專利名稱：一種自主越障巡線機器人行走夾持機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及移動機器人機構，具體地說是一種自主越障巡線機器人行走夾持機構。
背景技術：
在現有的超高壓輸電線巡檢機器人機構中，大部分采用由輪式移動和復合連桿機構組合而成的復合移動機構(文獻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；文獻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)，或者采用多組移動單元串聯(lián)組成的多自由度移動機構(文獻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)。這些機構的結構復雜、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制，不能適應架空地線的角度變化，在行走時安全保護性差，同時對線的損害程度大，因此，難以應用于實際的超高壓輸電線路巡檢作業(yè)。
實用新型內容為克服上述移動機構結構復雜、重量大、耗能多、越障能力有限且不易于控制，不能適應架空地線的角度變化，在行走時安全保護性差，同時對線的損害程度大等不足，本實用新型提供一種工作空間大、重量輕、能耗低且越障能力強、能適應架空地線的角度變化，在行走時安全保護性好，同時對線的損害程度小的自主越障巡線機器人行走夾持機構。
為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下為復合輪爪結構，由行走機構、前夾持機構、后夾持機構、偏心機構組成，前夾持機構、后夾持機構支撐在偏心機構的前偏心支板，后偏心支板之間，前偏心支板，后偏心支板安裝在行走機構的左法蘭、右法蘭的前偏心軸、后偏心軸上；其中所述行走機構由行走電機、行走輪、左法蘭、行走輪支撐架、行傳動軸、軸承、右法蘭組成，行走電機安裝在左法蘭上，左法蘭通過其上的套筒與機器人操作臂相連，左法蘭安裝在行走輪支撐架上，行走輪安裝在傳動軸上，傳動軸通過軸承安裝在支撐架上，傳動軸的一端與行走電機軸連接，右法蘭安裝在行走輪支撐架上；所述前夾持機構與后夾持機構結構相同，通過絲杠、上導桿，下導桿支撐在偏心機構的前偏心支板，后偏心支板之間，所述前夾持機構分別由左夾爪、右夾爪，絲杠，上導桿，下導桿，主動帶輪、夾緊電機、電機支撐座、從動帶輪、同步帶組成，左夾爪、右夾爪安裝在絲杠、上導桿、下導桿上，絲杠、上導桿、下導桿安裝在偏心機構上；所述前夾持機構的絲杠的一端與從動帶輪相連，從動帶輪通過同步帶與主動帶輪相連，主動帶輪與夾緊電機相連，電機支撐座安裝在偏心機構的連接板上；所述偏心機構由前偏心支板，后偏心支板，連接板、前偏心孔、前偏心軸，后偏心孔、后偏心軸組成，前偏心支板上設有前偏心孔，前偏心軸設在左法蘭上，與前偏心孔配合安裝，后偏心孔設在后偏心支板上，后偏心軸設在右法蘭上，與后偏心孔配合安裝，所述偏心機構的前偏心支板、后偏心支板通過連接板連接。
本實用新型基于輪、爪復合的原理，采用連續(xù)移動與蠕動爬行相結合的工作方式，具有沿超高壓輸電線行走和跨越其上障礙物的功能。
本實用新型具有如下優(yōu)點1.本實用新型采用輪爪復合機構，利于行走與越障。該結構結合了輪式移動和蠕動爬行機構的優(yōu)點，既可沿線快速行走，也可跨越障礙。
2.越障能力強。本實用新型結合手臂與移動車體協(xié)調運動，輪爪承載并帶動移動車體跨越障礙，并能夠跨越超高壓輸電線路中多種障礙(防震錘、絕緣子、懸垂金具及壓接管等)。
3、自適應能力強。由于夾持機構浮置在行走機構上，夾持機構可以繞行走機構作自適應轉動，以適應不同傾角的架空地線，保證夾持機構中夾爪姿態(tài)始終與架空地線平行。
4、安全性好。由于該機構行走過程中，在線的下方設有安全銷，使得機器人不至于從線上掉下來，起安全保護作用。
5.應用范圍較廣。本實用新型所述行走機構可實現移動功能，夾持機構可實現夾緊、松開、半抱等功能，行走輪和夾爪與線相抓持。它工作空間大、重量輕、能耗低、越障能力和自適應能力強，同時具有安全保護功能，具有廣泛的應用前景，可作為高壓輸電線路及電話線路的巡檢機器人移動機構。


圖1為本實用新型行走機構主視圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為圖1的左視圖。
圖4為圖1的右視圖。
