专利名称：轮手复合的移动机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动机器人机构，具体地说是一种轮手复合的移动机器人。
背景技术：
在现有的超高压输电线巡检机器人机构中，大部分采用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机构(文献1Jun Sawada，KazuyukiKusumoto，Tadashi Munakata，Yasuhisa Maikawa，Yoshinobu Ishikawa，“AMobile Robot For Inspection of Power Transmission Lines”，IEEE Trans.PowerDelivery，1991，Vol.6，No.1pp..309-315；文献2Mineo Higuchi，YoichiroMaeda，Sadahiro Tsutani，Shiro Hagihara，“Development of a Mobile InspectionRobot for Power Transmission Lines”，J.of the Robotics Society of Japan，Japan，Vol.9，No.4，pp.457-463，1991)，或者采用多组移动单元串联组成的多自由度移动机构(文献3Shin-ichi Aoshima，Takeshi Tsujimura，Tetsuro Yabuta，“A Wire Mobile Robot with Multi-unit Structure”，IEEE/RSJIntermational Workshop on Intelligent Robots and Systems’89，Sep.4-6，1989，Tsukuba，Japan，pp.414-421)。这些机构的结构复杂、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制，因此，难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业。
实用新型内容为克服上述移动机构结构复杂、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制之不足，本实用新型提供一种工作空间大、重量轻、能耗低且越障能力强的轮手复合的移动机器人。
为了实现上述目的，本实用新型轮手复合的移动机器人由移动车体、后手臂、前手臂组成，其中移动车体由本体和行走轮组成，行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上，并与线相抓持，本体通过转动副分别与前、后手臂相连，手臂末端为手爪；其中本实用新型所述前手臂、后手臂结构相同，分别与驱动电机相连；其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成，上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构，通过水平转动副与下臂相连接，下臂为大行程伸缩机构；所述前手爪、后手爪与线相抓持，可采用常规的夹持式手爪结构，或夹持与行走组合的复合机构，或行走轮组合的复合夹持机构；所述行走轮与驱动电机相连；
另外，本体上可安装卷筒，通过柔索连接本体和前后两个手臂；所述卷筒与驱动电机相连。
该实用新型基于轮、手复合的原理，采用连续移动与蠕动爬行相结合的工作方式，具有沿超高压输电线行走和跨越其上障碍物的功能。
本实用新型具有如下优点1.本实用新型采用轮手复合机构，利于行走与越障。该结构结合了轮式移动和蠕动爬行机构的优点，既可沿线快速行走，也可跨越障碍。
2.越障能力强。本实用新型利用手臂与移动车体协调运动，柔索承载并带动移动车体跨越障碍，并能够跨越超高压输电线路中多种障碍(防振锤、绝缘子、悬垂金具及压接管等)。
3.工作空间大。前后手臂带有伸缩及旋转关节(伸缩可通过大行程伸缩机构实现)，具有较大的伸长量和旋转角度，使手臂触及的工作范围较大。
4.重量轻。本实用新型采用柔索承载并带动本体跨越障碍，前后手臂不需要太高的强度，从而降低了整个机构重量，更适合野外作业和上下线路的需要。
5.能耗低。本实用新型采用柔索承载使电机的驱动力矩降低，从而降低了能耗。
6.应用范围较广。本实用新型可作为高压输电线路及电话线路的巡检机器人移动机构。
图1为本实用新型机构示意图。
图2为障碍环境示意图。
图3a为越障过程第一个动作描述示意图。
图3b为越障过程第二个动作描述示意图。
图3c为越障过程第三个动作描述示意图。
图4为本实用新型另一实施例机构示意图。
