專利名稱：一種擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及移動巡檢機器人，具體地說是一種擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)。 輸電線路是電力系統(tǒng)極為重要的組成部分，為了保證其安全穩(wěn)定的運行，需要定 期進行巡視檢查，目前采用的方法主要有人工巡檢和直升機巡檢。人工巡檢主要是由人在 地面沿線逐塔進行巡視和登塔巡視，人工巡檢的效率低，巡檢周期長，勞動強度大，危險性 高，尤其是山區(qū)和大江大河區(qū)域巡檢更困難。直升機巡檢的成本高，巡檢質(zhì)量易受氣候影 響。因此，需要研制能夠攜帶通信和巡檢儀器的機器人來代替人工對輸電線路進行自動巡 檢，以提高效率，確保輸電線路的安全運行。在現(xiàn)有的超高壓輸電線巡檢機器人機構(gòu)中，大 部分采用由輪式移動和復(fù)合連桿機構(gòu)組合而成的復(fù)合移動機構(gòu)(參見文獻1 :J皿Sawada，
Kazuyuki Kus咖oto， Tadashi Munakata， Yasuhisa Maikawa， Yoshinobu Ishikawa， "A Mobile Robot For Inspection of PowerTransmission Lines，，， IEEE Trans. Power Delivery,1991， Vol. 6， No. 1 :pp..309-315 ;文獻2 :Mineo Higuchi， Yoichiro Maeda， Sadahiro Tsutani， Shiro Hagihara，"Development of a Mobile Inspection Robot for PowerTransmission Lines，，， J. of the Robotics Society of Japan, Japan, Vol. 9，
No. 4， pp. 457-463， 1991)，或者采用多組移動單元串聯(lián)組成的多自由度移動機構(gòu)(文獻3 :
Shin—ichi Aoshima， Takeshi Tsujimura， TetsuroYabuta，"A Wire Mobile Robot with
Multi-imit Structure",IEEE/RSJInternational Workshop on Intelligent Robots and Systems' 89，S印.4-6， 1989，Tsukuba， Japan,pp. 414-421)。這些機構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、
兩手臂之間距離大多固定，對于線路環(huán)境中不同尺寸的障礙物適應(yīng)性較差，越障和爬坡能 力有限且不易控制，因此，難以應(yīng)用于實際的超高壓輸電線路巡檢作業(yè)中。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實用新型的目的在于提供一種能夠同時 調(diào)節(jié)機器人機構(gòu)前后臂水平距離和豎直高度，適應(yīng)不同尺寸障礙物，越障能力強，爬坡角度 大，行走時安全性好的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)。 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的 本實用新型包括前手爪、前臂、調(diào)心機構(gòu)、后手爪及后臂，所述前、后手爪結(jié)構(gòu)相 同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，前、后手爪分別通過行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)與地線夾持、并可 在地線上行走；所述前、后臂結(jié)構(gòu)相同，包括擺動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)及豎直伸縮機構(gòu)，擺動機構(gòu) 的一端與手爪相連，另一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，通過擺動機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)手爪在豎直面內(nèi)擺 動、實現(xiàn)手爪的兩行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平距離和豎直高度變化，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)的 驅(qū)動實現(xiàn)擺動機構(gòu)及手爪在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；所述豎直伸縮機構(gòu)的一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)相連，另 一端與調(diào)心機構(gòu)連接，通過豎直伸縮機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)、擺動機構(gòu)及手爪在豎直面
