一種仿生巡線機器人及其越障方法
【專利摘要】本發(fā)明通過仿生動作原理，設(shè)計一種新型結(jié)構(gòu)的巡線機器人，提高巡線效率，提高持續(xù)工作能力，控制簡單。改巡線機器人包括機器人單元和攝像單元，機器人單元又包括關(guān)節(jié)體、掛線器和太陽能電池板，其中關(guān)節(jié)體與掛線器之間機械連接固定，機器人單元通過掛線器與輸電線路相連接。采用尺蠖形式的結(jié)構(gòu)體，采用仿生蠕動式爬坡越障方法，其結(jié)構(gòu)簡單，運動所需的驅(qū)動器數(shù)目少，而且由于尺蠖運動是一種周期性動作，所以控制簡單；利用太陽能充電，實現(xiàn)光能與蓄電池互補供電，提高持續(xù)巡航能力；采用攝像單元進行障礙物識別和避障，提高避障效果；采用單元式運動結(jié)構(gòu)，提高可重構(gòu)性以及容錯性；整體呈現(xiàn)前后對稱式結(jié)構(gòu)，直線巡檢實現(xiàn)運動方向無障礙切換。
【專利說明】
一種仿生巡線機器人及其越障方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高壓線路檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種巡線機器人及越障動作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓和超高壓架空電力線是長距離輸配電力的主要方式。高壓輸電線路的安全穩(wěn)定運行與否直接影響到電力系統(tǒng)的可靠性，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(yù)防事故的發(fā)生，確保供電安全。傳統(tǒng)的人工巡檢方法不僅工作量大而且條件艱苦，在一些特殊地帶，靠常規(guī)方法難以完成。因此，采用機器人自動巡線已經(jīng)成為必須攻克的難題。
[0003]在實際現(xiàn)場環(huán)境下，巡線機器人的工作環(huán)境非常復(fù)雜，高壓輸電線路距離較長，存在跳線以及各種障礙物。從上世紀(jì)80年代開始，國內(nèi)外對巡線機器人進行了大量研究，當(dāng)前使用的巡線機器人，多是采用單一體、多手臂的結(jié)構(gòu)，電機裝載過多、機身重量大、有效工作長度有限、巡線效率低下，不能很好的實現(xiàn)架空輸電線路的連續(xù)巡檢，并且普遍存在爬行能力差，速度過慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易控制等問題。對于巡線機器人來說，機器人的本體設(shè)計是重要的一部分，如何設(shè)計結(jié)構(gòu)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(lǐng)域突破的方向。
[0004]申請?zhí)枮?01410181073.5，公開號為0~10392127(^的專利，公開了一種巡線機器人及越障方法，該機器人包括:輪組驅(qū)動機構(gòu)、輪組開合機構(gòu)、夾持機構(gòu)和俯仰機構(gòu)，其中輪組驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動自身在高壓線上前行，夾持機構(gòu)用于夾持在高壓線上。該專利所描述的一種巡線機器人的機構(gòu)，夾持機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu)分離，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜繁瑣，且該巡線機器人其整體結(jié)構(gòu)是不可重構(gòu)的，對于不同傳輸距離的輸電線路的巡線，其持續(xù)巡線能力也有待提尚O
[0005]申請?zhí)枮?01410832770.2，公開號為&11044856074的專利，公開了一種用單電機控制三臂運動的高壓巡線機器人，該機器人有三個臂，三個機械臂底端均裝有盤形凸輪和立式錐齒輪，具有避障以及爬坡的功能。但是該巡線機器人從結(jié)構(gòu)上不具有良好的可重構(gòu)性，其越障、爬行動作實現(xiàn)過程復(fù)雜，沒有解決傳統(tǒng)巡檢機器人巡檢效率低下的問題，且由于沒涉及到實時充電的機構(gòu)，使得機器人工作時間受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對目前巡線機器人連續(xù)巡線能力低、爬坡越障適應(yīng)能力弱的問題，通過仿生動作原理，設(shè)計一種新型結(jié)構(gòu)的巡線機器人，提高巡線效率，提高持續(xù)工作能力，控制簡單。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:一種仿生巡線機器人結(jié)構(gòu)，包括機器人單元和攝像單元，機器人單元又包括關(guān)節(jié)體、掛線器和太陽能電池板，其中關(guān)節(jié)體與掛線器之間機械連接固定，機器人單元通過掛線器與輸電線路相連接。
