[发明专利]一种电塔攀爬机器人

说明书

本发明公开了一种电塔攀爬机器人，属于机器人技术领域。其包括：攀爬主体以及分别设置于攀爬主体上的架腿和机械臂；攀爬主体包括多个连杆以及转动关节，转动关节包括偏转机构、俯仰机构以及十字转向轴，十字转向轴的竖轴与偏转机构连接，十字转向轴的横轴与俯仰机构连接，偏转机构和俯仰机构分别安装至相邻的两个连杆上；架腿包括头部架、尾部架和中部架，头部架和尾部架分别与位于攀爬主体头部和尾部的连杆连接，中部架设置于转动关节处并且与十字转向轴的竖轴连接。本发明的电塔攀爬机器人能够在三维空间中自由攀爬，机动性强；机器人在提升攀爬能力的同时具备一定的越障能力。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种电塔攀爬机器人。

背景技术

随着我国高压、特高压输电工程的不断建设，线路检修维护的工作量越来越大，传统的人工攀登铁塔的检修方式劳动强度大且工人的安全性得不到保证。综合检测精度、检修安全性及经济性等三个方面的考虑，提出以机器人代替人工实现对电力铁塔及输电线路的检修，不仅可以减轻工人的劳动强度、降低其触电和高空坠落的危险，还可以提高检修效率及自动化程度，具有良好的经济效益和广阔的应用前景。

攀爬机器人作为一种能够代替人在高空极限环境下工作的特种机器人，由于其在核能、石化、建筑、造船和军事侦察等领域应用广泛，目前已成为机器人研究的一个新热点。近年来国内外学者对空间桁架及电力铁塔攀爬机器人进行了大量研究，但目前尚无专门针对输电线路铁塔防坠与巡检功能的攀爬机器人，仅有相关类似爬升的机构：Tavakoli M.等提出的四自由度爬杆机器人可以轻松爬越管道节点，沿折弯为任意角度的圆柱杆爬行；麻省理工大学Daniela Rus教授研制的Shady 3D桁架攀爬机器人，通过自重构可以完成在由细长方形截面杆构成的3维桁架空间移动；Balaguer C.教授设计的六自由度两臂关节式机器人ROMA，可以携带必要的设备对由矩形或工字形截面构成的桁架桥梁进行无损检测，但该机器人自重达75kg，不适用于电力铁塔工作。

从国内外展出的攀爬机器人来看，能够完成攀爬三维桁架和杆件的机器人少之又少，现有的只有几种，而且这几种机器人只是能够完成攀爬过程，并不能投入到实际工作中去。并且，从对机器人的结构设计上看，现有的机器人有许多不足，只能满足一维、二维环境，并且并不具备越障能力。同时，从对攀爬介质的夹持上看，目前的机器人对夹持介质的适应性十分受限，而且夹持器的夹持稳定性并不是很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电塔攀爬机器人，以解决现有攀爬机器人的在三维环境中适应性差、越障能力差的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电塔攀爬机器人，包括：攀爬主体以及分别设置于攀爬主体上的架腿和机械臂；

攀爬主体包括多个连杆以及连接相邻两个连杆的转动关节，转动关节包括偏转机构、俯仰机构以及设置于偏转机构和俯仰机构之间的十字转向轴，十字转向轴的竖轴与偏转机构连接，十字转向轴的横轴与俯仰机构连接，并且，偏转机构和俯仰机构分别安装至相邻的两个连杆上；

架腿包括头部架、尾部架和中部架，头部架和尾部架分别与位于攀爬主体头部和尾部的连杆连接，中部架设置于转动关节处并且与十字转向轴的竖轴连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述偏转机构包括第一连接支座、设置于第一连接支座外侧的第一带轮组件以及设置于第一连接支座内的第一驱动组件，第一连接支座与连杆连接，第一带轮组件的从动轮与十字转向轴的竖轴连接，第一带轮组件的主动轮与第一驱动组件的第一输出轴连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述俯仰机构包括第二连接支座、设置于第二连接支座外侧的第二带轮组件以及设置于第二连接支座内的第二驱动组件，第二连接支座与连杆连接，第二带轮组件的从动轮与十字转向轴的横轴连接，第二带轮组件的主动轮与第二驱动组件的第二输出轴连接。