一种沿分裂导线的巡检作业机器人系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种沿分裂导线的巡检作业机器人系统，包括若干个结构相同的驱动臂、联板框架及控制箱，其中驱动臂包括驱动轮机构、升降关节及旋转关节；驱动轮机构包括驱动轮，所述驱动臂成左右对称分布，驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节和控制箱固定在联板框架上。本实用新型专利技术结构简单紧凑，可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，跨越输电导线上各种障碍物，在直线段上运行时机器人的驱动臂可自由调整，自适应导线的间距变化。本实用新型专利技术减轻了主控制器的负担，同时分散了系统风险，有利于提高系统可靠性。同时各功能模块相对独立且完整，便于程序中的功能实现，控制方便。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机器人系统，尤其是在分裂导线上进行检测、作业的沿分裂导线的巡检作业机器人系统。
技术介绍
超高压输电线路是高压电网的重要组成部分，为保证其在运行过程中的安全性和稳定性，需要定期的开展巡检工作；由于输电线路分布点多，远离城镇，地形复杂，并且导线暴漏在野外，长期风吹雨淋，且受到持续的机械张力，电气闪烙，材料老化的影响，容易引起磨损，断股，腐蚀等损伤，若不及时修复更换，易引起严重的事故，造成大面积停电及经济财产损失。所以，必须对输电线路进行定期的巡视检查，随时掌握和了解输电线路的安全运行情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生。长期以来，我国对输电线路的巡检主要依靠人工，或望远镜，或红外热成像仪，边走边看,一些特殊的巡检还需要电力工人攀上高压线路进行检查，费时费力，危险性极大，有些原始森林、山崖线路人工根本无法巡检。利用机器人带电巡检和维护超高压输电网络，不但可以减轻工人千里巡线和带电作业的劳动强度，而且可提高检测精度和检测效率，取代人直接工作在高危险的场合，同时大大减少人力资源，对提高电网自动化作业水平、保障电网安全运行具有重要意义。中国专利ZL200410061316. 8公开了一种沿架空高压输电线路行驶的机器人，包括一对沿输电线运动的小臂机械手机构，二个小臂机械手的下端分别联接在一个能改变二个小臂相对距离的大臂的传动机构上，各小臂分别具有4个自由度，小臂上方为末端执行机构，该末端执行机构具有一个挂在输电线上的驱动轮及其第一驱动机构、一个从动轮和一个可抓握输电线的夹紧机构。综合分析，此专利主要有如下缺点该专利机器人只能沿着单股导线行走，只具备检测功能，由于机器人只能沿单股导线运行，再扩展线上作业功能(清除熟料布异物、拆卸防震锤、修补导线等)时，机器人本体重心容易发生偏移，导致机器姿态不稳，无法保证安全作业。中国专利ZL200410020490. 8公开了一种超高压输电线巡检机器人机构，它由移动车体、后手臂、前手臂组成，其中移动车体由本体和行走轮组成，行走轮通过水平转动副和移动副安装在本体上，并与线相抓持，本体通过转动副分别与前、后手臂相连，手臂末端为手爪；所述前手臂、后手臂结构相同，其中每一手臂由上臂、下臂两部分组成，上臂为连杆及滚珠丝杠与滑块组合结构，通过水平转动副与下臂相连接，下臂为大行程伸缩机构。综合分析，此专利主要有如下缺点只能在单股导线上运行，跨越防震锤和绝缘子串等障碍物，但越障效率较低，其狭长的移动平台不利于集成多种检测和作业工具。
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种沿分裂导线的巡检作业机器人系统，其结构简单紧凑，能够横跨在水平相邻的两根分裂导线上运行，可跨越输电导线上各种障碍物(防震锤、间隔棒、悬垂绝缘子串等)，在直线段上运行时机器人的驱动臂可自由调整，自适应导线的间距变化。该机器人运行时横跨在两根分裂导线上，即使重心发生偏移也能保证机器人的安全平稳性，有利于在机器人上集成摄像机、红外热像仪等检测工具，并且可以扩展作业机械臂及专用工具进行清障、线路修补等工作。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案。一种沿分裂导线的巡检作业机器人系统，包括若干个结构相同的驱动臂、联板框架及控制箱，其中驱动臂包括驱动轮机构、升降关节及旋转关节；驱动轮机构包括驱动轮，所述驱动臂成左右对称分布，驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节和控制箱固定在联板框架上。所述控制箱包含锂电池组和机器人控制系统，所述机器人控制系统包括数据接收板、运动控制板、云台控制板、错误检测板、视频录像机、电机驱动器、视觉检测摄像机；所述升降关节及旋转关节上均设有电机驱动器，所述视频录像机和视觉检测摄像机通过云台和云台驱动器与CAN总线连接，所述数据接收板、运动控制板、云台控制板、错误检测板、电机驱动器均与CAN总线连接，通过CANopen协议实现对各部分的协调控制，组成了基于CAN总线的分布式控制系统，该系统将所有控制功能分为数据传输、运动控制、检测控制、错误检测四个功能部分，分别实现机器人的数据传输、运动控制、检测控制和错误检测功能，各部分功能上相互独立，通过CAN总线连接在一起，又可以实现信息交互，实现整体统一。