专利名称：一种用于输电线路巡检的机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压输电线路巡检设备，尤其涉及一种用于输电线路巡检的机器 人。
背景技术：
目前输电线路的巡检和作业经常会使用机器人技术。对于高压线巡线机器人技 术，我国以进行了很长的探索，提出了多种多样的方案。例如中国专利文献CN1647898A公 开的一种沿架空高压输电线路行驶的机器人、CN101342700A公开的一种机器人，其均为巡 线机器人。它们可以在输电线路上沿线运动，并且可以通过机器人上行走臂各关节运动进 行越障，跨越输电线路上的防震锤、悬垂线夹以及跳线等。机器人通过自身各关节运动跨越 障碍物虽然解决了人工作业不太安全的问题，但是越障过程比较复杂，机器人关节多，结构 复杂，重量重，操作起来非常的不方便。在地线道路结构经过改造后，机器人无需采用跨越越障方式通过障碍物结构。但 是，由于耐张过桥与地线的联接、防震锤线夹高于地线、悬垂线夹过桥的拱形结构，以及线 路坡度等特征，要求机器人具有滚动或爬行通过这些障碍物的能力，尤其是在耐张上通过 时，要求机器人具有适应变曲率轨道仿形运动功能，目前现有的高压输电线机器人都不具 有这种特性。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题而提供一种结构简单，操作方便，安全高效，具有滚 动或爬行通过输电线上障碍物的能力，并且具有适应变曲率轨道仿形运动功能的输电线路 巡检的机器人。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括移动机体，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台，移动机体内 部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝 杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型 凹槽，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构，回转机构上固设有机械臂，机械臂从下至 上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外 设有第二锁紧螺母；所述回转机构与机体滑台之间通过转动轴连接，并通过锁紧控制机构 控制回转机构和机体滑台之间的锁紧和解锁，所述的锁紧控制机构包括设在回转机构和机 体滑台之间的对中螺母，对中螺母设在第三电机控制的第三丝杠上，所述的对中螺母两侧 各有一矩形凸台，其一侧与回转机构的壳体配合，其另一侧与Y型凹槽配合；所述的夹紧机 构包括夹紧机构滑块，夹紧机构滑块与第二锁紧螺母固连，夹紧滑块外侧设有支撑机构，支 撑机构上设有夹紧轮；所述的行走机构包括行走轴，行走轴外设有行走轮，内设有第四电 机。上述的支撑机构包括支撑本体，支撑本体通过支撑杆与夹紧机构滑块连接，支撑本体上部通过转轴对称设置两夹紧轮，夹紧轮端部设有一光电传感器码盘，支撑本体外侧 设有挡板。在上述的支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为 扇形孔，支撑杆上部设有锁紧螺丝。上述的第二丝杠外侧位于第二锁紧螺母上部设有弹簧座，弹簧座和支撑杆固连， 弹簧座和第二锁紧螺母之间设有弹簧。上述的第二丝杠外侧还设有导向柱，导向柱保证了第二锁紧螺母和夹紧机构滑块 运动的平稳性。上述的行走轴上还设有编码器。与现有技术相比，本发明取得了以下的技术效果1、此发明结构简单，克服了现有的巡检输电线机器人只能采用跨越的方式通过输 电线上的障碍物，而具有采取滚动或爬行方式通过输电线上障碍物的能力，并且具有适应 变曲率轨道仿形运动功能；2、两个夹紧轮通过转轴连接在支撑本体上，夹紧轮可绕自身轴转动；一个夹紧轮 上安装光电传感器码盘，用于检测夹紧轮与被检输电线的相对运动，支撑本体在支撑杆上， 并且与支撑杆之间可以有小幅度的摆动余量，保证两夹紧轮均勻受压；支撑本体上还连接 有挡板(可无)，用来实现碰撞检测；3、支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为扇形孔， 支撑杆与支撑本体之间留有一定的摆动空间，支撑杆上部设有锁紧螺丝，其在支撑本体上 部的弧形凹槽内滑动，使得支撑本体不会脱离支撑杆；4、通过在螺母与压紧滑台之间设置弹性元件以及导向柱，保证压紧过程中平稳施 力与稳定受力。
