架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂及越障方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器 臂及越障方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 架空電纜需要長(zhǎng)期的保養(yǎng)和維護(hù)，人工維護(hù)勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境危險(xiǎn)且工作效 率低。如果采用機(jī)器人對(duì)高空電纜進(jìn)行巡檢作業(yè)，可減輕人工巡檢勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效 率，減少人工傷害等不足，將有很好的市場(chǎng)前景。因此，我國(guó)主管單位對(duì)巡檢機(jī)器人研究非 常重視，國(guó)內(nèi)很多科研單位在863計(jì)劃中陸續(xù)推出了多款巡檢機(jī)器人，并在電力部口獲得 一定程度的支持。國(guó)外對(duì)此也很重視，如日本東京電力公司于上世紀(jì)80年代末開始研制光 纖復(fù)合架空電纜巡檢機(jī)器人。但是，就目前推出的機(jī)器人而言，在跨越障礙物長(zhǎng)度、穩(wěn)定性 和快捷度等方面不僅不能滿足實(shí)際需求而且容易對(duì)電力工人造成新的威脅。因此，研究新 型的電纜巡檢機(jī)器人的越障機(jī)構(gòu)變得非常迫切。
[0003] 通過查閱文獻(xiàn)[1]、文獻(xiàn)[2]和文獻(xiàn)巧]，現(xiàn)有的電纜巡檢機(jī)器人的最大跨越長(zhǎng)度： 為一個(gè)機(jī)器臂+半個(gè)機(jī)器人機(jī)體的長(zhǎng)度，如果遇到大于運(yùn)個(gè)長(zhǎng)度的障礙物，機(jī)器人將無法 工作。在穩(wěn)定性方面：機(jī)器人是一個(gè)機(jī)器臂負(fù)重，靠滾筒電機(jī)等調(diào)配重位置來調(diào)整身體重 屯、，一旦受到外力（刮風(fēng)等），就容易出現(xiàn)失調(diào)、超調(diào)、傾倒和側(cè)翻等現(xiàn)象?？旖荻确矫妫簷C(jī)器 人要跨越障礙物時(shí)，一個(gè)機(jī)器臂負(fù)重，另一個(gè)機(jī)器臂必須等到機(jī)器人重屯、平衡好了W后，才 能進(jìn)行脫線和搭線工作，耽誤了大量的時(shí)間；尤其是機(jī)器人的在跨越較大障礙物時(shí)，都先要 進(jìn)行質(zhì)屯、調(diào)節(jié)保持身體平衡，再進(jìn)行跨越動(dòng)作，不能快速跨越障礙，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的不足， 限制了該類機(jī)器人走向應(yīng)用市場(chǎng)的主要因素。
[0004] 上述的參考文獻(xiàn)： 陽0化][1]房立金，魏永樂，陶廣宏。一種新型帶柔索雙臂式巡檢機(jī)器人設(shè)計(jì)[J].機(jī)器人 2013,35(3) :319-325
[0006] 凹吳功平，肖曉辟，肖華，等.架空高壓輸電線路巡線機(jī)器人樣機(jī)研制[J].電力 系統(tǒng)自動(dòng)化，2006, 30 (13) :90-93.