[0008]所述關(guān)節(jié)體包括η個左子關(guān)節(jié)、m個右子關(guān)節(jié)、中左關(guān)節(jié)、中右關(guān)節(jié)以及關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸。關(guān)節(jié)體之間通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸連接，左子關(guān)節(jié)和右子關(guān)節(jié)內(nèi)部包括雙軸蝸輪蝸桿電機和控制器，中左關(guān)節(jié)、中右關(guān)節(jié)內(nèi)部各包含一塊蓄電池，且中左關(guān)節(jié)、中右關(guān)節(jié)外側(cè)各安裝兩塊太陽能電池板。所述掛線器包括η個左掛線器和m個右掛線器，左掛線器和右掛線器結(jié)構(gòu)相同，且所述n、m均大于等于3。
[0009]所述關(guān)節(jié)體的作用是載攝像單元及太陽能電池板、蓄電池、雙軸蝸輪蝸桿電機和控制器，所述掛線器的作用是連接關(guān)節(jié)體和輸電線路，并且完成機器人單元的爬行及越障動作，所述攝像單元的作用是對障礙物進行圖像識別，并對工作情況進行實時圖像傳輸。
[0010]所述機器人單元仿尺蠖結(jié)構(gòu)體，采用仿生蠕動式爬坡越障方法;所述機器人單元采用單元式運動結(jié)構(gòu)，每一運動單元均包含若干個關(guān)節(jié)體、及掛線器;所述機器人單元中η個左子關(guān)節(jié)和m個右子關(guān)節(jié)分別對應(yīng)有η個左掛線器和m個右掛線器;所述中左關(guān)節(jié)和中右關(guān)節(jié)為水平方向連接，可以實現(xiàn)上下擺動動作;所述太陽能電池板吸收太陽能，對蓄電池進行充電，為機器人單元和攝像單元提供電能。
[0011]所述掛線器包括掛線器上指、掛線器下指、上指主動輪、下指從動輪、主動輪驅(qū)動電機、轉(zhuǎn)動輪軸、轉(zhuǎn)動齒輪、掛線器懸臂、掛線器手指轉(zhuǎn)軸、上下指轉(zhuǎn)動電機，上指主動輪通過轉(zhuǎn)動輪軸安裝在掛線器上指，下指從動輪通過轉(zhuǎn)動輪軸安裝在掛線器下指，主動輪驅(qū)動電機與轉(zhuǎn)動輪軸相連接，掛線器上指、掛線器下指通過掛線器手指轉(zhuǎn)軸與掛線器懸臂相連接，轉(zhuǎn)動齒輪安裝在掛線器手指轉(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，掛線器通過掛線器上指、掛線器下指與輸電線路相連接。
[0012]所述掛線器的張合動作由上下指轉(zhuǎn)動電機控制，當(dāng)下指轉(zhuǎn)動電機工作時驅(qū)動兩個轉(zhuǎn)動齒輪相對轉(zhuǎn)動，進而帶動掛線器上指和掛線器下指各自繞掛線器手指轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)掛線器的張合動作。
[0013]所述關(guān)節(jié)體包括三種不同型號，分別是小型號關(guān)節(jié)、中型號關(guān)節(jié)、大型號關(guān)節(jié)。所述關(guān)節(jié)體上還包括關(guān)節(jié)小扣帽、關(guān)節(jié)大扣帽、控制器和蓄電池，所述關(guān)節(jié)小扣帽和關(guān)節(jié)大扣帽通過關(guān)節(jié)扣帽固定孔與小型號關(guān)節(jié)、中型號關(guān)節(jié)、大型號關(guān)節(jié)相連接，控制器安裝在左子關(guān)節(jié)和右子關(guān)節(jié)內(nèi)；所述雙軸蝸輪蝸桿電機通過安裝螺栓安裝在關(guān)節(jié)大扣帽內(nèi)，控制雙軸蝸輪蝸桿電機的轉(zhuǎn)動，從而控制左子關(guān)節(jié)和右子關(guān)節(jié)在空間內(nèi)正交動作的實現(xiàn);關(guān)節(jié)小扣帽和關(guān)節(jié)大扣帽通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸連接，當(dāng)雙軸蝸輪蝸桿電機工作時，帶動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)左子關(guān)節(jié)和右子關(guān)節(jié)的空間中的動作。
