一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿及其工作方法与流程

1.本发明涉及变电站足式巡检机器人技术领域，特别是涉及一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿及其工作方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.变电站巡检机器人目前均采用轮式底盘，适宜在较平坦的路面运行，但变电站内存在台阶、石子路面、楼梯等地形，难以实现巡检区域全覆盖；履带底盘存在能耗高、履带易磨损、地面会留下黑色痕迹等问题，不利于长期运行；腿足式移动机构落足点离散，具有较好的地形通过性。
4.足式巡检机器人需要根据变电站内不同的地形条件调整腿部结构，以更好的完成巡检作业；但是现有的足式机器人平台为通用性平台，其支腿采用刚性结构，大腿及小腿仅存在一个自由度，由于腿部结构单一，在变电站内台阶、石子路面、楼梯等路况行走时通过性差。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提出了一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿及其工作方法，通过腿部旋转机构的旋转驱动足式巡检机器人的支腿绕腿部旋转机构轴线旋转任意角度，解决支腿由于其刚性结构，且腿部结构单一，导致其行走时通过性差的问题，实现调整不同支腿姿态以满足行走要求。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿，包括：腿部旋转机构、第一腿部机构和第二腿部机构；所述腿部旋转机构包括旋转支架和第二驱动电机，旋转支架的一端与第一腿部机构的第一驱动电机连接，另一端与第二腿部机构连接，旋转支架内部安装第二驱动电机，以通过第一驱动电机控制第二腿部机构摆动，通过第二驱动电机控制第二腿部机构的旋转角度。
8.第二方面，本发明提供一种第一方面所述的变电站足式巡检机器人可旋转支腿的工作方法，包括：在变换支腿姿态时，控制第一驱动电机锁定，以固定第二腿部机构的位置；控制第二驱动电机旋转，以驱动第二腿部机构绕腿部旋转机构轴线旋转任意角度。
9.第三方面，本发明提供一种变电站足式巡检机器人，包括第一方面所述的变电站足式巡检机器人可旋转支腿。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
11.本发明创新性研制一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿，首创一种实现支腿姿态可自适应变换的变电站足式巡检机器人，构建足式作业平台多自由度主动调整运动模型，提出一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿的变换方法，第一腿部机构和第二腿部机
构之间通过腿部旋转机构连接，通过第一腿部机构的第一驱动电机控制第二腿部机构摆动，通过腿部旋转机构的第二驱动电机的旋转，驱动第二腿部机构绕腿部旋转机构轴线旋转任意角度，解决支腿由于其刚性结构且腿部结构单一，导致其行走时通过性差的问题，实现调整不同支腿姿态以满足行走要求，提高行走地形通用性，提升足式巡检机器人在楼梯、砾石地形、草地等不同路面环境下的运动稳定性，增强足式机器人平台对站内不同路面的适应性。
12.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
13.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
14.图1为本发明实施例1提供的变电站足式巡检机器人可旋转支腿结构示意图；
15.图2(a)-2(b)为本发明实施例1提供的第一腿部机构组成示意图；
16.图3(a)-3(d)为本发明实施例1提供的腿部旋转机构组成示意图；
17.图4(a)-4(b)为本发明实施例1提供的腿部旋转机构装配示意图；
18.图5为本发明实施例1提供的第二腿部机构组成示意图；
19.图6为本发明实施例1提供的足部机构组成示意图；
20.图7为本发明实施例1提供的足部机构装配示意图；
21.图8为本发明实施例2提供的变电站足式巡检机器人可旋转支腿姿态1示意图；
22.图9为本发明实施例2提供的变电站足式巡检机器人可旋转支腿姿态2示意图；
23.其中，1、第一腿部机构，2、腿部旋转机构，3、第二腿部机构，4、足部机构，5、外壳，6、第三驱动电机，7、散热风扇，8、第一支架，9、第一驱动电机，10、旋转支架，11、旋转安装板，12、第二驱动电机，13、连接件，14、第二支架，15、弹簧，16、足部固定板，17、足部安装板，18、接地足。
具体实施方式：
