本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

采用高壓和超高壓架空電力線是長(zhǎng)距離輸配電力的主要方式。電力線及桿塔附件長(zhǎng)期暴露在野外,因受到持續(xù)的機(jī)械張力、電氣閃烙、材料老化的影響而容易產(chǎn)生斷股、磨損、腐蝕等損傷,如不及時(shí)修復(fù)更換,原本微小的破損和缺陷就可能擴(kuò)大,最終導(dǎo)致嚴(yán)重事故,造成大面積的停電和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前輸電導(dǎo)線巡檢、維護(hù)的方法主要有兩種:地面目測(cè)法與航測(cè)法。目測(cè)法采用人工巡檢,這種方法勞動(dòng)強(qiáng)度大,工作效率和探測(cè)精度低,可靠性差，存在檢查盲區(qū)；航測(cè)法采用直升飛機(jī)巡線,這種方法雖然有較高的檢測(cè)效率和精度，但是這種方法受一些環(huán)境因素的制約，同時(shí)巡檢的技術(shù)難度高,運(yùn)行費(fèi)用較高。巡線機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,為高壓輸電線的檢查工作提供了新的技術(shù)手段。

目前國內(nèi)外研究的高壓、超高壓輸電線路機(jī)器人多為雙臂反對(duì)稱結(jié)構(gòu)、三臂結(jié)構(gòu)及多臂結(jié)構(gòu)，其運(yùn)行環(huán)境多為架空地線。安裝于架空地線上的線路機(jī)器人不僅運(yùn)行過程中易受自然環(huán)境中的外力影響，導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至從輸電線路上掉落，而且還存在巡檢清障范圍有限，工作效率低，與導(dǎo)線之間有很大距離，無法有效對(duì)分裂導(dǎo)線進(jìn)行清障。因此，有必要提供一種既能提高工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，又能夠翻越障礙物的巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種既能提高工作效率和運(yùn)行 穩(wěn)定性，又能夠翻越障礙物的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供技術(shù)方案如下：

一方面，提供一種環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，包括可升降的第一環(huán)形包臂單元、第二環(huán)形包臂單元和第三環(huán)形包臂單元，其中：

各環(huán)形包臂單元均包括一對(duì)可開合的半圓包臂，各環(huán)形包臂單元下方分別設(shè)置有第一開合關(guān)節(jié)、第二開合關(guān)節(jié)和第三開合關(guān)節(jié)；

各環(huán)形包臂單元內(nèi)部設(shè)置有可帶動(dòng)巡線機(jī)器人行走的驅(qū)動(dòng)輪；

所述第一環(huán)形包臂單元和第二環(huán)形包臂單元之間以及所述第三環(huán)形包臂單元和第二環(huán)形包臂單元之間分別設(shè)置有第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)，所述第二環(huán)形包臂單元下方設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步的，各環(huán)形包臂單元內(nèi)部設(shè)置有對(duì)稱布置的驅(qū)動(dòng)輪安裝支架，所述驅(qū)動(dòng)輪安裝支架上設(shè)置有水平排列的伺服電機(jī)和安裝所述驅(qū)動(dòng)輪的主軸，所述伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與所述主軸連接。

進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)輪安裝支架包括設(shè)置在各環(huán)形包臂單元上部的第一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架，所述第一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架為倒L型，所述第一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架的下方設(shè)置有所述驅(qū)動(dòng)輪。

進(jìn)一步的，所述所述驅(qū)動(dòng)輪安裝支架包括設(shè)置在各環(huán)形包臂單元中下部的第二對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架，所述第二對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架包括上驅(qū)動(dòng)輪安裝支架和下驅(qū)動(dòng)輪安裝支架，所述上驅(qū)動(dòng)輪安裝支架和下驅(qū)動(dòng)輪安裝支架均為倒V型，所述上驅(qū)動(dòng)輪安裝支架和下驅(qū)動(dòng)輪安裝支架之間也設(shè)置有所述驅(qū)動(dòng)輪。

進(jìn)一步的，所述第一環(huán)形包臂單元和第三環(huán)形包臂單元外側(cè)均勻設(shè)置有至少四個(gè)除障臂，每個(gè)除障臂的末端均設(shè)置有一對(duì)鋸齒葉片。

進(jìn)一步的，所述除障臂包括懸臂支架和可旋轉(zhuǎn)的懸臂末端關(guān)節(jié)，所述懸臂支架和懸臂末端關(guān)節(jié)通過轉(zhuǎn)軸連接，所述轉(zhuǎn)軸通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述鋸齒葉片包括上鋸齒葉片和下鋸齒葉片，所述上鋸齒葉片和下鋸齒葉片分別通過軸和鍵與所述懸臂末端關(guān)節(jié)連接固定，該軸通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步的，每對(duì)半圓包臂的底部通過鉸鏈連接。

