專利名稱：一種可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及移動機器人機構，具體涉及可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機 構。
背景技術：
定期對高壓架空輸電線路進行故障的檢測與修復，是供電可靠性的基本保證。由 于架空線路處于野外環境之中，長期風吹雨淋，且受到持續的機械張力，電氣閃烙，材料老 化的影響，容易引起磨損，斷股，腐蝕等損傷，若不及時修復更換，易引起嚴重的事故，造成 大面積停電及經濟財產損失。目前，對輸電導線進行巡檢的方法主要有兩種地面目側法和 直升機航測法。地面目測法的人工檢修方法勞動強度大，危險系數高，檢測精度低，可靠性 差。而直升機航測法所需費用高，精度難以達到要求，容易受自然天氣的影響等。采用智能 化機器人取代傳統的方式，可提高檢測精度和檢測效率，取代人直接工作在高危險的場合， 同時大大減少人力資源，是一種安全，可靠，高效的檢測方式。專利ZL200410010531.5和專 利ZL200610045435. 2分別介紹了一種輪臂復合式和輪爪復合式巡檢機器人機構，它們的 共同特點是在機器人本體上具有前、后兩組回轉機構，從而實現在電力線上行走，但都沒有 提及如何使該巡檢機器人跨越電力線桿塔上的引流導線。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種可跨越桿塔懸垂線的 三輪式巡檢機器人機構。本發明的巡檢機器人機構可以沿著電力線進行行走，該巡檢機器 人包括3個臂組，每一個臂組實際上就是一個具有5自由度的機械操作臂。這種機構既可 以保證巡檢機器人在桿塔之間的電力線上自由行走，并跨越電力線上的障礙物，如線夾子、 防震錘等。更重要的是，它還可以通過3個臂組的配合跨越桿塔上的引流導線，S卩，自主跨 越桿塔。這樣，巡檢機器人就可以在整個電力線路上實現自主行走，完成對電力線的檢測任 務，具體技術方案如下。一種可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機構，該三輪式巡檢機器人機構包括 前臂組、中臂組和后臂組，前臂組、中臂組和后臂組均具有五個自由度；所述五個自由度包 括兩個在水平面內的旋轉自由度、兩個在垂直面內的旋轉自由度和一個滾動自由度；每個 臂組的末端均各自通過電機連接有手輪，其中前臂組的前手下臂旋轉軸通過前手下臂變速 箱與前手下臂電機相連接，前手下臂變速箱安裝在巡檢機器人底座上；中臂組的中手下臂 旋轉軸通過中手下臂變速箱與中手下臂電機相連接，中手下臂變速箱安裝在巡檢機器人底 座上；后臂組的后手下臂旋轉軸通過后手下臂變速箱與后手下臂電機相連接，后手下臂變 速箱安裝在巡檢機器人底座上。上述的三輪式巡檢機器人機構，前臂組、中臂組和后臂組的結構完全相同，所述前 臂組包括前手下臂、前手中臂、前手上臂、前手腕和前手輪，前手下臂通過前手下臂旋轉軸 與巡檢機器人底座相連接，在前手下臂電機的驅動下，前手下臂相對于底座繞前手下臂旋轉軸在水平面內做旋轉運動；前手中臂通過前手中臂旋轉軸與前手下臂相連接，在前手中 臂電機的驅動下，前手中臂相對于前手下臂繞前手中臂旋轉軸在垂直面內做旋轉運動；前 手上臂通過前手上臂旋轉軸與前手中臂相連接，在前手上臂電機的驅動下，前手上臂相對 于前手中臂繞前手上臂旋轉軸在垂直面內做旋轉運動；前手腕通過前手微調軸與前手上臂 相連接，前手微調電機通過前手微調軸與前手腕相連接，前手腕相對于前手上臂繞前手微 調軸在水平面內做旋轉運動；前手輪與前手電機的驅動軸相連接，前手電機安裝在前手腕 的末端，前手輪在前手電機的驅動下在電力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；前 手卡手電機安裝在前手腕上，并與前手卡手相連接，前手卡手在前手卡手電機的驅動下在 垂直面內做旋轉運動，在發生意外或者超速時，前手卡手可以緊緊卡住電力線，以防止巡檢 機器人從電力線上脫落。