背景技術(shù)內(nèi)的伸縮。 本實用新型包括前手爪、前臂、調(diào)心機構(gòu)、后手爪及后臂，所述前、后手爪結(jié)構(gòu)相 同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，前、后手爪分別通過行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)與地線夾持、并可 在地線上行走；所述前、后臂結(jié)構(gòu)相同，包括回轉(zhuǎn)機構(gòu)、豎直伸縮機構(gòu)及擺動機構(gòu)，回轉(zhuǎn)機構(gòu) 的一端與手爪相連，另一端與豎直伸縮機構(gòu)相連接，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)手爪在水平 面內(nèi)轉(zhuǎn)動，通過豎直伸縮機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)及手爪在豎直面內(nèi)的伸縮；所述擺動機 構(gòu)的一端與豎直伸縮機構(gòu)相連，另一端與調(diào)心機構(gòu)連接，通過擺動機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)豎直伸 縮機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)及手爪在豎直面內(nèi)擺動、實現(xiàn)手爪的兩行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平 距離和豎直高度變化。 其中所述前、后手爪結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，其中行走機構(gòu)包括行
走電機、第一主動齒輪、第一從動齒輪、行走輪、輪軸及輪架，夾持機構(gòu)包括夾緊電機、輪軸、
左絲母、左夾子、右夾子、右絲母及輪架，所述輪軸安裝在輪架上，輪軸的一端與安裝在輪架
上的夾緊電機的輸出軸相連接；所述行走電機安裝在輪架上，第一主動齒輪安裝在行走電
機的輸出軸上，第一從動齒輪與行走輪固接為一體、共同套設(shè)在輪軸上，第一從動齒輪與第
一主動齒輪相嚙合；所述行走輪兩側(cè)的輪軸上設(shè)有旋向相反的螺紋，左、右絲母位于行走輪
的兩側(cè)與輪軸螺紋連接，輪架內(nèi)設(shè)有兩個連接板，左、右夾子的一端分別鉸接于連接板上，
另一端為自由端，由左、右絲母穿過；所述前、后手爪中的輪架分別連接于前、后臂中的擺動
機構(gòu)或前、后臂中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)；所述左、右絲母結(jié)構(gòu)相同，上、下分別開有第一孔及第二孔，
其中第一孔設(shè)有內(nèi)螺紋、與輪軸螺紋連接，實現(xiàn)左、右絲母在輪軸上的相互靠近或遠(yuǎn)離；所
述左、右夾子分別通過銷軸與連接板鉸接，連接板由第二孔穿過；所述前、后臂中的擺動機
構(gòu)包括擺動電機、擺動軸及支座，其中擺動軸安裝在支座上，擺動軸的一端與安裝在支座上
的擺動電機的輸出軸相連接；所述前、后手爪或前、后臂中的豎直伸縮機構(gòu)固接在擺動軸
上、隨擺動軸轉(zhuǎn)動；擺動軸水平設(shè)置；所述前、后臂中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)電機、第一傳動
軸、第二主動齒輪、第二從動齒輪、第二傳動軸、及支撐架，其中第一、二傳動軸分別安裝在
支撐架上，第一傳動軸的一端與安裝在支撐架上的回轉(zhuǎn)電機的輸出軸相連接；在第一、二傳
動軸上分別設(shè)有位于支撐架內(nèi)、相互嚙合傳動的第二主、從動齒輪；所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)中的第二
傳動軸的一端連接于前、后臂中的擺動機構(gòu)或前、后手爪，回轉(zhuǎn)機構(gòu)中的支撐架連接于前、
后臂中的豎直伸縮機構(gòu)；第一、二傳動軸豎直設(shè)置；所述前、后臂中的豎直伸縮機構(gòu)包括伸
縮電機、第一絲杠、第一螺母、導(dǎo)桿及機架，其中第一絲杠的一端安裝在機架上、并與安裝在
機架上的伸縮電機的輸出軸相連接，第一絲杠的另一端為自由端；第一絲杠上螺紋連接有
第一螺母、實現(xiàn)第一螺母在第一絲杠上的螺旋移動，第一螺母上固接有與其連動的導(dǎo)桿，導(dǎo)
桿的上端與前、后臂中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)相連接，導(dǎo)桿的下端與機架連接導(dǎo)向；所述豎直伸縮機構(gòu)
中的機架連接于調(diào)心機構(gòu)或前、后臂中的擺動機構(gòu)；所述調(diào)心機構(gòu)包括調(diào)心電機、聯(lián)軸器、
第二絲杠、第二螺母、承載板、導(dǎo)軌、滑塊及電器箱，其中第二絲杠安裝在承載板上，第二絲
杠的一端通過聯(lián)軸器與安裝在承載板上的調(diào)心電機的輸出軸相連接，第二絲杠上螺紋連接
有第二螺母、實現(xiàn)第二螺母在第二絲杠上的螺旋移動；所述導(dǎo)軌安裝在承載板上，在導(dǎo)軌上
設(shè)有與第二螺母連為一體、與其連動的滑塊，所述電器箱與滑塊固接。 本實用新型的優(yōu)點與積極效果為 1.本實用新型采用輪-臂-爪復(fù)合機構(gòu)，兼有輪式移動和蠕動爬行的運動方式，有利于行走與越障；該結(jié)構(gòu)結(jié)合了輪式移動機構(gòu)、夾持機構(gòu)和多關(guān)節(jié)手臂的優(yōu)點，既可沿大角 度線路快速行走，也可跨越障礙。 2.行走與越障能力強。本實用新型機器人機構(gòu)采用雙主動驅(qū)動行走輪及夾緊機 構(gòu)，行走能力強，易于爬大角度線路；利用行走、夾持、多關(guān)節(jié)手臂及質(zhì)心調(diào)節(jié)機構(gòu)協(xié)調(diào)運 動，采用單輪行走和雙臂回轉(zhuǎn)的越障方式，能夠跨越超高壓輸電線路中多種障礙(防振器、 絕緣子、懸垂金具及壓接管等)。 3.對線路環(huán)境的適應(yīng)性好。本實用新型機器人機構(gòu)的行走輪的輪槽寬且深，能夠 適應(yīng)不同直徑的線路；機器人機構(gòu)的擺動關(guān)節(jié)不僅可調(diào)節(jié)前、后手爪之間的水平距離，而且 還能夠改變兩手爪在豎直方向的高度，遇到不同長度尺寸的障礙物，能夠擺動手臂來調(diào)整 兩手爪之間距離和高度，適應(yīng)并跨越更多不同尺寸的障礙物。 4.安全保護性好。本實用新型機器人機構(gòu)在行走過程中，每個行走輪下方都有左、 右夾子從兩側(cè)下方向上夾持地線，與行走輪一起將輸電線封閉，使機器人機構(gòu)在行走和越 障過程中不至于從線上掉下來，起到安全保護作用。 5.能耗低。本實用新型機器人機構(gòu)采用質(zhì)心調(diào)節(jié)的方法，使電機的驅(qū)動力矩降低， 從而降低了能耗。

圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中前、后手爪的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中左、右絲母的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖1中擺動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖1中回轉(zhuǎn)機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖1中豎直伸縮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為圖1中調(diào)心機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8a為超高壓輸電線路的障礙環(huán)境(防振錘、單掛點)示意圖； 圖8b為超高壓輸電線路的障礙環(huán)境(防振錘、雙掛點)示意圖； 圖9為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中1為前手爪，2為前臂，3為調(diào)心機構(gòu)，4為后手爪，5為后臂，6為擺動機構(gòu)，7 為回轉(zhuǎn)機構(gòu)，8為豎直伸縮機構(gòu)，9為行走電機，10為第一主動齒輪，11為第一從動齒輪，12 為行走輪，13為輪軸，14為輪架，15為夾緊電機，16為左絲母，17為左夾子，18為右夾子，19 為右絲母，20為銷軸，21為連接板，22為第一孔，23為第二孔，24為擺動電機，25為擺動軸， 26為支座，27為回轉(zhuǎn)電機，28為第一傳動軸，29為第二主動齒輪，30為第二從動齒輪，31為 第二傳動軸，32為支撐架，33為伸縮電機，34為第一絲杠，35為第一螺母，36為導(dǎo)桿，37為 機架，38為調(diào)心電機，39為聯(lián)軸器，40為第二絲杠，41為第二螺母，42為承載板，43為導(dǎo)軌， 44為滑塊，45為電器箱，46為地線，47為第一防振錘，48為第一絕緣子，49為第一懸垂金具 及線夾，50為第二防振錘，51為第二絕緣子，52為第二懸垂金具及線夾。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
6[0026] 實施例1 如圖1所示，本實用新型擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)包括前手爪1、前臂2、 調(diào)心機構(gòu)3、后手爪4及后臂5，所述前、后手爪1、4結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)， 前、后手爪1、4分別通過行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)將地線55夾持于中間、并可通過行走機構(gòu)在 地線55上行走；所述前、后臂2、5結(jié)構(gòu)相同，包括擺動機構(gòu)6、回轉(zhuǎn)機構(gòu)7及豎直伸縮機構(gòu) 8，前、后臂2、5中的擺動機構(gòu)6的一端分別與前、后手爪1、4相連，另一端分別與前、后臂 2、5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7連接，通過前、后臂2、5中擺動機構(gòu)6的驅(qū)動實現(xiàn)前、后手爪1、4在豎 直面內(nèi)擺動以及實現(xiàn)前、后手爪1、4的行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平距離和豎直高度變 化，通過前、后臂2、5中回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的驅(qū)動實現(xiàn)前、后臂2、5中的擺動機構(gòu)6及前、后手爪1、 4在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；所述前、后臂2、5中的豎直伸縮機構(gòu)8的一端分別與前、后臂2、5中的 回轉(zhuǎn)機構(gòu)7相連，另一端分別與調(diào)心機構(gòu)3連接，通過前、后臂2、5中的豎直伸縮機構(gòu)8的 驅(qū)動實現(xiàn)前、后臂2、5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7和擺動機構(gòu)6及前、后手爪1、4在豎直面內(nèi)的伸縮， 進而改變前、后手爪1、4中行走輪的高度。 如圖2所示，前、后手爪1、4結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，夾持機構(gòu)位于 行走機構(gòu)的下方，其中行走機構(gòu)包括行走電機9、第一主動齒輪10、第一從動齒輪11、行走 輪12、輪軸13及輪架14，夾持機構(gòu)包括夾緊電機15、輪軸13、左絲母16、左夾子17、右夾子 18、右絲母19及輪架14，所述輪軸13通過軸承安裝在輪架14上，輪軸13的一端(圖2中 的右端)與固定在輪架14上的夾緊電機15的輸出軸相連接；所述行走電機9的機身固定 在夾緊電機15上方的輪架14上，行走電機9的輸出端位于輪架14內(nèi)，行走電機9的輸出 軸上鍵連接有第一主動齒輪IO，行走輪12通過軸承安裝在輪軸13的中央位置，行走輪12 的一側(cè)(圖2中的右側(cè))設(shè)有與其固接為一體的第一從動齒輪ll，第一從動齒輪ll也通過 軸承套設(shè)在輪軸13上，第一從動齒輪11與第一主動齒輪10相嚙合；所述行走輪12兩側(cè)的 輪軸13上設(shè)有旋向相反的左右旋向螺紋，左、右絲母16、19位于行走輪12的兩側(cè)與輪軸13 螺紋連接，輪架14內(nèi)壁下方的兩側(cè)設(shè)有兩個連接板21 ，左、右夾子17、 18的一端分別通過銷 軸20鉸接于連接板21上，另一端為自由端、在不工作的時自然下垂；如圖3所示，左、右絲 母16、19結(jié)構(gòu)相同，其徑向截面形狀可根據(jù)需要制定，左、右絲母16、19上、下分別開有第一 孔22及第二孔23，其中第一孔22設(shè)有內(nèi)螺紋、與輪軸13螺紋連接，實現(xiàn)左、右絲母16、 19 在輪軸13上的相互靠近或遠(yuǎn)離，在左、右絲母16、19相互靠近或遠(yuǎn)離時，連接板21由第二 孔23穿過；所述前、后手爪1、4中的輪架14分別連接于前、后臂2、5中的擺動機構(gòu)6。