專利名稱：跨障機器人輪臂結合式車輪結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及跨障機器人車輪結構，具體涉及一種適用于變壓器內部故障檢測的跨障機器人輪臂結合式車輪結構。
背景技術：
電力變壓器發(fā)生鐵芯多點接地、繞組變形、局部放電等故障時，通常需要停電檢修。檢修前為了準確判斷故障類型、故障位置，經(jīng)常需要放干變壓器中的絕緣油，再人工經(jīng)變壓器上設置的人孔進入到變壓器內部進行勘察。工作量很大且容易由于人工進入帶來污染。因此需要研制一種微型遙控機器人，使其能夠攜帶攝像頭進入變壓器，查找故障部位。為了能夠從各種角度觀測查找故障點，該機器人應能夠在油箱壁上行走，并且能夠跨越障礙。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出了一種輪式與臂式結合，永磁體與電磁體結合，利用電磁感應原理為電磁鐵引電的跨障機器人車輪結構，從而實現(xiàn)在鐵質壁面上的攀爬和障礙跨越。本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn)通過軸連接安裝在跨障機器人車體上，該車輪結構由軸心連接四個結構相同的輪臂組合而成；每個輪臂分為前臂和上臂兩部分，兩者通過關節(jié)裝置連接，上臂固定在軸心上；前臂的末端安裝磁性裝置，該磁性裝置的內圈為永磁鐵，外圈為電磁鐵；軸心位置安裝與電磁鐵連接的微型變壓器副邊線圈，在車體上與車輪結構的軸心相對應的位置設置微型變壓器原邊線圈；軸心的四周與每條輪臂對應的位置處分別裝有一個光電控制開關，在車體上，緊靠車輪結構與車體連接軸的位置設置發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管到連接軸中心線的距離與各光電控制開關到連接軸中心線的距離相等。所述關節(jié)裝置內設置復位彈簧。所述前臂與上臂之間的夾角為135° ；每兩個相鄰的上臂之間夾角為90°。所述軸心內安裝與電磁鐵連接的微型變壓器副邊線圈和微型變壓器原邊線圈。本發(fā)明的有益效果為采用輪式與臂式結合的車輪結構，利用永磁鐵提供主吸附力(利用磁力將機器人吸附在油箱壁上)，電感線圈電磁效應提供反向磁力與永磁鐵的主磁力抵消，實現(xiàn)脫離(使機器人能夠移動)，利用電磁感應原理為電磁鐵引電，從而實現(xiàn)爬壁和越障運行2個目標。車輪采用磁吸付設計，可以在垂直，倒置的平面上作業(yè)。車輪采用輪式與臂式結合的結構，通過障礙能力強。利用該車輪組合制作成的小型機器人進入變壓器內部進行故障檢測，代替人工檢查，檢測時不需要放光變壓油，有效降低人員風險，并降低檢修成本。


圖1是車輪結構示意圖。圖2是輪臂零件拆分示意圖。圖3是電磁鐵與永磁鐵示意圖。圖4是電磁感應引電裝置(車體部分)示意圖。圖5是跨障原理示意圖。圖中標號1-軸心；2-輪臂；3-磁性裝置；4-關節(jié)裝置；5-微型變壓器副邊線圈；6_光電控制開關；7-復位彈簧；8-前臂；9-上臂；10-永磁鐵；11-電磁鐵；12-微型變壓器原邊線圈； 13-發(fā)光二極管；14-障礙物。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種跨障機器人輪臂結合式車輪結構，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。圖1是車輪結構示意圖。車輪由軸心1連接四個結構相同的輪臂2組合而成；每個輪臂2的底部裝有磁性裝置3，實現(xiàn)輪臂2與變壓器內表面的吸附與脫離。圖2是輪臂零件拆分示意圖。每條輪臂2由前臂8和上臂9組成，中間有一個關節(jié)裝置4相連。上臂9固定在軸心1上，每兩個相鄰的上臂9之間成90°夾角。關節(jié)裝置 4中裝有復位彈簧7，自然狀態(tài)下，上臂9與前臂8成135°夾角，復位彈簧7處于不受力狀態(tài)；每當輪臂2底部磁性裝置3與鐵質路面接觸并吸附，并且繼續(xù)前行的過程中，前臂8與上臂9的夾角由135°增大到225°，復位彈簧7被拉伸；當輪臂2與鐵質路面脫離吸附后， 彈簧7恢復到自然狀態(tài)，從而帶動前臂8實現(xiàn)順時針90度的擺動，恢復到原來與上臂9成 135°夾角的狀態(tài)。