樞軸上，其另一端與所述懸臂機構相連接；
[0011]回轉驅動單元，與所述樞軸相連接，所述回轉驅動單元驅動所述樞軸轉動，所述樞軸帶動所述轉臂圍繞所述樞軸旋轉。
[0012]如上所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其中，所述回轉驅動單元包括依次連接的回轉驅動電機、聯軸器和減速器，所述樞軸貫穿固定于所述減速器的輸出齒輪上。
[0013]如上所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其中，所述懸臂機構包括:
[0014]懸臂主框架，所述懸臂主框架的底端與所述回轉機構相連接；
[0015]行走單元，設于所述懸臂主框架的上方，包括相連接的主動行走輪和主動行走輪電機，所述主動行走輪電機驅動所述主動行走輪轉動；
[0016]頂升夾持單元，包括上頂升外框、兩上頂升軸、兩頂升夾持輪和頂升夾持電機，所述兩頂升夾持輪能轉動的設置于所述主動行走輪的下方兩側，所述兩上頂升軸貫穿連接于所述上頂升外框內，且所述兩上頂升軸豎直設置且分別頂抵于所述兩頂升夾持輪的下部，所述頂升夾持電機通過所述上頂升外框驅動所述兩上頂升軸上下移動，所述兩頂升夾持輪與所述兩上頂升軸同步上下移動，所述兩頂升夾持輪與所述主動行走輪配合夾持架空線路。
[0017]如上所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其中，所述回轉機構與所述懸臂機構通過快裝機構相連接，所述快裝機構包括:懸臂快裝上架、懸臂快裝下架和快裝外夾緊環(huán)，所述懸臂快裝上架設置于所述懸臂機構的底部，所述快裝外夾緊環(huán)夾緊于所述懸臂快裝上架和所述懸臂快裝下架結合處的外部，所述懸臂快裝下架與所述回轉機構相連接。
[0018]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下特點和優(yōu)點:
[0019]1、本發(fā)明采用翻轉式結構及頂輪式夾持方式，與現有技術相比，無需設置橫向導軌機構，減少了驅動電機數量、減少了整體質量，并夾持力可控，可提高機器人爬坡能力，并且越障動作簡單、越障適應性強。
[0020]2、本發(fā)明可以跨越線路上的金具，如懸垂線夾、防震錘、間隔棒、屏蔽環(huán)等，沿線路自動行走，受自然環(huán)境的影響小、巡檢范圍大。
[0021]3、本發(fā)明可攜帶除冰模塊，可以做到有冰即除，最大限度的減小覆冰對輸電線路的影響，保證供電安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發(fā)明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發(fā)明的理解，并不是具體限定本發(fā)明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發(fā)明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發(fā)明。[0023]圖1為現有的架空線路作業(yè)機器人的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人的結構示意圖；
[0025]圖3A為本發(fā)明的懸臂機構的立體結構示意圖；
[0026]圖3B為本發(fā)明的懸臂機構的剖面結構示意圖；
[0027]圖4A為本發(fā)明的回轉機構的立體結構示意圖；
[0028]圖4B為本發(fā)明的回轉機構的剖面結構示意圖；
[0029]圖5A為本發(fā)明的快裝機構的立體結構示意圖；
[0030]圖5B為本發(fā)明的快裝機構的剖面結構示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人翻轉越障過程示意圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]現有技術:
[0034]101-前臂；102-后臂；103-手爪電機；104-手爪；105-驅動輪電機；106-驅動輪；107-側擺關節(jié)電機；108-側擺關節(jié)；109_移動關節(jié)；110_移動關節(jié)電機；111_升降關節(jié)電機；112-升降關節(jié)。
[0035]本發(fā)明:
[0036]1-橫梁；2_懸臂機構；21_懸臂主框架；22_行走單元；221_主動行走輪；222_主動行走輪電機；23_頂升夾持單元；231_上頂升外框；232_上頂升軸；233_頂升夾持輪；234-頂升夾持電機；235_頂升夾持輪定位架；3-回轉機構；31_回轉主框架；32_轉臂；33-回轉驅動單元；331_回轉驅動電機；332_聯軸器；333_減速器；34_樞軸；4_快裝機構；41-懸臂快裝上架；42_懸臂快裝下架；43_快裝外夾緊環(huán)。