進(jìn)一步的，升降機(jī)構(gòu)、各俯仰關(guān)節(jié)和各開合關(guān)節(jié)均通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及其越障方法，環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)采用三個(gè)環(huán)形包臂單元，第一環(huán)形包臂單元和第二環(huán)形包臂單元之間以及第三環(huán)形包臂單元和第二環(huán)形包臂單元之間分別設(shè)置有第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)，第二環(huán)形包臂單元下方設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，各俯仰關(guān)節(jié)和升降機(jī)構(gòu)控制各環(huán)形包臂單元的抬升和歸位動(dòng)作，各環(huán)形包臂單元通過各開合關(guān)節(jié)將四分裂線包裹在內(nèi)部空間，各環(huán)形包臂單元的驅(qū)動(dòng)輪架設(shè)在線路上從而帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行。本實(shí)用新型通過第一環(huán)形包臂單元、第二環(huán)形包臂單元和第三環(huán)形包臂單元交替抬升、歸位使其驅(qū)動(dòng)輪交替離線、上線從而跨越障礙物。綜上，本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中，人工巡線勞動(dòng)強(qiáng)度大和飛機(jī)巡線運(yùn)行成本高的問題，并能跨越常規(guī)障礙物，實(shí)現(xiàn)了對(duì)四分裂線的連續(xù)巡檢。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有提高工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3-圖11為本實(shí)用新型的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的越障方法的各步驟對(duì)應(yīng)的狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

一方面，本實(shí)用新型提供一種環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，如圖1-2所示，包括可升降的第一環(huán)形包臂單元1、第二環(huán)形包臂單元4和第三環(huán) 形包臂單元6，其中：

各環(huán)形包臂單元均包括一對(duì)可開合的半圓包臂3，各環(huán)形包臂單元下方分別設(shè)置有第一開合關(guān)節(jié)17、第二開合關(guān)節(jié)14和第三開合關(guān)節(jié)10；

各環(huán)形包臂單元內(nèi)部設(shè)置有可帶動(dòng)巡線機(jī)器人行走的驅(qū)動(dòng)輪2；

第一環(huán)形包臂單元1和第二環(huán)形包臂單元4之間以及第三環(huán)形包臂單元6和第二環(huán)形包臂單元4之間分別設(shè)置有第一俯仰關(guān)節(jié)15和第二俯仰關(guān)節(jié)12，第二環(huán)形包臂單元4下方設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)13。

本實(shí)用新型的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)采用三個(gè)環(huán)形包臂單元，第一環(huán)形包臂單元和第二環(huán)形包臂單元之間以及第三環(huán)形包臂單元和第二環(huán)形包臂單元之間分別設(shè)置有第一俯仰關(guān)節(jié)和第二俯仰關(guān)節(jié)，第二環(huán)形包臂單元下方設(shè)置有升降機(jī)構(gòu)，各俯仰關(guān)節(jié)和升降機(jī)構(gòu)控制各環(huán)形包臂單元的抬升和歸位動(dòng)作，各環(huán)形包臂單元通過各開合關(guān)節(jié)將四分裂線包裹在內(nèi)部空間，各環(huán)形包臂單元的驅(qū)動(dòng)輪架設(shè)在線路上從而帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行，升降機(jī)構(gòu)、各俯仰關(guān)節(jié)分別與相對(duì)應(yīng)的開合關(guān)節(jié)相配合能夠使各環(huán)形包臂單元交替抬升、張開、閉合和歸位從而跨越障礙物。綜上，本實(shí)用新型既能提高工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，又能夠翻越障礙物。

優(yōu)選的，各環(huán)形包臂單元內(nèi)部設(shè)置有對(duì)稱布置的驅(qū)動(dòng)輪安裝支架，驅(qū)動(dòng)輪安裝支架上設(shè)置有水平排列的伺服電機(jī)24和安裝所述驅(qū)動(dòng)輪2的主軸26，伺服電機(jī)24通過聯(lián)軸器25與主軸26連接。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便，可以使各驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)良好的同步性。另外，驅(qū)動(dòng)輪2下方設(shè)置有制動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，可以提高巡線機(jī)器人在停車和爬坡前進(jìn)時(shí)的安全性。

進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)輪安裝支架包括設(shè)置在各環(huán)形包臂單元上部的第一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架7，第一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架7為倒L型，第一對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架7的下方設(shè)置有所述驅(qū)動(dòng)輪2。這種結(jié)構(gòu)以及位置布局能夠提高巡線機(jī)器人行走時(shí)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)輪安裝支架包括設(shè)置在各環(huán)形包臂單元中下部的第二對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架5，第二對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架5包括上驅(qū)動(dòng)輪安裝支架 9和下驅(qū)動(dòng)輪安裝支架8，上驅(qū)動(dòng)輪安裝支架9和下驅(qū)動(dòng)輪安裝支架8均為倒V型，上驅(qū)動(dòng)輪安裝支架9和下驅(qū)動(dòng)輪安裝支架8之間也設(shè)置有所述驅(qū)動(dòng)輪2。這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠提高第二對(duì)驅(qū)動(dòng)輪安裝支架的支撐剛度，可靠性高。除了上述給出的實(shí)施方式以外，其還可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種其他方式，此處不再贅述。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，第一環(huán)形包臂單元1和第三環(huán)形包臂單元6外側(cè)均勻設(shè)置有至少四個(gè)除障臂18，每個(gè)除障臂18的末端均設(shè)置有一對(duì)鋸齒葉片。該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)巡線機(jī)器人在巡檢輸電線路時(shí)可以清理線路上的異物。