所述驱动轮机构包括驱动电机、驱动轮、驱动轴、传动装置及固定板；所述固定板一端通过旋转关节与升降关节连接，另一端铰接驱动轴；所述驱动轴两端分别设有驱动轮及传动装置，并与固定板铰接；传动装置可以是齿轮传动或者同步带传动或者涡轮蜗杆传动等；驱动电机与传动装置连接固定。所述升降关节包括底板、丝杠、丝杠螺母、直线导轨、滑块、直流电机、连接板、限位开关及轴承座；所述丝杠通过轴承座与底板相连，丝杠一端与直流电机相连，丝杠上设置有丝杠螺母，所述直线导轨固定在底板上，与丝杠平行，直线导轨上设置有可自由滑动的滑块，连接板将丝杠螺母和滑块固定在一起，连接板连接旋转关节；丝杠底部固定有限位开关，用于控制升降关节下端的极限位置。所述旋转关节包括旋转轴承座、旋转轴、U型连接件、电磁离合器定子、离合器转子及旋转电机；所述旋转轴架设在旋转轴承座上，所述旋转轴承座与升降关节的连接板相连；旋转轴中间通过轴承与U型连接件铰接，U型连接件与驱动轮机构的固定板相连；电磁离合器定子固定在U型连接件上，离合器转子固定在旋转轴上；旋转轴一端与旋转电机相连。所述驱动臂成前中后排列且左右对称分布，前臂和中臂及中臂和后臂的有效距离稍大于输电线上最大障碍物的长度。本技术主要由左右对称分布的若干个驱动臂构成，每个驱动臂都可以为机器人提供驱动力，并且每个驱动臂都包括结构相同的驱动轮机构、升降关节及旋转关节；驱动轮机构都通过旋转关节与升降关节相连。本技术的工作原理本技术可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，每个驱动臂都能为机器人提供驱动力，在机器人遇到防震锤时无需做越障动作即可压过；在无障碍的导线段上运行时，电磁离合器的定子和转子是分离的，驱动轮机构可通过与之相连的U型连接围绕旋转轴自由转动，这样机器人可有效适应由间隔棒、风舞等引起的导线间距变化。在机器人接近间隔棒、悬垂绝缘子串时，首先前端的两个驱动臂开始同时进行越障动作，离合器上电使离合器的转子和定子闭合，保持住驱动轮机构的当前位置状态，然后升降关节的直流电机驱动丝杠转动，通过直线导轨和滑块带动驱动轮机构向上移动，驱动轮脱离导线后，升降关节停止动作；此时，旋转关节上的旋转电机通过旋转轴带动驱动轮机构向导线外侧摆动，从而使驱动轮摆开导线及障碍物。在控制系统协调控制下机器人中间和后端两个驱动臂带动机器人前进，待前端两个驱动臂越过障碍物后机器人停止前进，前端两个升降关节开始下降，带动驱动轮做与之前相反的动作，使驱动轮重新骑在导线上后离合器掉电，使离合器的定子和转子分离，驱动轮机构又可围绕旋转轴自由转动，自适应导线间距变化。之后，机器人中间及后端的驱动臂都以前端驱动臂相同的方式越过障碍物。本技术的有益效果是，本技术由于采用若干个结构相同且左右对称的驱动臂，结构简单紧凑，可在任意水平相邻的两条分裂导线上运行，跨越输电导线上各种障碍物(防震锤、间隔棒、悬垂绝缘子串等)，在直线段上运行时机器人的驱动臂可自由调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沿分裂导线的巡检作业机器人系统，其特征是，包括若干个结构相同的驱动臂、联板框架及控制箱，其中驱动臂包括驱动轮机构、升降关节及旋转关节；驱动轮机构包括驱动轮，所述驱动臂成左右对称分布，驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节和控制箱固定在联板框架上；所述控制箱包含锂电池组和机器人控制系统，所述机器人控制系统包括数据接收板、运动控制板、云台控制板、错误检测板、视频录像机、电机驱动器、视觉检测摄像机；所述升降关节及旋转关节上均设有电机驱动器，所述视频录像机和视觉检测摄像机通过云台和云台驱动器与CAN总线连接，所述数据接收板、运动控制板、云台控制板、错误检测板、电机驱动器均与CAN总线连接。

【技术特征摘要】
1.一种沿分裂导线的巡检作业机器人系统，其特征是，包括若干个结构相同的驱动臂、联板框架及控制箱，其中驱动臂包括驱动轮机构、升降关节及旋转关节；驱动轮机构包括驱动轮，所述驱动臂成左右对称分布，驱动臂通过驱动轮悬挂在分裂导线上，所述驱动轮机构下端通过旋转关节与升降关节连接，升降关节和控制箱固定在联板框架上；所述控制箱包含锂电池组和机器人控制系统，所述机器人控制系统包括数据接收板、运动控制板、云台控制板、错误检测板、视频录像机、电机驱动器、视觉检测摄像机；所述升降关节及旋转关节上均设有电机驱动器，所述视频录像机和视觉检测摄像机通过云台和云台驱动器与CAN总线连接，所述数据接收板、运动控制板、云台控制板、错误检测板、电机驱动器均与CAN总线连接。2.如权利要求1所述的沿分裂导线的巡检作业机器人系统，其特征是，所述驱动轮机构包括驱动电机、驱动轮、驱动轴、传动装置及固定板；所述固定板一端通过旋转关节与升降关节连接，另一端铰接驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，郭锐，曹雷，仲亮，贾娟，贾永刚，
申请(专利权)人：山东电力集团公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：实用新型
国别省市：