一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构制造技术

本发明专利技术涉及一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构，包括机器人构架、与机器人构架同侧设置的中间机构(7)和夹持机构(1)；所述夹持机构(1)通过中间机构(7)与机器人构架连接，中间机构(7)包括推杆组件，所述机器人构架包括轨道(5)和与所述轨道(5)垂直设置的横杆，所述推杆组件推动横杆沿所述轨道(2)滑动；本发明专利技术通过中间机构的推杆组件对横杆施加推力，进行换向式伸缩，有效的实现了机器人沿角钢塔的自主攀爬。

【技术实现步骤摘要】
一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构
本专利技术涉及一种机械结构及其控制技术，具体涉及一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构。
技术介绍
作为输电线路工程施工中主要的分部工程之一的组塔施工，在塔材吊装就位后，螺栓紧固工作量大，扭矩精度要求高。而对于角钢塔的主材螺栓的紧固性对铁塔的防振动性能和整体结构稳定具有重要作用。目前，角钢塔螺栓的紧固主要依靠借助简单工具或电动扳手作业的人工操作；线路投运后，还需对角钢塔主材螺栓的紧固扭矩作定期监测，以对扭矩不合格的松动螺母复紧，这样的复紧也由人工测量完成。高空作业环境下的工作人员风险较高；而这样的人工作业还可能存在紧固力矩不达标、紧固力矩一致性差的缺陷以及漏紧的情况，这无疑给后期运行埋下很大的安全隐患。角钢塔表面复杂，常见的障碍物有供人员攀爬铁塔用的脚钉、联板、螺栓等；角钢塔及塔身脚钉、螺栓。现有的攀爬机器人不适合于在角钢塔这种表面复杂的钢结构攀爬，无法实现有效的越障功能；无负载能力或负载能力有限，由于结构形式的限制，不适合角钢塔螺栓紧固作业；自身结构及控制系统复杂，自重大，高空作业风险高。现有攀爬机器人可分为足式、轮式、履带式、蛇形附着式等的机构形式。(1)足式攀爬机器人采用足式攀爬结构的足式机器人，可在攀爬表面灵活变向和跨越障碍，国内外目前的攀爬机器人一般为两足到八足不等，机器人的足端装配真空吸盘、抓取机构或者磁吸附装置。此类机器人的弊端是足的数量越多，机器人的重量、体积和控制的复杂程度相应随之增加。其中的两足式机器人以其运动灵活、控制简单的优点得到了广泛研究和应用；另一类是四自由度的双足爬壁机器人RAMR1，足端采用真空吸盘，可以在较为光洁平整的平面上攀爬。东京工业大学设计了一种4足机器人NINJA,该机器人利用一种阀控式多抽油杆，使得其能吸附在不平坦的表面上，其中的6足攀爬机器人，每个足具有3个自由度，具有移动、越障和转向功能；其足端安装用以吸附在铁磁质墙壁表面的电磁吸附机构；由于此机器人采用了大功率的吸附机构，所以其整体结构尺寸较大，质量达250Kg；该机器人可以携带较重的负载，具有较强的越障能力，但步履缓慢、控制复杂。国内的哈尔滨工业大学李勇兵设计了一种双臂式电力铁塔攀爬机器人，但该机器人由于系统复杂，无法实现角钢塔的攀爬与越障，无法进行任何有效作业。(2)轮式攀爬机器人依靠轮子和壁面之间的摩擦力产生前进动力的轮式攀爬机器人，行驶速度快，移动灵活；采用负压吸附，运动速度高、易于控制；例如德黑兰大学科研团队研制的三代轮式攀爬机器人样机(UT-PCR1、UT-PCR2及UT-PCR3)。由于塔材特殊结构，轮式攀爬机器人与塔面的接触面积较小，大大限制了负载能力，使得机器人很难维持在稳定状态下攀爬，也不利于越障，因此轮式攀爬机器人并不适合角钢塔的攀爬。(3)履带式攀爬机器人InternationalClimbingMachines(ICM)公司研发的MINIClimber机器人，由吸盘及真空泵、传感器模块等组成，通过内置真空系统吸附墙壁。虽然该类机器人能够在各种表面上攀爬并可跨越各种障碍物，最大越障高度为20mm，但在结构复杂的塔杆显得力不从心。(4)蛇形攀爬机器人蛇形机器人是仿生机器人研究中很活跃的一支，大部分样机已具备抬头、爬台阶、翻越低障碍等三维空间运动能力，近几年研制的蛇形机器人样机功能更加具有针对性和多样性，有的已经能够垂直攀爬到数米高度。在攀爬过程中，蛇形机器人通过缠绕附着在攀爬对象外表面，然后采用一定的步态上下攀爬。上海交通大学研制的CRS蛇形攀爬机器人，可沿等距螺旋线方向，采用尺蠖般的蠕动步态，以纵波的形式通过部分关节的起伏向上传递运动波，其它部分的关节则缠绕在树干上，产生摩擦力以抵消整体重力，攀爬始终沿着一条固定的轨迹。卡内隆基大学生物机器人技术实验室近几年研究的蛇形机器人样机都基于正交连接，采用“粘附式”运动完成障碍的跨越，具有运动稳定性好、适应地形能力强和牵引力大等特点，但其自由度多，控制困难且速度低。这种机器人结构并不适合角钢塔这种非圆形的结构。现有技术中机器人换向式伸缩机构不够并不完善，而且使用的结构比较复杂，机器人操作并不轻便。
技术实现思路
针对现有技术换向式伸缩机器人并不完善，本专利技术提供了一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构，包括机器人构架、与机器人构架同侧设置的中间机构(7)和夹持机构(1)；所述夹持机构(1)通过中间机构(7)与机器人构架连接；中间机构(7)包括推杆组件；所述机器人构架包括轨道(5)和与所述轨道(5)垂直设置的横杆；所述推杆组件推动横杆沿所述轨道(2)滑动。优选的，所述横杆包括两端安装有联动齿轮的主横杆以及与主横杆平行设置的副横杆和横杆一端安装的步电机；所述主横杆与所述副横杆间的轴心垂直于所述轨道的轴心在同一竖直平面上，所述主横杆一侧端点连接所述步电机。优选的，所述横杆还包括多个滑槽和支耳；所述滑槽安装在副横杆两端设置于所述轨道(2)上，所述支耳垂直设置于所述滑槽。优选的，所述支耳上设有孔，所述主横轴两端齿轮的圆心与所述孔连接。优选的，所述推杆组件包括倾角电推杆(106)、电推杆倾角架(107)；所述倾角电推杆(106)与所述横杆连接，所述电推杆倾角架(107)支撑所述倾角电推杆(106)。优选的，还包括连接件；所述倾角电推杆(106)通过所述连接件与所述横杠连接。优选的，所述连接件包括钟形壳体(705)、环形导轨(704)和矩形连杆(708)；所述钟形壳体(705)一端与所述倾角电推杆(106)连接，另一端与所述环形导轨(704)连接，所述矩形连杆(708)一端的外侧设有与所述环形导轨(704)相匹配的凹槽，所述矩形连杆(708)通过所述凹槽与所述环形导轨(407)连接，所述矩形连杆(708)的一端与所述横杆连接。优选的，所述夹持机构(1)包括呈V字形的卡紧部(111)、调整芯(112)、多个电磁铁(110)和与穿过电磁铁(110)中轴的定位栓(113)；所述多个电磁铁(110)垂直连接，所述定位栓(113)一端穿过所述调整芯(112)与所述卡紧部(111)的顶点连接，另一端与所述电推杆倾角架(107)连接，所述卡紧部(111)安装于铁塔塔身。优选的，所述电推杆倾角架(107)底部呈V字形，所述定位栓(113)与所述电推杆倾角架(107)底部的内部顶点连接。优选的，所述轨道(2)包括轨道堵头(201)、齿条(202)和滑轨(203)；所述轨道堵头(201)安装于所述轨道(2)两侧，所述轨道(2)顶端安装齿条(202)，底端设置有滑轨(203)。基于同一专利技术构思，本专利技术提供了一种机器人，包括所述的伸缩机构。与最接近的现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：1、本专利技术提供了一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构，包括机器人构架、与机器人本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构，其特征在于，包括机器人构架、与机器人构架同侧设置的中间机构(7)和夹持机构(1)；所述夹持机构(1)通过中间机构(7)与机器人构架连接；/n中间机构(7)包括推杆组件；/n所述机器人构架包括轨道(5)和与所述轨道(5)垂直设置的横杆；/n所述推杆组件推动横杆沿所述轨道(2)滑动。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于输电线路铁塔塔身攀爬机器人的伸缩机构，其特征在于，包括机器人构架、与机器人构架同侧设置的中间机构(7)和夹持机构(1)；所述夹持机构(1)通过中间机构(7)与机器人构架连接；
中间机构(7)包括推杆组件；
所述机器人构架包括轨道(5)和与所述轨道(5)垂直设置的横杆；
所述推杆组件推动横杆沿所述轨道(2)滑动。