為了避免對(duì)輸電線路的碰撞，減少磨損，提高輸電線路的壽命。除障臂18包括懸臂支架16和可旋轉(zhuǎn)的懸臂末端關(guān)節(jié)20，懸臂支架16和懸臂末端關(guān)節(jié)20通過轉(zhuǎn)軸19連接，轉(zhuǎn)軸19通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。另外，為了更好的清除線路上的異物，鋸齒葉片包括上鋸齒葉片23和下鋸齒葉片21，上鋸齒葉片23和下鋸齒葉片21分別通過軸22和鍵與懸臂末端關(guān)節(jié)20連接固定，該軸22通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

本實(shí)用新型中，每對(duì)半圓包臂3的底部通過鉸鏈11連接，升降機(jī)構(gòu)13、各俯仰關(guān)節(jié)和各開合關(guān)節(jié)均通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該控制方式方便且能夠保證升降機(jī)構(gòu)、各俯仰關(guān)節(jié)和各開合關(guān)節(jié)動(dòng)作準(zhǔn)確。

需要說明的是，高壓輸電過程是一個(gè)多樣化的過程，根據(jù)輸電電壓的不同以及輸電地形特征的不同，整個(gè)輸電線路結(jié)構(gòu)也不盡相同。本實(shí)用新型的巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)僅僅介紹了機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)，并未涉及其他輔助裝置(如行走觀測(cè)用的攝像頭、連接裝置、電源控制箱等)的設(shè)計(jì)。另外，在控制系統(tǒng)方面，本實(shí)用新型可以采用地面遠(yuǎn)程控制平臺(tái)或者機(jī)器人自身智能化控制兩種方式。

另一方面，本實(shí)用新型還提供一種上述的環(huán)形包臂巡線機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的越障方法，包括：

步驟1：如圖1所示，未遇到障礙物時(shí)，各環(huán)形包臂單元在各開合關(guān)節(jié)的作用下閉合，各驅(qū)動(dòng)輪2架設(shè)在線路上帶動(dòng)巡線機(jī)器人行走；

步驟2：如圖3所示，遇到障礙物時(shí)，巡線機(jī)器人停止前進(jìn)，第一環(huán)形包臂單元1在第一俯仰關(guān)節(jié)15和第一開合關(guān)節(jié)17的作用下抬升后打開，第一環(huán)形包臂單元1的驅(qū)動(dòng)輪2脫離線路；

步驟3：如圖4-5所示，第二環(huán)形包臂單元4和第三環(huán)形包臂單元6的驅(qū)動(dòng)輪2帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行，第一環(huán)形包臂單元1越過障礙物后在第一開合關(guān)節(jié)17和第一俯仰關(guān)節(jié)15的作用下閉合后下降，第一環(huán)形包臂單元1的驅(qū)動(dòng)輪2重新架設(shè)在線路上；

步驟4：如圖6-7所示，第二環(huán)形包臂單元4在升降機(jī)構(gòu)13和第二開合關(guān)節(jié)14的作用下抬升后打開，第二環(huán)形包臂單元4的驅(qū)動(dòng)輪2脫離線路，此時(shí)，第一環(huán)形包臂單元1和第三環(huán)形包臂單元6的驅(qū)動(dòng)輪2帶動(dòng)巡線機(jī)器人前行；

步驟5：如圖8-11所示，第二環(huán)形包臂單元4越過障礙物后在第二開合關(guān)節(jié)14和升降機(jī)構(gòu)13的作用下閉合后下降，第二環(huán)形包臂單元4的驅(qū)動(dòng)輪2重新架設(shè)在線路上，然后，第三環(huán)形包臂單元6重復(fù)第一環(huán)形包臂單元1的動(dòng)作，直到巡線機(jī)器人跨越障礙物后，轉(zhuǎn)至步驟1，等待下一次越障。

本實(shí)用新型通過第一環(huán)形包臂單元、第二環(huán)形包臂單元和第三環(huán)形包臂單元交替抬升、歸位使其驅(qū)動(dòng)輪交替離線、上線從而跨越障礙物。該實(shí)用新型能夠在平直及具有一定坡度的導(dǎo)線上行走，解決了現(xiàn)有技術(shù)中，人工巡線勞動(dòng)強(qiáng)度大和飛機(jī)巡線運(yùn)行成本高的問題，并能跨越常規(guī)障礙物，實(shí)現(xiàn)了對(duì)四分裂線的連續(xù)巡檢。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有提高工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性，且能夠翻越障礙物的優(yōu)點(diǎn)。需要說明的是，巡線機(jī)器人在巡檢線路時(shí)，遇到線路上的異物時(shí)，除障臂打開，鋸齒葉片沿線路清除異物。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。