[发明专利]塔架攀爬机器人机械手装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更为具体地说，是涉及一种塔架自动检修维护攀爬机器人的机械手装置。

技术背景

工业和信息产业的迅猛发展对供电稳定性和可靠性的要求越来越高。高压输电线路是电力系统的动脉，其安全运行越来越受到各级部门的重视。输电线路不仅要承受固有的机械载荷和电力负荷的内部压力，而且还要经受自然环境的各种外部侵害，如：腐蚀、污秽、雷击、强风、洪水、滑坡、沉陷、地震和鸟害等，以及人为地破坏。随着时间的日积月累，势必造成线路上出现各种故障，如：接触电阻增大、导线断股、避雷线断裂、杆塔倾斜，绝缘子闪烁、金具脱落，如不及时发现和消除，将对电力系统构成灾难性的后果。因此，需要定期对输电线路杆塔及其附件进行检修维护，以确保输电线路的安全可靠运行。

目前国内高压输电线路的检修、维护基本上采用人工攀登铁塔的方式，由检修人员携带检修维护设备完成各项检修任务，如：绝缘子清扫、铁塔维护等，这不仅大量消耗检修人员的体力，影响工作效率，也极不安全。电力部门迫切需要取代人力进行铁塔检修、维护的自动化设备——机器人，以此减轻工人的劳动强度，降低触电和高空坠落的危险，而且设备可以在不影响供电的情况下进行带电作业，提高检修、维护的效率和质量。用机器人实现对铁塔等塔架进行检修、维护，机器人需具有攀爬铁塔等塔架的功能，而现有技术至今不能提供能够攀爬铁塔机器人的主要原因，是没有开发出能够攀爬以角钢为基本构件的塔架机械手装置。因此尽快开发出行动自如的机械手装置以装备机器人，实现对高压输电线路的自动化检修、维护，是所述领域的科技工作者共同面临的重要课题。

发明内容

针对现有技术的现状，本发明的目的旨在提供一种用于塔架攀爬机器人的机械手装置，以实现由机器人代替人从塔架塔基沿塔架构件攀爬到塔顶，利用携带的检修维护设备完成各项检修任务。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案为：

塔架攀爬机器人机械手装置，包括装置机架、两副相对设置的手爪张合机构和驱使两手爪张合机构的两副手爪抱持夹紧塔架构件的夹紧机构，其中两手爪张合机构至少一个为可运动手爪张合机构，所述手爪张合机构由基座，安装在基座上支架，安装在支架上的驱动电机、与驱动电机输出轴联接的传动机构、定手爪以及与传动机构运动输出构件相联接的动手爪构成，所述夹紧机构由安装在装置机架上的驱动电机，与驱动电机输出轴联接的传动丝杆以及导向杆构成，传动丝杆与手爪张合机构基座上的螺纹孔匹配构成螺纹传动副，导向杆与手爪张合机构基座上的导向孔匹配构成导向副。

为了实现能对各种断面的塔架构件(如角钢、加强角钢、工字钢、圆钢、矩形钢等)从不同方向进行夹持，如附图7中所示，塔架攀爬机器人机械手装置还可在两张合机构之间设置一顶紧机构，顶紧机构通过其基座安装在装置机架上。所述顶紧机构可设计成主要由基座，通过支架安装在基座上的驱动电机、与驱动电机输出轴联接的传动机构、顶杆和顶块构成，顶杆的两端分别与传动机构和顶块联接，夹紧机构的传动丝杆和导向杆从顶紧机构基座上的安装孔中穿过。为了适应大小与形状不同的断面塔架构件，可将顶紧机构的顶块设计成在一定范围内可活动的顶块，为了实现顶块一定范围内活动，可将顶杆设计成中空结构顶杆，顶块与顶杆采用铰链联接。为了保证顶块与塔架构件能够更好地接触，在顶块端面设计加工V形凹槽，V形凹槽根部倒圆角。传动机构采用由丝杆与设计在顶杆孔内的螺母匹配构成的丝杆螺母传动机构，构成传动机构的螺母，可以是由顶杆内孔壁上加工出的螺纹构成，也可以是由顶杆内孔嵌接的螺母构成。构成顶紧机构的驱动电机一般采用步进电机。顶紧机构可通过控制顶紧电机的转速和方向控制顶块的伸出长度，从而控制顶块的顶紧力。

在上述技术方案中，构成机械手装置的两个相对设置的手爪张合机构，可将其中一个设计为固定的，另一个设计为可运动的，最好是将两个都设计为可运动的。当两个都设计为可运动的时，夹紧机构设计有两根传动丝杆，与各自配备的驱动电机输出轴联接，分别与各自驱动的张合机构支座架上的螺纹孔匹配构成螺纹传动副。