[0014]所述攝像單兀包括攝像機底部電機安裝套、攝像機頂部電機、攝像頭固定板、攝像機底部電機、攝像機外罩、攝像機，攝像機底部電機安裝在攝像機底部電機安裝套內(nèi)，并與攝像機外罩相連接，攝像機頂部電機安裝在攝像機外罩內(nèi)，并與攝像機相連。
[0015]進一步而言，仿生巡線機器人裝置的一種動作一一在輸電線路上爬坡實現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0016]A:各掛線器中的上下指轉(zhuǎn)動電機工作，使各掛線器上對應(yīng)的兩個轉(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；
[0017]B:右掛線器夾緊輸電線路，右掛線器上的各個上下指轉(zhuǎn)動電機鎖定，使右掛線器實現(xiàn)自鎖狀態(tài)；
[0018]C:左掛線器中的主動輪驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)動輪軸的轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)上指主動輪的滾動，從而控制左掛線器相對應(yīng)的左子關(guān)節(jié)的移動；下指從動輪通過轉(zhuǎn)動輪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)軸與掛線器懸臂相連接，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，上下指轉(zhuǎn)動電機的轉(zhuǎn)動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，進而使左掛線器的掛線器上指和掛線器下指張開一定距離，然后左掛線器的主動輪驅(qū)動電機工作，使左掛線器的上指主動輪向前滾動；
[0019]D:左子關(guān)節(jié)向前移動，移動至程序中指定的距離后，致使左子關(guān)節(jié)與中左號關(guān)節(jié)之間、中左關(guān)節(jié)與中右關(guān)節(jié)之間、中右號關(guān)節(jié)之間與右子關(guān)節(jié)之間均發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；
[0020]E:左掛線器的主動輪驅(qū)動電機停止工作，左掛線器夾緊輸電線路，左掛線器上的各個上下指轉(zhuǎn)動電機鎖定，使左掛線器實現(xiàn)自鎖狀態(tài)；
[0021]F:依照動作C的描述，使右掛線器的掛線器上指和掛線器下指張開一定距離，然后右掛線器主動輪驅(qū)動電機工作，使右掛線器的上指主動輪向前滾動；
[0022]G:右子關(guān)節(jié)向前移動，移動程序中指定的距離后，右掛線器主動輪驅(qū)動電機停止工作；
[0023]H:重復(fù)B?G，直至機器人單元爬過坡度區(qū)域，完成爬坡動作。
[0024]—種仿生巡線機器人的越障實現(xiàn)方法，包括以下步驟:
[0025]A:攝像單元檢測到障礙物信息，對機器人單元發(fā)出越障指示信號；
[0026]B:假設(shè)右掛線器的最右端掛線器即將遇到障礙物，則最右端掛線器的掛線器上指和掛線器下指張開，右掛線器中的其余掛線器處于鎖緊狀態(tài)，使其上指主動輪與輸電線路不能發(fā)生相對移動；
[0027]C:左掛線器處于驅(qū)動行走狀態(tài)，左掛線器驅(qū)動機器人單元的左子關(guān)節(jié)行走，其行走距離等于障礙物的長度，中左關(guān)節(jié)和中右關(guān)節(jié)之間發(fā)生相對擺動，右子關(guān)節(jié)由于右掛線器其余掛線器處于鎖緊狀態(tài)而不發(fā)生移動；
[0028]D:左掛線器處于鎖緊狀態(tài)，右掛線器處于行走狀態(tài)，并驅(qū)動右子關(guān)節(jié)移動，當(dāng)右掛線器的最右端掛線器越過障礙物，掛線器的掛線器上指和掛線器下指閉合，從而實現(xiàn)單個掛線器的越障；
[0029]E:重復(fù)A?D，直至整個機器人單元越過障礙物。