上述的三輪式巡檢機器人機構，所述中臂組包括中手下臂、中手中臂、中手上臂、 中手腕和中手輪，中手下臂通過中手下臂旋轉軸與巡檢機器人底座相連接，在中手下臂電 機的驅動下，中手下臂相對于底座繞中手下臂旋轉軸在水平面內做旋轉運動；中手中臂通 過中手中臂旋轉軸與中手下臂相連接，在中手中臂電機的驅動下，中手中臂相對于中手下 臂繞中手中臂旋轉軸在垂直面內做旋轉運動；中手上臂通過中手上臂旋轉軸與中手中臂相 連接，在中手上臂電機的驅動下，中手上臂相對于中手中臂繞中手上臂旋轉軸在垂直面內 做旋轉運動；中手腕通過中手微調軸與中手上臂相連接，中手微調電機通過中手微調軸與 中手腕相連接，中手腕相對于中手上臂繞中手微調軸在水平面內做旋轉運動；中手輪與中 手電機的驅動軸相連接，中手電機安裝在中手腕的末端，中手輪在中手電機的驅動下在電 力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；中手卡手電機安裝在中手腕上，并與中手卡 手相連接，中手卡手在中手卡手電機的驅動下在垂直面內做旋轉運動，在發生意外或者超 速時，中手卡手可以緊緊卡住電力線，以防止巡檢機器人從電力線上脫落。上述的三輪式巡檢機器人機構，所述后臂組包括后手下臂、后手中臂、后手上臂、 后手腕和后手輪，后手下臂通過后手下臂旋轉軸與巡檢機器人底座相連接，在后手下臂電 機的驅動下，后手下臂相對于底座繞后手下臂旋轉軸在水平面內做旋轉運動；后手中臂通 過后手中臂旋轉軸與后手下臂相連接，在后手中臂電機的驅動下，后手中臂相對于后手下 臂繞后手中臂旋轉軸在垂直面內做旋轉運動；后手上臂通過后手上臂旋轉軸與后手中臂相 連接，在后手上臂電機的驅動下，后手上臂相對于后手中臂繞后手上臂旋轉軸在垂直面內 做旋轉運動；后手腕通過后手微調軸與后手上臂相連接，后手微調電機通過后手微調軸與 后手腕相連接，后手腕相對于后手上臂繞后手微調軸在水平面內做旋轉運動；后手輪與后 手電機的驅動軸相連接，后手電機安裝在后手腕的末端，后手輪在后手電機的驅動下在電 力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；后手卡手電機安裝在后手腕上，并與后手卡 手相連接，后手卡手在后手卡手電機的驅動下在垂直面內做旋轉運動，在發生意外或者超 速時，后手卡手可以緊緊卡住電力線，以防止巡檢機器人從電力線上脫落。上述的三輪式巡檢機器人機構，在所述巡檢機器人底座的下面安裝有重心調整平 衡機構，該重心調整平衡機構包括重心前后調節絲桿模組、重心左右調節絲桿模組和控制 箱安裝板；重心前后調節絲桿模組安裝在巡檢機器人底座下面，重心前后調節電機與重心 前后調節絲桿模組相連接，重心前后調節絲桿模組通過重心左右調節絲桿模組上的螺紋孔 與重心左右調節絲桿模組相連接；重心左右調節絲桿模組還與重心左右調節電機連接，重心左右調節絲桿模組通過控制箱安裝板上的螺紋孔與其相連接。上述的三輪式巡檢機器人機構，所述前臂組與后臂組在電力線的一側，而中臂組 在電力線的另一側。本發明采用三個臂組的結構形式，每個臂組具有五個自由度，即兩個 水平面內的旋轉自由度、兩個垂直面內的旋轉自由度和一個滾動自由度。這樣確保巡檢機 器人在任何時候都至少有兩個臂組與電力線接觸。同時，在跨越障礙物或者桿塔懸垂線時， 通過對每一個臂組的五個自由度的調節，保證巡檢機器人順利越過。在三個臂組的安裝上， 保證前臂組與后臂組在電力線的一側，而中臂組在電力線的另一側，這樣可以保持巡檢機 器人的平衡，以及不會在外力作用下脫落電力線。與現有技術相比，本發明具有如下優點和效果1本機構具有三個臂組，每個臂組具有五個自由度。可以保證巡檢機器人能夠跨 越電力線上的障礙物和跨越桿塔引流導線。2在每個臂組上都有一個加緊機構，可以防止發生意外(如大風、大坡度下滑等) 或者超速時機器人從電力線上脫落。3在巡檢機器人本體底座下面設計一個重心調節平衡機構，通過此機構可以保證 任何一個臂組在跨越障礙物離開電力線，并完成跨越動作之后，可以順利再回到電力線上。4本巡檢機器人每個臂組都有兩個垂直方向上的旋轉自由度和兩個水平方向上 的旋轉自由度，這樣可以保證巡檢機器人有盡可能大的伸展距離以及可以到達其伸展范圍 內的任意空間位置，并跨越障礙物。
