一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及高壓線巡檢機(jī)器人避障領(lǐng)域，特別涉及一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī) 構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003] 架空高壓輸電線路巡檢機(jī)器人已成為國(guó)內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外研究 的巡檢機(jī)器人多采用輪臂復(fù)合結(jié)構(gòu)，外形尺寸大，機(jī)身笨重，抗風(fēng)載能力差，最重要的是，這 種輪式移動(dòng)方式效率低下，而且往往存在打滑問(wèn)題。
[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，湖北工業(yè)大學(xué)的徐顯金等人提出了一種磁懸浮式巡檢機(jī)器人方 案，該方案利用高壓直流導(dǎo)線周?chē)拇艌?chǎng)，實(shí)現(xiàn)基于安培力的磁懸浮，使機(jī)器人能懸浮于高 壓導(dǎo)線之上，并采用安培力驅(qū)動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)，這種磁懸浮式巡檢機(jī)器人方案不僅可以極大 地提高機(jī)器人的巡航速度，徹底消除打滑問(wèn)題，而且取消傳統(tǒng)的電機(jī)、伺服裝置、傳動(dòng)裝置 和懸臂結(jié)構(gòu)，大大減輕機(jī)器人的重量。
[0005] 本發(fā)明涉及上述機(jī)器人的避障機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)兩個(gè)原動(dòng)件控制，使機(jī)器人具有開(kāi)合 本體，翻轉(zhuǎn)避障的功能，使其巡檢范圍大大提升。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問(wèn)題；提供了一種具有兩個(gè)自由度，運(yùn) 轉(zhuǎn)靈活，越障步驟少，跨越障礙時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，可以跨越壓接管、防震錘、直線夾等障礙，解決 了機(jī)器人內(nèi)部活動(dòng)空間狹小而避障所需空間大的矛盾的一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)。
[0007] 本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的： 一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括由兩個(gè)能夠自由開(kāi)合的外殼一和 外殼二組成的具有一個(gè)空腔的本體；外殼一和外殼二底部通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接； 所述空腔內(nèi)設(shè)有至少三組能夠行走在高壓線并能夠跨越障礙物的越障機(jī)構(gòu)，所述越障 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)行動(dòng)機(jī)構(gòu)包括七桿機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)七桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別是第 一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 所述七桿機(jī)構(gòu)輸出端固連一導(dǎo)輪，該七桿機(jī)構(gòu)包括平面連桿機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)；絲 杠螺母機(jī)構(gòu)下端通過(guò)聯(lián)軸器與固定在外殼一上的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配接，上端與外殼一通過(guò)軸 承連接；所述平面連桿機(jī)構(gòu)包括兩根平行設(shè)置的驅(qū)動(dòng)連桿以及伸展連桿組件，驅(qū)動(dòng)連桿的 一端與絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母鉸接，另一端銷(xiāo)軸鉸接，所述導(dǎo)輪固連在銷(xiāo)軸上，伸展連桿組件 包括一端與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固連的連桿一，所述連桿一另一端固定在外殼一上，同時(shí)第二驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出軸與連桿二一端固連，導(dǎo)輪與連桿二另一端鉸接。
[0008] 在上述的一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，還包括一個(gè)支撐桿，所述支撐桿一端 與銷(xiāo)軸鉸接，另一端與銷(xiāo)軸鉸接；所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0009] 在上述的一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，所述越障機(jī)構(gòu)為三個(gè)，均勻布置在本 體的空腔內(nèi)，所述七桿機(jī)構(gòu)自由度為2,機(jī)構(gòu)展開(kāi)后，連桿一、連桿二處于平行狀態(tài)，具有自 鎖性，絲杠螺母機(jī)構(gòu)也具有自鎖性，兩個(gè)自鎖機(jī)構(gòu)保證機(jī)構(gòu)越障可靠；越障由伺服電機(jī)通過(guò) 連桿一、連桿二帶動(dòng)導(dǎo)輪繞銷(xiāo)軸翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。