图1为本发明的正视图；图2为图1在A-A处的侧视图；图3为图2中机械臂与夹紧机构滑块连接处的放大示意图；图4为图2中回转机构与移动滑台部分的放大示意图；图5为图2中行走机构的放大示意图；图6为支撑机构的示意图；图7为支撑机构的主视图；图8为机体滑台的示意图；图9为机体滑台与回转机构连结示意图。其中1_移动机体、2-机体滑台、3-Y型凹槽、4-回转机构、5-机械臂、6-编码器、 7_转动轴、8-对中螺母、9-夹紧机构滑块、10-夹紧轮、11-行走轴、12-行走轮、13-支撑本体、 14-支撑杆、15-光电传感器码盘、16-挡板、17-锁紧螺丝、18-弹簧座、19-弹簧、20-导向柱。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
实施例1参见图1-9，一种用于输电线路巡检的机器人，它包括移动机体1，移动机体上设 有两个能改变相对距离的机体滑台2，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆 段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设 有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽3，每个机体滑台上分别连接有一个 回转机构4，回转机构上固设有机械臂5，可以采用焊接，或销接，或制成一体。机械臂从下 至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠 外设有第二锁紧螺母；所述回转机构与机体滑台之间通过转动轴7连接，并通过锁紧控制 机构控制回转机构和机体滑台之间的锁紧和解锁，所述的锁紧控制机构包括设在回转机构 和机体滑台之间的对中螺母8，对中螺母设在第三电机控制的第三丝杠上，所述的对中螺母 两侧各有一矩形凸台，其一侧与回转机构的壳体配合，其另一侧与Y型凹槽配合；所述的夹 紧机构包括夹紧机构滑块9，夹紧机构滑块与第二锁紧螺母固连，夹紧滑块外侧设有支撑机 构，支撑机构上设有夹紧轮10。参见图5，所述的行走机构包括行走轴11，行走轴外通过法兰盘连接有行走轮12， 内设有第四电机，行走轴上还设有编码器6。参见图1、2、6、7，支撑机构包括支撑本体13，支撑本体通过支撑杆14与夹紧机构 滑块连接，支撑本体上部通过转轴对称设置两夹紧轮，夹紧轮端部设有一光电传感器码盘 15，支撑本体外侧设有挡板16。所述的支撑杆与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧 形面，支撑本体为扇形孔，支撑杆上部设有锁紧螺丝17。参见图1、2、4，第二丝杠外侧位于第二锁紧螺母上部设有弹簧座18，弹簧座和支 撑杆固连，弹簧座和第二锁紧螺母之间设有弹簧19。所述的第二丝杠外侧还设有导向柱 20，导向柱保证了第二锁紧螺母和夹紧机构滑块运动的平稳性。参见图2、8、9，移动滑台对应凹槽为Y形凹槽，对中螺母一侧的凸台与Y形凹槽配 合，当第三丝杠转动，对中螺母在移动滑台上的凹槽上下移动，当移动到Y形凹槽下端时， 对中螺母凸台和移动滑台Y型凹槽紧密配合，使移动滑台和转动轴之间无法转动，即锁紧 机构锁紧；当对中螺母移动到相对于移动滑台上端时，它们之间有一定转动空间，使移动滑 台和转动轴之间可在一定角度内转动，即锁紧机构解锁。上述结构中除丝杆、螺母外，其余构件最好均由高强度铝合金材料加工制造，且均 进行阳极化处理，这样既保证了结构的强度，又保证相对运动表面强度，同时能够防腐蚀。本发明的机器人可以实现如下动作行驶过程中，单臂上的夹紧轮通过夹紧机构 压持导线，相应臂上的主动轮在第二驱动电机带动下转动，另一臂夹紧机构松开，主动轮随 动，机器人在单臂驱动下在导线上移动。当行驶段坡度较大时，单臂上夹紧轮在夹紧机构作 用下夹紧导线，夹紧机构加大夹紧力，将单臂压紧固定在导线上，通过移动机构带动另一臂 移动。通过两臂交错夹紧固定，机器人实现在道路上的蠕动行驶。无障直线移动时机器人锁紧机构锁死，任意单臂夹持导线驱动机器人滚动行驶； 当遇到防震锤或悬垂线夹过桥等障碍物时，机器人锁紧机构锁死，采用后臂驱动下将机器 人前臂推行越过障碍物，然后前臂单臂驱动下将机器人后臂拉行越过障碍物；当遇到耐张 过桥时，锁紧机构解锁，机器人沿耐张过桥蠕动移动，越过耐张过桥。移动机器人采用两臂悬垂，两臂相对于机器人本体同侧布置，前后臂相同，每个臂
