一種高壓巡線機器人及爬坡前進方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多關節(jié)結構的、控制簡單且精度高的高壓巡線機器人，包括機器人單元和攝像單元，攝像單元固定安裝在機器人單元的兩側(cè)，機器人單元包括高壓取電系統(tǒng)、巡線機器人關節(jié)體、掛線器、障礙檢測裝置，高壓取電系統(tǒng)包括取電裝置、整流電路、濾波電路、蓄電池，取電裝置安裝在掛線器上。整個巡線機器人可視為爬行、越障一體化機械臂，結構緊湊，易于控制；能夠?qū)崿F(xiàn)機器人兩端的俯仰及左右擺動，有助于爬坡和避障動作的實現(xiàn)；在直線巡檢時利用導論驅(qū)動，提高直線巡線效率，在爬坡巡檢時利用電動桿驅(qū)動，提高爬坡時驅(qū)動力；高壓取電裝置，可進行反饋充能，提高巡線機器人的持續(xù)巡航能力；障礙檢測裝置，可有效檢測障礙物信息。
【專利說明】
一種高壓巡線機器人及爬坡前進方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種結構的高壓巡線機器人，屬于機器人技術領域。【背景技術】
[0002]電力傳輸必須依靠高壓輸電線路，它的安全穩(wěn)定運行直接影響電力系統(tǒng)的可靠性。由于輸電線路分布點多、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(chǎn)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(jīng)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(xiàn)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。前者的巡檢精度低，勞動強度大，且存在巡檢盲區(qū)，部分地區(qū)大雪封山時，車輛和行人無法進入;后者則存在飛行安全隱患且巡線費用昂貴。由于巡線機器人可以克服上述缺陷，因此，巡線機器人已成為特種機器領域的一個研究熱點。巡線機器人不僅可以減輕工人巡線的勞動強度，降低高壓輸電的運行維護成本，還可以提高巡檢作業(yè)的質(zhì)量和科學管理技術水平，對于增強電力生產(chǎn)自動化綜合能力，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益和社會效益都具有重要意義。
[0004]當前使用的巡線機器人，多是采用單一體、多手臂的結構，電機裝載過多、機身重量大、巡線效率低下，并且普遍存在爬行爬坡能力差，爬行過慢，結構復雜且不易控制。對于巡線機器人來說，機器人的本體設計是重要的一部分，如何設計結構可靠、安全系數(shù)高、運行效率高的巡線機器人，是電力巡線機器人領域突破的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，提出了一種多關節(jié)結構的、控制簡單且精度高的高壓巡線機器人。
[0006]本發(fā)明采取的技術方案為:一種高壓巡線機器人，包括機器人單元和攝像單元，攝像單元固定安裝在機器人單元的兩側(cè)，機器人單元包括高壓取電系統(tǒng)、巡線機器人關節(jié)體、 掛線器、障礙檢測裝置，巡線機器人關節(jié)體與掛線器之間通過機械連接固定，機器人單元通過掛線器與輸電線路相連接;所述高壓取電系統(tǒng)包括取電裝置、整流電路、濾波電路、蓄電池，取電裝置安裝在掛線器上。
[0007]所述巡線機器人關節(jié)體包括n個左子關節(jié)體、m個右子關節(jié)體以及主驅(qū)動關節(jié)、從動關節(jié)、轉(zhuǎn)軸，其中左子關節(jié)體和右子關節(jié)體內(nèi)部包括雙軸蝸輪蝸桿電機、蓄電池和控制器，主驅(qū)動關節(jié)內(nèi)部包含電動桿。所述掛線器包括n個左子掛線器、m個右子掛線器，其中左子掛線器和右子掛線器又包含障礙檢測裝置。
[0008]所述n、m大于等于3。
[0009]所述巡線機器人關節(jié)體作用是搭載掛線器、攝像單元、控制器、蓄電池，并實現(xiàn)機器人單元的伸縮爬行及空間扭動的動作;所述掛線器的作用是實現(xiàn)機器人單元的輪式驅(qū)動爬行及越障;所述取電裝置作用是從輸電線路進行高壓取電，為機器人單元供能，并對蓄電池進行充能;所述障礙檢測裝置作用是檢測障礙物信息;所述攝像單元作用是實時采集并傳輸巡檢工作的圖像。