[0030]本發(fā)明可以通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)上述功能。
[0031]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點和效果:
[0032]本發(fā)明的一個效果在于，機器人采用尺蠖形式的結(jié)構(gòu)體，采用仿生蠕動式爬坡越障方法，其結(jié)構(gòu)簡單，運動所需的驅(qū)動器數(shù)目少，而且由于尺蠖運動是一種周期性動作，所以控制簡單；
[0033]本發(fā)明的一個效果在于，機器人安裝太陽能電池板，利用太陽能充電，實現(xiàn)光能與蓄電池互補供電，提高巡線機器人的持續(xù)巡航能力；
[0034]本發(fā)明的一個效果在于，采用攝像單元進行障礙物識別和避障，提高巡線機器人的避障效果；
[0035]本發(fā)明的一個效果在于，采用單元式運動結(jié)構(gòu)，提高機器人的可重構(gòu)性以及容錯性；
[0036]本發(fā)明的一個效果在于，巡線機器人整體呈現(xiàn)前后對稱式結(jié)構(gòu)，直線巡檢實現(xiàn)運動方向無障礙切換。
【附圖說明】
[0037]圖1是仿生巡線機器人整體示意圖；
[0038]圖2是本發(fā)明中仿生巡線機器人整體側(cè)視圖；
[0039]圖3是本發(fā)明中仿生巡線機器人整體正視圖；
[0040]圖4是本發(fā)明中仿生巡線機器人整體俯視圖；
[0041 ]圖5是本發(fā)明中巡線機器人掛線器示意圖；
[0042]圖6是圖5的側(cè)視圖；
[0043]圖7是本發(fā)明中掛線器上下指張開動作示意圖；
[0044]圖8是本發(fā)明中巡線機器人不同型號關(guān)節(jié)示意圖；
[0045]圖9是本發(fā)明中巡線機器人關(guān)節(jié)連接件示意圖；
[0046]圖10是本發(fā)明中關(guān)節(jié)連接件安裝剖視圖；
[0047]圖11是本發(fā)明中巡線機器人正交關(guān)節(jié)安裝示意圖；
[0048]圖12是本發(fā)明中蝸輪蝸桿電機及轉(zhuǎn)軸模型；
[0049]圖13是本發(fā)明中巡線機器人攝像單元示意圖；
[0050]圖14是本發(fā)明中安裝螺栓示意圖；
[0051]圖15是本發(fā)明中蓄電池安裝示意圖；
[0052]圖16是本發(fā)明中巡線機器人爬坡收縮動作示意圖；
[0053]圖17是本發(fā)明中巡線機器人爬坡伸展動作示意圖；
[0054]圖18是本發(fā)明中太陽能電池板充電框圖。
[0055]附圖中，各標(biāo)號所代表的部件:1、輸電線路2、機器人單元3、關(guān)節(jié)體4、掛線器5、左掛線器6、右掛線器7、蓄電池8、左子關(guān)節(jié)9、右子關(guān)節(jié)10、中右關(guān)節(jié)11、中左關(guān)節(jié)12、攝像單元13、太陽能電池板14、掛線器上指15、掛線器下指16、上指主動輪17、下指從動輪18、轉(zhuǎn)動輪軸19、主動輪驅(qū)動電機20、轉(zhuǎn)動齒輪21、掛線器懸臂22、掛線器安裝孔23、掛線器手指轉(zhuǎn)軸24、上下指轉(zhuǎn)動電機25、電機安裝支架26、小型號關(guān)節(jié)27、中型號關(guān)節(jié)28、大型號關(guān)節(jié)29、關(guān)節(jié)安裝孔30、關(guān)節(jié)小扣帽31、關(guān)節(jié)大扣帽32、轉(zhuǎn)軸孔33、蝸輪蝸桿電機安裝孔34、關(guān)節(jié)扣帽固定孔35、雙軸蝸輪蝸桿電機36、控制器37、關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸38、底部電機安裝套39、攝像機底部電機40、攝像機頂部電機41、攝像頭固定板42、攝像機外罩43、攝像機44、安裝螺栓45、智能控制器
【具體實施方式】
[0056]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的介紹。
[0057]如圖1所示為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，仿生巡線機器人結(jié)構(gòu)包括機器人單元2和攝像單元12，其中機器人單元2關(guān)節(jié)體3、掛線器4和太陽能電池板13。
