一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构制造技术

本发明专利技术涉及移动机器人，具体地说是一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构。包括前轮爪机构、前俯仰机构、前升降机构、前回转机构、前手肘机构、质心调节机构、电器箱、后轮爪机构、后俯仰机构、后升降机构、后回转机构、后手肘机构及导轨支架，其中前手肘机构和后手肘机构分别由前至后设置于导轨支架的上方，所述前手肘机构从下至上依次与前回转机构、前升降机构、前俯仰机构及前轮爪机构连接，所述后手肘机构从上至下依次与后回转机构、后升降机构、后俯仰机构及后轮爪机构连接，所述电器箱位于导轨支架的下方、并通过质心调节机构与导轨支架连接。本发明专利技术采用仿生机构，仿猿猴手臂的机构，机构简单、紧凑，机构合理，质量轻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动机器人，具体地说是一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构。
技术介绍
输电线路是电力系统的重要设施，为了保证输电线路的安全稳定的运行，需要定期进行巡视检查。目前采用的方法主要有人工巡检和直升机巡检。人工巡检的效率低，劳动强度大，危险性高；直升机巡检的成本高，巡检质量易受气候影响。因此，需要研制能够携带巡检设备和作业工具的机器人来代替人工对输电线路进行自动巡检，以提高效率，确保输电线路的安全运行。在现有的超高压输电线巡检机器人机构中，大部分采用由轮式移动和复合连杆机构组合而成的复合移动机构(参见文献1：Jun Sawada，Kazuyuki Kusumoto，Tadashi Munakata，Yasuhisa Maikawa，Yoshinobu Ishikawa，“A Mobile Robot For Inspection of Power Transmission Lines”，IEEE Trans.Power Delivery，1991，Vol.6，No.1：pp..309-315；文献2：Mineo Higuchi，Yoichiro Maeda，Sadahiro Tsutani，Shiro Hagihara，“Development of aMobile Inspection Robot for Power Transmission Lines”，J.of the Robotics Society of Japan，Japan，Vol.9，No.4，pp.457-463，1991)，或者采用多组移动单元串联组成的多自由度移动机构(文献3：Shin-ichi Aoshima，Takeshi Tsujimura，Tetsuro Yabuta，“A Wire Mobile Robot with Multi-unit Structure”，IEEE/RSJ Intermational Workshop on Intelligent Robots and Systems，Sep.4-6，1989，Tsukuba，Japan，pp.414-421)。这些机构的结构复杂、重量大，跨越障碍物过程复杂，不宜控制，对于线路环境中较复杂的障碍物无法跨越，绝大部分巡检机器人只能用于地线巡检，因此，难以应用于实际的超高压输电线路巡检作业中。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构。该机器人机构结构简单、易于控制，同时越障能力强、作业时安全稳定性高。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构，包括前轮爪机构、前俯仰机构、前升降机构、前回转机构、前手肘机构、质心调节机构、电器箱、后轮爪机构、后俯仰机构、后升降机构、后回转机构、后手肘机构及导轨支架，其中前手肘机构和后手肘机构分别由前至后设置于导轨支架的上方，所述前手肘机构从下至上依次与前回转机构、前升降机构、前俯仰机构及前轮爪机构连接，所述后手肘机构从上至下依次与后回转机构、后升降机构、后俯仰机构及后轮爪机构连接，所述电器箱位于导轨支架的下方、并通过质心调节机构
