[发明专利]摆臂式输电线路巡检机器人摆臂传动装置

说明书

技术领域

本发明是一种为高压输电线路自动巡检机器人定制的摆臂传动装置，属机器人技术领域。

背景技术

目前国内高压输电线路的巡检维护基本上采用人工目测的传统作业方法，由人在地面沿线逐塔巡视，有时候需要登上铁塔或者乘坐悬挂于线路上的滑车沿线巡检。这种作业方式，劳动强度大，条件艰苦，特别是对于山区及江河区域的输电线路巡检更为困难，并且巡线周期长且成本和危险性均较高，因此采用机器人自动巡检将成为今后的必然发展趋势。为了实现完全自动巡检，机器人除了具有沿线路滑行的功能外，还要能跨越线路上的防震锤、耐张线等障碍物。另外由于承载高压输电线路的塔架形式多样，要设计出能跨越各类塔架的机器人更加困能，这要求机器人不仅要在不同的水平位置进行移动，更要实现在不同铅垂面间的移动。而对于悬挂与输电线路上作业的机器人来说，手臂传动装置的合理设计是解决上难点的关键技术之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种实现尺蠖式仿生机器人的手臂运动的专用机构，其结构简单，易于加工和装配。该机构应用于高空输电线路自动巡检机器人，可实现灵活跨越输电线路上的防震锤、耐张夹等障碍物，并能方便地在较大幅度的不同平面特别是铅垂面之间移动，从而可跨越各种不同结构形式的塔架，有效避免与塔架的碰撞。该机构不同一般的四连杆机构，其最大的特征是要求在手臂运动后，仍可保持与本手臂相联的手爪的水平姿态，以简化机器人越障与翻越铁塔时的操作步骤。

为了达到上述目的，本发明的技术解决方案为：

本摆臂传动装置由手臂摆动传动系统、手臂绕铅垂轴转动传动系统和支架三部分组成。手臂摆动传动系统由电机、减速箱、齿轮及丝杆传动机构所组成。手臂绕铅垂轴转动传动系统由电机、蜗轮箱、转架组成。支架由直臂架、三角架和耳型架组成。该装置便于与不同形式的手爪结构配接，很容易的实现了机器人手臂在不同水平面及铅垂面间的移动。

该摆动手臂的核心机构采用平行四边形式的四连杆机构，从原理上保证了手臂上下摆动时，保持手爪的空中姿态不变，如附图2和图3所示，有效克服了一般四连杆在摆动过程中连杆姿态随连杆摆角一起变动的缺点，从机械结构上保证了手爪空间位置与姿态的解耦，大大简化了机器人操作步骤。

该摆动手臂传动装置所采用的平行四边形式的四连杆机构，通过特殊布置的丝杆螺母传动机构驱动，其中丝杆与支架铰接，从而构成曲柄-滑块式的四连杆机构驱动方式。摆动手臂可实现120度以上的大范围摆动。

该摆动手臂传动装置的手臂下端与滑台用可绕铅垂轴旋转的转动关节联结。转动驱动电机与蜗轮箱相联，蜗轮箱的输出轴构成了铅垂回转轴并与摆动手臂的转座相联，从而可实现摆动手臂绕垂直轴线的回转运动。

本发明的摆动手臂传动装置具有多个自由度，通过多自由度联动控制，可实现不同垂直平面之间的各种复杂操作，越障能力强，能满足在无外力干预的情况下，不仅能自动跨越在输电线上进行巡检时可能碰到的如绝缘子、防震锤等障碍物，并可利用其多用途夹爪攀爬各种输电线铁塔，是一种通用型输电线巡检机器人。该机器人手臂除了具有旋转和摆动功能外，还可沿着导轨相对滑动，延伸手臂作业范围。利用该机器人，可解决人工巡检带来的准确度不高，效率低下，受气候和地理环境限制等问题。

附图说明

图1机器人手臂外形结构，图2机器人手臂传动装置示意图，图3机器人手臂运动姿态。

具体实施方案

参考附图1-3，说明摆臂式输电线路自动巡检机器人结构的实施例如下：

本摆臂传动装置由手臂摆动传动系统、手臂绕铅垂轴转动传动系统和支架三部分组成。手臂摆动传动系统由电机、减速箱、齿轮及丝杆传动机构所组成。手臂绕铅垂轴转动传动系统由电机、蜗轮箱、转架组成。支架由直臂架、三角架和耳型架组成。该装置便于与不同形式的手爪结构配接，利于保持手爪的空中姿态，并很容易的实现了机器人手臂在不同水平面及铅垂面间的移动。

摆动驱动电机6与主动齿轮10连接，其中从动齿轮9中心轴孔的内螺纹起到螺母的作用，与丝杆5构成丝杆螺母传动机构，丝杆5与支架4铰接。齿轮传动机构9和10置于螺母座8内，螺母座8上端与端盖11连接，下端由两个拧在从动齿轮9下端的螺母7顶紧。电机减速系统6带动齿轮传动机构，当从动齿轮9转动而丝杆5保持不转时，从动齿轮9便沿着丝杆5的轴向运动，从而带动与其固定连接的螺母座8、端盖11、螺母7一起运动。齿轮传动机构置于端架内，可起到密封防尘的作用。