[0058]如圖2所示，所述關(guān)節(jié)體3包括η個左子關(guān)節(jié)8、n個右子關(guān)節(jié)9、中左關(guān)節(jié)11、中右關(guān)節(jié)10和關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸36，其中η為大于等于3的整數(shù)。關(guān)節(jié)體3之間通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸37連接。如圖12和13所示，左子關(guān)節(jié)8和右子關(guān)節(jié)9內(nèi)部包括雙軸蝸輪蝸桿電機35和控制器36;如圖15中左關(guān)節(jié)11、中右關(guān)節(jié)10內(nèi)部各包含一塊蓄電池7，且中左關(guān)節(jié)11、中右關(guān)節(jié)10外側(cè)各安裝兩塊太陽能電池板13。所述攝像單元12固定安裝在最左側(cè)左子關(guān)節(jié)8的左側(cè)及最右側(cè)右子關(guān)節(jié)9的右側(cè)。所述掛線器4包括η個左掛線器5和η個右掛線器6，，且左掛線器5和右掛線器6結(jié)構(gòu)相同。
[0059]如圖5?7所示，所述掛線器4包括掛線器上指14、掛線器下指15、上指主動輪16、下指從動輪17、主動輪驅(qū)動電機19、轉(zhuǎn)動輪軸18、轉(zhuǎn)動齒輪20、掛線器懸臂21、掛線器手指轉(zhuǎn)軸
23、上下指轉(zhuǎn)動電機24。上指主動輪16通過轉(zhuǎn)動輪軸18安裝在掛線器上指14，下指從動輪17通過轉(zhuǎn)動輪軸18安裝在掛線器下指15，主動輪驅(qū)動電機19與轉(zhuǎn)動輪軸18相連接，掛線器上指14、掛線器下指15通過掛線器手指轉(zhuǎn)軸23與掛線器懸臂21相連接，轉(zhuǎn)動齒輪20安裝在掛線器手指轉(zhuǎn)軸23上，上下指轉(zhuǎn)動電機24與掛線器下指15的掛線器手指轉(zhuǎn)軸23相連，掛線器4通過掛線器上指14、掛線器下指15與輸電線路I相連接。
[0060]如圖8所示，所述掛線器4的掛線器上指14和掛線器下指15的張合動作由上下指轉(zhuǎn)動電機24控制，當(dāng)下指轉(zhuǎn)動電機24工作時驅(qū)動兩個轉(zhuǎn)動齒輪20相對轉(zhuǎn)動，進而帶動掛線器上指14和掛線器下指15各自繞掛線器手指轉(zhuǎn)軸23轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)掛線器4的張合動作。
[0061]如圖9所示，所述關(guān)節(jié)體3使用鋁合金材料，主要組成為三種不同型號關(guān)節(jié)，分別是小型號關(guān)節(jié)26、中型號關(guān)節(jié)27、大型號關(guān)節(jié)28，其中，左子關(guān)節(jié)8和右子關(guān)節(jié)9中包括小型號關(guān)節(jié)26和中型號關(guān)節(jié)27兩種類型，中左關(guān)節(jié)11、中右關(guān)節(jié)10均為大型號關(guān)節(jié)28。
[0062]如圖10?13所示，所述機器人單元2還包括關(guān)節(jié)小扣帽30、關(guān)節(jié)大扣帽31、控制器36和蓄電池7，所述關(guān)節(jié)小扣帽30和關(guān)節(jié)大扣帽31通過關(guān)節(jié)扣帽固定孔34與小型號關(guān)節(jié)26、中型號關(guān)節(jié)27、大型號關(guān)節(jié)28相連接，控制器36安裝在左子關(guān)節(jié)8和右子關(guān)節(jié)9內(nèi)。所述雙軸蝸輪蝸桿電機35通過安裝螺栓44安裝在關(guān)節(jié)大扣帽31內(nèi)，且雙軸蝸輪蝸桿電機35的雙軸穿過關(guān)節(jié)扣帽的轉(zhuǎn)軸孔32。控制雙軸蝸輪蝸桿電機35的轉(zhuǎn)動，從而控制左子關(guān)節(jié)8和右子關(guān)節(jié)9在空間內(nèi)正交動作的實現(xiàn);關(guān)節(jié)小扣帽30和關(guān)節(jié)大扣帽31通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸37連接，雙軸蝸輪蝸桿電機35工作時，實現(xiàn)左子關(guān)節(jié)8和右子關(guān)節(jié)9的空間中的動作。裝螺栓44結(jié)構(gòu)示意圖如圖14所示。
