专利名称：用于高压输电线路检测的机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人，特别涉及一种用于高压输电线路检测的机器人。
背景技术：
输电线路是电网中电能传输的主要环节，输电线路正常、安全地运行是避 免电网事故的重要保障，有关分析表明，导线、地线断股和损伤是导致线路非 计划停运的重要原因之一，因此对输电线路进行巡视和修复，将事故消除在萌 芽状态，对确保输电线路的安全和稳定运行具有十分重要的意义。
目前，对输电线路进行巡视主要有地面目测和直升飞机航测两种方法，地 面目测通过人工巡线的方式进行，采用肉眼或望远镜对输电线路进行观测，由 于输电线路所处地理位置等条件限制，人工巡线精度低、劳动强度人，且存在 盲区；直升飞机可携带多种仪器设备对输电线路进行航测，精度和效率较高， 但由于受巡视区域地理、气候等条件的影响，存在安全隐患，且巡线费用高。
针对上述不足，需研发一种可就近对输电线路进行巡査、不存在盲区、精 度高、效率高、费用相对较低且具有远程遥控功能的自动巡线机器人，作为导 线断股检测仪器设备载体。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于高压输电线路检测的机器人，该机器人上设 置多个传感器可准确地获得机器人的运行状态参数，控制系统可对所获得的参数 进行处理分析并发出相应指令，以远程控制携带导线断股检测仪器设备的机器人 进行巡线作业，实现高效率、高精度、低成本的输电线路巡视。本发明的用于高压输电线路检测的机器人，包括行走机构、地面控制处理系 统和机载控制处理系统；
所述行走机构包括行走臂装置I 、行走臂装置II和支架，所述行走臂装置I 和行走臂装置II包括行走驱动组件和越障驱动组件，所述行走驱动组件包括行走 驱动电机和V形轮，所述行走驱动电机的动力输出轴与V形轮传动配合，所述越 障驱动组件包括电动缸、导轨和顶杆，所述导轨上设置由竖直段和连接竖直段顶 端并向外倾斜的倾斜段组成的导槽，顶杆下端铰接电动缸的往复动力输出端，顶 杆上固定设置与导轨的导槽滑动配合的导向滑销，顶杆上端固定连接行走驱动组 件的非活动件，所述支架端固定连接行走臂装置I的导轨下端和电动缸，另一 端固定连接行走臂装置II的导轨下端和电动缸；
所述地面控制处理系统包括双向数据连接的地面处理器和地面无线数据收 发器；所述机载控制处理系统包括双向数据连接的机载处理器和机载无线数据收 发器，机载无线数据收发器与地面无线数据收发器之间进行双向数据通讯，机载 处理器的指令输出端连接行走驱动电机和电动缸的指令接收端，所述机载处理器 置于支架上。
进一歩，还包括行程开关、速度传感器、拉力传感器和姿态传感器，所述行 程开关设置于行走臂装置上位于V形轮前端的位置，速度传感器设置于行走驱动 电机上，拉力传感器设置于顶杆和行走驱动电机之间，其两端分别固定连接顶杆 上端和行走驱动电机下端，姿态传感器设置于支架上，所述行程开关、拉力传感 器、速度传感器和姿态传感器的信号均输入机载处理器；
进一步，所述行走机构还包括至少一个辅助臂装置，所述辅助臂装置包括被
动行走V形轮组件和越障驱动组件，所述越障驱动组件包括电动缸、导轨和顶杆， 所述导轨上设置由竖直段和连接竖直段顶端并向外倾斜的倾斜段组成的导槽，顶 杆下端铰接电动缸的往复动力输出端，顶杆上固定设置与导轨的导槽滑动配合的 导向滑销，顶杆上端固定连接被动行走V形轮组件的非活动件，其下端与支架固 定连接，所述辅助臂装置上拉力传感器的力信号输入机载处理器，所述机载处理 器的指令输出端连接辅助臂装置上电动缸的指令接收端；
5进一步，所述支架上沿行走机构的行走方向固定设置箱体导轨和齿条平行于 箱体导轨的箱体齿轮齿条副，所述箱体导轨上设置可沿导轨轨道往复滑动的滑动 箱体，滑动箱体上固定设置箱体驱动电机，箱体驱动电机的动力输出轴与箱体齿 轮齿条副的齿轮传动配合，所述机载处理器的指令输出端连接箱体驱动电机的指 令接收端，所述机载处理器置于滑动箱体内；