【具體實施方式】
[0037]結合附圖和本發(fā)明【具體實施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本發(fā)明的細節(jié)。但是，在此描述的本發(fā)明的【具體實施方式】，僅用于解釋本發(fā)明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的教導下，技術人員可以構想基于本發(fā)明的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本發(fā)明的范圍。
[0038]如圖2所示，為本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人的結構示意圖。本發(fā)明提供的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人包括橫梁1、懸臂機構2、回轉機構3和快裝機構4，其中，回轉機構3對稱的設置于橫梁I兩端，回轉機構3能繞橫梁I的端部往復轉動，在各回轉機構3的端部連接有能在架空線路上滑動并能與架空線路相脫離的懸臂機構2?？煅b機構4用于快速連接懸臂機構2和回轉機構3。這樣，當本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人在架空線路上行走過程中，遇到障礙物時，控制后側的懸臂機構2與架空線路脫離，通過回轉機構3驅動懸臂機構2翻轉，實現本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人翻轉越障功能，其具體翻轉越障過程在下文中將有詳細描述。
[0039]如圖3A?圖3B所示，分別為本發(fā)明的懸臂機構的立體結構示意圖和剖面結構示意圖。本發(fā)明的所述懸臂機構包括:懸臂主框架21、行走單元22和頂升夾持單元23，懸臂主框架21的底端與回轉機構3相連接，使得懸臂機構2與回轉機構3連接在一起。行走單元22設于懸臂主框架21的上方,行走單元22包括相連接的主動行走輪221和主動行走輪電機222，主動行走輪電機222驅動主動行走輪221轉動，使得主動行走輪221能夠在架空線路上自由行走，從而帶動整個作業(yè)機器人沿架空線路行走。頂升夾持單元23包括上頂升外框231、兩上頂升軸232、兩頂升夾持輪233和頂升夾持電機234，其中上頂升外框231位于懸臂主框架21與主動行走輪221之間，兩上頂升軸232貫穿上頂升外框231，并與頂升外框231相連接。在主動行走輪221的下方設有頂升夾持輪定位架235，兩頂升夾持輪233能沿軸向轉動的設置于頂升夾持輪定位架235內，且頂升夾持輪233的轉動軸與其相配合頂升夾持輪定位架235的安裝槽具有一定的軸向間隙，使得頂升夾持輪233能夠在外力的作用下沿安裝槽而上下移動，并與主動行走輪221相配合以控制懸臂機構2對架空線路的夾持力，還可使得懸臂機構2與架空線路夾持或脫離。兩上頂升軸232豎直設置且分別頂抵于兩頂升夾持輪233的下部，頂升夾持電機234通過上頂升外框231驅動兩上頂升軸233上下移動，使得兩頂升夾持輪233與兩上頂升軸232同步上下移動，進而使得架空線路夾持或脫離兩頂升夾持輪233與主動行走輪221之間的槽型通道。優(yōu)選的，在主動行走輪221和頂升夾持輪233上開設有V形槽，從而實現將導線夾持在上下相對的V形槽中，實現夾持行走的目的，并可通過夾持力度調節(jié)機器人摩擦力。
[0040]如圖4A?圖4B所示，分別為本發(fā)明的回轉機構的立體結構示意圖和剖面結構示意圖。本發(fā)明的回轉機構3包括回轉主框架31、兩轉臂32 (包括前臂和后臂)、回轉驅動單元33，兩轉臂32對稱設置于回轉主框架31的外側，且兩轉臂32的一端固裝于貫穿回轉主框架31的樞軸34上，其另一端與懸臂機構2相連接，通過回轉驅動單元33驅動樞軸轉動，使得轉臂32圍繞樞軸34旋轉，進而帶動懸臂機構2同步旋轉。在本實施例中，回轉驅動單元33包括依次連接的回轉驅動電機331、聯軸器332和減速器333，樞軸34貫穿固定于減速器333的輸出齒輪上。這樣，回轉驅動電機331通過聯軸器332驅動減速器333，進而帶動樞軸34轉動，起到驅動轉臂32樞轉的作用。回轉機構的結構采用簡單的外框架繞樞軸旋轉形式，實現大于200度的旋轉，從而可以實現懸臂豎直向上，懸臂豎直向下等多種位置功能，靈活組合懸臂位置，可以實現諸如翻轉越障、平移越障等多種功能。