[0010]所述巡線機器人關節(jié)體之間實現(xiàn)正交連接，從左子關節(jié)體到主驅(qū)動關節(jié)之間依次實現(xiàn)關節(jié)的上下、左右、上下擺動動作，從右子關節(jié)體到從動關節(jié)之間依次實現(xiàn)關節(jié)的上下、左右、上下擺動動作;所述巡線機器人關節(jié)體包括三種不同型號，分別是小號關節(jié)、中號關節(jié)、大號關節(jié)，其中左子關節(jié)體和右子關節(jié)體中包括小號關節(jié)和中號關節(jié)兩種類型，主驅(qū)動關節(jié)為大號關節(jié)，從動關節(jié)為小型號關節(jié)。所述左子關節(jié)體和右子關節(jié)體均通過內(nèi)部的雙軸蝸輪蝸桿電機來控制轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)正交連接的方式，左子關節(jié)體與主驅(qū)動關節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸直接連接，右子關節(jié)體與從動關節(jié)之間通過轉(zhuǎn)軸直接連接，主驅(qū)動關節(jié)與從動關節(jié)之間通過推桿連接。
[0011]所述巡線機器人關節(jié)體上還包括關節(jié)內(nèi)連接件、關節(jié)外連接件和控制器、蓄電池， 所述關節(jié)內(nèi)連接件和關節(jié)外連接件通過關節(jié)連接件固定孔與小號關節(jié)、中號關節(jié)、大號關節(jié)相連接，控制器和蓄電池安裝在左子關節(jié)體和右子關節(jié)體內(nèi)，通過控制雙軸蝸輪蝸桿電機的轉(zhuǎn)動，從而控制左子關節(jié)體和右子關節(jié)體在空間內(nèi)正交動作的實現(xiàn);所述雙軸蝸輪蝸桿電機通過安裝螺栓安裝在關節(jié)外連接件內(nèi)，關節(jié)內(nèi)連接件和關節(jié)外連接件通過關節(jié)轉(zhuǎn)軸連接在一起，從而實現(xiàn)巡線機器人關節(jié)體的連續(xù)連接。
[0012]所述掛線器分別對稱安裝在巡線機器人關節(jié)體的內(nèi)外兩側(cè)，這樣的對稱安裝方式有助于保持巡線機器人在輸電線路上運動的平衡。所述掛線器還包括掛線器上指、掛線器下指、上指主動輪、下指從動輪、滑輪轉(zhuǎn)軸、懸臂、掛線器安裝孔、轉(zhuǎn)動齒輪、上下指轉(zhuǎn)動電機、電機安裝支架、掛線器手指轉(zhuǎn)軸;上指主動輪通過滑輪轉(zhuǎn)軸安裝在掛線器上指，兩個下指從動輪通過滑輪轉(zhuǎn)軸安裝在掛線器下指;掛線器上指、掛線器下指分別通過兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸與懸臂相連接，兩個轉(zhuǎn)動齒輪分別安裝在兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸上，上下指轉(zhuǎn)動電機與掛線器下指的掛線器手指轉(zhuǎn)軸相連。
[0013]所述掛線器能夠?qū)崿F(xiàn)三種工作狀態(tài)，分別是夾緊自鎖狀態(tài)、張開脫線狀態(tài)和閉合行走狀態(tài);所述掛線器的上下指轉(zhuǎn)動電機的轉(zhuǎn)動能夠帶動掛線器下指的掛線器手指轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，從而帶動掛線器下指的轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動齒輪的相對轉(zhuǎn)動，兩個轉(zhuǎn)動齒輪的咬合轉(zhuǎn)動能夠?qū)崿F(xiàn)掛線器上指和掛線器下指的張、合動作；當掛線器的掛線器上指和掛線器下指閉合時，增加上指驅(qū)動電機的力矩，可以阻止上指主動輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)自鎖。機器人單元爬行時，掛線器的上指驅(qū)動電機工作，驅(qū)動上指主動輪轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動機器人單元行走。
[0014]所述取電裝置包含上磁環(huán)、下磁環(huán)和磁環(huán)固定板，其中上磁環(huán)通過磁環(huán)固定板安裝在掛線器上指的外側(cè)，下磁環(huán)通過磁環(huán)固定板安裝在掛線器下指的外側(cè)，上磁環(huán)和下磁環(huán)組成可張合磁環(huán)，在掛線器閉合的時候，上磁環(huán)和下磁環(huán)形成閉合磁環(huán)，輸電線路穿過閉合磁環(huán)作為原邊，下磁環(huán)繞有若干匝數(shù)線圈作為副邊，形成電流互感器，實現(xiàn)高壓取電。
[0015]障礙檢測裝置包含絕緣彈性外殼、中間殼、底板、光電開關和觸碰按鈕，其中觸碰按鈕安裝在絕緣彈性外殼內(nèi)側(cè)，觸碰按鈕通過中間殼的過孔，光電開關安裝在底板上，當掛線器遇到障礙物時，絕緣彈性外殼與障礙物碰撞，由于彈性外殼的彈性會擠壓觸碰按鈕觸發(fā)光電開關導通，從而為機器人單元提供避障信號。