行 走電機9工作，驅(qū)動第一主動齒輪10旋轉(zhuǎn)，進而通過第一主、從動齒輪10、 11的嚙合，帶動 與第一從動齒輪11固接為一體的行走輪12轉(zhuǎn)動，使行走輪12在地線46上往復(fù)移動。夾 緊電機15工作，驅(qū)動輪軸13旋轉(zhuǎn)，利用左、右絲母16、19與輪軸13的螺紋連接，使左、右絲 母16、 19在輪軸13上移動，相互靠近，移動過程中連接板21位于左、右絲母16、 19的第二 孔23內(nèi)；當(dāng)左、右絲母16、19移動通過銷軸20后，逐漸將自然下垂的左、右夾子17、18向上 抬起，直至形成對地線46的夾緊；夾緊電機15反向運轉(zhuǎn)時，驅(qū)動輪軸13反向旋轉(zhuǎn)，使左、右 絲母16、19相互遠(yuǎn)離，左、右夾子17、18在左、右絲母16、19的支撐下逐漸下落，當(dāng)左、右絲 母16、19通過銷軸20后，連接板21由第二孔23穿過，左、右夾子17、18在自身重力的作用 下自然下垂，實現(xiàn)對地線46的松開。 如圖4所示，前、后臂2、5中的擺動機構(gòu)6包括擺動電機24、擺動軸25、支座26及輪架14，其中擺動軸25通過軸承安裝在支座26上、水平放置，擺動軸25的一端與固定在支 座26上的擺動電機24的輸出軸相連接；所述前、后手爪1、4中的輪架14固接在擺動軸25 的中央，隨擺動軸25轉(zhuǎn)動。擺動電機24工作，驅(qū)動擺動軸25轉(zhuǎn)動，進而帶動前、后手爪1、 4在豎直面內(nèi)擺動，實現(xiàn)前、后手爪1 、4中兩行走輪12之間的水平距離和豎直高度兩個方向 上的變化，增大兩行走輪12之間的水平距離可以跨越大尺寸的障礙物，適應(yīng)更多不同尺寸 的障礙；改變兩行走輪12的高度，可在行走輪12落線時避免與障礙碰撞。 如圖5所示，前、后臂2、5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7包括回轉(zhuǎn)電機27、第一傳動軸28、第二 主動齒輪29、第二從動齒輪30、第二傳動軸31、及支撐架32，其中第一、二傳動軸28、31分 別通過軸承安裝在支撐架32的內(nèi)部，第一、二傳動軸28、31相平行，豎直放置；第一傳動軸 28的下端與固定在支撐架32外表面的回轉(zhuǎn)電機27的輸出軸相連接，前、后臂2、5中的第二 傳動軸31的上端分別連接于前、后臂2、5中的擺動機構(gòu)6中的支座26 ;在第一、二傳動軸 28、31上分別鍵連接有位于支撐架32內(nèi)、相互嚙合傳動的第二主、從動齒輪29、30 ;回轉(zhuǎn)機 構(gòu)7中的支撐架32連接于前、后臂2、5中的豎直伸縮機構(gòu)8。回轉(zhuǎn)電機27工作，驅(qū)動第一 傳動軸28旋轉(zhuǎn)，通過第二主動齒輪29與第二從動齒輪30的嚙合，帶動第二從動齒輪30轉(zhuǎn) 動，進而使第二傳動軸31轉(zhuǎn)動，帶動前、后臂2、5中的擺動機構(gòu)6及前、后手爪1、4在水平 面內(nèi)轉(zhuǎn)動，改變行走輪12的方位，并且在機器人跨越障礙時回轉(zhuǎn)機構(gòu)使前、后手爪及前、后 臂從障礙物的側(cè)面轉(zhuǎn)動到障礙物的前面，實現(xiàn)越障。 如圖6所示，前、后臂2、5中的豎直伸縮機構(gòu)8包括伸縮電機33、第一絲杠34、第 一螺母35、導(dǎo)桿36及機架37，其中第一絲杠34的一端通過軸承安裝在機架37上、并與固 定在機架37上的伸縮電機33的輸出軸相連接，第一絲杠34的另一端為自由端；第一絲杠 34上螺紋連接有第一螺母35、實現(xiàn)第一螺母35在第一絲杠34上的螺旋移動，第一螺母35 上固接有與其連動的導(dǎo)桿36，導(dǎo)桿36的上端與前、后臂2、5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的支撐架32相 連接，導(dǎo)桿36的下端與機架37連接導(dǎo)向；所述豎直伸縮機構(gòu)8中的機架37連接于調(diào)心機 構(gòu)3。伸縮電機33工作，驅(qū)動第一絲杠34旋轉(zhuǎn)，利用第一螺母35與第一絲杠34的螺紋連 接，帶動第一螺母35及導(dǎo)桿36在第一絲杠34上上下移動，使前、后臂2、5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7 和擺動機構(gòu)6及前、后手爪1、4上下伸縮，實現(xiàn)行走輪12豎直高度的變化。 如圖7所示，調(diào)心機構(gòu)3包括調(diào)心電機38、聯(lián)軸器39、第二絲杠40、第二螺母41、 承載板42、導(dǎo)軌43、滑塊44及電器箱45，其中第二絲杠40通過軸承安裝在承載板42上，第 二絲杠40的一端通過聯(lián)軸器39與安裝在承載板42上的調(diào)心電機38的輸出軸相連接，第 二絲杠40上螺紋連接有第二螺母41、實現(xiàn)第二螺母41在第二絲杠40上的螺旋移動；所述 導(dǎo)軌43安裝在承載板42的下部，在導(dǎo)軌43上設(shè)有與第二螺母41固接為一體、與其連動的 滑塊44，電器箱45與滑塊44固接。調(diào)心電機38工作，通過聯(lián)軸器39驅(qū)動第二絲杠40轉(zhuǎn) 動，利用第二螺母41與第二絲杠40的螺紋連接，帶動第二螺母41及滑塊44、電器箱45通 過滑塊44沿導(dǎo)軌43往復(fù)移動，使機器人機構(gòu)質(zhì)心調(diào)節(jié)，從而改善前、后手爪的受力狀態(tài)。 