与导轨支架连接。所述前轮爪机构和后轮爪机构结构相同，均包括轮架、行走电机、行走轮、行走轮轴、夹紧电机、夹紧丝杠、导轮、导轮轴及夹爪机构，其中行走轮轴、夹紧丝杠及导轮轴依次相互平行地设置于轮架上，所述行走轮轴的一端与行走电机的输出轴连接，所述夹紧丝杠的一端与夹紧电机的输出轴连接，所述行走轮和导轮分别套设于行走轮轴和导轮轴上，所述夹爪机构与轮架滑动连接、并与夹紧丝杠螺纹连接。所述夹爪机构包括左夹爪和右夹爪，所述夹紧丝杠上设有旋向相反的两段螺纹，所述左夹爪和右夹爪的一端分别与夹紧丝杠上旋向相反的两段螺纹连接，另一端均与轮架上设有的导杆滑动连接。所述前升降机构和后升降机构结构相同，均包括升降架、升降电机、第一主动齿轮、第一从动齿轮、升降螺母、升降丝杆、升降导轨及升降滑块，其中升降螺母可转动地安装在升降架上，所述升降丝杆与升降螺母螺纹配合，所述升降滑块固定安装在升降架上，所述升降导轨与升降滑块滑动连接，所述升降丝杆和升降导轨相互平行、并下端相连，所述升降电机安装在升降架上、并输出端设有第一主动齿轮，所述第一从动齿轮套装于升降螺母的外侧、并与第一主动齿轮啮合，所述升降丝杆的上端与前俯仰机构或后俯仰机构连接。所述前回转机构和后回转机构结构相同，均包括支撑架、回转电机、蜗杆轴、蜗杆及蜗轮，其中支撑架与前升降机构或后升降机构连接，所述蜗杆轴转动安装在支撑架上、并一端与安装在支撑架上的回转电机的输出轴连接，所述蜗轮套设于蜗杆轴上、并与安装在前升降机构或后升降机构上的蜗杆啮合。所述前俯仰机构、后俯仰机构、前手肘机构及后手肘机构均与前回转机构和后回转机构结构相同，均为蜗轮蜗杆传动机构。所述质心调节机构包括移动电机、第一导轮、第二导轮、移动滑块及移动丝杠，其中移动丝杠的两端转动安装在导轨支架上、并一端与安装在导轨支架上的移动电机的输出端连接，所述电器箱的两端分别通过第一导轮和第二导轮与导轨支架滚动连接，所述移动滑块与移动丝杠螺纹连接、并与电器箱固连。所述质心调节机构包括同步带主动轮、同步带、同步带被动轮及同步带滑块，其中同步带主动轮和同步带被动轮转动安装在导轨支架上、并通过同步带连接，所述电器箱通过同步带滑块与同步带固连。本专利技术的优点及有益效果是：1.本专利技术采用仿生机构设计，结构紧凑、质量轻。本专利技术采用仿生机构，仿猿猴手臂的机构，机构简单、紧凑，机构合理，质量轻。2.本专利技术操作方便，控制简单。本专利技术采用仿生机构，关节数量少，双臂对称配置，控制简单，运动序列便于规划。3.本专利技术运动稳定，巡检作业可靠性高。本专利技术机器人机构具有质心调
节机构，通过调节机器人重心使机器人能够保持较好稳定姿态，同时减小由于重力影响的导线变形。4.本专利技术越障能力强。本专利技术机器人机构的轮爪机构采用行走轮和导轮的双轮结构，中间放置夹爪，通过夹爪、行走轮、导轮三者夹持导线，从而使机器人具有能够夹持不同导线截面的能力，当机器人跨越复杂障碍物时，机器人可以单臂挂线，通过仿生机构设计的手臂联动使机器人跨越障碍物。5.本专利技术应用范围广。本专利技术可广泛应用于高压输电线路及电话线路的巡检机器人移动机构，可以跨越引流线、悬垂线夹等复杂障碍物等。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中前、后轮爪机构的结构示意图(去掉了上侧的导轨及滑块)；图3为本专利技术中前、后轮爪机构的夹爪机构的结构示意图；图4为本专利技术中升降机构的结构意图；图5为本专利技术中回转机构的结构示意图；图6为本专利技术中质心调节机构的结构示意图；图7为本专利技术中质心调节机构的另一种结构示意图；图8为超高压输电线路的障碍环境(耐张线夹、引流线)示意图；图9a为本专利技术越障过程第一个动作的示意图；图9b为本专利技术越障过程第二个动作的示意图；图9c为本专利技术越障过程第三个动作的示意图；图9d为本专利技术越障过程第四个动作的示意图。