[0016]所述攝像單元包括攝像單元套、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機、攝像頭安裝罩、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機、攝像頭，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機安裝在攝像單元套內(nèi)，并與攝像頭安裝罩相連接， 攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機安裝在攝像機安裝罩內(nèi)，并與攝像頭相連，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機和攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機的配合工作，可實現(xiàn)攝像頭的360度旋轉(zhuǎn)。
[0017]—種高壓巡線機器人高壓取電的實現(xiàn)方法，整個取電系統(tǒng)由取電裝置、整流電路、 濾波電路、蓄電池組成，取電裝置以一相輸電線路為原邊，以下磁環(huán)繞的若干匝數(shù)線圈作為副邊，從高壓端輸電線路進行取電，經(jīng)整流電路和濾波電路后的直流電壓變化較小，從而為蓄電池充電。
[0018]—種高壓機器人單元裝置的爬坡前進方法，所述實現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0019]A:各掛線器中的上下指轉(zhuǎn)動電機工作，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，從而使掛線器上指、掛線器下指閉合并懸掛在輸電線路上，；
[0020]B:左子掛線器的掛線器上指、掛線器下指閉合，右子掛線器的上下指轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪相對向外側(cè)轉(zhuǎn)動，使右子掛線器的掛線器上指、掛線器下指張開一定距離，使其與輸電線路能夠發(fā)生相對滑動；
[0021]C:主驅(qū)動關節(jié)內(nèi)的電動桿工作，使推桿向前伸出，推動從動關節(jié)并帶動右子關節(jié)體前進；[〇〇22] D:右子掛線器的上下指轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，使右子掛線器的掛線器上指、掛線器下指閉合，此時左子掛線器的上下指轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪相對向外側(cè)轉(zhuǎn)動，使左子掛線器的掛線器上指、掛線器下指張開，使其與輸電線路能夠發(fā)生相對滑動；
[0023]E:主驅(qū)動關節(jié)內(nèi)的電動桿工作，使推桿向前縮進，拉動左子關節(jié)體前進；
[0024]F:重復A?E動作，直至完成爬坡，實現(xiàn)巡線機器人從位置xl到位置x2的移動
[0025]本發(fā)明可以通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能。
[0026]由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點和效果:
[0027]本發(fā)明的一個效果在于，整個巡線機器人可視為爬行、越障一體化機械臂，結構緊湊。
[0028]本發(fā)明的一個效果在于，采用多關節(jié)結構作為巡線機器人的主體，與傳統(tǒng)結構下的巡線機器人相比，增加了機器人的有效工作長度，在單位時間內(nèi)的巡檢效率更高。[〇〇29]本發(fā)明的一個效果在于，左子關節(jié)與右子關節(jié)均采用正交連接方式，易于控制，能夠?qū)崿F(xiàn)機器人兩端的俯仰及左右擺動，有助于爬坡和避障動作的實現(xiàn)。
[0030]本發(fā)明的一個效果在于，機器人采用電動桿驅(qū)動與導輪驅(qū)動相結合的方式，在直線巡檢時利用導輪驅(qū)動，提高直線巡線效率;在爬坡巡檢時利用電動桿驅(qū)動，提高爬坡時驅(qū)動力。
[0031]本發(fā)明的一個效果在于，機器人的兩端安裝可360度旋轉(zhuǎn)的攝像頭，可以實時采集輸電線路的檢測情況并將圖像傳輸?shù)缴衔粰C中。
[0032]本發(fā)明的一個效果在于，巡線機器人有高壓取電裝置，可進行反饋充能，提高巡線機器人的持續(xù)巡航能力。
[0033]本發(fā)明的一個效果在于，巡線機器人有障礙檢測裝置，可有效檢測障礙物信息。