本實用新型的工作原理為 在架空的地線上行走行走電機9工作，驅(qū)動第一主動齒輪10旋轉(zhuǎn)，帶動與第一從 動齒輪11固接為一體的行走輪12轉(zhuǎn)動，使行走輪12在架空的地線46上行走。 夾緊夾緊電機15工作，驅(qū)動輪軸13旋轉(zhuǎn)，左、右絲母16、19的相互靠近，左、右絲 母16、 19移動通過銷軸20后，逐漸將自然下垂的左、右夾子17、 18向上抬起，直至形成對地線46的夾緊；夾緊電機15反向運轉(zhuǎn)時，驅(qū)動輪軸13反向旋轉(zhuǎn)，左、右絲母16、19相互遠(yuǎn)離， 左、右夾子17、18在左、右絲母16、19的支撐下逐漸下落，當(dāng)左、右絲母16、19通過銷軸20 后，連接板21由第二孔23穿過，左、右夾子17、18在自身重力的作用下自然下垂，實現(xiàn)對地 線46的松開。 擺動擺動電機24工作，驅(qū)動擺動軸25轉(zhuǎn)動，進而帶動前、后手爪1、4在豎直面內(nèi) 擺動，實現(xiàn)前、后手爪1、4中兩行走輪12之間的水平距離和豎直高度兩個方向上的變化。 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)電機27工作，驅(qū)動第一傳動軸28旋轉(zhuǎn)，通過第一傳動軸28帶動第二主 動齒輪29轉(zhuǎn)動，再通過第二主、從動齒輪29、30的嚙合帶動第二從動齒輪30轉(zhuǎn)動，從而帶 動與第二從動齒輪30鍵連接的第二傳動軸31轉(zhuǎn)動，使與第二傳動軸31連接的前、后臂2、 5中的擺動機構(gòu)6及前、后手爪1、4在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，改變行走輪12的方位，并且在機器人 跨越障礙時回轉(zhuǎn)機構(gòu)使前、后手爪及前、后臂從障礙物的側(cè)面轉(zhuǎn)動到障礙物的前面，實現(xiàn)越 障。 豎直伸縮伸縮電機33工作，驅(qū)動第一絲杠34旋轉(zhuǎn)，利用第一螺母35與第一絲杠 34的螺紋連接，帶動第一螺母35及導(dǎo)桿36在第一絲杠34上上下移動，使前、后臂2、5中的 回轉(zhuǎn)機構(gòu)7和擺動機構(gòu)6及前、后手爪1、4上下伸縮，實現(xiàn)行走輪12豎直高度的變化。 重心調(diào)節(jié)調(diào)心電機38工作，驅(qū)動第二絲杠40轉(zhuǎn)動，利用第二螺母41與第二絲杠 40的螺紋連接，帶動第二螺母41及滑塊44、電器箱45通過滑塊44沿導(dǎo)軌43往復(fù)移動，使 機器人機構(gòu)質(zhì)心調(diào)節(jié)，從而改善前、后手爪的受力狀態(tài)。 機器人機構(gòu)上線后，巡檢機器人機構(gòu)的前、后手爪1、4中的兩個行走輪12都在架 空的地線46上，前、后手爪1、4中的夾緊電機15工作，驅(qū)動輪軸13轉(zhuǎn)動，通過輪軸13上左 右兩端的螺紋帶動左、右絲母16、19相互靠近，從而使左、右夾子17、18繞銷軸20向上轉(zhuǎn) 動，實現(xiàn)對地線46從側(cè)下方向上夾緊；此后，行走電機9上電后，驅(qū)動第一主動齒輪10轉(zhuǎn) 動，帶動第一從動齒輪11和行走輪12轉(zhuǎn)動，使機器人機構(gòu)在地線46上前進或后退。 如圖8a、圖8b所示，在架空的地線46上主要的障礙物為第一防振錘47、第一絕緣 子48、第一懸垂金具及線夾49、第二防振錘50，或者是第一防振錘47、第一絕緣子48、第一 懸垂金具及線夾49、第二防振錘50、第二絕緣子51及第二懸垂金具及線夾52。本實用新型 機器人機構(gòu)工作時由前、后手爪1、4中的行走電機驅(qū)動，帶動機器人機構(gòu)在地線46上行走， 通過本實用新型的夾持機構(gòu)、擺動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、豎直伸縮機構(gòu)和調(diào)心機構(gòu)的配合運動， 可沿線行進并跨越架空的地線46上的障礙物。具體為 跨越防振錘機器人機構(gòu)掛上架空的地線46后，前、后手爪1、4中的兩個行走輪 12沿地線46行走，直到前手爪1中的行走輪12遇到第一防振錘47中間位置時停止；然后， 調(diào)心機構(gòu)3將電器箱45向后調(diào)節(jié)至后臂5，同時前手爪1中的夾緊電機15驅(qū)動左、右絲母 16、19相互遠(yuǎn)離，左、右夾子17、18松開地線；此后，在前臂2中的豎直伸縮機構(gòu)8的作用下， 前手爪1升高，脫離地線46，接著，后手爪4中的行走輪12在行走電機9的驅(qū)動下單位驅(qū)動 機器人機構(gòu)行走，直到遇到第一防振錘47停下；此時，前手爪1中的行走輪12已經(jīng)越過第 一防振錘47，前手爪1在前臂2中豎直伸縮機構(gòu)8的作用下下降，使前手爪1中的行走輪 12回到架空的地線46上；在調(diào)心機構(gòu)3的作用下將電器箱45移動到前臂2，同時前手爪1 中的夾緊電機15工作，驅(qū)動左、右絲母16、19相互靠近，將左、右夾子17、18向上抬起，從側(cè) 下方向上夾緊地線46，后手爪4中的夾緊電機15工作，驅(qū)動左、右絲母16、 19相互遠(yuǎn)離，左、右夾子17、 18松開地線；此后，后手爪4跨越第一防振錘47，后手爪4中的夾持機構(gòu)及后臂 5的操作過程與前手爪跨越過程相同。 跨越第一懸垂金具及線夾機器人機構(gòu)的前、后手爪1、4中的兩個行走輪12沿地 線46行走，直到前手爪1中的行走輪12遇上第一懸垂金具及線夾49后停止，在調(diào)心機構(gòu) 3的作用下將電器箱45移動到前臂2，同時后手爪4中的夾緊電機15工作，驅(qū)動左、右絲母 16、19相互遠(yuǎn)離，使后手爪4中的左、右夾子17、18松開地線；后臂5中的豎直伸縮機構(gòu)8 使后手爪4升高，離開架空的地線46 ;此后，前臂2中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7作用，由于前手爪1中 的行走輪12及左、右夾子17、 18夾緊地線46，因此在反作用力的作用下使已經(jīng)懸空的機器 人機構(gòu)的后臂5和調(diào)心機構(gòu)3轉(zhuǎn)動180度，同時后手爪4也在后臂5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的作 用下自轉(zhuǎn)180度，后臂5即從第一懸垂金具及線夾49側(cè)面繞過，到達第一懸垂金具及線夾 49的前方；此后，后臂5中的豎直伸縮機構(gòu)8使后手爪4下降，后手爪4中的行走輪12落 回到架空的地線46上，調(diào)心機構(gòu)3使電器箱45移動到后臂5，同時后手爪4中的夾緊電機 15工作，驅(qū)動左、右絲母16、 19將左、右夾子17、 18夾緊地線46，這樣后臂5就跨越了第一 懸垂金具及線夾49 ;然后，前臂2將要跨越第一懸垂金具及線夾49，其過程與后臂5跨越過 程相似。 