5上具有一个行走关节、一个压紧关节和一个回转关节，以及一个公共的移动关节。移动关节 的轴线水平，分别于压紧关节和回转关节的轴线垂直，回转关节轴线与压紧关节轴线平行， 行走关节的轴线垂直于相应臂的压紧关节轴，另外机器人悬挂在导线上时回转关节的回转 中心线通过地线的中心。该构型可提供如下运动由主动轮行走机构控制行走关节运动，主动轮滚动驱动 整个机器人行走；主动轮下面安装了一对夹紧轮，夹紧轮通过夹紧机构使夹紧轮可以相对 于主动实现升降运动；移动机构实现前后两臂的水平方向上相对运动；通过锁紧机构控制 回转关节的摆动与固定，锁紧机构锁紧时回转关节固定，机器臂相对于锁紧机构滑块静止， 锁紧机构放松时回转关节可做小幅摆动。以上构型可以提供机器人的直线运动与过桥的动作两臂悬挂时，主动轮上行走 关节带动机器人在地线上运行；为了防止滚动行驶时的打滑现象，压紧机构压紧使主动轮 与夹紧轮相对压紧将力作用在地线上，提高夹紧力(一般情况下单臂压紧即可)；当导线坡 度较大时，夹紧机构通过补夹，加大夹紧轮提供的夹紧力将单臂固定在导线上，通过另移动 机构收缩两臂，蠕动移动；直线运动过程中对中机构锁紧控制回转关节固定，当运行路线有 一定曲率时对中机构松开使回转关节可以由一定摆动幅度，保证机器手臂与运行路线的相 对位置关系，配合前面移动动作实现变曲率路径上的前行。本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发 明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权 利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。
权利要求
一种用于输电线路巡检的机器人，其特征在于它包括移动机体(1)，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台(2)，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽(3)，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构(4)，回转机构上固设有机械臂(5)，机械臂从下至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外设有第二锁紧螺母；所述回转机构与机体滑台之间通过转动轴(7)连接，并通过锁紧控制机构控制回转机构和机体滑台之间的锁紧和解锁，所述的锁紧控制机构包括设在回转机构和机体滑台之间的对中螺母(8)，对中螺母设在第三电机控制的第三丝杠上，所述的对中螺母两侧各有一矩形凸台，其一侧与回转机构的壳体配合，其另一侧与Y型凹槽配合；所述的夹紧机构包括夹紧机构滑块(9)，夹紧机构滑块与第二锁紧螺母固连，夹紧滑块外侧设有支撑机构，支撑机构上设有夹紧轮(10)；所述的行走机构包括行走轴(11)，行走轴外设有行走轮(12)，内设有第四电机。
2.根据权利要求1所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于所述的支撑机构 包括支撑本体(13)，支撑本体通过支撑杆(14)与夹紧机构滑块连接，支撑本体上部通过 转轴对称设置两夹紧轮，压紧轮端部设有一光电传感器码盘(15)，支撑本体外侧设有挡板 (16)。
3.根据权利要求2所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于在所述的支撑杆 与支撑本体的连接位置，支撑杆的接触面为弧形面，支撑本体为扇形孔，支撑杆上部设有锁 紧螺丝(17)。
4.根据权利要求1或2所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于所述的第二 丝杠外侧位于第二锁紧螺母上部设有弹簧座(18)，弹簧座和支撑杆固连，弹簧座和第二锁 紧螺母之间设有弹簧(19)。
5.根据权利要求4所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于所述的第二丝杠 外侧还设有导向柱(20)，导向柱保证了第二锁紧螺母和夹紧机构滑块运动的平稳性。
6.根据权利要求1或2所述的用于输电线路巡检的机器人，其特征在于所述的行走 轴上还设有编码器(6)。
全文摘要
本发明涉及一种用于输电线路巡检的机器人，它包括移动机体，移动机体上设有两个能改变相对距离的机体滑台，移动机体内部设有一正反丝杠，正反丝杠包括正丝杆段和反丝杆两段，两段丝杠上均设有丝杠螺母，丝杠螺母与机体滑台固接，正反丝杆一端设有第一电机；机体滑台一侧具有下窄上宽的Y型凹槽，每个机体滑台上分别连接有一个回转机构，回转机构上固设有机械臂，机械臂从下至上依次设有夹紧机构和行走机构，机械臂内设有由第二电机控制的第二丝杠，第二丝杠外设有第二锁紧螺母。本发明结构简单，操作方便，安全高效，具有滚动或爬行通过输电线上障碍物的能力，并且具有适应变曲率轨道仿形运动功能。
文档编号B25J3/00GK101859990SQ201010195048
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者严宇, 吴功平, 李莹松, 肖华 申请人:武汉大学