[0063]如圖13所示，所述攝像單元12包括攝像機底部電機安裝套38、攝像機頂部電機40、攝像頭固定板41、攝像機底部電機39、攝像機外罩42、攝像機44，攝像機底部電機41安裝在攝像機底部電機安裝套38內(nèi)，并與攝像機外罩42相連接，攝像機頂部電機40安裝在攝像機外罩42內(nèi)，并與攝像機44相連。
[0064]如圖18所示，一種仿生巡線機器人系統(tǒng)的能量供給方法，利用太陽能電池板13吸收太陽能，對蓄電池7進行充電，為機器人單元2的正常工作提供電能。
[0065]本具體實施例方式具有可重構(gòu)性好，結(jié)構(gòu)簡單，運行效率高，續(xù)航能力強的特點。本發(fā)明實施例中巡線機器人的掛線器4用于實現(xiàn)機器人單元2的三種不同的工作模式，分別為:驅(qū)動行走工作模式、安全自鎖工作模式和脫線越障工作模式。當(dāng)掛線器4的掛線器上指14和掛線器下指15閉合，主動輪驅(qū)動電機19工作，帶動上指主動輪16轉(zhuǎn)動，從而可實現(xiàn)驅(qū)動行走工作模式；當(dāng)掛線器4的掛線器上指14和掛線器下指15閉合，主動輪驅(qū)動電機19增大轉(zhuǎn)矩，使上指主動輪16無法轉(zhuǎn)動，從而可以實現(xiàn)安全自鎖模式；當(dāng)掛線器4的掛線器上指14和掛線器下指15張開，可實現(xiàn)脫線越障模式。本發(fā)明實施例中巡線機器人的關(guān)節(jié)體3通過雙軸蝸輪蝸桿電機35實現(xiàn)正交連接，可以實現(xiàn)巡線機器人在空間內(nèi)的俯仰擺動和左右擺動的動作。在本發(fā)明實施例中通過太陽能電池板13和蓄電池7的相互配合，太陽能電池板13吸收光能并將能量反饋給蓄電池7，蓄電池7為機器人單元2提供工作能量，從而可以提高巡線機器人持續(xù)工作的能力。
[0066]如圖16和圖17所示，本發(fā)明的仿生巡線機器人爬行動作的實現(xiàn)方法如下:
[0067]A:各掛線器4中的上下指轉(zhuǎn)動電機24工作，使各掛線器上對應(yīng)的兩個轉(zhuǎn)動齒輪20相對向內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)動，從而使掛線器上指14、掛線器下指15閉合并懸掛在輸電線路I上；
[0068]B:右掛線器6夾緊輸電線路I，右掛線器6上的各個上下指轉(zhuǎn)動電機24鎖定，使右掛線器6實現(xiàn)自鎖狀態(tài)；
[0069]C:左掛線器5中的主動輪驅(qū)動電機19的轉(zhuǎn)動帶動轉(zhuǎn)動輪軸18的轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)上指主動輪16的滾動，從而控制左掛線器5相對應(yīng)的左子關(guān)節(jié)8的移動；下指從動輪17通過轉(zhuǎn)動輪軸18安裝在掛線器下指15;掛線器上指14、掛線器下指15分別通過兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸23與掛線器懸臂21相連接，兩個轉(zhuǎn)動齒輪20分別安裝在兩個掛線器手指轉(zhuǎn)軸23上，上下指轉(zhuǎn)動電機24與掛線器下指15的掛線器手指轉(zhuǎn)軸23相連，上下指轉(zhuǎn)動電機24的轉(zhuǎn)動帶動掛線器下指15的掛線器手指轉(zhuǎn)軸23的轉(zhuǎn)動，從而帶動掛線器下指15的轉(zhuǎn)動齒輪20的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動齒輪20的相對轉(zhuǎn)動，進而使左掛線器5的掛線器上指14和掛線器下指15張開一定距離，然后左掛線器5的主動輪驅(qū)動電機19工作，使左掛線器5的上指主動輪16向前滾動；
[0070]D:左子關(guān)節(jié)8向如移動，移動至程序中指定的距尚后，致使左子關(guān)節(jié)8與中左號關(guān)節(jié)11之間、中左關(guān)節(jié)11與中右關(guān)節(jié)10之間、中右號關(guān)節(jié)10之間與右子關(guān)節(jié)9之間均發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；
[0071]E:左掛線器5的主動輪驅(qū)動電機19停止工作，左掛線器5夾緊輸電線路I，左掛線器5上的各個上下指轉(zhuǎn)動電機24鎖定，使左掛線器5實現(xiàn)自鎖狀態(tài)；
[0072]F:依照動作3的描述，使右掛線器6的掛線器上指14和掛線器下指15張開一定距離，然后右掛線器6主動輪驅(qū)動電機19工作，使右掛線器6的上指主動輪16向前滾動；