圖la巡檢機器人的正視圖lb巡檢機器人的側視圖lc巡檢機器人的仰視圖。
圖2a巡檢機器人跨越防震錘前的狀態；
圖2b前臂組的前手輪離線；
圖2c前臂組跨越防震錘；
圖2d中臂組的中手輪離線；
圖2e中臂組跨越防震錘；
圖2f后臂組的后手輪離線；
圖2g后臂組越過防震錘；
圖2h后手輪落線，前臂組和中臂組回歸前行狀態。
圖3a跨越引流導線前的狀態；
圖3a符號說明61_絕緣子；
圖3b前臂組的前手輪離線；
圖3c中臂組的中手輪到達引流導線的接頭處；
圖3d前臂組的前手輪落在引流導線上；
圖3e中臂組的中手輪離線；
圖3f巡檢機器人本體向前移動；
圖3g中臂組的中手輪落在引流導線上；
圖3h前臂組的前手輪向前運動；圖3i中臂組的中手輪向前運動；圖3j后臂組的后手輪落在引流導線上。圖中符號說明1_前手電機；2-前手輪；3-前手卡手；4-前手卡手電機；5-前手 腕；6-前手微調軸；7-前手上臂；8-前手微調電機；9-前手上臂電機；10-前手上臂旋轉 軸；11-前手中臂；12-前手中臂電機；13-前手中臂旋轉軸；14-前手下臂；15-前手下臂旋 轉軸；16-前手下臂電機；17-中手電機；18-中手輪；19-中手卡手；120-中手卡手電機； 21-中手腕；22-中手微調軸；23-中手上臂；24-中手微調電機；25-中手上臂電機；26-中 手上臂旋轉軸；27-中手中臂；28-中手中臂電機；29-中手下臂電機；30-中手下臂旋轉軸； 31-中手下臂；32-中手中臂旋轉軸；33-后手電機；34-后手輪；35-后手卡手；36-后手卡 手電機；37-后手腕；38-后手微調軸；39-后手上臂；40-后手微調電機；41-后手上臂電 機；42-后手上臂旋轉軸；43-后手中臂；44-后手中臂電機；45-后手下臂旋轉軸；46-后手 下臂電機；47-后手中臂旋轉軸；48-后手下臂；49-重心前后調節絲桿模組；50-控制箱安 裝板；51-重心左右調節絲桿模組；52-重心左右調節電機；53-重心前后調節電機；54-底 座；55-前手下臂變速箱；56-中手下臂變速箱；57-后手下臂變速箱；58-防震錘；59-引流 跳線；60-電力線。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明，但本發明的實施和保護范 圍不限于此。如圖la，一種可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機構，包括前臂組、中臂組和 后臂組，每個臂組的結構相同，且均具有五個自由度；所述五個自由度包括兩個在水平面內 的旋轉自由度、兩個在垂直面內的旋轉自由度和一個滾動自由度；其中前臂組的前手下臂 旋轉軸15通過前手下臂變速箱55與前手下臂電機16相連接，前手下臂變速箱55安裝在 巡檢機器人底座54上；中臂組的中手下臂旋轉軸30通過中手下臂變速箱56與中手下臂電 機29相連接，中手下臂變速箱56安裝在巡檢機器人底座54上；后臂組的后手下臂旋轉軸 45通過后手下臂變速箱57與后手下臂電機46相連接，后手下臂變速箱57安裝在巡檢機器 人底座54上。如圖la 圖lc，上述的可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機構中，前臂組包 括前手下臂、前手中臂、前手上臂、前手腕和前手輪，前手下臂通過前手下臂旋轉軸15與巡 檢機器人底座54相連接，在前手下臂電機16的驅動下，前手下臂14相對于底座54繞前手 下臂旋轉軸15在水平面內做旋轉運動；前手中臂11通過前手中臂旋轉軸13與前手下臂 14相連接，在前手中臂電機12的驅動下，前手中臂11相對于前手下臂14繞前手中臂旋轉 軸13在垂直面內做旋轉運動；前手上臂7通過前手上臂旋轉軸10與前手中臂11相連接， 在前手上臂電機9的驅動下，前手上臂7相對于前手中臂11繞前手上臂旋轉軸10在垂直 