进一步，所述行走臂装置i和行走臂装置n还包括安全钩和安全钩齿轮齿条 副，所述安全钩齿轮齿条副的齿轮与导轨转动配合，其齿条下端铰接顶杆下端，
安全钩固定连接齿轮并与v形轮构成封闭环，形成顶杆上升可驱动安全钩翻转使 封闭环打开的结构；
进一步，所述速度传感器为霍尔传感器，所述拉力传感器为S拉力传感器；
进一步，所述v形轮由绝缘材料制成。
发明的有益效果本发明的用于高压输电线路检测的机器人，包括行走机 构、地面控制系统和机载控制系统；使用时，行走机构通过V形轮悬挂在导线
上，由地面处理器发出前进、后退、停车、加速、减速、越障等指令，指令通 过地面无线数据收发器发射，并由机载无线数据收发器接收传输至机载处理器， 机载处理器发出指令控制机器人进行相应动作，设置于行走机构上的多个传感 器可采集机器人行走状态信息并传输至机载处理器，经机载无线数据收发器最 终传输至地面处理器的人机界面输出，本发明的机器人可实现远程收集机器人 本身状态信息并方便的遥控，可代替人工巡线，克服精度低、劳动强度大、存 在盲区等缺点，同时也能代替直升飞机携带仪器设备进行巡线，提高巡线安全 性和降低巡线费用。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图l为本发明的工作原理图2为本图1中机器人机械部分的左视图3为本发明的控制原理图。
具体实施例方式
图l为本发明的工作原理图，图2为图1中机器人机械部分的左视图，图3
为本发明的控制原理图，如图所示本实施例的用于高压输电线路检测的机器人， 包括行走机构、地面控制处理系统和机载控制处理系统；
所述行走机构包括行走臂装置I la、行走臂装置II lb和支架2，所述行走臂 装置I la和行走臂装置II lb包括行走驱动电机4、 V形轮5和越障驱动组件，所 述行走驱动电机4的动力输出轴与V形轮5传动配合，所述越障驱动组件包括电 动缸6、导轨7和顶杆8，所述导轨7上设置由竖直段7a和连接竖直段7a顶端 并向外倾斜的倾斜段7b组成的导槽，顶杆8下端铰接电动缸6的往复动力输出 端，顶杆8中部固定设置与导轨7的导槽滑动配合的导向滑销，顶杆8上端固定 连接行走驱动电机4，所述支架2 —端固定连接行走臂装置I la的导轨7下端， 另一端固定连接行走臂装置II lb的导轨7下端；
所述地面控制处理系统包括双向数据连接的地面处理器19和地面无线数 据收发器18;所述机载控制处理系统包括双向数据连接的机载处理器16和机载 无线数据收发器17，机载无线数据收发器17与地面无线数据收发器18之间进 行双向数据通讯，机载处理器16的指令输出端连接行走驱动电机4和电动缸6 的指令接收端，所述机载处理器16置于支架2上。
本实施例中，所述用于高压输电线路检测的机器人还包括行程开关20、速 度传感器21、拉力传感器22和姿态传感器23，所述行程开关20设置于行走臂 装置上位于V形轮5前端的位置，速度传感器21设置于行走驱动电机4上，拉 力传感器22设置于顶杆8和行走驱动电机4之间，其两端分别固定连接顶杆8 上端和行走驱动电机4下端，姿态传感器23设置于支架2上，所述行程开关20 的通断电信号、拉力传感器22的力信号、速度传感器21的速度信号和姿态传感 器23的姿态信号均输入机载处理器16。
使用时，操作者通过地面处理器发出指令，指令通过地面无线数据收发器和 机载无线数据收发器传输至机载处理器，机载处理器将指令传输至对应的驱动组件，驱动机器人进行相应动作，当行走臂装置行至间隔棒时，触发行程开关发出
通断电信号，该信号输入处理器并经机载无线数据收发器传输至地面处理器显示 输出，等待操作者发出下一步指令，机载处理器随时采集拉力传感器和速度传感
器的信号，并通过机载无线数据收发器和地面无线数据收发器传输至地面处理 器，处理器通过对各拉力传感器的拉力信息进行比较可得出机器人质心数据，质 心数据和速度数据为处理器处理和分析提供数据。
