一种输电线路越障机器人机械臂的制作方法

1.本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其涉及高压输电线的巡检机器人用的机械臂，具体涉及一种输电线路越障机器人机械臂。


背景技术：

2.架空高压输电线路是电力系统的主动脉，高压传输电缆、杆塔密布于各个角落，其运行状态直接决定电力系统的安全和效益。随着科技进步及工农业的现代化发展，人民生活水平不断提高，用电量大幅上升，对电网供电安全性、可靠性提出了越来越高的要求。为保证输电线路的正常运行，需要定期或不定期对线路做检测、维护工作，如带电巡检、异物清除、断股修复等等。目前这些工作的主要是由人工在地电位或等电位带电作业，但是受到带电作业距离的限制，作业人员的操作范围也受到很大的制约，尤其是带电作业位置处于档段中间不靠近杆塔位置时，作业难度更是成倍增加。
3.近年来出现了一些可进行线路巡检或清除异物、积雪、更换防震锤的等的特种带电作业机器人。巡检手段大多局限于可见光、红外线成像，对于导线、线路金具内部情况如内部裂痕、断股、连接不良等情况无法获知，为线路的安全运行埋下了隐患。同时目前可跨越障碍的带电作业机器人在越障时有一侧挂臂离开线路，此时由于重心与支点偏离将造成机器人本体悬挂歪斜不易控制，越障时易发生掉落事故。为了解决这一现有问题，本技术提供了一种适用于架空线路巡检，越障的机械臂，能够大大提高机器人的稳定性。