面內做旋轉運動；前手腕5通過前手微調軸6與前手上臂7相連接，前手微調電機8通過前 手微調軸6與前手腕5相連接，前手腕5相對于前手上臂7繞前手微調軸6在水平面內做 旋轉運動；前手輪2與前手電機1的驅動軸相連接，前手電機1安裝在前手腕5的末端，前 手輪2在前手電機1的驅動下在電力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；前手卡手電機4安裝在前手腕5上，并與前手卡手3相連接，前手卡手3在前手卡手電機4的驅動下 在垂直面內做旋轉運動，在發生意外或者超速時，前手卡手3可以緊緊卡住電力線，以防止 巡檢機器人從電力線上脫落。中臂組包括中手下臂31、中手中臂27、中手上臂23、中手腕21和中手輪18，中手 下臂31通過中手下臂旋轉軸30與巡檢機器人底座54相連接，在中手下臂電機29的驅動 下，中手下臂31相對于底座54繞中手下臂旋轉軸30在水平面內做旋轉運動；中手中臂27 通過中手中臂旋轉軸32與中手下臂31相連接，在中手中臂電機28的驅動下，中手中臂27 相對于中手下臂31繞中手中臂旋轉軸32在垂直面內做旋轉運動；中手上臂23通過中手上 臂旋轉軸26與中手中臂27相連接，在中手上臂電機25的驅動下，中手上臂23相對于中手 中臂27繞中手上臂旋轉軸26在垂直面內做旋轉運動；中手腕21通過中手微調軸22與中 手上臂23相連接，中手微調電機24通過中手微調軸22與中手腕21相連接，中手腕21相 對于中手上臂23繞中手微調軸22在水平面內做旋轉運動；中手輪18與中手電機17的驅 動軸相連接，中手電機17安裝在中手腕21的末端，中手輪18在中手電機17的驅動下在電 力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；中手卡手電機20安裝在中手腕21上，并與 中手卡手19相連接，中手卡手19在中手卡手電機20的驅動下在垂直面內做旋轉運動，在 發生意外或者超速時，中手卡手19可以緊緊卡住電力線，以防止巡檢機器人從電力線上脫 落。后臂組包括后手下臂48、后手中臂43、后手上臂39、后手腕37和后手輪34，后手 下臂48通過后手下臂旋轉軸45與巡檢機器人底座54相連接，在后手下臂電機46的驅動 下，后手下臂48相對于底座54繞后手下臂旋轉軸45在水平面內做旋轉運動；后手中臂43 通過后手中臂旋轉軸47與后手下臂48相連接，在后手中臂電機44的驅動下，后手中臂43 相對于后手下臂48繞后手中臂旋轉軸47在垂直面內做旋轉運動；后手上臂39通過后手上 臂旋轉軸42與后手中臂43相連接，在后手上臂電機41的驅動下，后手上臂39相對于后手 中臂43繞后手上臂旋轉軸42在垂直面內做旋轉運動；后手腕37通過后手微調軸38與后 手上臂39相連接，后手微調電機40通過后手微調軸38與后手腕37相連接，后手腕37相 對于后手上臂39繞后手微調軸38在水平面內做旋轉運動；后手輪34與后手電機33的驅 動軸相連接，后手電機33安裝在后手腕37的末端，后手輪34在后手電機33的驅動下在電 力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；后手卡手電機36安裝在后手腕37上，并與 后手卡手35相連接，后手卡手35在后手卡手電機36的驅動下在垂直面內做旋轉運動，在 發生意外或者超速時，后手卡手35可以緊緊卡住電力線，以防止巡檢機器人從電力線上脫 落。在底座54的下面安裝有一套重心調整平衡機構，該重心調整平衡機構包括重心 前后調節絲桿模組49、重心左右調節絲桿模組51、控制箱安裝板50。重心前后調節電機53 與重心前后調節絲桿模組49相連接，重心前后調節絲桿模組49通過重心左右調節絲桿模 組51上的螺紋孔與其相連接；重心左右調節電機52與重心左右調節絲桿模組51相連接， 重心左右調節絲桿模組51通過控制箱安裝板50上的螺紋孔與其相連接。在重心前后調節 電機53的驅動下，帶動重心左右調節絲桿模組51、重心左右調節電機52及控制箱安裝板 50 一起沿著重心前后調節絲桿模組49的方向做前后移動。