[0073]G:右子關(guān)節(jié)9向前移動，移動程序中指定的距離后，右掛線器6主動輪驅(qū)動電機19停止工作；
[0074]H:重復(fù)2?7，直至機器人單元2爬過坡度區(qū)域，完成爬坡動作。
[0075]另外本發(fā)明實施例還公開了一種仿生巡線機器人的越障實現(xiàn)方法，所述實現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0076]A:攝像單元12檢測到障礙物信息，并對機器人單元2發(fā)出越障指示信號；
[0077]B:假設(shè)右掛線器6的最右端掛線器4即將遇到障礙物，掛線器4的掛線器上指14和掛線器下指15張開，右掛線器6其余掛線器(4)處于鎖緊狀態(tài)，使其上指主動輪16與輸電線路I不發(fā)生相對移動；
[0078]C:左掛線器5處于驅(qū)動行走狀態(tài)，左掛線器5驅(qū)動機器人單元2的左子關(guān)節(jié)8行走，其行走距離等于障礙物的長度，中左關(guān)節(jié)11和中右關(guān)節(jié)10之間發(fā)生相對擺動，右子關(guān)節(jié)9由于右掛線器6其余掛線器4處于鎖緊狀態(tài)而不發(fā)生移動；
[0079]D:左掛線器5處于鎖緊狀態(tài)，右掛線器6處于行走狀態(tài)，并驅(qū)動右子關(guān)節(jié)9移動，當(dāng)右掛線器6的最右端掛線器4越過障礙物，掛線器4的掛線器上指14和掛線器下指15閉合，從而實現(xiàn)單個掛線器4的越障；
[0080]E:重復(fù)A?D，直至整個機器人單元2越過障礙物。
【主權(quán)項】
1.一種仿生巡線機器人，包括機器人單元(2)和攝像單元(12)，攝像單元(12)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)包括掛線器(4)、關(guān)節(jié)體(3)、太陽能電池板(13);所述關(guān)節(jié)體(3)包括η個左子關(guān)節(jié)(8)、m個右子關(guān)節(jié)(9)、中左關(guān)節(jié)(11)、中右關(guān)節(jié)(1)、關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(37)，其中左關(guān)節(jié)(I I)和中右關(guān)節(jié)(10)為水平方向連接，可實現(xiàn)機器人單元(2)的上下擺動動作，關(guān)節(jié)體(3)之間通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(37)連接;所述掛線器(4)包括η個左掛線器(5)和m個右掛線器(6)，其中η多3、m多3;所述攝像單元(12)固定安裝在機器人單元(2)的兩側(cè)，關(guān)節(jié)體(3)與掛線器(4)之間機械固定連接，且左子關(guān)節(jié)(8)和右子關(guān)節(jié)(9)中的每個關(guān)節(jié)體上均安裝有掛線器(4)，機器人單元(2)通過掛線器(4)與輸電線路(I)相連接；所述太陽能電池板(13)安裝在中左關(guān)節(jié)(11)、中右關(guān)節(jié)(10)外側(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的一種仿生巡線機器人，其特征在于，所述η多3、m多3。3.如權(quán)利要求1所述的一種仿生巡線機器人，其特征在于，所述太陽能電池板(13)吸收太陽能，對蓄電池(7)進行充電，為機器人單元(2)提供電能，其中智能控制器(45)實現(xiàn)對蓄電池(7)的調(diào)節(jié)管理，當(dāng)蓄電池(7)過壓時，不對蓄電池(7)進行充電；欠壓時，封鎖負載輸出，避免蓄電池(7)進一步放電；充電過流時，不對蓄電池(7)進行充電。4.如權(quán)利要求1所述的一種仿生巡線機器人，其特征在于，所述掛線器(4)包括掛線器上指(14)、掛線器下指(15)、上指主動輪(16)、下指從動輪(17)、主動輪驅(qū)動電機(19)、轉(zhuǎn)動輪軸(18)、轉(zhuǎn)動齒輪(20)、掛線器懸臂(21)、掛線器手指轉(zhuǎn)軸(23)、上下指轉(zhuǎn)動電機(24)，上指主動輪(16)通過轉(zhuǎn)動輪軸(18)安裝在掛線器上指(14)，下指從動輪(17)通過轉(zhuǎn)動輪軸(18)安裝在掛線器下指(15)，主動輪驅(qū)動電機(19)與轉(zhuǎn)動輪軸(18)相連接，掛線器上指(14)、掛線器下指(15)通過掛線器手指轉(zhuǎn)軸(23)與掛線器懸臂(21)相連接，轉(zhuǎn)動齒輪(20)安裝在掛線器手指轉(zhuǎn)軸(23)上，上下指轉(zhuǎn)動電機(24)與掛線器下指(15)的掛線器手指轉(zhuǎn)軸(23)相連，掛線器(4)通過掛線器上指(14)、掛線器下指(15)與輸電線路(I)相連接。