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明中巡線機器人系統(tǒng)整體示意圖；
[0035]圖2是本發(fā)明中巡線機器人系統(tǒng)整體側(cè)視圖；
[0036]圖3是本發(fā)明中巡線機器人系統(tǒng)整體正視圖；
[0037]圖4是本發(fā)明中巡線機器人系統(tǒng)整體俯視圖；
[0038]圖5是本發(fā)明中巡線機器人掛線器示意圖；
[0039]圖6是圖5的后45度側(cè)視圖；
[0040]圖7是圖5的后視圖；
[0041 ]圖8是本發(fā)明中掛線器上指示意圖；
[0042]圖9是本發(fā)明中掛線器下指示意圖；
[0043]圖10是本發(fā)明中掛線器取電裝置示意圖；
[0044]圖11是本發(fā)明中掛線器防撞裝置后側(cè)視圖；
[0045]圖12是本發(fā)明中掛線器防撞裝置前側(cè)視圖；
[0046]圖13是本發(fā)明中不同型號關節(jié)示意圖；
[0047]圖14是本發(fā)明中驅(qū)動關節(jié)剖視圖；
[0048]圖15是本發(fā)明中連接件示意圖；
[0049]圖16是本發(fā)明中驅(qū)動關節(jié)示意圖；
[0050]圖17是本發(fā)明中正交關節(jié)安裝示意圖；
[0051]圖18是蝸輪蝸桿電機及轉(zhuǎn)軸示意圖；
[0052]圖19是攝像單元示意圖；
[°°53]圖20是安裝螺栓示意圖；
[0054]圖21是巡線機器人前進動作示意圖；
[0055]圖22是巡線機器人高壓取電系統(tǒng)工作框圖。
[0056]附圖中，各標號所代表的部件為:1、輸電線路2、機器人單元3、巡線機器人關節(jié)體4、掛線器5、左子掛線器6、右子掛線器7、左子關節(jié)體8、右子關節(jié)體9、主驅(qū)動關節(jié)
10、從動關節(jié)11、攝像單元12、取電裝置13、障礙檢測裝置14、懸臂15、掛線器安裝孔16、掛線器上指17、掛線器下指18、上指主動輪19、下指從動輪20、滑輪轉(zhuǎn)軸21、上指驅(qū)動電機22、轉(zhuǎn)動齒輪23、上下指轉(zhuǎn)動電機24、電機安裝支架25、掛線器手指轉(zhuǎn)軸26、上磁環(huán)27、下磁環(huán)28、磁環(huán)固定板29、障礙檢測裝置安裝孔30、絕緣彈性外殼31、中間殼32、底板33、光電開關34、觸碰按鈕35、過孔36、小號關節(jié)37、中號關節(jié)38、大號關節(jié)39、關節(jié)安裝孔40、安裝槽孔41、關節(jié)內(nèi)連接件42、關節(jié)外連接件43、轉(zhuǎn)軸過孔44、蝸輪蝸桿電機安裝孔45、關節(jié)連接件固定孔46、電動桿47、推桿48、雙軸蝸輪蝸桿電機49、蓄電池50、控制器51、轉(zhuǎn)軸52、蝸輪蝸桿電機安裝孔53、攝像單元套54、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機55、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機56、攝像頭安裝罩57、攝像頭58、安裝螺栓59、整流電流60、濾波電路
【具體實施方式】
[0057]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的介紹。
[0058]如圖1所示為本發(fā)明的整體結構示意圖，該裝置包括巡線機器人關節(jié)體3和掛線器4兩部分組成。
[0059]所述巡線機器人關節(jié)體3使用鋁合金材料，包括三種不同型號關節(jié)，分別是小號關節(jié)36、中號關節(jié)37、大號關節(jié)38，以及攝像單元11。
[0060]以圖2所示巡線機器人為例對本發(fā)明所述的高壓機器人單元進行詳細介紹:
[0061]所述掛線器4包括m個左子掛線器5、m個右子掛線器6，其中η為大于等于3的整數(shù)，且m = n，其中左子掛線器5和右子掛線器6又包含取電裝置12和障礙檢測裝置13，所述左子掛線器5和右子掛線器6分別對稱安裝在巡線機器人關節(jié)體3的內(nèi)外兩側(cè)。
[0062]所述巡線機器人關節(jié)體3包括η個左子關節(jié)體7、η個右子關節(jié)體8以及主驅(qū)動關節(jié)
9、從動關節(jié)10、轉(zhuǎn)軸51，其中左子關節(jié)體7和右子關節(jié)體8內(nèi)部包括雙軸蝸輪蝸桿電機48、蓄電池49和控制器50，主驅(qū)動關節(jié)9內(nèi)部包含電動桿46。