[0007] 閒朱興龍，周撰平，王洪光，等.輸電線巡檢機(jī)器人越障機(jī)理與試驗(yàn)[J].機(jī)械工 程學(xué)報(bào)，2009,45 (2) :119-125.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種跨越障礙物長(zhǎng)度更長(zhǎng)且穩(wěn)定性強(qiáng)和快捷的架空電纜巡 線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取W下設(shè)計(jì)方案：
[0010] 一種架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂，該架空電纜巡線機(jī)器人由本體和控制 系統(tǒng)組成，所述的本體至少包括有一機(jī)體、一對(duì)行走機(jī)構(gòu)、一對(duì)指關(guān)節(jié)組和一對(duì)機(jī)器臂，各 行走機(jī)構(gòu)位于對(duì)應(yīng)側(cè)的機(jī)器臂之上且與該對(duì)應(yīng)側(cè)的指關(guān)節(jié)組相連；
[0011] 所述的一對(duì)機(jī)器臂分別安裝在機(jī)體的兩端，各機(jī)器臂中包括有一水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、 一腕關(guān)節(jié)、一帶有肘關(guān)節(jié)的肘臂和一肩關(guān)節(jié)，其中，所述的肩關(guān)節(jié)設(shè)在機(jī)體的端點(diǎn)處；
[0012] 所述各機(jī)器臂的腕關(guān)節(jié)與機(jī)體兩端點(diǎn)間連有柔索。
[0013] 所述架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂中，在所述各腕關(guān)節(jié)處設(shè)有一個(gè)定滑 輪，在所述各肩關(guān)節(jié)處設(shè)有兩個(gè)滾筒電機(jī)；所述各機(jī)器臂的腕關(guān)節(jié)與機(jī)體兩端點(diǎn)間連有的 柔索為一條整根的繩索，且該繩索一端固定繞于機(jī)體一端點(diǎn)肩關(guān)節(jié)處的滾筒電機(jī)上，中間 經(jīng)由腕關(guān)節(jié)處的定滑輪繞過，另一端固定繞于機(jī)體另一端點(diǎn)肩關(guān)節(jié)處的滾筒電機(jī)上。
[0014] 所述架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂中，所述經(jīng)由腕關(guān)節(jié)處定滑輪繞過的繩 索至少是在定滑輪上纏繞一圈。
[0015] 所述架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂中，更進(jìn)一步，所述的行走機(jī)構(gòu)中至少 包括有一個(gè)行走輪；所述每個(gè)指關(guān)節(jié)組由兩個(gè)對(duì)稱分布在行走輪兩側(cè)的指關(guān)節(jié)構(gòu)成，每個(gè) 指關(guān)節(jié)中包括有一個(gè)螺旋軸、一個(gè)搭線電機(jī)和一個(gè)握線電機(jī)；所述的搭線電機(jī)固定在行走 機(jī)構(gòu)上；所述螺旋軸的一端固定在搭線電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)軸上，W隨搭線電機(jī)的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí) 現(xiàn)與電纜的搭線和脫線；且螺旋軸該端側(cè)的端頭與懸置的握線電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)軸固定連接， W隨握線電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)螺旋軸的自轉(zhuǎn)。
[0016] 所述架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂中，更進(jìn)一步，所述的指關(guān)節(jié)組與相連 的行走機(jī)構(gòu)可W是整合為一個(gè)復(fù)合式的搭線脫線器，該搭線脫線器具有：
[0017] 一 "U"式的機(jī)架； 陽018] 在該機(jī)架一側(cè)豎架的頂端上通過一活動(dòng)支點(diǎn)連接行走機(jī)構(gòu)，該行走機(jī)構(gòu)具有一框 架，該框架上套設(shè)有行走輪和傳動(dòng)滿輪；在該側(cè)豎架的上部安設(shè)有一靈敏桿、一圓弧形的傳 動(dòng)桿和一可觸動(dòng)行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的觸發(fā)機(jī)構(gòu)；所述靈敏桿的一端與該機(jī)架豎架上的一支點(diǎn)活 動(dòng)連接并繞該支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的傳動(dòng)桿通過一活動(dòng)支點(diǎn)與該側(cè)的豎架連接，該傳動(dòng)桿的一 端抵在靈敏桿的下端，另一端可在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)觸及觸發(fā)機(jī)構(gòu)，在該傳動(dòng)桿的中部與機(jī)架該機(jī)架 的豎架間連有復(fù)位彈黃；在該側(cè)豎架的頂端上設(shè)有用于限定行走機(jī)構(gòu)的限位卡；
[0019] 在該機(jī)架另一側(cè)豎架的頂部由下至上依次安裝有行走電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)和輸出滿 輪，所述的行走電機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)與輸出滿輪連接，在該側(cè)豎架的頂部同時(shí)還安設(shè)一個(gè)上 部帶有卡口的脫扣器；