[0041]如圖5A?圖5B所示，分別為本發(fā)明的快裝機構的立體結構示意圖和剖面結構示意圖。本發(fā)明的回轉機構3與懸臂機構2通過快裝機構4相連接，快裝機構4包括懸臂快裝上架41、懸臂快裝下架42和快裝外夾緊環(huán)43，懸臂快裝上架41設置于懸臂機構2的底部，快裝外夾緊環(huán)43通過螺栓夾緊于懸臂快裝上架41和懸臂快裝下架42結合處的外部，使得懸臂快裝上架41和懸臂快裝下架42通過快裝外夾緊環(huán)43夾緊固定。懸臂快裝下架42與回轉機構3的轉臂32相連接，使得懸臂機構2與回轉機構3連接在一起?？煅b機構為上下法蘭結構，即懸臂快裝上架41和懸臂快裝下架42結構，快裝時上法蘭對準下法蘭，然后套上外部快裝外夾緊環(huán)43即可。
[0042]如圖6所示，為本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人翻轉越障過程示意圖。本發(fā)明翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人在翻轉越障時，包括以下步驟:
[0043]步驟a:機器人檢測到障礙，進入越障模式；
[0044]步驟b:后臂(即后側轉臂)解鎖，與導線脫離；
[0045]步驟c:前臂(即前側轉臂)回轉機構逆時針旋轉90度；
[0046]步驟d:后臂回轉機構逆時針旋轉180度；
[0047]步驟e:前臂回轉機構逆時針旋轉90度；
[0048]步驟f:后臂上線，鎖定，此時，機器人的前臂、后臂位置已經互換；[0049]步驟g:前臂解鎖，與導線脫離；
[0050]步驟h:后臂回轉機構逆時針旋轉90度；
[0051]步驟1:前臂回轉機構逆時針旋轉180度；
[0052]步驟j:后臂回轉機構逆時針旋轉90度；
[0053]步驟k:前臂上線，鎖定，至此，機器人越過障礙，并且前后臂位置回復到越障前狀態(tài)。
[0054]針對上述各實施方式的詳細解釋，其目的僅在于對本發(fā)明進行解釋，以便于能夠更好地理解本發(fā)明，但是，這些描述不能以任何理由解釋成是對本發(fā)明的限制，特別是，在不同的實施方式中描述的各個特征也可以相互任意組合，從而組成其他實施方式，除了有明確相反的描述，這些特征應被理解為能夠應用于任何一個實施方式中，而并不僅局限于所描述的實施方式。
【權利要求】
1.一種翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其特征在于，所述翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人包括橫梁，在所述橫梁兩端分別設有回轉機構，所述回轉機構能繞所述橫梁的端部往復轉動，在各所述回轉機構的端部連接有能在架空線路上滑動并能與架空線路相脫離的懸臂機構。
2.如權利要求1所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其特征在于，所述回轉機構包括: 回轉主框架； 兩轉臂，對稱設置于所述回轉主框架的外側，且所述兩轉臂的一端固裝于貫穿所述回轉主框架的樞軸上，其另一端與所述懸臂機構相連接； 回轉驅動單元，與所述樞軸相連接，所述回轉驅動單元驅動所述樞軸轉動，所述樞軸帶動所述轉臂圍繞所述樞軸旋轉。
3.如權利要求2所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其特征在于，所述回轉驅動單元包括依次連接的回轉驅動電機、聯軸器和減速器，所述樞軸貫穿固定于所述減速器的輸出齒輪上。
4.如權利要求1所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其特征在于，所述懸臂機構包括: 懸臂主框架，所述懸臂主框架的底端與所述回轉機構相連接； 行走單元，設于所述懸臂主框架的上方，包括相連接的主動行走輪和主動行走輪電機，所述主動行走輪電機驅動所述主動行走輪轉動； 頂升夾持單元，包括上頂升外框、兩上頂升軸、兩頂升夾持輪和頂升夾持電機，所述兩頂升夾持輪能轉動的設置于所述主動行走輪的下方兩側，所述兩上頂升軸貫穿連接于所述上頂升外框內，且所述兩上頂升軸豎直設置且分別頂抵于所述兩頂升夾持輪的下部，所述頂升夾持電機通過所述上頂升外框驅動所述兩上頂升軸上下移動，所述兩頂升夾持輪與所述兩上頂升軸同步上下移動，所述兩頂升夾持輪與所述主動行走輪配合夾持架空線路。
5.如權利要求1至4中任一項所述的翻轉越障式架空線路作業(yè)機器人，其特征在于，所述回轉機構與所述懸臂機構通過快裝機構相連接，所述快裝機構包括:懸臂快裝上架、懸臂快裝下架和快裝外夾緊環(huán)，所述懸臂快裝上架設置于所述懸臂機構的底部，所述快裝外夾緊環(huán)夾緊于所述懸臂快裝上架和所述懸臂快裝下架結合處的外部，所述懸臂快裝下架與所述回轉機構相連接。
【文檔編號】H02G1/02GK103594967SQ201310594143
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王啟源, 曹向勇, 于洪亮, 高安潔, 解玉文, 陳垚, 李紅旗, 郭志廣 申請人:北京國網富達科技發(fā)展有限責任公司