[0063]所述左子關節(jié)體7和右子關節(jié)體8均通過內(nèi)部的雙軸蝸輪蝸桿電機48來控制關節(jié)轉(zhuǎn)軸51的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)正交連接的方式，左子關節(jié)體7與主驅(qū)動關節(jié)9之間通過關節(jié)轉(zhuǎn)軸51直接連接，右子關節(jié)體8與從動關節(jié)10之間通過關節(jié)轉(zhuǎn)軸48直接連接，主驅(qū)動關節(jié)9與從動關節(jié)1之間通過推桿47連接。
[0064]如圖5?7所示，所述掛線器4分別對稱安裝在巡線機器人關節(jié)體3的內(nèi)外兩側(cè);所述掛線器4包括取電裝置12、障礙檢測裝置13、掛線器上指16、掛線器下指17、上指主動輪18、下指從動輪19、滑輪轉(zhuǎn)軸20、懸臂14、掛線器安裝孔15、轉(zhuǎn)動齒輪22、上下指轉(zhuǎn)動電機23、安裝銅柱24、掛線器手指轉(zhuǎn)軸25;上指主動輪18通過滑輪轉(zhuǎn)軸20安裝在掛線器上指16，兩個下指從動輪19通過滑輪轉(zhuǎn)軸20安裝在掛線器下指17;掛線器上指16、掛線器下指17分別通過兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸25與懸臂14相連接，兩個轉(zhuǎn)動齒輪22分別安裝在兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸25上，上下指轉(zhuǎn)動電機23與掛線器下指17的掛線器手指轉(zhuǎn)軸25相連。
[0065]所述掛線器4的上下指轉(zhuǎn)動電機23的轉(zhuǎn)動能夠帶動掛線器下指17的掛線器手指轉(zhuǎn)軸25的轉(zhuǎn)動，從而帶動掛線器下指17的轉(zhuǎn)動齒輪22的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動齒輪22的相對轉(zhuǎn)動，兩個轉(zhuǎn)動齒輪22的咬合轉(zhuǎn)動能夠?qū)崿F(xiàn)掛線器上指16和掛線器下指17的張、合動作。
[0066]如圖15?18所示，所述關節(jié)內(nèi)連接件41、關節(jié)外連接件42和蓄電池49、控制器50，所述關節(jié)內(nèi)連接件41和關節(jié)外連接件42通過關節(jié)連接件固定孔45與小號關節(jié)36、中號關節(jié)37、大號關節(jié)38相連接，控制器50和蓄電池49安裝在左子關節(jié)體7和右子關節(jié)體8內(nèi)，通過控制雙軸蝸輪蝸桿電機48的轉(zhuǎn)動，從而控制左子關節(jié)體7和右子關節(jié)體8在空間內(nèi)正交動作的實現(xiàn);所述雙軸蝸輪蝸桿電機48通過安裝螺栓58安裝在關節(jié)外連接件42內(nèi)，關節(jié)內(nèi)連接件41和關節(jié)外連接件42通過關節(jié)轉(zhuǎn)軸51連接在一起，從而實現(xiàn)巡線機器人關節(jié)體3的連續(xù)連接。
[0067]如圖19所示，所述攝像單元11包括攝像單元套53、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機55、攝像頭安裝罩56、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機54、攝像頭57，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機55安裝在攝像單元套53內(nèi)，并與攝像頭安裝罩56相連接，攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機54安裝在攝像機安裝罩56內(nèi)，并與攝像頭57相連，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機55和攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機54的配合工作，可實現(xiàn)攝像頭57的360度旋轉(zhuǎn)。
[0068]如圖10及圖22所示，整個取電系統(tǒng)由取電裝置12、整流電路59、濾波電路60、蓄電池49組成，取電裝置12以一相輸電線路I為原邊，以下磁環(huán)27繞的若干匝數(shù)線圈作為副邊，從高壓端輸電線路I進行取電，經(jīng)整流電路59和濾波電路60后的直流電壓變化較小，從而為蓄電池49充電。
[0069]如圖12所示，所述障礙檢測裝置13包含絕緣彈性外殼30、中間殼31、底板32、光電開關33和觸碰按鈕34，其中觸碰按鈕34安裝在絕緣彈性外殼30內(nèi)側(cè)，觸碰按鈕34通過中間殼31的過孔35，光電開關33安裝在底板32上，當掛線器4遇到障礙物時，絕緣彈性外殼30與障礙物碰撞，由于彈性外殼的彈性會擠壓觸碰按鈕34觸發(fā)光電開關33導通，從而為機器人單元2提供避障信號。