24.下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
27.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.实施例1
29.如图1所示，本实施例提供一种变电站足式巡检机器人可旋转支腿；包括：第一腿部机构1、腿部旋转机构2、第二腿部机构3和足部机构4；所述腿部旋转机构2连接第一腿部机构1和第二腿部机构3，在第二腿部机构3的另一端连接足部机构4。
30.如图2(a)-2(b)所示，所述第一腿部机构1包括外壳5、第一驱动电机9、散热风扇7、第一支架8和第三驱动电机6；
31.在本实施例中，所述第三驱动电机6与散热风扇7的间隙部分采用高强度胶水进行粘贴以补充缝隙；所述散热风扇7在第一腿部机构1运动过程中，增强第三驱动电机6与外壳5间的空气流动，加强散热；
32.优选的，散热风扇7通过螺栓连接在第三驱动电机6上。
33.在本实施例中，所述外壳5设置于第一支架8上；
34.优选的，所述外壳5通过螺栓连接在第一支架8上；
35.优选的，外壳5采用铝合金材质，增大第三驱动电机6的散热面积。
36.在本实施例中，所述第一支架8的两端分别连接第一驱动电机9和第三驱动电机6；
37.优选的，所述第一驱动电机9通过键传动与腿部旋转机构2连接，用以驱动第二腿部机构3的摆动。
38.优选的，第一支架8与第一驱动电机9和第三驱动电机6连接均可采用螺栓连接；
39.可以理解的，除螺栓连接外，还可采用法兰连接、铆接、定位销连接等。
40.如图3(a)-3(d)和图4(a)-4(b)所示，所述腿部旋转机构2包括旋转支架10、旋转安装板11、第二驱动电机12以及连接件13；
41.所述旋转支架10通过键连接与第一腿部机构2的第一驱动电机9连接，通过连接件13与第二腿部机构3连接；
42.在本实施例中，所述连接件13的上沿安装于旋转支架11上，下沿的间隙配合安装于第二腿部机构3上；
43.优选的，所述旋转支架10的侧面设有定位槽，所述连接件13的上沿设有内凹定位槽，所述内凹定位槽与定位槽过渡配合；
44.优选的，所述连接件13采用固定卡扣结构，包括第一半卡扣和第二半卡扣，所述第一半卡扣和第二半卡扣通过螺栓连接。
45.在本实施例中，所述旋转支架10的内部设有安装槽，第二驱动电机12通过螺栓与旋转安装板11连接后，通过螺栓安装于旋转支架10的安装槽内；
46.优选的，第二驱动电机12为旋转电机，通过腿部旋转机构2与第二腿部机构3的连接，以改变第二腿部机构3的旋转角度。
47.如图5所示，所述第二腿部机构3包括第二支架14和弹簧15；所述第二支架14与连接件13的下沿间隙配合；在第二支架14下部设有内腔，在空腔内配合安装弹簧15。
48.如图6-7所示，所述足部机构4包括足部固定板16、足部安装板17和接地足18；
49.所述足部安装板17连接在第二支架14上，所述足部固定板16的上部与弹簧15间隙配合；
50.优选的，在所述足部安装板17的四角上通过螺栓连接在第二支架14上。
51.所述足部安装板17的中部设有圆孔，接地足18的连接轴穿过足部安装板17的圆孔与足部固定板16连接；
52.优选的，接地足18的连接轴上端设有螺纹孔，以通过螺栓与足部固定板16连接。
53.优选的，接地足18的外部通过高强度胶水粘贴包裹橡胶材料。
54.在更多实施例中，还提供一种变电站足式巡检机器人，包括上述所述的可旋转支腿，通过控制第二驱动电机的旋转，对变电站足式巡检机器人进行不同支腿姿态的调整，以满足行走要求。
55.实施例2
56.在本实施例中，提供如实施例1所述的变电站足式巡检机器人可旋转支腿的工作方法；具体包括：在变换支腿姿态时，控制第一驱动电机锁定，以固定第二腿部机构的位置，控制第二驱动电机旋转，以驱动第二腿部机构绕腿部旋转机构轴线旋转任意角度。
57.在本实施例中，提供可旋转支腿的两种支腿姿态；其一如图8所示；第二腿部机构的角度确定后，锁定当前角度，通过第一驱动电机与第三驱动电机的协调控制，实现变电站足式巡检机器人的行进；该支腿姿态适用于变电站内平坦路面、上台阶等路况。
58.其二如图9所示；当需要变换支腿姿态时，控制第三驱动电机将支腿抬起，控制第一驱动电机将第二腿部机构锁定，控制旋转电机输出轴旋转，第二腿部机构绕腿部旋转机构轴线旋转任意角度；该支腿姿态适用于变电站内平坦路面、下台阶等路况。
59.除此之外，在变电站内草地、石子路面等环境内，均可根据现场障碍物情况，通过控制旋转电机的旋转，调整不同支腿姿态以满足行走要求。
60.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
61.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。