其中：1为前轮爪机构，2为前俯仰机构，3为前升降机构，4为前回转机构，5为前手肘机构，6为质心调节机构，7为电器箱，8为后轮爪机构，9为后俯仰机构，10为后升降机构，11为后回转机构，12为后手肘机构，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构，其特征在于：包括前轮爪机构(1)、前俯仰机构(2)、前升降机构(3)、前回转机构(4)、前手肘机构(5)、质心调节机构(6)、电器箱(7)、后轮爪机构(8)、后俯仰机构(9)、后升降机构(10)、后回转机构(11)、后手肘机构(12)及导轨支架(13)，其中前手肘机构(5)和后手肘机构(12)分别由前至后设置于导轨支架(13)的上方，所述前手肘机构(5)从下至上依次与前回转机构(4)、前升降机构(3)、前俯仰机构(2)及前轮爪机构(1)连接，所述后手肘机构(12)从上至下依次与后回转机构(11)、后升降机构(10)、后俯仰机构(9)及后轮爪机构(8)连接，所述电器箱(7)位于导轨支架(13)的下方、并通过质心调节机构(6)与导轨支架(13)连接。

【技术特征摘要】
1.一种双臂仿生可调质心巡检机器人机构，其特征在于：包括前轮爪机构(1)、前俯仰机构(2)、前升降机构(3)、前回转机构(4)、前手肘机构(5)、质心调节机构(6)、电器箱(7)、后轮爪机构(8)、后俯仰机构(9)、后升降机构(10)、后回转机构(11)、后手肘机构(12)及导轨支架(13)，其中前手肘机构(5)和后手肘机构(12)分别由前至后设置于导轨支架(13)的上方，所述前手肘机构(5)从下至上依次与前回转机构(4)、前升降机构(3)、前俯仰机构(2)及前轮爪机构(1)连接，所述后手肘机构(12)从上至下依次与后回转机构(11)、后升降机构(10)、后俯仰机构(9)及后轮爪机构(8)连接，所述电器箱(7)位于导轨支架(13)的下方、并通过质心调节机构(6)与导轨支架(13)连接。2.按权利要求1所述的双臂仿生可调质心巡检机器人机构，其特征在于：所述前轮爪机构(1)和后轮爪机构(8)结构相同，均包括轮架(14)、行走电机(15)、行走轮(16)、行走轮轴(17)、夹紧电机(18)、夹紧丝杠(19)、导轮(24)、导轮轴(25)及夹爪机构，其中行走轮轴(17)、夹紧丝杠(19)及导轮轴(25)依次相互平行地设置于轮架(14)上，所述行走轮轴(17)的一端与行走电机(15)的输出轴连接，所述夹紧丝杠(19)的一端与夹紧电机(18)的输出轴连接，所述行走轮(16)和导轮(24)分别套设于行走轮轴(17)和导轮轴(25)上，所述夹爪机构与轮架(14)滑动连接、并与夹紧丝杠(19)螺纹连接。3.按权利要求2所述的双臂仿生可调质心巡检机器人机构，其特征在于：所述夹爪机构包括左夹爪(26)和右夹爪(27)，所述夹紧丝杠(19)上设有旋向相反的两段螺纹，所述左夹爪(26)和右夹爪(27)的一端分别与夹紧丝杠(19)上旋向相反的两段螺纹连接，另一端均与轮架(14)上设有的导杆(28)滑动连接。4.按权利要求1所述的双臂仿生可调质心巡检机器人机构，其特征在于：所述前升降机构(3)和后升降机构(10)结构相同，均包括升降架(29)、升降电机(30)、第一主动齿轮(31)、第一从动齿轮(32)、升降螺母(33)、升降丝杆(34)、升降导轨(35)及升降滑块(36)，其中升降螺母(33)可转动地安装在升降架(29)上，所述升降...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勇，许继葵，王洪光，李瀚儒，岳湘，张钰，凌烈，张成巍，罗红，伍衡，宁宇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，广州供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21