[0070]依據(jù)本發(fā)明中具體實施例中的描述，本發(fā)明所涉及的一種高壓巡線機器人能夠?qū)崿F(xiàn)輸電線路上的自主巡線，具有控制簡單、結構可重構性好、續(xù)航能力強、自主避障、實時圖像處理等特點。在本發(fā)明的具體實施例中，所述掛線器4用于巡線機器人的驅(qū)動行走、安全自鎖、障礙物檢測、越障避障、高壓取電。工作時，掛線器4的上下指轉(zhuǎn)動電機23工作，帶動轉(zhuǎn)動齒輪22轉(zhuǎn)動，從而使掛線器上指16和掛線器下指17閉合懸掛在輸電線路I上，上指驅(qū)動電機21轉(zhuǎn)動，帶動上指主動輪18轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動巡線機器人行走，同時取電裝置12從輸電線路I取電，為蓄電池49充電；當遇到障礙物時，掛線器4上的障礙檢測裝置13與障礙物觸碰，絕緣彈性外殼30擠壓觸碰按鈕34觸發(fā)光電開關33導通，為機器人單元2提供避障信號，同時即將觸碰障礙物的掛線器4的上下指轉(zhuǎn)動電機23工作，使掛線器上指16和掛線器下指17張開脫離輸電線路I，主驅(qū)動關節(jié)9內(nèi)部電動桿46工作，推動即將觸碰障礙物的掛線器4越過障礙物，從而繼續(xù)巡線。
[0071]根據(jù)如上所述，結合如圖21所示，本發(fā)明的巡線機器人爬坡前進動作的實現(xiàn)方法如下:
[0072]1:各掛線器4中的上下指轉(zhuǎn)動電機23工作，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪22相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，從而使掛線器上指16、掛線器下指17閉合并懸掛在輸電線路I上，；
[0073]2:左子掛線器5的掛線器上指16、掛線器下指17閉合，右子掛線器6的上下指轉(zhuǎn)動電機23轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪22相對向外側(cè)轉(zhuǎn)動，使右子掛線器6的掛線器上指16、掛線器下指17張開一定距離，使其與輸電線路I能夠發(fā)生相對滑動；
[0074]3:主驅(qū)動關節(jié)9內(nèi)的電動桿46工作，使推桿47向前伸出，推動從動關節(jié)10并帶動右子關節(jié)體8前進；
[0075]4:右子掛線器6的上下指轉(zhuǎn)動電機23轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪22相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，使右子掛線器6的掛線器上指16、掛線器下指17閉合，此時左子掛線器5的上下指轉(zhuǎn)動電機23轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪22相對向外側(cè)轉(zhuǎn)動，使左子掛線器5的掛線器上指16、掛線器下指17張開，使其與輸電線路I能夠發(fā)生相對滑動；
[0076]5:主驅(qū)動關節(jié)9內(nèi)的電動桿46工作，使推桿47向前縮進，拉動左子關節(jié)體7前進；
[0077]6:重復I?5動作，直至完成爬坡，實現(xiàn)巡線機器人從位置Xl到位置x2的移動。
【主權項】
1.一種高壓巡線機器人，包括機器人單元(2)和攝像單元(11)，攝像單元(11)固定安裝 在機器人單元(2)的兩側(cè)，其特征在于，機器人單元(2)包括高壓取電系統(tǒng)、巡線機器人關節(jié) 體(3)、掛線器(4)、障礙檢測裝置(13)，巡線機器人關節(jié)體(3)與掛線器(4)之間通過機械連 接固定，機器人單元(2)通過掛線器(4)與輸電線路(1)相連接；所述高壓取電系統(tǒng)包括取電裝置(12)，取電裝置(12)安裝在掛線器(4)上；所述巡線機器人關節(jié)體(3)包括n個左子關節(jié)體(7)、m個右子關節(jié)體(8)、主驅(qū)動關節(jié) (9)、從動關節(jié)(10)、轉(zhuǎn)軸(51)，關節(jié)體(3)之間通過關節(jié)轉(zhuǎn)軸(51)連接；所述掛線器(4)包括n個左子掛線器(5)、m個右子掛線器(6)，障礙檢測裝置(13)安裝在 左子掛線器(5)和右子掛線器(6)內(nèi)部。2.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述巡線機器人關節(jié)體(3) 之間實現(xiàn)正交連接，從左子關節(jié)體(7)到主驅(qū)動關節(jié)(9)之間依次實現(xiàn)關節(jié)的上下、左右、上 下擺動動作，從右子關節(jié)體(8)到從動關節(jié)(10)之間依次實現(xiàn)關節(jié)的上下、左右、上下擺動 動作;并且所述n彡3、m彡3。