機器人跨越第一懸垂金具及線夾49另一側(cè)的第二防振錘50的過程與跨越第一防 振錘47的過程相同。 圖8b所示的雙掛點由兩個單掛點組合在一起，機器人機構(gòu)在跨越雙掛點時，其跨 越過程與跨越單掛點的過程相似。 當(dāng)線路上第一懸垂金具及線夾49的寬度尺寸較大，大于機器人機構(gòu)前、后手爪1、 4之間的距離時，機器人機構(gòu)前、后臂2、5不能分別搭在懸垂金具及線夾兩端，因而無法跨 越；因此，在跨越時需要啟動擺動機構(gòu)6進行前、后手爪1、4水平距離和豎直高度的調(diào)節(jié)。 機器人機構(gòu)前手爪1中的行走輪12遇上第一懸垂金具及線夾49后停止，在調(diào)心機構(gòu)3的 作用下將電器箱45移動到前臂2，同時后手爪4中的夾緊電機15工作，驅(qū)動左、右絲母16、 19使后手爪4中的左、右夾子17、 18松開地線46 ;后臂5中的豎直伸縮機構(gòu)8使后手爪4 升高，后手爪4中的行走輪12離開架空的地線46 ;此后，前臂2中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)7作用，使機 器人機構(gòu)的后臂5和調(diào)心機構(gòu)3轉(zhuǎn)動120度、停止，同時后手爪4也在后臂5中的回轉(zhuǎn)機構(gòu) 7的作用下自轉(zhuǎn)180度，后臂5從第一懸垂金具及線夾49側(cè)面繞過，到達第一懸垂金具及 線夾49的側(cè)面；接著，后臂5中的擺動機構(gòu)6作用，使后手爪4向遠(yuǎn)離前臂2的方向擺動， 這樣增大了前、后臂2、5之間的水平距離，使前、后臂2、5之間的水平距離大于線夾的寬度 尺寸，同時還降低了后手爪4中行走輪12的高度；前臂2中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)6再次作用，使機 器人機構(gòu)的后臂5和調(diào)心機構(gòu)3再轉(zhuǎn)動60度、停止，后臂5到達第一懸垂金具及線夾49的 前方；后臂5中的豎直伸縮機構(gòu)8再使后手爪4下降，后手爪4中的行走輪12落回到架空 的地線46上，調(diào)心機構(gòu)3使電器箱45移動到后臂5，這樣后臂5就跨越了第一懸垂金具及 線夾49，然后，前臂2將要跨越第一懸垂金具及線夾49，其過程與后臂5跨越過程相似。這 樣，在跨越大尺寸的第一懸垂金具及線夾49，機器人機構(gòu)通過前、后臂2、5中擺動機構(gòu)6的 作用，增大了前、后手爪1、4之間的水平距離，將前、后臂2、5之間的距離調(diào)節(jié)到大于第一懸 垂金具及線夾49的寬度尺寸后，就可進行越障；同時，擺動機構(gòu)6的作用還降低了手爪的高 度，避免兩臂在旋轉(zhuǎn)時與第一、二絕緣子48、51碰撞，使機器人機構(gòu)的前、后手爪受到損傷。
10[0047] 實施例2 本實施例與實施例1的不同之處在于前、后手臂2、5結(jié)構(gòu)相同，包括回轉(zhuǎn)機構(gòu)7、豎 直伸縮機構(gòu)8及擺動機構(gòu)6，前、后臂2、5中回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的第二傳動軸31的頂端分別與前、 后手爪1、4中的輪架14相連，前、后臂2、5中回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的支撐架32分別與前、后手臂2、 5中豎直伸縮機構(gòu)8的導(dǎo)桿36連接；通過前、后臂2、5中回轉(zhuǎn)機構(gòu)7的驅(qū)動實現(xiàn)前、后手爪 1、4在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，通過前、后臂2、5中豎直伸縮機構(gòu)8的驅(qū)動實現(xiàn)前、后臂2、5中回轉(zhuǎn)機 構(gòu)7及前、后手爪1、4在豎直面內(nèi)的伸縮；所述前、后臂2、5中擺動機構(gòu)6的擺動軸25分別 與前、后臂2、5中豎直伸縮機構(gòu)8的機架37相連，前、后臂2、5中擺動機構(gòu)6的支座26分 別與調(diào)心機構(gòu)3的承載板42連接，通過前、后臂2、5中擺動機構(gòu)6的驅(qū)動實現(xiàn)前、后臂2、5 的豎直伸縮機構(gòu)8和回轉(zhuǎn)機構(gòu)7及前、后手爪1、4在豎直面內(nèi)擺動、實現(xiàn)前、后手爪1、4的 兩行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平距離和豎直高度變化。 本實用新型機器人機構(gòu)的行走輪的輪槽寬且深，能夠適應(yīng)不同直徑的線路；采用 輪_臂_爪復(fù)合機構(gòu)，兼有輪式移動和蠕動爬行的運動方式，有利于行走與越障；采用的擺 動機構(gòu)，能夠改變機器人機構(gòu)前、后臂水平之間的距離，同時能夠?qū)崿F(xiàn)前、后臂在垂直方向 上高度的變化，適應(yīng)線路上更多的障礙物，利于行走、爬坡和越障，對線路的適應(yīng)性好，安全 保護性好，適合野外作業(yè)和上下線路的需要。