圖5為本實用新型夾持機構一個實施例夾緊狀態(tài)示意圖。
圖6為本實用新型夾持機構一個實施例半抱狀態(tài)示意圖。
圖7為本實用新型夾持機構一個實施例松開狀態(tài)示意圖。
圖8為超高壓線路上的障礙物。
圖9a為本實用新型夾持機構結合手臂與移動車體協(xié)調運動、在超高壓線路上越障過程第一個動作描述示意圖。
圖9b為本實用新型夾持機構結合手臂與移動車體協(xié)調運動、在越障過程第二個動作描述示意圖。
圖9c為本實用新型夾持機構結合手臂與移動車體協(xié)調運動、在越障過程第三個動作描述示意圖。
圖9d為本實用新型夾持機構結合手臂與移動車體協(xié)調運動、在越障過程第四個動作描述示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
實施例1
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型由行走機構1、前夾持機構2、后夾持機構3、偏心機構4組成；所述行走機構1由行走電機11、行走輪12、左法蘭13、行走輪支撐架14、傳動軸15、軸承16、銷17、右法蘭18組成，其中行走電機11安裝在左法蘭13上，左法蘭13通過其上的套筒19與機器人操作臂相連，左法蘭13安裝在行走輪支撐架14上，行走輪12安裝在傳動軸15上，傳動軸15通過軸承16安裝在支撐架14上，傳動軸15的一端與行走電機軸通過銷17連接，右法蘭18安裝在行走輪支撐架14上。
所述前夾持機構2與后夾持機構3結構相同，通過絲杠23、上導桿24，下導桿25支撐在偏心機構4的前偏心支板40，后偏心支板41之間，所述前夾持機構2分別由左夾爪21、右夾爪22，絲杠23，上導桿24，下導桿25，左安全銷26、右安全銷27、主動帶輪28、夾緊電機29、電機支撐座30、從動帶輪31、同步帶32組成，左夾爪21、右夾爪22上分別設有左安全銷26、右安全銷27，左夾爪21、右夾爪22安裝在絲杠23、上導桿24、下導桿25上，絲杠23、上導桿24、下導桿25安裝在偏心機構4上；所述前夾持機構的絲杠23的一端與從動帶輪31相連，從動帶輪31通過同步帶32與主動帶輪28相連，主動帶輪28與夾緊電機29相連，夾緊電機29安裝在電機支撐座30上，電機支撐座30安裝在偏心機構4的連接板42上。
所述偏心機構4由前偏心支板40，后偏心支板41，連接板42、前偏心孔43、前偏心軸44，后偏心孔45、后偏心軸46組成，前偏心支板40上設有前偏心孔43，前偏心軸44設在左法蘭13上，與前偏心孔43配合安裝，后偏心孔45設在后偏心支板41上，后偏心軸46設在右法蘭18上，與后偏心孔45配合安裝，所述偏心機構4的前偏心支板40、后偏心支板41通過連接板42連接。
本實用新型工作原理行走電機11驅動傳動軸15，從而帶動行走輪12轉動，實現機器人在架空地線20上前進或后退。夾緊電機29通過主動帶輪28，同步帶32驅動從動帶輪31旋轉，從而實現絲杠23轉動，由于絲杠23的轉動，在上導桿24、下導桿25的導向下，實現左夾爪21、右夾爪22直線移動。移動位置有三個狀態(tài)，分別是夾緊、半抱和松開狀態(tài)，見圖5、圖6、圖7。
其中前偏心支板40通過前偏心孔43浮動支撐在左法蘭13上的前偏心軸44上，后偏心支板41通過后偏心孔45浮動支撐在右法蘭18上的后偏心軸46上。
圖8所示為超高壓輸電線路障礙環(huán)境，在架空地線20上的主要障礙物為防振錘51、絕緣子52、懸垂金具及線夾53等。本機構由電機驅動，通過移動車體、手臂協(xié)調動作，可沿線行進并跨越桿塔處的障礙物，參見圖9a、9b、9c、9d。
當行走機構在左防振錘51處停下(如圖9a所示)，行走機構及夾持機構在手臂的作用下，升高脫離架空地線20，這時另一行走機構驅動車體及手臂向前行走，至左防振錘51處停下。此時手臂已越過下方的左防振錘51，行走機構及夾持機構在手臂的作用下，下降落回到架空地線20上(如圖9b所示)。另一手臂跨越左防振錘51的過程同手臂相似。
當行走機構在懸垂金具53處停下，行走機構及夾持機構在手臂的作用下，升高脫離架空地線20，并繞前臂的偏置機構旋轉180°，以避開懸垂金具53，這時另一行走機構驅動車體及手臂向前行走，至懸垂金具53處停下。此時手臂已越過下方的懸垂金具53，行走機構及夾持機構在手臂的作用下，下降落回到架空地線20上(如圖9c所示)。另一手臂跨越懸垂金具53的過程同手臂相似。
跨越右防振錘的過程同跨越左防振錘的過程基本相似，越過障礙后的狀態(tài)如圖9d所示。