在重心左右調節電機52的驅動 下，帶動重心控制箱安裝板50—起沿著重心左右調節絲桿模組51的方向做左右移動。控制箱安裝板50用于連接控制箱，并利用控制箱作為重心調節塊。另外，在底座的下面還安 裝有三個變速箱，即，前手下臂變速箱55、中手下臂變速箱56、及后手下臂變速箱57。通過 三個變速箱增加對三個臂組的驅動力矩。實施例1跨越防震錘防震錘是電力線路很常見的障礙物，圖2a至圖2h顯示的是巡檢機器人跨越防震 錘的整個動作過程。第一步，如圖2a所示，當巡檢機器人運動到防震錘前面時，首先停止運動，此時， 前臂組、中臂組和后臂組的中臂(11、27、43)、上臂(7、23、39)、手腕(5、21、37)都處于垂直 狀態，并在一條垂直線上，而且分別保持與下臂(14、31、48)的垂直狀態。三個臂組的手輪 (2、18、34)都在電力線上。三個卡手(3、19、35)處于松開狀態。第二步，如圖2b所示，前臂組的前手輪2離線。此時，中手中臂27相對于中手下 臂31做逆時針旋轉，中手上臂23相對于中手中臂27做順時針旋轉，其旋轉速度與中手中 臂27相同。同時，后手中臂43相對于后手下臂48做順時針旋轉，后手上臂39相對于后手 中臂43做逆時針旋轉，其旋轉速度與后手中臂43相同，且與中臂組的旋轉速度相同。這 樣，可以保證中臂組和后臂組的旋轉角度相同。隨著旋轉過程的不斷進行，前臂組的前手輪 2逐漸離開電力線。當前手輪的上升高度超過防震錘58的高度時，停止所有旋轉運動。同 時為了保證重心的平衡，控制箱安裝板50在重心前后調節電機53的驅動下沿著重心前后 調節絲桿模組49向后運動，同時，在重心左右調節電機52的驅動下沿著重心左右調節絲桿 模組51向左運動。以此來平衡因前臂組離線所造成的巡檢機器人的失衡，保證前手輪2在 電力線的正上方。第三步，如圖2c所示，啟動中手電機17和后手電機33，分別驅動巡檢機器人的中 手輪18和后手輪34開始向前運動，直到前臂組越過防震錘58及中手輪到達防震錘58附 近時停止運動。第四步，如圖2d所示，前手中臂11相對于前手下臂14做逆時針旋轉，前手上臂7 相對于中前中臂11做順時針旋轉，其旋轉速度與前手中臂11相同。同時，中手中臂27相 對于中手下臂31做順時針旋轉，中手上臂23相對于中手中臂27做逆時針旋轉，其旋轉速 度與中手中臂27相同，且與前臂組的旋轉速度相同，直到中臂組回復到第一步時的垂直狀 態為止。與此同時，為了保證重心的平衡，控制箱安裝板50在重心前后調節電機53的驅動 下沿著重心前后調節絲桿模組49向前運動，同時，在重心左右調節電機52的驅動下沿著重 心左右調節絲桿模組51向右運動。直到重心回歸到中臂組位置處。第五步，如圖2e所示，啟動前手電機1和后手電機33，分別驅動巡檢機器人的前手 輪2和后手輪34開始向前運動，直到中臂組越過防震錘58及后手輪到達防震錘58附近時 停止運動。第六步，如圖2f所示，中手中臂27相對于中手下臂31做順時針旋轉，中手上臂23 相對于中手中臂27做逆時針旋轉，其旋轉速度與中手中臂27相同。同時，后手中臂43相 對于后手下臂48做逆時針旋轉，后手上臂39相對于后手中臂43做順時針旋轉，其旋轉速 度與后手中臂43相同，且與中臂組的旋轉速度相同。直到后臂組離線為止。與此同時，為 了保證重心的平衡，控制箱安裝板50在重心前后調節電機53的驅動下沿著重心前后調節 絲桿模組49向前運動，同時，在重心左右調節電機52的驅動下沿著重心左右調節絲桿模組51向右運動。直到重心回歸到中臂組位置處。第七步，如圖2g所示，啟動前手電機1和中手電機17，分別驅動巡檢機器人的前手 輪2和中手輪18開始向前運動，直到后臂組越過防震錘58時停止運動。第八步，如圖2h所示，前手中臂11相對于前手下臂14做損時針旋轉，前手上臂7 相對于中前中臂11做逆時針旋轉，其旋轉速度與前手中臂11相同。同時，中手中臂27相 對于中手下臂31做逆時針旋轉，中手上臂23相對于中手中臂27做順時針旋轉，其旋轉速 度與中手中臂27相同，且與前臂組的旋轉速度相同，直到前臂組和中臂組回復到第一步時 的垂直狀態為止。