图5为本实用新型又一实施例机构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1如图1所示，本实用新型的机械结构由本体1、后手臂2、行走轮4、前手臂6、柔索7及卷筒8组成，其中移动车体由本体1和行走轮4组成，行走轮4通过水平转动副和移动副安装在本体1上，并与线相抓持；本体1通过转动副分别与前、后手臂6、2相连，手臂末端为手爪；前手臂6、后手臂2结构相同，其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成，上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构，通过水平转动副与下臂相连接，下臂为大行程伸缩机构，可采用常规中的任一种；所述前、后手爪5、3可为常规的夹持式手爪结构，分别与线相抓持，二者之间由绕于卷筒8上的柔索7相连；卷筒8安装在本体1上；行走轮4、卷筒8及前、后手臂分别由驱动电机驱动。
本实用新型所述前后手臂分别具有四个自由度，可实现二维平动和二维转动，即实现水平伸缩、俯仰、偏转及竖直方向移动。移动车体可沿线行走，行走轮4相对于本体1可实现竖直方向移动及绕水平方向翻转运动。利用柔索7连接本体1和二条手臂，手臂末端为手爪，控制前后手臂及手爪动作，可张紧、松开柔索。越障过程中，利用该柔索7承受移动车体重量，同时导引移动车体沿柔索7前后移动。
图2所示为超高压输电线路障碍环境，在架空地线11上的主要障碍物为防振锤12、绝缘子13、悬垂金具及线夹14等，在杆塔处，两输电线成空间异面直线，沿水平及铅垂方向均有夹角。本机构由伺服电机驱动，通过移动车体、手臂及柔索间协调动作，可沿线行进并跨越杆塔处的障碍物，实现在杆塔处两空间异面直线间跨越行走。参见图3a、3b、3c，沿线行走具体过程中，两手臂从线上脱开且收回至车体附近，整机悬挂于线上。驱动电机带动行走轮4回转，实现整机沿线行走。越障过程中，前后手臂伸出，手爪分别抓线，柔索7张紧，行走轮4脱线，利用柔索7承受整机重量。驱动电机带动卷筒8转动，则移动车体沿柔索7移动，越过障碍后，行走轮4挂至线上，两手臂脱线并收回，继续沿线行走。
实施例2如图4所示，本实用新型机构与实施例1不同之处为去掉柔索及卷筒，两手臂的手爪变为夹持与行走组合的复合机构，该机构由驱动轮和夹紧装置组成，即前手爪5、后手爪3均为一个驱动轮位于线上边、一个夹紧装置位于线下边的结构，既能沿线行走，又能抓线。沿线行走过程与实施例1相同。越障过程中，前、后手臂6、2伸出，整机沿线行进，当前手爪5遇到障碍物时，脱线，由后手爪3、行走轮4带动移动车体前进，越过障碍后，前手爪5的驱动轮挂于线上。按相同的方法，行走轮4、后手爪3依次脱线、挂线，并跨越线上的障碍物。
实施例3与实施例2不同之处为如图5所示，前手爪5、后手爪3均为行走轮组合的复合夹持机构，即一个大轮(位于线上边)，两小轮(位于线下边)组合结构。
权利要求1.一种轮手复合的移动机器人，其特征在于由移动车体、后手臂(2)、前手臂(6)组成，其中移动车体由本体(1)和行走轮(4)组成，行走轮(4)通过水平转动副和移动副安装在本体(1)上，并与线相抓持，本体(1)通过转动副分别与前、后手臂(6、2)相连，手臂末端为手爪。
2.按照权利要求1所述轮手复合的移动机器人，其特征在于所述前手臂(6)、后手臂(2)结构相同，其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成，上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构，通过水平转动副与下臂相连接，下臂为大行程伸缩机构。
3.按照权利要求1所述轮手复合的移动机器人，其特征在于所述前、后手臂(6、2)分别与驱动电机相连。
4.按照权利要求1所述轮手复合的移动机器人，其特征在于所述前手爪(5)、后手爪(3)与线相抓持，可采用夹持式手爪结构，或夹持与行走组合的复合机构，或行走轮组合的复合夹持机构。
5.按照权利要求1所述轮手复合的移动机器人，其特征在于所述行走轮(4)与驱动电机相连。
6.按照权利要求1～4之一所述轮手复合的移动机器人，其特征在于本体(1)上可安装卷筒(8)，通过柔索(7)连接本体(1)和前后两个手臂。
7.按照权利要求6所述轮手复合的移动机器人，其特征在于所述卷筒(8)与驱动电机相连。
专利摘要本实用新型涉及移动机器人机构，具体地说是一种轮手复合的移动机器人。它由移动车体、后手臂、前手臂组成，其中移动车体由本体和行走轮组成，行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上，并与线相抓持，本体通过转动副分别与前、后手臂相连，手臂末端为手爪；所述前手臂、后手臂结构相同，其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成，上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构，通过水平转动副与下臂相连接，下臂为大行程伸缩机构。本实用新型工作空间大、重量轻、能耗低且越障能力强。
文档编号H02G1/02GK2728059SQ20042003140
公开日2005年9月21日 申请日期2004年4月30日 优先权日2004年4月30日
发明者王洪光, 房立金, 赵明扬, 徐志刚, 曲艳丽 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所