本实施例中，所述行走机构还包括一个辅助臂装置lc，所述辅助臂装置lc 为不含行走驱动电机的行走臂装置I la或行走臂装置IIlb，其下端与支架2中 部固定连接，所述辅助臂装置lc上拉力传感器的力信号输入机载处理器16，所 述机载处理器16的指令输出端连接辅助臂装置lc上电动缸6的指令接收端，辅 助臂装置用于增加行走机构在行走和越障时的稳定性，同时地面处理器和机载处 理器也可控制辅助臂装置进行越障动作。
本实施例中，所述支架2上沿行走机构的行走方向固定设置箱体导轨12和 齿条lib平行于箱体导轨12的箱体齿轮齿条副，所述箱体导轨12上设置可沿其 自身往复滑动的滑动箱体13，滑动箱体13上固定设置箱体驱动电机9，箱体驱 动电机9的动力输出轴与箱体齿轮齿条副的齿轮lla传动配合，所述机载处理器 16的指令输出端连接箱体驱动电机9的指令接收端，所述机载处理器16置于滑 动箱体13内，在机器人的行走臂装置进行越障动作之前，地面处理器和机载处 理器可控制驱动电机驱动滑动箱体在导轨上滑动，以调整机器人的质心，保证机 器人在进行越障动作时的稳定性。
本实施例中，所述行走臂装置I la和行走臂装置IIlb还包括安全钩14和安 全钩齿轮齿条副，所述安全钩齿轮齿条副的齿轮15a与导轨7转动配合，其齿条 15b下端铰接顶杆8下端，安全钩14固定连接齿轮15a并与V形轮5构成封闭 环，形成顶杆8上升可驱动安全钩14翻转使封闭环打开的结构，当行走臂装置 进行跨越障碍动作时，顶杆上升带动安全钩翻转使封闭环打开，以保证行走机构 可顺利跨越间隔棒。
本实施例中，所述速度传感器21为霍尔传感器，所述拉力传感器22为S拉力传感器，价格便宜，易于获得。本实施例中，所述V形轮5由摩擦系数大的绝缘材料制成，可有效防止行走 机构在爬坡时V形轮在导线上打滑，采用绝缘材料可使机器人在导线带电情况下 进行作业。本发明在使用过程中，由于行走臂装置的行走驱动组件可通过地面处理器和 机载处理器远程遥控驱动机器人进行前进、后退、加速、减速、停车等多种动作， 越障组件也可通过地面处理器和机载处理器远程遥控进行控制，帮助机器人越过 间隔棒等障碍，极大的增强了机器人在导线断股巡检作业中的应用性。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的 宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于包括行走机构、地面控制处理系统和机载控制处理系统；所述行走机构包括行走臂装置I(1a)、行走臂装置II(1b)和支架(2)，所述行走臂装置I(1a)和行走臂装置II(1b)包括行走驱动组件和越障驱动组件，所述行走驱动组件包括行走驱动电机(4)和V形轮(5)，所述行走驱动电机(4)的动力输出轴与V形轮(5)传动配合，所述越障驱动组件包括电动缸(6)、导轨(7)和顶杆(8)，所述导轨(7)上设置由竖直段(7a)和连接竖直段(7a)顶端并向外倾斜的倾斜段(7b)组成的导槽，顶杆(8)下端铰接电动缸(6)的往复动力输出端，顶杆(8)上固定设置与导轨(7)的导槽滑动配合的导向滑销，顶杆(8)上端固定连接行走驱动组件的非活动件，所述支架(2)一端固定连接行走臂装置I(1a)的导轨(7)下端和电动缸(6)，另一端固定连接行走臂装置II(1b)的导轨(7)下端和电动缸(6)；所述地面控制处理系统包括双向数据连接的地面处理器(19)和地面无线数据收发器(18)；所述机载控制处理系统包括双向数据连接的机载处理器(16)和机载无线数据收发器(17)，机载无线数据收发器(17)与地面无线数据收发器(18)之间进行双向数据通讯，机载处理器(16)的指令输出端连接行走驱动电机(4)和电动缸(6)的指令接收端，所述机载处理器(16)置于支架(2)上。