實施例2跨越桿塔引流導線第一步，如圖3a所示，當巡檢機器人的前手輪到達引流導線59與電力線60的接 頭處停止運動，三個臂組的中臂(11、27、43)、上臂(7、23、39)、手腕(5、21、37)都處于垂直 狀態，并在一條垂直線上，而且保持與下臂(14、31、48)的垂直狀態。三個臂組的手輪(2、 18,34)都在電力線60上。三個卡手(3、20、35)處于松開狀態.第二步，如圖3b所示，中臂組的中手中臂27相對于中手下臂31逆時針旋轉，中臂 組的中手上臂23相對于中手中臂27以同樣的速度順時針旋轉。與此同時，后臂組的后手中 臂43相對于后手下臂48順時針旋轉，中臂組的后手上臂39相對于后手中臂43以同樣的 速度逆時針旋轉。整個旋轉過程中，所有旋轉速度保持一致。這樣可以使得前臂組的前手 輪2逐步離開電力線60。與此同時，在旋轉運動進行的同時，為了保證重心的平衡，控制箱 安裝板50在重心前后調節電機53的驅動下沿著重心前后調節絲桿模組49向后運動。以 此來平衡因前臂組離線所造成的巡檢機器人的失衡，保證前手輪2在電力線的正上方。第三步，如圖3c所示，啟動中手電機17和后手電機33分別帶動中手輪18和后手 輪34向前運動，直到中手輪18到達引流導線59接頭處停止運動。前臂組的前手下臂14 在前手下臂電機16的驅動下順時針旋轉緩慢離開電力線60，與此同時，為了保證重心的平 衡，在重心左右調節電機52的驅動下沿著重心左右調節絲桿模組51向左運動。以此來平 衡因前臂組離線所造成的巡檢機器人的失衡。第四步，如圖3d所示，前臂組的前手中臂11相對于前手下臂14逆時針旋轉，前手 上臂7相對于前手中臂11順時針旋轉，前手下臂14逆時針旋轉，并逐步接近引流導線59。 為了保證前手輪2將來能夠正好落在引流導線59上，啟動前手微調電機8驅動前手腕5逆 時針旋轉，保持前手輪2的輪槽與引流導線59方向一致。最終使前手輪2落在引流導線59 上，啟動前手卡手3加緊引流導線59。同時為了保證重心的平衡，控制箱安裝板50在重心 前后調節電機53的驅動下沿著重心前后調節絲桿模組49向前運動，同時，在重心左右調節 電機52的驅動下沿著重心左右調節絲桿模組51向右運動。使巡檢機器人的重心回到中臂 組位置處。第五步，如圖3e所示，中臂組的中手中臂27相對于中手下臂31順時針旋轉，中手 上臂23相對于中手中臂27以同樣的速度逆時針旋轉，直至中手中臂27與中手上臂23都 處于與中手下臂31垂直的狀態。第六步，如圖3f所示，前臂組的前手中臂11相對于前手下臂14順時針旋轉，前手 上臂7相對于前手中臂11逆時針旋轉，這樣帶動巡檢機器人沿著引流導線59的方向向前 運動。同時，中臂組的中手下臂31順時針旋轉，始終保持中手輪18在引流導線59的正上方，為了保證中手輪18將來能夠正好落在引流導線59上，啟動中手微調電機24驅動中手 腕21逆時針旋轉，保持中手輪18的輪槽與引流導線59方向一致。第七步，如圖3g所示，中臂組的中手中臂27相對于中手下臂31順時針旋轉，中手 上臂23相對于中手中臂27逆時針旋轉，并保持中手輪18在引流導線59上，當旋轉完畢后， 啟動中手卡手電機20，由中手卡手19卡緊引流導線。第八步，如圖3h所示，前臂組的前手卡手3在前手卡手電機4的驅動下松開。前 手中臂11相對于前手下臂14逆時針旋轉，前手上臂7相對于前手中臂11順時針旋轉。同 時，為了使前手輪2能夠保持在引流導線59上，前手下臂14逆時針旋轉，前手腕5在前手 微調電機8的驅動下順時針旋轉。旋轉完畢后，前手卡手3在前手卡手電機4的驅動下加 緊引流導線59，與此同時，為了保證重心的平衡，控制箱安裝板50在重心前后調節電機53 的驅動下沿著重心前后調節絲桿模組49向前運動。第九步，如圖3i所示，中臂組的中手卡手19在中手卡手電機20的驅動下松開。 中手中臂27相對于中手下臂31逆時針旋轉，中手上臂23相對于中手中臂27順時針旋轉。 同時，為了使中手輪18能夠保持在引流導線59上，中手下臂31順時針旋轉，中手腕21在 中手微調電機24的驅動下逆時針旋轉。旋轉完畢后，中手卡手19在中手卡手電機20的驅 動下加緊引流導線59，第十步，如圖3 j所示，后臂組的后手中臂43相對于后手下臂48逆時針旋轉，后手 上臂39相對于后手中臂43順時針旋轉。同時，為了使后手輪35能夠回到引流導線59上， 后手下臂48順時針旋轉，后手腕37在后手微調電機40的驅動下逆時針旋轉。保證后手輪 可以落在引流導線59上。