[0010] 因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)磁懸浮式高壓線巡檢機(jī)器人特殊的結(jié)構(gòu)而設(shè)計(jì)， 具有兩個(gè)自由度，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，越障步驟少，跨越障礙時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)，可以跨越壓接管、防震錘、 直線夾等障礙，兩個(gè)自鎖機(jī)構(gòu)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，翻轉(zhuǎn)導(dǎo)輪的避障方案解決了機(jī)器人內(nèi)部 活動(dòng)空間狹小而避障所需空間大的矛盾。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明避障機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0013] 圖3是圖2中f的局部視圖。
[0014] 圖4是本發(fā)明避障機(jī)構(gòu)幾何關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。圖中， 殼體1、伺服電機(jī)2、聯(lián)軸器3、螺母4、絲杜5、軸承6、連桿一 7、伺服電機(jī)8、連桿二9、外殼一 10、外殼二11、導(dǎo)輪12、銷(xiāo)軸13、驅(qū)動(dòng)連桿14、支撐桿15。
[0016] 實(shí)施例： 一、首先介紹一下本發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)； 本發(fā)明包括由兩個(gè)能夠自由開(kāi)合的外殼一 10和外殼一 11組成的具有一個(gè)空腔的本 體；外殼一 10和外殼一 11底部通過(guò)銷(xiāo)軸1鉸接；空腔內(nèi)設(shè)有三組能夠行走在高壓線并能夠 跨越障礙物的越障機(jī)構(gòu)。
[0017] 越障機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，均包括與殼體1固連的伺服電機(jī)2,伺服電機(jī)2通過(guò)聯(lián)軸器3 與絲杠5連接，絲杠5另一端通過(guò)軸承6與殼體1連接，連桿一 7與伺服電機(jī)8固連，同時(shí) 伺服電機(jī)8輸出軸與連桿二9固連，導(dǎo)輪12與連桿二9和銷(xiāo)13鉸接，兩個(gè)桿14平行布置， 與銷(xiāo)13和螺母4鉸接，桿15與銷(xiāo)13和銷(xiāo)1鉸接，同時(shí)，左殼體10和右殼體11在銷(xiāo)1處鉸 接。
[0018] 導(dǎo)輪有三個(gè)，有三組平面連桿機(jī)構(gòu)在左右殼體上均勻布置，左殼體上前后布置兩 組，右殼體中間布置一組。
[0019] 本發(fā)明由平面連桿機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成，具有兩個(gè)自由度，通過(guò)對(duì)兩個(gè)原動(dòng) 件控制，使機(jī)器人具有開(kāi)合殼體，翻轉(zhuǎn)避障的功能。
[0020] 對(duì)越障機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，幾何關(guān)系圖如圖4所示，任意時(shí)刻，該機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì) 幾何關(guān)系，由伺服電機(jī)2與8聯(lián)動(dòng)，即可唯一確定機(jī)構(gòu)動(dòng)作及機(jī)器人姿態(tài)。
[0021] 二、工作時(shí)，機(jī)器人遇到障礙之前制動(dòng)減速，在障礙前方制動(dòng)停下，伺服電機(jī)2帶 動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母4帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)連桿14轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)另一伺服電機(jī)8聯(lián)動(dòng)，使連桿一 7、連桿二9 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，分布于機(jī)器人內(nèi)部的三組避障機(jī)構(gòu)緩慢打開(kāi)，使機(jī)器人時(shí)刻處于動(dòng)平衡狀態(tài)，機(jī) 構(gòu)由收合姿態(tài)變?yōu)檎归_(kāi)姿態(tài)，此時(shí)連桿一 7、連桿二9位于同一直線上，處于自鎖狀態(tài)，絲杠 螺母副也具有自鎖性能，兩個(gè)自鎖機(jī)構(gòu)的作用，使避障機(jī)構(gòu)在重力的作用下依然可以保持 原有姿態(tài)。固定姿態(tài)的保持，一方面使導(dǎo)輪與高壓線有良好接觸，便于重力提供輪與線的正 壓力，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與高壓線的摩擦力提供向前的驅(qū)動(dòng)力；另一方面，合適的姿態(tài)配合越障機(jī) 構(gòu)動(dòng)作，利于對(duì)障礙的跨越。
[0022] 對(duì)于在高壓線正上方的直線塔絕緣子串和線夾，越障機(jī)構(gòu)打開(kāi)后，前、中、后三組 避障輪依次跨越直線塔，首先，前輪翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪離開(kāi)高壓線并偏離高壓線、絕緣子串構(gòu)成的 平面，中輪和后輪驅(qū)動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)，前輪從絕緣子串側(cè)面越過(guò)，待前輪完全繞過(guò)障礙后，前 輪越障機(jī)構(gòu)反方向翻轉(zhuǎn)導(dǎo)輪，前輪重新回到高壓線上，完成前輪避障動(dòng)作。中輪、后輪采用 同樣的動(dòng)作，越過(guò)障礙，直至完成所有避障動(dòng)作。