技术实现要素：

4.为了解决现有输电线路利用机器人进行检测存在的稳定性不高，遇到障碍物不易跨过或者重心不稳容易倾覆，甚至掉落的问题，本技术提供一种输电线路越障机器人机械臂，用于安装输电线巡检机器人，同时提高巡检机器人的越障稳定性，避免机器人在移动、越障过程中因重心不稳等问题发生倾覆或者掉落的问题。本实用新型采用悬挂式受力设计，将机械臂的主梁作为主要的配重部位，无论何种机器人设备安装于主梁都会增加重量，重心始终靠下，不会发生倾覆或者跌落的可能；同时，通过两组行走滑轮组件和夹持滑轮组件共同夹持在输电线上，保证机械臂的稳定性。更重要的在于，本实用新型创造性的在机械臂两端设置了水平和竖直两个轴向可伸缩的结构，能够通过控制设置在机械臂左右两侧的水平/竖直伸缩杆实现仿生动作，以达到稳定越障的技术效果。相较于现有固定式的滑移结构而言，具有突出的越障能力。
5.为了达到上述目的，本技术所采用的技术方案为：
6.一种输电线路越障机器人机械臂，包括主梁，以及竖直固定连接在所述主梁靠近两侧端头上的第一安装臂，所述第一安装臂上端头固定安装有行走滑轮组件；所述主梁两端头固定连接有纵梁，任一纵梁的上端头均固定连接有水平伸缩杆，水平伸缩杆的自由端固定连接有竖直伸缩杆，所述竖直伸缩杆自由端固定连接有可开合的夹持滑轮组件；当所述竖直伸缩杆处于收缩状态时，所述夹持滑轮组件与行走滑轮组件用于容纳或者夹持输电
线的位置处于同一轴线上。
7.优选地，所述行走滑轮组件包括与所述第一安装臂固定连接的壳体，转动连接在壳体上用于与输电线接触提供驱动力的驱动滑轮，所述驱动滑轮与安装在壳体上的第一驱动电机驱动连接。
8.为了提高行走滑轮组件的稳定性，以及对输电线的环抱或者夹持能力，优选地，所述壳体的下部还铰接有抱线夹，所述抱线夹嵌入壳体的一端设置有弧形齿条，所述弧形齿条驱动连接有伺服电机。
9.为了便于水平伸缩杆的伸缩便于控制并尽可能的简化结构以降低故障率，优选地，所述水平伸缩杆采用相互嵌套的第一内杆件和第一外套管组成，所述第一外套管上固定安装有驱动所述第一内杆件沿轴向伸长或缩短的第二驱动电机。所述竖直伸缩杆由相互嵌套的第二内杆件和第二外套管组成，所述第二外套管上固定安装有驱动所述第二内杆件沿轴向伸长或缩短的第三驱动电机。
10.进一步优选地，所述第二内杆件的自由端固定连接有所述夹持滑轮组件，所述夹持滑轮组件包括与第二内杆件固定连接的钳体，与所述钳体铰接并呈对称分布的两支半钳，任一半钳的内侧相对设置有用于夹持输电线的滚轮，以及设置在钳体下方通过上下移动控制半钳开闭的夹持控制机构。所述夹持控制机构包括贯穿所述钳体的伸缩杆，所述伸缩杆的下端头也转动连接有滚轮，所述钳体上固定安装有用于驱动所述伸缩杆上下移动的第四驱动电机；所述伸缩杆与两侧的所述半钳通过对称设置的两块连杆铰接。
11.为了进一步扩展夹持滑轮组件的功能，优选地，所述半钳设置有安装孔，所述安装孔靠近半钳内侧安装有喷气嘴，所述安装孔靠近半钳外侧设置有用于连通气管的接头。所述钳体上还设置有用于观察输电线路实际情况的前视相机和俯视相机。
12.有益效果
13.本实用新型通过两组行走滑轮组件提供支撑，夹持滑轮组件实现越障，能够在输电线路上稳定夹持，解决了现有输电线巡检机器人不能越障或者越障时因重心不稳而容易发生倾覆，甚至掉落的危险。
附图说明
14.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型的结构轴测图；
16.图2是图1竖直伸缩杆处于伸长状态的轴测图；
17.图3是图1的主视图；
18.图4是本实用新型水平伸缩杆处于伸长状态主视图；
19.图5是夹持滑轮组件处于夹持闭合状态主视图；
20.图6是图5处于张开状态主视图；
21.图7是图5的轴测图。
22.图中：1
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主梁；2
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第一安装臂；3
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第一驱动电机；4
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抱线夹；5
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驱动滑轮；6
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壳体；7
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水平伸缩杆；71
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第二驱动电机；8
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竖直伸缩杆；81
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第三驱动电机；9
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夹持滑轮组件；91
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第四驱动电机；92
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伸缩杆；93
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钳体；94
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半钳；95
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连杆；96
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喷气嘴；97
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滚轮；98
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前视相机；99