3.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述巡線機器人關節(jié)體(3) 包括三種不同型號，分別是小號關節(jié)(36)、中號關節(jié)(37)、大號關節(jié)(38)，其中左子關節(jié)體 (7)和右子關節(jié)體(8)中包括小號關節(jié)(36)和中號關節(jié)(37)兩種類型，主驅(qū)動關節(jié)(9)為大 號關節(jié)(38)，從動關節(jié)(10)為小型號關節(jié)(36);所述左子關節(jié)體(7)和右子關節(jié)體(8)均通 過內(nèi)部的雙軸蝸輪蝸桿電機(48)來控制轉(zhuǎn)軸(51)的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)正交連接的方式，左子關節(jié) 體(7)與主驅(qū)動關節(jié)(9)之間通過轉(zhuǎn)軸(51)直接連接，右子關節(jié)體(8)與從動關節(jié)(10)之間 通過轉(zhuǎn)軸(51)直接連接，主驅(qū)動關節(jié)(9)與從動關節(jié)(10)之間通過推桿(47)連接。4.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述巡線機器人關節(jié)體(3) 還包括雙軸蝸輪蝸桿電機(48)、蓄電池(49)、控制器(50)、關節(jié)內(nèi)連接件(41)、關節(jié)外連接 件(42)和蓄電池(49)、控制器(50)，主驅(qū)動關節(jié)(9)內(nèi)部包含電動桿(46);所述關節(jié)內(nèi)連接 件(41)和關節(jié)外連接件(42)通過關節(jié)連接件固定孔(45)與小號關節(jié)(36)、中號關節(jié)(37)、 大號關節(jié)(38)相連接，蓄電池(49)和控制器(50)安裝在左子關節(jié)體(7)和右子關節(jié)體(8) 內(nèi)，通過控制雙軸蝸輪蝸桿電機(48)的轉(zhuǎn)動，從而控制左子關節(jié)體(7)和右子關節(jié)體(8)在 空間內(nèi)正交動作的實現(xiàn);所述雙軸蝸輪蝸桿電機(48)通過安裝螺栓(58)安裝在關節(jié)外連接 件(42)內(nèi)，關節(jié)內(nèi)連接件(41)和關節(jié)外連接件(42)通過轉(zhuǎn)軸(51)連接在一起，從而實現(xiàn)巡 線機器人關節(jié)體(3)的連續(xù)連接。5.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述掛線器(4)還包括掛線 器上指(16)、掛線器下指(17)、上指主動輪(18)、下指從動輪(19)、滑輪轉(zhuǎn)軸(20)、懸臂 (14)、掛線器安裝孔(15)、轉(zhuǎn)動齒輪(22)、上下指轉(zhuǎn)動電機(23)、電機安裝支架(24)、掛線器 手指轉(zhuǎn)軸(25);上指主動輪(18)通過滑輪轉(zhuǎn)軸(20)安裝在掛線器上指(16)，兩個下指從動 輪(19)通過滑輪轉(zhuǎn)軸(20)安裝在掛線器下指(17);掛線器上指(16)、掛線器下指(17)分別 通過兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸(25)與懸臂(14)相連接，兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)分別安裝在兩個掛線 器手指轉(zhuǎn)軸(25)上，上下指轉(zhuǎn)動電機(23)與掛線器下指(17)的掛線器手指轉(zhuǎn)軸(25)相連。6.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述掛線器(4)的上下指轉(zhuǎn) 動電機(23)的轉(zhuǎn)動能夠帶動掛線器下指(17)的掛線器手指轉(zhuǎn)軸(25)的轉(zhuǎn)動，從而帶動掛線 器下指(17)的轉(zhuǎn)動齒輪(22)的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)的相對轉(zhuǎn)動，兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)的咬合轉(zhuǎn)動能夠?qū)崿F(xiàn)掛線器上指(16)和掛線器下指(17)的張、合動作，從而實現(xiàn)掛 線器(4)的夾緊自鎖狀態(tài)、張開脫線狀態(tài)和閉合行走狀態(tài)三種工作狀態(tài)。