1權利要求
一種可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機構，其特征在于包括前臂組、中臂組和后臂組，每個臂組均具有五個自由度；所述五個自由度包括兩個在水平面內的旋轉自由度、兩個在垂直面內的旋轉自由度和一個滾動自由度；每個臂組的末端均各自通過電機連接有手輪，其中前臂組的前手下臂旋轉軸(15)通過前手下臂變速箱(55)與前手下臂電機(16)相連接，前手下臂變速箱(55)安裝在巡檢機器人底座(54)上；中臂組的中手下臂旋轉軸(30)通過中手下臂變速箱(56)與中手下臂電機(29)相連接，中手下臂變速箱(56)安裝在巡檢機器人底座(54)上；后臂組的后手下臂旋轉軸(45)通過后手下臂變速箱(57)與后手下臂電機(46)相連接，后手下臂變速箱(57)安裝在巡檢機器人底座(54)上。
2.根據權利要求1所述的三輪式巡檢機器人機構，其特征在于，前臂組、中臂組和后臂 組的結構完全相同，所述前臂組包括前手下臂(14)、前手中臂(11)、前手上臂(7)、前手腕 (5)和前手輪(2)，前手下臂(14)通過前手下臂旋轉軸(15)與巡檢機器人底座54相連接， 在前手下臂電機(16)的驅動下，前手下臂(14)相對于底座(54)繞前手下臂旋轉軸(15)在 水平面內做旋轉運動；前手中臂(11)通過前手中臂旋轉軸(13)與前手下臂(14)相連接， 在前手中臂電機(12)的驅動下，前手中臂(11)相對于前手下臂(14)繞前手中臂旋轉軸 (13)在垂直面內做旋轉運動；前手上臂(7)通過前手上臂旋轉軸(10)與前手中臂(11)相 連接，在前手上臂電機(9)的驅動下，前手上臂(7)相對于前手中臂(11)繞前手上臂旋轉 軸(10)在垂直面內做旋轉運動；前手腕(5)通過前手微調軸(6)與前手上臂(7)相連接， 前手微調電機(8)通過前手微調軸(6)與前手腕(5)相連接，前手腕(5)相對于前手上臂 (7)繞前手微調軸(6)在水平面內做旋轉運動；前手輪(2)與前手電機(1)的驅動軸相連 接，前手電機(1)安裝在前手腕(5)的末端，前手輪(2)在前手電機(1)的驅動下在電力線 上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；前手卡手電機(4)安裝在前手腕(5)上，并與前 手卡手(3)相連接，前手卡手(3)在前手卡手電機(4)的驅動下在垂直面內做旋轉運動，在 發生意外或者超速時，前手卡手(3)緊緊卡住電力線，以防止巡檢機器人從電力線上脫落。
3.根據權利要求1所述的三輪式巡檢機器人機構，其特征在于前臂組、中臂組和后臂 組的結構完全相同，所述中臂組包括中手下臂(31)、中手中臂(27)、中手上臂(23)、中手腕 (21)和中手輪(18)，中手下臂(31)通過中手下臂旋轉軸(30)與巡檢機器人底座(54)相 連接，在中手下臂電機(29)的驅動下，中手下臂(31)相對于底座(54)繞中手下臂旋轉軸 (30)在水平面內做旋轉運動；中手中臂(27)通過中手中臂旋轉軸(32)與中手下臂(31) 相連接，在中手中臂電機(28)的驅動下，中手中臂(27)相對于中手下臂(31)繞中手中臂 旋轉軸(32)在垂直面內做旋轉運動；中手上臂(23)通過中手上臂旋轉軸(26)與中手中臂 (27)相連接，在中手上臂電機(25)的驅動下，中手上臂(23)相對于中手中臂(27)繞中手 上臂旋轉軸(26)在垂直面內做旋轉運動；中手腕(21)通過中手微調軸(22)與中手上臂 (23)相連接，中手微調電機(24)通過中手微調軸(22)與中手腕(21)相連接，中手腕(21) 相對于中手上臂(23)繞中手微調軸(22)在水平面內做旋轉運動；中手輪(18)與中手電機 (17)的驅動軸相連接，中手電機(17)安裝在中手腕(21)的末端，中手輪(18)在中手電機 (17)的驅動下在電力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；中手卡手電機(20)安裝 在中手腕(21)上，并與中手卡手(19)相連接，中手卡手(19)在中手卡手電機(20)的驅動 下在垂直面內做旋轉運動，在發生意外或者超速時，中手卡手(19)緊緊卡住電力線，以防 止巡檢機器人從電力線上脫落。