權利要求1.一種自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于為復合輪爪結構，由行走機構(1)、前夾持機構(2)、后夾持機構(3)、偏心機構(4)組成，前夾持機構(2)、后夾持機構(3)支撐在偏心機構(4)的前偏心支板(40)，后偏心支板(41)之間，前偏心支板(40)，后偏心支板(41)安裝在行走機構(1)的左法蘭(13)、右法蘭(18)的前偏心軸(44)、后偏心軸(46)上。
2.按權利要求1所述自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于所述行走機構(1)由行走電機(11)、行走輪(12)、左法蘭(13)、行走輪支撐架(14)、傳動軸(15)、軸承(16)、右法蘭(18)組成，行走電機(11)安裝在左法蘭(13)上，左法蘭(13)通過其上的套筒(19)與機器人操作臂相連，左法蘭(13)安裝在行走輪支撐架(14)上，行走輪(12)安裝在傳動軸(15)上，傳動軸(15)通過軸承(16)安裝在支撐架(14)上，傳動軸(15)的一端與行走電機軸連接，右法蘭(18)安裝在行走輪支撐架(14)上。
3.按權利要求1所述自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于所述前夾持機構(2)與后夾持機構(3)結構相同，通過絲杠(23)、上導桿(24)，下導桿(25)支撐在偏心機構(4)的前偏心支板(40)，后偏心支板(41)之間，所述前夾持機構(2)分別由左夾爪(21)、右夾爪(22)，絲杠(23)，上導桿(24)，下導桿(25)，主動帶輪(28)、夾緊電機(29)、電機支撐座(30)、從動帶輪(31)、同步帶(32)組成，左夾爪(21)、右夾爪(22)安裝在絲杠(23)、上導桿(24)、下導桿(25)上，絲杠(23)、上導桿(24)、下導桿(25)安裝在偏心機構(4)上；所述前夾持機構的絲杠(23)的一端與從動帶輪(31)相連，從動帶輪(31)通過同步帶(32)與主動帶輪(28)相連，主動帶輪(28)與夾緊電機(29)相連，電機支撐座(30)安裝在偏心機構(4)的連接板(42)上。
4.按權利要求1所述自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于所述偏心機構(4)由前偏心支板(40)，后偏心支板(41)，連接板(42)、前偏心孔(43)、前偏心軸(44)，后偏心孔(45)、后偏心軸(46)組成，前偏心支板(40)上設有前偏心孔(43)，前偏心軸(44)設在左法蘭(13)上，與前偏心孔(43)配合安裝，后偏心孔(45)設在后偏心支板(41)上，后偏心軸(46)設在右法蘭(18)上，與后偏心孔(45)配合安裝，所述偏心機構(4)的前偏心支板(40)、后偏心支板(41)通過連接板(42)連接。
5.按權利要求2所述自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于所述傳動軸(15)的一端與行走電機軸通過銷(17)連接。
6.按權利要求3所述自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于所述左夾爪(21)、右夾爪(22)上分別設有左安全銷(26)、右安全銷(27)。
7.按權利要求3所述自主越障巡線機器人行走夾持機構，其特征在于所述夾緊電機(29)安裝在電機支撐座(30)上。
專利摘要本實用新型涉及移動機器人機構，具體地說是一種自主越障巡線機器人行走夾持機構，為復合輪爪結構，由行走機構、前夾持機構、后夾持機構、偏心機構組成，前夾持機構、后夾持機構支撐在偏心機構的前偏心支板，后偏心支板之間，前偏心支板，后偏心支板安裝在行走機構的左法蘭、右法蘭的前偏心軸、后偏心軸上。本實用新型行走機構可實現移動，夾持機構可實現夾緊、松開、半抱等功能，行走輪和夾爪與線相抓持。本實用新型工作空間大、重量輕、能耗低、越障能力和自適應能力強，同時具有安全保護功能，具有廣泛的應用前景。
文檔編號B25J19/00GK2787398SQ20052009039
公開日2006年6月14日 申請日期2005年4月20日 優(yōu)先權日2005年4月20日
發(fā)明者王洪光, 朱興龍, 房立金, 趙明揚 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所