[0020] 當(dāng)所述機(jī)架一側(cè)的框架被另一側(cè)豎架上的脫扣器上部卡口咬合時(shí)，所述的傳動(dòng)滿 輪與輸出滿輪相互齒接。
[0021] a)所述架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂中，更進(jìn)一步，所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括 有一個(gè)可鎖定行走機(jī)構(gòu)的鎖扣，該鎖扣由觸發(fā)桿實(shí)施放松、由拉緊彈黃實(shí)施拉緊；在行走機(jī) 構(gòu)的框架上安設(shè)一傳動(dòng)塊，該傳動(dòng)塊安設(shè)的位置使得其可被觸發(fā)時(shí)的觸發(fā)桿抵住向下帶動(dòng) 行走機(jī)構(gòu)的框架一起下行。
[0022] b)所述架空電纜巡線機(jī)器人的蕩越式機(jī)器臂中，更進(jìn)一步，所述的脫扣器包括一 對(duì)主縱桿和一對(duì)位置對(duì)應(yīng)的副支架，各主縱桿的頂部帶有卡頭，該主縱桿頂部的卡頭與副 支架的頂端間構(gòu)成脫扣器上部的卡口；在各主縱桿和與其對(duì)應(yīng)的副支架間連接有支撐彈 黃，在主縱桿上設(shè)有一個(gè)脫扣器支點(diǎn)；該脫扣器還配設(shè)有一個(gè)脫線電機(jī)和一個(gè)偏屯、凸輪，所 述的偏屯、凸輪套設(shè)在脫線電機(jī)的輸出軸上，該偏屯、凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可推動(dòng)脫扣器帶有卡頭的主 縱桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0023] 本發(fā)明的另一目的是提供一種架空電纜巡線機(jī)器人的越障方法，該架空電纜巡線 機(jī)器人具有前述的蕩越式機(jī)器臂，當(dāng)遇到障礙物時(shí)，可W采用側(cè)旋式或蕩越式越障，其中，
[0024] 所述的側(cè)旋式越障方法如下：
[00巧]C)首先該架空電纜巡線機(jī)器人遇到障礙物停止前行；
[00%]d)兩只機(jī)器臂肩關(guān)節(jié)處的滾筒電機(jī)分別轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)器人前機(jī)器臂的肘臂彎曲，機(jī)器 人的質(zhì)屯、上移；
[0027] e)后機(jī)器臂脫線；前機(jī)器臂的水平回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)側(cè)身轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)已脫線的后機(jī)器臂W 其為中屯、向前旋轉(zhuǎn)跨越，當(dāng)后機(jī)器臂上行走機(jī)構(gòu)的末端行走輪到達(dá)已跨過障礙物的電纜下 方時(shí)，該后機(jī)器臂指關(guān)節(jié)伸出，完成搭線動(dòng)作；
[0028] f)隨之，前機(jī)器臂脫線；后機(jī)器臂的水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)側(cè)身轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)已脫線的前機(jī) 器臂W其為中屯、再次向前旋轉(zhuǎn)跨越，當(dāng)前機(jī)器臂的行走機(jī)構(gòu)的末端行走輪到達(dá)已跨過障礙 物的電纜下方時(shí)，該前機(jī)器臂指關(guān)節(jié)伸出完成搭線動(dòng)作；
[0029] g)架空電纜巡線機(jī)器人還原初始狀態(tài)，完成越障過程；
[0030] 所述的蕩越式越障方法如下：
[0031] h)首先該架空電纜巡線機(jī)器人遇到障礙物停止前行；
[0032] i)架空電纜巡線機(jī)器人后機(jī)器臂的肘臂彎曲，前機(jī)器臂的肘臂舒展?jié)u直，使機(jī)器 人的質(zhì)屯、向上、向后移；
[0033] j)架空電纜巡線機(jī)器人后機(jī)器臂脫線，繼而前機(jī)器臂的水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，后機(jī) 器臂W前機(jī)器臂上行走機(jī)構(gòu)的前端行走輪為圓屯、向前180度旋轉(zhuǎn)并做蕩越運(yùn)動(dòng)，直至后機(jī) 器臂上行走機(jī)構(gòu)的末端行走輪跨越障礙物到達(dá)電纜的高度時(shí)，其指關(guān)節(jié)伸出并完成搭線動(dòng) 作；
[0034] k)此時(shí)，后機(jī)器臂的水平旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，前機(jī)器臂脫線并側(cè)身旋轉(zhuǎn)，調(diào)整前進(jìn)方 向，直至到達(dá)已跨障礙物電纜下方時(shí)，前機(jī)器臂指關(guān)節(jié)伸出并完成搭線動(dòng)作；
[0035] 1)架空電纜巡線機(jī)器人還原初始狀態(tài)，完成越障過程。
[0036] 所述本發(fā)明的方法中，所述的指關(guān)節(jié)可W是包括有：一個(gè)螺旋軸、一個(gè)搭線電機(jī)和 一個(gè)握線電機(jī)；所述的搭線電機(jī)固定在機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)上；所述螺旋軸的一端固定在搭 線電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)軸上，且其該端側(cè)的端頭與懸置的握線電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)軸固定連接）；在所 述側(cè)旋式和蕩越式越障中，
[0037] 所述搭線的具體方法是：機(jī)器人