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俯视相机。
具体实施方式
23.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，本技术的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.此外，本技术的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
28.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
29.实施例1：
30.一种输电线路越障机器人机械臂，包括主梁1，以及竖直固定连接在所述主梁1靠近两侧端头上的第一安装臂2，所述第一安装臂2上端头固定安装有行走滑轮组件；所述主梁1两端头固定连接有纵梁，任一纵梁的上端头均固定连接有水平伸缩杆7，水平伸缩杆7的自由端固定连接有竖直伸缩杆8，所述竖直伸缩杆8自由端固定连接有可开合的夹持滑轮组件9；当所述竖直伸缩杆8处于收缩状态时，所述夹持滑轮组件9与行走滑轮组件用于容纳或者夹持输电线的位置处于同一轴线上。
31.结构原理：
32.如图1
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图4所示，本实施例用于给输电线路越障机器人或者巡检机器人提供移动、支撑和越障的结构。当机械臂处于正常支撑或者移动状态时，如图1所示，两组所述行走滑
轮组件和夹持滑轮组件9均处于同一轴线上，均将输电线环抱或者夹持，使得整个机械臂的稳定性非常高，只要有任一行走滑轮组件或者夹持滑轮组件9处于正常状态，即可保证整个机械臂的稳定性，基于中心靠下的设计，始终不会发生倾覆或者掉落的问题。行走滑轮组件通过与输电线接触摩擦提供驱动力，以驱使机械臂沿着输电线路行径，当输电线上存在障碍，如耐张线夹等金具会阻碍机械臂的正常行径，此时就需要越障。本实施例中的机械臂越障过程如下：首先，张开夹持滑轮组件9，使得夹持滑轮组件9与输电线脱离；其次，缩短竖直伸缩杆8，伸长水平伸缩杆7，使得夹持滑轮组件9线跨过障碍；最后，将夹持滑轮组件9抱紧输电线，同时伸长两侧的竖直伸缩杆8到最大状态，将整个机械臂举升起来，以避免障碍物与行走滑轮组件发生碰撞；再伸长远离障碍物一侧的水平伸缩杆7，缩短靠近障碍物一侧的水平伸缩杆7，使得整个机械臂向障碍物一侧移动，实现越障。值得说明的是，若水平伸缩杆7的最大伸缩量小于障碍物的跨距，则可按照上述步骤分多次进行，直到越障完成为止。由于本实施例提供的机械臂的中心靠下，且无论何种状态，最少都有两个点与输电线夹持接触，始终能够提供稳定的支撑，避免发生倾覆或者掉落的问题发生。
33.实施例2：
34.在实施例1的基础上，为了更好的实现机械臂在输电线上的移动，结合说明书附图1和图2所示，所述行走滑轮组件包括与所述第一安装臂2固定连接的壳体6，转动连接在壳体6上用于与输电线接触提供驱动力的驱动滑轮5，所述驱动滑轮5与安装在壳体6上的第一驱动电机3驱动连接。
35.为了提高行走滑轮组件的稳定性，以及对输电线的环抱或者夹持能力，优选地，所述壳体6的下部还铰接有抱线夹4，所述抱线夹4嵌入壳体6的一端设置有弧形齿条，所述弧形齿条驱动连接有伺服电机。
36.为了便于水平伸缩杆7的伸缩便于控制并尽可能的简化结构以降低故障率，如图3和图4所示，所述水平伸缩杆7采用相互嵌套的第一内杆件和第一外套管组成，所述第一外套管上固定安装有驱动所述第一内杆件沿轴向伸长或缩短的第二驱动电机71。所述竖直伸缩杆8由相互嵌套的第二内杆件和第二外套管组成，所述第二外套管上固定安装有驱动所述第二内杆件沿轴向伸长或缩短的第三驱动电机81。为了提升可靠性，降低故障率，本实施例中的第一驱动电机3、第二驱动电机71和第三驱动电机81均采用伺服电机实现，通过与伺服电机输出轴驱动连接的齿轮或者齿轮组与北区东的第一内杆件和/或第二内杆件上对应的齿条啮合驱动，通过伺服电机的正反转实现伸缩动作。当然，亦可采用其他诸如伺服电机驱动螺纹套管配合丝杆进行伸缩亦可达到同等技术效果，针对伸缩实现的原理可有多种实现的具体方案，在本实施例中不做一一列举。但对应本领域人员而言应当理解的是，在没有改变本实施例提供的技术方案整体实质内容的前提下，仅仅在伸缩结构的实现方式上做的改进，应当理解为本技术所公开的技术范围之内。
37.进一步优选地，所述第二内杆件的自由端固定连接有所述夹持滑轮组件9，所述夹持滑轮组件9包括与第二内杆件固定连接的钳体93，与所述钳体93铰接并呈对称分布的两支半钳94，任一半钳94的内侧相对设置有用于夹持输电线的滚轮97，以及设置在钳体93下方通过上下移动控制半钳94开闭的夹持控制机构。所述夹持控制机构包括贯穿所述钳体93的伸缩杆92，所述伸缩杆92的下端头也转动连接有滚轮97，所述钳体93上固定安装有用于驱动所述伸缩杆92上下移动的第四驱动电机91；所述伸缩杆92与两侧的所述半钳94通过对
称设置的两块连杆95铰接。具体如图5
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图7所示，当需要张开半钳94时，通过第四驱动电机91驱动伸缩杆92下移，在两侧铰接的连杆95的作用下，推动半钳94张开。当需要夹持输电线时，以相同的原理，控制第四驱动电机91反转，驱动伸缩杆92上移，实现收缩动作，在连杆95的拉动下，两侧半钳94合拢，实现夹持。由于采用成等边三角形布局的三个滚轮97，在输电线轴向方向能够实现滑动，在径向方向亦能提供支撑，同时在滚动过程中能够去除输电线路上的积雪，具有多重技术效果。
38.为了进一步扩展夹持滑轮组件9的功能，优选地，所述半钳94设置有安装孔，所述安装孔靠近半钳94内侧安装有喷气嘴96，所述安装孔靠近半钳94外侧设置有用于连通气管的接头。所述钳体93上还设置有用于观察输电线路实际情况的前视相机98和俯视相机99。值得说明的是，本实施例只是提供机械臂，适用于输电线路机器人，但并不是机器人本身，夹持滑轮组件9上设置喷气嘴96、前视相机98和俯视相机99是为了后续机器人巡检功能的拓展，具体的控制需要依赖于机器人的控制系统，本实施例只是提供结构部分的安装支持。
39.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。