4.根據權利要求1所述的三輪式巡檢機器人機構，其特征在于前臂組、中臂組和后臂 組的結構完全相同，所述后臂組包括后手下臂(48)、后手中臂(43)、后手上臂(39)、后手腕 (37)和后手輪(34)，后手下臂(48)通過后手下臂旋轉軸(45)與巡檢機器人底座(54)相 連接，在后手下臂電機(46)的驅動下，后手下臂(48)相對于底座(54)繞后手下臂旋轉軸 (45)在水平面內做旋轉運動；后手中臂(43)通過后手中臂旋轉軸(47)與后手下臂(48) 相連接，在后手中臂電機(44)的驅動下，后手中臂(43)相對于后手下臂(48)繞后手中臂 旋轉軸(47)在垂直面內做旋轉運動；后手上臂(39)通過后手上臂旋轉軸(42)與后手中臂 (43)相連接，在后手上臂電機(41)的驅動下，后手上臂(39)相對于后手中臂(43)繞后手 上臂旋轉軸(42)在垂直面內做旋轉運動；后手腕(37)通過后手微調軸(38)與后手上臂 (39)相連接，后手微調電機(40)通過后手微調軸(38)與后手腕(37)相連接，后手腕(37) 相對于后手上臂(39)繞后手微調軸(38)在水平面內做旋轉運動；后手輪(34)與后手電機 (33)的驅動軸相連接，后手電機(33)安裝在后手腕(37)的末端，后手輪(34)在后手電機 (33)的驅動下在電力線上做滾動，驅動巡檢機器人前進或者后退；后手卡手電機(36)安裝 在后手腕(37)上，并與后手卡手(35)相連接，后手卡手(35)在后手卡手電機(36)的驅動 下在垂直面內做旋轉運動，在發生意外或者超速時，后手卡手(35)緊緊卡住電力線，以防 止巡檢機器人從電力線上脫落。
5.根據權利要求1所述的三輪式巡檢機器人機構，其特征在于在所述巡檢機器人底 座(54)的下面安裝有重心調整平衡機構，該重心調整平衡機構包括重心前后調節絲桿模 組(49)、重心左右調節絲桿模組(51)和控制箱安裝板(50)；重心前后調節絲桿模組(49) 安裝在巡檢機器人底座(54)下面，重心前后調節電機(53)與重心前后調節絲桿模組(49) 相連接，重心前后調節絲桿模組(49)通過重心左右調節絲桿模組(51)上的螺紋孔與重心 左右調節絲桿模組(51)相連接；重心左右調節絲桿模組(51)還與重心左右調節電機(52) 連接，重心左右調節絲桿模組(51)通過控制箱安裝板(50)上的螺紋孔與其相連接。
6.根據權利要求1 5任一項所述的三輪式巡檢機器人機構，其特征在于所述前臂 組與后臂組在電力線的一側，而中臂組在電力線的另一側。
全文摘要
本發明公開了一種可跨越桿塔懸垂線的三輪式巡檢機器人機構，該巡檢機器人包括3個臂組，每個臂組均通過變速箱安裝在底座上，每一個臂組均具有有2個水平面內的旋轉自由度、2個垂直平面內的旋轉自由度和1個滾動自由度，每一個臂組在手腕上均安裝有前手卡手，可以防止機器人從電力線上脫落。在底座下面有一個重心調整平衡機構，它可以在機器人本體的前后左右自由滑動，依靠連接在平衡機構下面的機器人電氣裝置作為平衡塊，可以保證該離開的臂組在完成規劃動作后可以重新回到電力線上。本發明的這種結構既可以保證機器人在電力線上平穩行走，也可以跨越電力線上的障礙物，如線夾子、防震錘等，更重要的是可以順利跨越引流導線。
文檔編號B25J5/00GK101859989SQ201010161740
公開日2010年10月13日 申請日期2010年4月26日 優先權日2010年4月26日
發明者毛宗源, 王孝洪, 田聯房 申請人:華南理工大學