權(quán)利要求一種擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于包括前手爪(1)、前臂(2)、調(diào)心機構(gòu)(3)、后手爪(4)及后臂(5)，所述前、后手爪(1、4)結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，前、后手爪(1、4)分別通過行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)與地線夾持、并可在地線上行走；所述前、后臂(2、5)結(jié)構(gòu)相同，包括擺動機構(gòu)(6)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)及豎直伸縮機構(gòu)(8)，擺動機構(gòu)(6)的一端與手爪相連，另一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)連接，通過擺動機構(gòu)(6)的驅(qū)動實現(xiàn)手爪在豎直面內(nèi)擺動、實現(xiàn)手爪的兩行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平距離和豎直高度變化，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)的驅(qū)動實現(xiàn)擺動機構(gòu)(6)及手爪在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；所述豎直伸縮機構(gòu)(8)的一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)相連，另一端與調(diào)心機構(gòu)(3)連接，通過豎直伸縮機構(gòu)(8)的驅(qū)動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)、擺動機構(gòu)(6)及手爪在豎直面內(nèi)的伸縮。
2. —種擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于包括前手爪(D、前臂(2)、調(diào)心機構(gòu)(3)、后手爪(4)及后臂(5)，所述前、后手爪(1、4)結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，前、后手爪(1、4)分別通過行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)與地線夾持、并可在地線上行走；所述前、后臂(2、5)結(jié)構(gòu)相同，包括回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)、豎直伸縮機構(gòu)(8)及擺動機構(gòu)(6)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)的一端與手爪相連，另一端與豎直伸縮機構(gòu)(8)相連接，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)的驅(qū)動實現(xiàn)手爪在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，通過豎直伸縮機構(gòu)(8)的驅(qū)動實現(xiàn)回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)及手爪在豎直面內(nèi)的伸縮；所述擺動機構(gòu)(6)的一端與豎直伸縮機構(gòu)(8)相連，另一端與調(diào)心機構(gòu)(3)連接，通過擺動機構(gòu)(6)的驅(qū)動實現(xiàn)豎直伸縮機構(gòu)(8)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)及手爪在豎直面內(nèi)擺動、實現(xiàn)手爪的兩行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平距離和豎直高度變化。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述前、后手爪(1、4)結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，其中行走機構(gòu)包括行走電機(9)、第一主動齒輪(10)、第一從動齒輪(11)、行走輪(12)、輪軸(13)及輪架(14)，夾持機構(gòu)包括夾緊電機(ls)、輪軸(13)、左絲母ae)、左夾子(n)、右夾子(1S)、右絲母(IS)及輪架(14)，所述輪軸(13)安裝在輪架(14)上，輪軸(13)的一端與安裝在輪架(14)上的夾緊電機(15)的輸出軸相連接；所述行走電機(9)安裝在輪架(14)上，第一主動齒輪(10)安裝在行走電機(9)的輸出軸上，第一從動齒輪(11)與行走輪(12)固接為一體、共同套設(shè)在輪軸(13)上，第一從動齒輪(11)與第一主動齒輪(10)相嚙合；所述行走輪(12)兩側(cè)的輪軸(13)上設(shè)有旋向相反的螺紋，左、右絲母(16、 19)位于行走輪(12)的兩側(cè)與輪軸(13)螺紋連接，輪架(14)內(nèi)設(shè)有兩個連接板(21)，左、右夾子(17、 18)的一端分別鉸接于連接板(21)上，另一端為自由端，由左、右絲母(16、19)穿過；所述前、后手爪(1、4)中的輪架(14)分別連接于前、后臂(2、5)中的擺動機構(gòu)(6)或前、后臂(2、5)中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)。
4. 按權(quán)利要求3所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述左、右絲母(16、19)結(jié)構(gòu)相同，上、下分別開有第一孔(22)及第二孔(23)，其中第一孔(22)設(shè)有內(nèi)螺紋、與輪軸(13)螺紋連接，實現(xiàn)左、右絲母(16、19)在輪軸(13)上的相互靠近或遠(yuǎn)離；所述左、右夾子(17、 18)分別通過銷軸(20)與連接板(21)鉸接，連接板(21)由第二孔(23)穿過。