5.如權(quán)利要求1所述的一種仿生巡線機器人，其特征在于，所述掛線器(4)通過上下指轉(zhuǎn)動電機(24)的控制實現(xiàn)其開合動作抓取輸電線路(I);當(dāng)機器人單元(2)處于行走狀態(tài)時，所述掛線器(4)的主動輪驅(qū)動電機(19)工作，驅(qū)動上指主動輪(16)轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動機器人單元(2)行走。6.如權(quán)利要求1所述的一種仿生巡線機器人系統(tǒng)，其特征在于，所述關(guān)節(jié)體(3)包括三種不同型號，分別是小型號關(guān)節(jié)(26)、中型號關(guān)節(jié)(27)、大型號關(guān)節(jié)(28)。7.如權(quán)利要求1所述的一種仿生巡線機器人，其特征在于，所述機器人單元(2)還包括關(guān)節(jié)小扣帽(30)、關(guān)節(jié)大扣帽(31)、雙軸蝸輪蝸桿電機(35)、控制器(36)和蓄電池(7)，所述關(guān)節(jié)小扣帽(30)和關(guān)節(jié)大扣帽(31)通過關(guān)節(jié)扣帽固定孔(34)與小型號關(guān)節(jié)(26)、中型號關(guān)節(jié)(27)、大型號關(guān)節(jié)(28)相連接，控制器(36)安裝在左子關(guān)節(jié)(8)和右子關(guān)節(jié)(9)內(nèi)；所述雙軸蝸輪蝸桿電機(35)通過安裝螺栓(44)安裝在關(guān)節(jié)大扣帽(31)內(nèi)，控制雙軸蝸輪蝸桿電機(35)的轉(zhuǎn)動，關(guān)節(jié)小扣帽(30)和關(guān)節(jié)大扣帽(31)通過關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸(37)連接。8.—種基于權(quán)利要求1仿生巡線機器人的越障方法，主要包括以下步驟: A:攝像單元(12)檢測到障礙物信息，對障礙物信息進行提取并對機器人單元(2)發(fā)出越障指示信號； B:當(dāng)右掛線器(6)的最右端掛線器(4)遇到障礙物，根據(jù)越障指示信號，巡線機器人控制器控制最右端掛線器(4)的掛線器上指(14)和掛線器下指(15)張開，右掛線器(6)中的其余掛線器(4)處于鎖緊狀態(tài)，使其上指主動輪(16)與輸電線路(I)不能發(fā)生相對移動； C:左掛線器(5)處于驅(qū)動行走狀態(tài)，左掛線器(5)驅(qū)動機器人單元(2)的左子關(guān)節(jié)(8)行走，其行走距離等于障礙物的長度，中左關(guān)節(jié)(11)和中右關(guān)節(jié)(10)之間發(fā)生相對擺動，右子關(guān)節(jié)(9)由于右掛線器(6)其余掛線器(4)處于鎖緊狀態(tài)而不發(fā)生移動； D:左掛線器(5)處于鎖緊狀態(tài)，右掛線器(6)處于行走狀態(tài)，并驅(qū)動右子關(guān)節(jié)(9)移動，當(dāng)右掛線器(6)的最右端掛線器(4)越過障礙物，掛線器(4)的掛線器上指(14)和掛線器下指(15)閉合，從而實現(xiàn)單個掛線器(4)的越障； E:重復(fù)A?D，直至整個機器人單元(2)越過障礙物。9.如權(quán)利要求8所述一種仿生巡線機器人的越障方法，其特征在于，所述掛線器(4)掛線器上指(14)和掛線器下指(15)張開的實現(xiàn)方法為，掛線器(4)的上下指轉(zhuǎn)動電機(24)的轉(zhuǎn)動帶動掛線器下指(15)的掛線器手指轉(zhuǎn)軸(23)的轉(zhuǎn)動，從而帶動掛線器下指(15)的轉(zhuǎn)動齒輪(20)的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)動齒輪(20)的相對轉(zhuǎn)動，進而使掛線器(4)的掛線器上指(14)和掛線器下指(15)張開一定距離。
【文檔編號】B25J17/02GK106041953SQ201610478269
【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