圖3是電磁鐵與永磁鐵示意圖。磁性裝置3分為內外兩層，內層為永磁鐵11，固定安裝在輪臂2的末端，外層為電磁鐵11。圖4是電磁感應引電裝置(車體部分)示意圖。本品使用的電磁感應引電裝置類似一個微型變壓器。軸心1位置安裝與電磁鐵11連接的微型變壓器副邊線圈5，在車體上與車輪結構的軸心1相對應的位置設置微型變壓器原邊線圈12。在車體上，緊靠車輪結構與車體連接軸的位置設置發(fā)光二極管13，該發(fā)光二極管到連接軸中心線的距離與各光電控制開關6到連接軸中心線的距離相等。車輪軸心1四周與每條輪臂2對應的位置處分別裝有一個光電控制開關6。車輪在前進的過程中，當某條輪臂2處于與鐵質路面將要脫離接觸的位置，與之對應的光電控制開關6恰好與車體上的發(fā)光二級管13相對，從而使開關打開， 該輪臂2上的電磁鐵11通電，產(chǎn)生的反磁力與永磁鐵10的主磁力抵消，實現(xiàn)了輪臂2的脫離。圖5是跨障原理示意圖。車輪在鐵質路面上前行時，利用永磁鐵10提供主吸附力 (利用磁力將車輪吸附在鐵質路面上)，電感線圈(微型變壓器原邊線圈12、微型變壓器副邊線圈5)電磁效應提供反向磁力實現(xiàn)脫離(使車輪能夠移動)，遇到障礙物時，前一個臂跨過障礙，之前吸附在箱壁上的臂電磁鐵11通電脫離吸附，通過關節(jié)裝置4中的彈簧7，實現(xiàn)前臂8順時針90°的擺動，為下一次的吸附做好準備。進而本發(fā)明在鐵質路面上穩(wěn)定地行走和跨障。
權利要求
1.跨障機器人輪臂結合式車輪結構，通過軸連接安裝在跨障機器人車體上，其特征在于，該車輪結構由軸心⑴連接四個結構相同的輪臂⑵組合而成；每個輪臂⑵分為前臂 (8)和上臂(9)兩部分，兩者通過關節(jié)裝置(4)連接，上臂(9)固定在軸心(1)上；前臂(8) 的末端安裝磁性裝置(3)，該磁性裝置⑶的內圈為永磁鐵(10)，外圈為電磁鐵(11)；軸心 (1)位置安裝與電磁鐵(11)連接的微型變壓器副邊線圈(5)，在車體上與車輪結構的軸心 (1)相對應的位置設置微型變壓器原邊線圈(12)；軸心(1)的四周與每條輪臂(2)對應的位置處分別裝有一個光電控制開關(6)，在車體上，緊靠車輪結構與車體連接軸的位置設置發(fā)光二極管(13)，該發(fā)光二極管到連接軸中心線的距離與各光電控制開關(6)到連接軸中心線的距離相等。
2.根據(jù)權利要求1所述的跨障機器人輪臂結合式車輪結構，其特征在于，所述關節(jié)裝置⑷內設置復位彈簧(7)。
3.根據(jù)權利要求1所述的跨障機器人輪臂結合式車輪結構，其特征在于，所述前臂(8) 與上臂(9)之間的夾角為135° ；每兩個相鄰的上臂(9)之間夾角為90°。
4.根據(jù)權利要求1所述的跨障機器人輪臂結合式車輪結構，其特征在于，所述光電控制開關(6)為對射式光電控制開關。
全文摘要
本發(fā)明涉及跨障機器人車輪結構，具體涉及一種適用于變壓器內部故障檢測的跨障機器人輪臂結合式車輪結構。該結構由軸心連接四個結構相同的輪臂組合而成；每個輪臂分為前臂和上臂兩部分，兩者通過關節(jié)裝置連接，上臂固定在軸心上；前臂的末端安裝磁性裝置，該磁性裝置的內圈為永磁鐵，外圈為電磁鐵；利用永磁鐵提供主吸附力，利用磁力將機器人吸附在油箱壁上，電感線圈電磁效應提供反向磁力與永磁鐵的主磁力抵消，實現(xiàn)脫離，使機器人能夠移動，利用電磁感應原理為電磁鐵引電，從而實現(xiàn)爬壁和越障運行2個目標。
文檔編號B62D57/024GK102501913SQ201110354800
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2011年11月10日
發(fā)明者劉驍, 張西子, 李興睿, 李衛(wèi)國, 李巖松, 阿吉奈, 陳亦駿, 陳攀峰, 陳艷 申請人:華北電力大學