7.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述高壓取電系統(tǒng)還包括整 流電路(59)、濾波電路(60)、蓄電池(49)，所述取電裝置(12)包括上磁環(huán)(26)、下磁環(huán)(27) 和磁環(huán)固定板(28)，其中上磁環(huán)(26)通過磁環(huán)固定板(28)安裝在掛線器上指(16)的外側(cè)， 下磁環(huán)(27)通過磁環(huán)固定板(28)安裝在掛線器下指(17)的外側(cè)，上磁環(huán)(26)和下磁環(huán)(27) 組成可張合磁環(huán)，在掛線器(4)閉合的時候，上磁環(huán)(26)和下磁環(huán)(27)形成閉合磁環(huán)，輸電 線路(1)穿過閉合磁環(huán)作為原邊，下磁環(huán)(27)繞有若干匝數(shù)線圈作為副邊，形成電流互感 器，從高壓端輸電線路(1)進行取電，經(jīng)整流電路(59)和濾波電路(60)后的得到變化較小的 直流電壓為蓄電池(49)充電。8.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述障礙檢測裝置(13)包含 絕緣彈性外殼(30)、中間殼(31)、底板(32)、光電開關(33)和觸碰按鈕(34)，其中觸碰按鈕 (34)安裝在絕緣彈性外殼(30)內(nèi)側(cè)，觸碰按鈕(34)通過中間殼(31)的過孔(35)，光電開關 (33)安裝在底板(32)上，當掛線器(4)遇到障礙物時，絕緣彈性外殼(30)與障礙物碰撞，由 于彈性外殼的彈性會擠壓觸碰按鈕(34)觸發(fā)光電開關(33)導通，從而為機器人單元(2)提 供避障信號。9.如權利要求1所述的一種高壓巡線機器人，其特征在于，所述攝像單元(11)包括攝像 單元套(53)、攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(55)、攝像頭安裝罩(56)、攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(54)、攝 像頭(57)，攝像頭末端旋轉(zhuǎn)電機(55)安裝在攝像單元套(53)內(nèi)，并與攝像頭安裝罩(56)相 連接，攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(54)安裝在攝像機安裝罩(56)內(nèi)，并與攝像頭(57)相連，攝像頭 末端旋轉(zhuǎn)電機(55)和攝像頭頂端旋轉(zhuǎn)電機(54)的配合工作，可實現(xiàn)攝像頭(57)的360度旋 轉(zhuǎn)。10.—種基于權利要求1高壓巡線機器人的爬坡前進方法，主要包括以下步驟:A:各掛線器(4)中的上下指轉(zhuǎn)動電機(23)工作，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動， 從而使掛線器上指(16)、掛線器下指(17)閉合并懸掛在輸電線路(1)上；B:左子掛線器(5)的掛線器上指(16)、掛線器下指(17)閉合，右子掛線器(6)的上下指 轉(zhuǎn)動電機(23)轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)相對向外側(cè)轉(zhuǎn)動，使右子掛線器(6)的掛線器上指 (16)、掛線器下指(17)張開一定距離，使其與輸電線路(1)能夠發(fā)生相對滑動；C:主驅(qū)動關節(jié)(9)內(nèi)的電動桿(46)工作，使推桿(47)向前伸出，推動從動關節(jié)(10)并帶 動右子關節(jié)體(8)前進；D:右子掛線器(6)的上下指轉(zhuǎn)動電機(23)轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動， 使右子掛線器(6)的掛線器上指(16)、掛線器下指(17)閉合，此時左子掛線器(5)的上下指 轉(zhuǎn)動電機(23)轉(zhuǎn)動，使兩個轉(zhuǎn)動齒輪(22)相對向外側(cè)轉(zhuǎn)動，使左子掛線器(5)的掛線器上指 (16)、掛線器下指(17)張開，使其與輸電線路(1)能夠發(fā)生相對滑動；E:主驅(qū)動關節(jié)(9)內(nèi)的電動桿(46)工作，使推桿(47)向前縮進，拉動左子關節(jié)體(7)前 進；F:重復A?E動作，直至完成爬坡，實現(xiàn)巡線機器人從位置xl到位置x2的移動。
【文檔編號】B25J15/00GK106041952SQ201610478045
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】王 鋒, 冬雷
【申請人】北京楠杉智能科技有限公司, 冬雷