2.如权利要求1所述的伸缩机构，其特征在于，所述横杆包括两端安装有联动齿轮的主横杆以及与主横杆平行设置的副横杆和横杆一端安装的步电机；
所述主横杆与所述副横杆间的轴心垂直于所述轨道的轴心在同一竖直平面上，所述主横杆一侧端点连接所述步电机。


3.如权利要求2所述的伸缩机构，其特征在于，所述横杆还包括多个滑槽和支耳；
所述滑槽安装在副横杆两端设置于所述轨道(2)上，所述支耳垂直设置于所述滑槽。


4.如权利要求3所述的伸缩机构，其特征在于，所述支耳上设有孔，所述主横轴两端齿轮的圆心与所述孔连接。


5.如权利要求2所述的伸缩机构，其特征在于，所述推杆组件包括倾角电推杆(106)、电推杆倾角架(107)；
所述倾角电推杆(106)与所述横杆连接，所述电推杆倾角架(107)支撑所述倾角电推杆(106)。


6.如权利要求5所述的伸缩机构，其特征在于，还包括连接件；
所述倾角电推杆(106)通过所述连接件与所述横杠连接。


7.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：万建成，胡春华，江明，赵飞，李勇杰，李吉文，陈先勇，朱聪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网新疆电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，新疆送变电有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11