2. 根据权利要求1所述的用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于 还包括行程开关(20)、速度传感器(21)、拉力传感器(22)和姿态传感器(23)， 所述行程开关(20)设置于行走臂装置上位于V形轮(5)前端的位置，速度传 感器(21)设置于行走驱动电机(4)上，拉力传感器(22)设置于顶杆(8)和 行走驱动电机(4)之间，其两端分别固定连接顶杆(8)上端和行走驱动电机(4) 下端，姿态传感器(23)设置于支架(2)上，所述行程开关(20)、拉力传感器(22)、速度传感器(21)和姿态传感器(23)的信号均输入机载处理器(16)。
3. 根据权利要求2所述的用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于 所述行走机构还包括至少一个辅助臂装置(lc)，所述辅助臂装置(lc)包括被 动行走V形轮组件和越障驱动组件，所述越障驱动组件包括电动缸(6)、导轨(7)和顶杆(8)，所述导轨(7)上设置由竖直段(7a)和连接竖直段(7a)顶端并 向外倾斜的倾斜段(7b)组成的导槽，顶杆(8)下端铰接电动缸(6)的往复动 力输出端，顶杆(8)上固定设置与导轨(7)的导槽滑动配合的导向滑销，顶杆 (8)上端固定连接被动行走V形轮组件的非活动件，其下端与支架(2)固定连 接，所述辅助臂装置(lc)上拉力传感器的力信号输入机载处理器(16)，所述 机载处理器(16)的指令输出端连接辅助臂装置(lc)上电动缸(6)的指令接 收端。
4. 根据权利要求3所述的用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于 所述支架(2)上沿行走机构的行走方向固定设置箱体导轨(12)和齿条(lib) 平行于箱体导轨(12)的箱体齿轮齿条副，所述箱体导轨(12)上设置可沿导轨 轨道往复滑动的滑动箱体(13)，滑动箱体(13)上固定设置箱体驱动电机(9)， 箱体驱动电机(9)的动力输出轴与箱体齿轮齿条副的齿轮(lla)传动配合，所 述机载处理器(16)的指令输出端连接箱体驱动电机(9)的指令接收端，所述 机载处理器(16)置于滑动箱体(13)内。
5. 根据权利要求4所述的用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于 所述行走臂装置I (la)和行走臂装置II (lb)还包括安全钩(14)和安全钩齿 轮齿条副，所述安全钩齿轮齿条副的齿轮(15a)与导轨(7)转动配合，其齿条(15b)下端铰接顶杆(8)下端，安全钩(14)固定连接齿轮(15a)并与V形 轮(5)构成封闭环，形成顶杆(8)上升可驱动安全钩(14)翻转使封闭环打开 的结构。
6. 根据权利要求5所述的用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于 所述速度传感器(21)为霍尔传感器，所述拉力传感器(22)为S拉力传感器。
7. 根据权利要求6所述的用于高压输电线路检测的机器人，其特征在于 所述V形轮(5)由绝缘材料制成。
全文摘要
本发明公开了一种用于高压输电线路检测的机器人，包括行走机构、地面控制系统和机载控制系统；使用时，行走机构通过V形轮悬挂在导线上，由地面处理器发出前进、后退等指令，指令经地面无线数据收发器发射和机载无线数据收发器传输至机载处理器，机载处理器发出指令控制机器人进行相应动作，设置于行走机构上的多个传感器可采集机器人行走状态信息并传输至机载处理器，经机载无线数据收发器和地面无线数据收发器传输至地面处理器显示输出，本发明的机器人可实现远程收集机器人本身状态信息并方便的遥控，可代替人工巡线，克服精度低、劳动强度大、存在盲区等缺点，同时也能代替直升飞机携带仪器设备进行巡线，提高巡线安全性和降低巡线费用。
文档编号B62D57/00GK101665128SQ20091010479
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者真 吴, 张志劲, 杨国建, 浩 熊, 胡建林, 蒋兴良 申请人:重庆市电力公司超高压局;重庆大学