[0023] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
[0024] 盡管本文較多地使用了殼體1、伺服電機(jī)2、聯(lián)軸器3、螺母4、絲杠5、軸承6、連桿 一 7、伺服電機(jī)8、連桿二9、外殼一 10、外殼二11、導(dǎo)輪12、銷(xiāo)軸13、驅(qū)動(dòng)連桿14、支撐桿15 等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解 釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括由兩個(gè)能夠自由開(kāi)合的外殼一 (10)和外殼一（11)組成的具有一個(gè)空腔的本體；外殼一（10)和外殼一（11)底部通過(guò)銷(xiāo)軸 (1)鉸接； 所述空腔內(nèi)設(shè)有至少三組能夠行走在高壓線并能夠跨越障礙物的越障機(jī)構(gòu)，所述越障 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)行動(dòng)機(jī)構(gòu)包括七桿機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)七桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，分別是第 一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)； 所述七桿機(jī)構(gòu)輸出端固定一導(dǎo)輪（12)，該七桿機(jī)構(gòu)包括平面連桿機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī) 構(gòu)；絲杠螺母機(jī)構(gòu)下端通過(guò)聯(lián)軸器（3)與固定在外殼一（10)上的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配接，上端 與外殼一（10)通過(guò)軸承（6)連接；所述平面連桿機(jī)構(gòu)包括兩根平行設(shè)置的驅(qū)動(dòng)連桿（14) 以及伸展連桿組件，驅(qū)動(dòng)連桿（14)的一端與絲杠螺母機(jī)構(gòu)的螺母（4)鉸接，另一端與銷(xiāo)軸 (13)鉸接；所述導(dǎo)輪（12)固連在銷(xiāo)軸（13)上，伸展連桿組件包括一端與第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固連 的連桿一（7)，所述連桿一（7)另一端固定在外殼一（10)上，同時(shí)第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出軸與連 桿二（9) 一端固連，導(dǎo)輪（12)與連桿二（9)另一端鉸接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括一個(gè) 支撐桿（15)，所述支撐桿（15) -端與銷(xiāo)軸（1)鉸接，另一端與銷(xiāo)軸（13)鉸接；所述第一驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)采用伺服電機(jī)（2)驅(qū)動(dòng)，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用采用伺服電機(jī)（8)驅(qū)動(dòng)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述越障機(jī) 構(gòu)為三個(gè)，均勾布置在本體的空腔內(nèi)，所述七桿機(jī)構(gòu)自由度為2,機(jī)構(gòu)展開(kāi)后，連桿一（7)、 連桿二（9)處于平行狀態(tài)，具有自鎖性，絲杠螺母機(jī)構(gòu)也具有自鎖性，兩個(gè)自鎖機(jī)構(gòu)保證機(jī) 構(gòu)越障可靠；越障由伺服電機(jī)（8)通過(guò)連連桿一（7)、連桿二（9)帶動(dòng)導(dǎo)輪（12)繞銷(xiāo)軸（13) 翻轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高壓線巡檢機(jī)器人避障機(jī)構(gòu)，包括絲杠、螺母、連桿、導(dǎo)輪、銷(xiāo)軸、伺服電機(jī)；伺服電機(jī)與殼體固連，通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠連接，絲杠另一端通過(guò)軸承與殼體連接，連桿一與伺服電機(jī)固連，同時(shí)伺服電機(jī)輸出軸與連桿二鉸接，導(dǎo)輪與連桿二和銷(xiāo)鉸接，兩個(gè)桿平行布置，與銷(xiāo)和螺母鉸接，桿與銷(xiāo)和銷(xiāo)鉸接，同時(shí)，左殼體和右殼體在銷(xiāo)處鉸接。導(dǎo)輪有三個(gè)，有三組平面連桿機(jī)構(gòu)在左右殼體上均勻布置，左殼體上前后布置兩組，右殼體中間布置一組。本發(fā)明由平面連桿機(jī)構(gòu)和絲杠螺母機(jī)構(gòu)組成，具有兩個(gè)自由度，通過(guò)對(duì)兩個(gè)原動(dòng)件控制，使機(jī)器人具有開(kāi)合本體，翻轉(zhuǎn)避障的功能。
【IPC分類(lèi)】B62D57/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105000078
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510472837
【發(fā)明人】徐顯金, 馮玉立, 徐海強(qiáng), 楊先樂(lè), 吳龍輝
【申請(qǐng)人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年8月5日