5. 按權(quán)利要求1或2所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述前、后臂(2、5)中的擺動機構(gòu)(6)包括擺動電機(24)、擺動軸(25)及支座(26)，其中擺動軸(25)安裝在支座(26)上，擺動軸(25)的一端與安裝在支座(26)上的擺動電機(24)的輸出軸相連接；所述前、后手爪(1、4)或前、后臂(2、5)中的豎直伸縮機構(gòu)(8)固接在擺動軸(25)上、隨擺動軸(25)轉(zhuǎn)動。
6. 按權(quán)利要求5所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述擺動軸 (25)水平設(shè)置。
7. 按權(quán)利要求1或2所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述前、 后臂(2、5)中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)包括回轉(zhuǎn)電機(27)、第一傳動軸(28)、第二主動齒輪(29)、 第二從動齒輪(30)、第二傳動軸(31)、及支撐架(32)，其中第一、二傳動軸(28、31)分別安 裝在支撐架(32)上，第一傳動軸(28)的一端與安裝在支撐架(32)上的回轉(zhuǎn)電機(27)的 輸出軸相連接；在第一、二傳動軸(28、31)上分別設(shè)有位于支撐架(32)內(nèi)、相互嚙合傳動的 第二主、從動齒輪(29、30);所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)中的第二傳動軸(31)的一端連接于前、后臂 (2、5)中的擺動機構(gòu)(6)或前、后手爪(1、4)，回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7)中的支撐架(32)連接于前、后 臂(2、5)中的豎直伸縮機構(gòu)(8)。
8. 按權(quán)利要求7所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述第一、二 傳動軸(28、31)豎直設(shè)置。
9. 按權(quán)利要求1或2所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述前、 后臂(2、5)中的豎直伸縮機構(gòu)(8)包括伸縮電機(33)、第一絲杠(34)、第一螺母(35)、導(dǎo) 桿(36)及機架(37)，其中第一絲杠(34)的一端安裝在機架(37)上、并與安裝在機架(37) 上的伸縮電機(33)的輸出軸相連接，第一絲杠(34)的另一端為自由端；第一絲杠(34)上 螺紋連接有第一螺母(35)、實現(xiàn)第一螺母(35)在第一絲杠(34)上的螺旋移動，第一螺母 (35)上固接有與其連動的導(dǎo)桿(36)，導(dǎo)桿(36)的上端與前、后臂(2、5)中的回轉(zhuǎn)機構(gòu)(7) 相連接，導(dǎo)桿(36)的下端與機架(37)連接導(dǎo)向；所述豎直伸縮機構(gòu)(8)中的機架(37)連 接于調(diào)心機構(gòu)(3)或前、后臂(2、5)中的擺動機構(gòu)(6)。
10. 按權(quán)利要求1或2所述的擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，其特征在于所述調(diào) 心機構(gòu)(3)包括調(diào)心電機(38)、聯(lián)軸器(39)、第二絲杠(40)、第二螺母(41)、承載板(42)、 導(dǎo)軌(43)、滑塊(44)及電器箱(45)，其中第二絲杠(40)安裝在承載板(42)上，第二絲杠 (40)的一端通過聯(lián)軸器(39)與安裝在承載板(42)上的調(diào)心電機(38)的輸出軸相連接，第 二絲杠(40)上螺紋連接有第二螺母(41)、實現(xiàn)第二螺母(41)在第二絲杠(40)上的螺旋移 動；所述導(dǎo)軌(43)安裝在承載板(42)上，在導(dǎo)軌(43)上設(shè)有與第二螺母(41)連為一體、 與其連動的滑塊(44)，所述電器箱(45)與滑塊(44)固接。
專利摘要本實用新型涉及移動巡檢機器人，具體地說是一種擺動式輪臂爪復(fù)合巡檢機器人機構(gòu)，包括前、后手爪和前、后臂及調(diào)心機構(gòu)，前、后手爪結(jié)構(gòu)相同，包括行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)，前、后手爪分別通過行走機構(gòu)及夾持機構(gòu)與地線夾持、并可在地線上行走；前、后臂結(jié)構(gòu)相同，包括擺動機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)及豎直伸縮機構(gòu)，擺動機構(gòu)的一端與手爪相連，另一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)連接，通過擺動機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)手爪在豎直面內(nèi)擺動、實現(xiàn)手爪的兩行走機構(gòu)中的行走輪之間的水平距離和豎直高度變化，通過回轉(zhuǎn)機構(gòu)的驅(qū)動實現(xiàn)擺動機構(gòu)及手爪在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動；豎直伸縮機構(gòu)的一端與回轉(zhuǎn)機構(gòu)相連，另一端與調(diào)心機構(gòu)連接。本實用新型利于行走、爬坡和越障，對線路的適應(yīng)性、安全保護性好。
文檔編號H02G1/02GK201544221SQ20092024750
公開日2010年8月11日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者何立波, 凌烈, 劉愛華, 張宏志, 李樹陽, 杜江, 楊樹權(quán), 王洪光 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所;東北電網(wǎng)有限公司錦州超高壓局