一種電力線巡檢機器人的重心平衡機構及其平衡方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力線巡檢機器人，具體地，涉及一種用于電力線巡檢機器人在電力線上行走和越障過程中的重心平衡機構及其重心平衡方法，屬于機器人領域。
【背景技術】
[0002]高壓電力線的巡檢維護是電網運營中不可忽視的部分。國內外電力線巡檢機器人的結構形式主要分為雙臂式巡線機器人、三臂及多臂機器人和多節鏈式機器人，其中雙臂式電力線巡檢機器人是最為典型的結構，其行走和越障過程中存在重心平衡的問題。
[0003]中國專利公開號為CN101342700A、專利名稱為“機器人”的專利是武漢大學針對其電力線巡檢機器人申請的專利。該發明所述電力線巡檢機器人的重心平衡機構，采用單層滑軌結構，在越障過程中不能完全平衡重心。2008年日本曾有人在《2008IEEEInternat1nal Conference on Robotics and Automat1n》上發表過用于高壓電力線巡檢維護的遙控機器人(Expliner)。該發明所述電力線巡檢機器人的重心平衡機構，采用2自由度的機械臂機構，控制難度大。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種電力線巡檢機器人的重心平衡機構及其平衡方法，其可以在電力線巡檢機器人在電力線上行走和越障過程中實現更好重心平衡功能，提高了電力線巡檢的效率和穩定性。
[0005]為達到上述目的，本發明所采用的技術方案如下:
[0006]一種電力線巡檢機器人的重心平衡機構，包括機身、配重塊滑軌和配重塊，配重塊滑軌與機身滑動連接，配重塊與配重塊滑軌滑動連接。
[0007]優選地，所述機身和配重塊滑軌為框架式結構，機身的梁為導軌，所述機身的梁上裝置有加強筋。
[0008]優選地，所述機身還包括手臂滑塊驅動電機、手臂滑塊減速箱、手臂滑塊同步帶和兩對手臂滑塊同步輪；手臂滑塊減速箱固定連接機身的固定架；手臂滑塊驅動電機固定連接手臂滑塊減速箱，手臂滑塊驅動電機輸出軸固定連接手臂滑塊減速箱輸入軸；手臂滑塊同步輪其一固定連接手臂滑塊減速箱輸出軸，其余手臂滑塊同步輪通過軸承連接機身的固定架，同步輪通過手臂滑塊同步帶同步轉動；電力線巡檢機器人的手臂固定連接手臂滑塊，可以沿機身導軌滑動；手臂滑塊固定連接手臂滑塊同步帶。
[0009]優選地，所述機身還包括配重塊滑軌驅動電機、配重塊滑軌減速箱、配重塊滑軌同步帶和一對配重塊滑軌同步輪；配重塊滑軌減速箱固定連接機身的固定架；配重塊滑軌驅動電機固定連接配重塊滑軌減速箱，配重塊滑軌驅動電機輸出軸固定連接配重塊滑軌減速箱輸入軸；配重塊滑軌同步輪其一固定連接配重塊滑軌減速箱輸出軸，配重塊滑軌同步輪其二通過軸承連接機身的固定架，兩同步輪通過配重塊滑軌同步帶同步轉動。
[0010]優選地，所述配重塊滑軌還包括配重塊驅動電機、配重塊減速箱、配重塊同步帶、一對配重塊同步輪和配重塊滑軌支撐架；配重塊減速箱固定連接配重塊滑軌的固定架；配重塊驅動電機固定連接配重塊減速箱，配重塊驅動電機輸出軸固定連接配重塊減速箱輸入軸；配重塊同步輪其一固定連接配重塊減速箱輸出軸，配重塊同步輪其二通過軸承連接配重塊滑軌的固定架，兩同步輪通過配重塊同步帶同步轉動；配重塊滑軌支撐架固定連接在配重塊滑軌上，通過配重塊滑軌支撐架滑動連接機身的梁，配重塊滑軌能夠沿機身鋁型材導軌滑動；配重塊滑軌支撐架固定連接配重塊滑軌同步帶。
[0011]優選地，所述配重塊固定連接配重塊支撐架，通過配重塊支撐架滑動連接配重塊滑軌的梁，配重塊可以沿配重塊滑軌的鋁型材導軌滑動；配重塊支撐架固定連接配重塊同步帶。
[0012]本發明還提供一種電力線巡檢機器人的重心平衡方法，采用上述的機構來完成，包括以下步驟:
[0013]步驟一，電力線巡檢機器人在電力線上行走，保持配重塊滑軌支撐架位于機身中心，保持配重塊支撐架位于配重塊滑軌中心；
[0014]步驟二，當電力線巡檢機器人運動過程中遇到絕緣子和線夾等障礙物時，需要雙懸臂交叉越過障礙物。
[0015]步驟三，當越障過程中單臂固定懸掛在電線上時，懸臂與電力線的接觸點為原點，垂直向上為Z軸，機器人前進方向水平向前為X軸，建立右手坐標系，作為世界坐標系；
[0016]步驟四，讀取電力線巡檢機器人每個關節的位置傳感器值，利用電力線巡檢機器人固有參數(如每個臂的質量、重心，機身的質量、重心)，計算電力線巡檢機器人的重心；
[0017]步驟五，如果電力線巡檢機器人的重心未位于原點的正下方，調整配重塊支撐架和配重塊的位置，重復步驟四，直至電力線巡檢機器人的重心位于原點的正下方。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:本發明的機器人采用機身、配重塊滑軌和配重塊三層式結構，有效地提高了配重塊的行程，滿足了完全平衡重心的要求；采取滑軌式結構，避免了機械臂機構中存在的控制難度大和計算量高的問題，能夠實現實時平衡重心，滑軌式結構也避免了機械臂結構中存在的奇異點問題。本發明具有良好的實時重心平衡功能，提高了電力線巡檢機器人的越障能力。
【附圖說明】
[0019]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0020]圖1是本發明所提供的電力線巡檢機器人的重心平衡機構的整體結構概略圖；
[0021]圖2是電力線巡檢機器人的重心平衡機構的正視圖；
[0022]圖3是電力線巡檢機器人的重心平衡機構的側視圖；
[0023]圖4是圖3電力線巡檢機器人機身的A-A部分的整體結構概略圖；
[0024]圖5是電力線巡檢機器人配重塊滑軌的俯視圖；
[0025]圖6是電力線巡檢機器人越障過程中單臂懸掛時的正視圖。
[0026]圖中:1-機身，2-配重塊滑軌，3-配重塊，4-機身的梁，5-加強筋，6-手臂滑塊同步輪，7-手臂滑塊減速箱，8-手臂滑塊驅動電機，9-手臂滑塊同步帶，10-手臂滑塊，11-手臂，12-機身的固定架，13-配重塊滑軌驅動電機，14-配重塊滑軌減速箱，15-配重塊滑軌同步輪，16-配重塊滑軌同步帶，18-配重塊滑軌同步輪，19-配重塊滑軌支撐架，20-配重塊同步輪，21-配重塊同步帶，22-配重塊支撐架，23-配重塊驅動電機，24-配重塊同步輪，25-配重塊減速箱，26-配重塊滑軌的固定架，27-配重塊滑軌的固定架，30-電力線，31-機器人與電力線的接觸點。
【具體實施方式】
[0027]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
[0028]本發明提供了一種電力線巡檢機器人的重心平衡方法，該方法可以通過一種電力線巡檢機器人的重心平衡機構來實施，如圖1所示，本機構包括機身1、配重塊滑軌2和配重塊3，機身I和配重塊滑軌2為框架式結構，機身的梁4為鋁型材導軌，機身的梁4之間裝置有加強筋5。
[0029]如圖2所示，提供了本實施例所涉及電力線巡檢機器人的重心平衡機構的正視圖。手臂滑塊減速箱7固定連接機身的固定架12 ;手臂滑塊驅動電機8固定連接手臂滑塊減速箱7，手臂滑塊驅動電機8輸出軸固定連接手臂滑塊減速箱7輸入軸；手臂滑塊同步輪6固定連接手臂滑塊減速箱7輸出軸，其余手臂滑塊同步輪通過軸承連接機身的固定架，手臂滑塊同步輪通過手臂滑塊同步帶9同步轉動。
[0030]如圖3所示，提供了本實施例所涉及電力線巡檢機器人的重心平衡機構的側視圖。電力線巡檢機器人的手臂11固定連接手臂滑塊10，可以沿機身鋁型材導軌滑動；手