一种仿生巡线机器人制造技术

本实用新型专利技术设计了一种仿生巡线机器人，提高巡线效率，提高持续工作能力，控制简单。改巡线机器人包括机器人单元和摄像单元，机器人单元又包括关节体、挂线器和太阳能电池板，其中关节体与挂线器之间机械连接固定，机器人单元通过挂线器与输电线路相连接。采用尺蠖形式的结构体，采用仿生蠕动式爬坡越障方法，其结构简单，运动所需的驱动器数目少，而且由于尺蠖运动是一种周期性动作，所以控制简单；利用太阳能充电，实现光能与蓄电池互补供电，提高持续巡航能力；采用摄像单元进行障碍物识别和避障，提高避障效果；采用单元式运动结构，提高可重构性以及容错性；整体呈现前后对称式结构，直线巡检实现运动方向无障碍切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高压线路检测
，更具体地说，涉及一种巡线机器人及越障动作方法。
技术介绍
高压和超高压架空电力线是长距离输配电力的主要方式。高压输电线路的安全稳定运行与否直接影响到电力系统的可靠性，所以，必须对输电线路进行定期巡视检查，随时掌握和了解输电线路的运行情况以及线路周围环境和线路保护区的变化情况，以便及时发现和消除隐患，预防事故的发生，确保供电安全。传统的人工巡检方法不仅工作量大而且条件艰苦，在一些特殊地带，靠常规方法难以完成。因此，采用机器人自动巡线已经成为必须攻克的难题。在实际现场环境下，巡线机器人的工作环境非常复杂，高压输电线路距离较长，存在跳线以及各种障碍物。从上世纪80年代开始，国内外对巡线机器人进行了大量研究，当前使用的巡线机器人，多是采用单一体、多手臂的结构，电机装载过多、机身重量大、有效工作长度有限、巡线效率低下，不能很好的实现架空输电线路的连续巡检，并且普遍存在爬行能力差，速度过慢，结构复杂且不易控制等问题。对于巡线机器人来说，机器人的本体设计是重要的一部分，如何设计结构可靠，安全系数高、运行效率高的巡线机器人，是电力巡线机器人领域突破的方向。申请号为201410181073.5，公开号为CN103921270A的专利，公开了一种巡线机器人及越障方法，该机器人包括：轮组驱动机构、轮组开合机构、夹持机构和俯仰机构，其中轮组驱动机构用于驱动自身在高压线上前行，夹持机构用于夹持在高压线上。该专利所描述的一种巡线机器人的机构，夹持机构和驱动机构分离，其结构复杂繁琐，且该巡线机器人其整体结构是不可重构的，对于不同传输距离的输电线路的巡线，其持续巡线能力也有待提高。申请号为201410832770.2，公开号为Cn104485607A的专利，公开了一种用单电机控制三臂运动的高压巡线机器人，该机器人有三个臂，三个机械臂底端均装有盘形凸轮和立式锥齿轮，具有避障以及爬坡的功能。但是该巡线机器人从结构上不具有良好的可重构性，其越障、爬行动作实现过程复杂，没有解决传统巡检机器人巡检效率低下的问题，且由于没涉及到实时充电的机构，使得机器人工作时间受限。
技术实现思路
本专利技术针对目前巡线机器人连续巡线能力低、爬坡越障适应能力弱的问题，通过仿生动作原理，设计一种新型结构的巡线机器人，提高巡线效率，提高持续工作能力，控制简单。本专利技术采取的技术方案为：一种仿生巡线机器人结构，包括机器人单元和摄像单元，摄像单元固定安装在机器人单元的两侧，其特征在于，机器人单元包括挂线器、关节体、太阳能电池板；所述关节体包括n个左子关节、m个右子关节、中左关节、中右关节、关节转轴,其中左关节和中右关节为水平方向连接，可实现机器人单元的上下摆动动作，关节体之间通过关节转轴连接；所述挂线器包括n个左挂线器和m个右挂线器，其中n≥3、m≥3；所述摄像单元固定安装在机器人单元的两侧，关节体与挂线器之间机械固定连接，且左子关节和右子关节中的每个关节体上均安装有挂线器，机器人单元通过挂线器与输电线路相连接；所述太阳能电池板安装在中左关节、中右关节外侧。所述n≥3、m≥3。所述太阳能电池板吸收太阳能，对蓄电池进行充电，为机器人单元提供电能，其中智能控制器实现对蓄电池的调节管理，当蓄电池过压时，不对蓄电池进行充电；欠压时，封锁负载输出，避免蓄电池进一步放电；充电过流时，不对蓄电池进行充电。所述挂线器包括挂线器上指、挂线器下指、上指主动轮、下指从动轮、主动轮驱动电机、转动轮轴、转动齿轮、挂线器悬臂、挂线器手指转轴、上下指转动电机，上指主动轮通过转动轮轴安装在挂线器上指，下指从动轮通过转动轮轴安装在挂线器下指，主动轮驱动电机与转动轮轴相连接，挂线器上指、挂线器下指通过挂线器手指转轴与挂线器悬臂相连接，转动齿轮安装在挂线器手指转轴上，上下指转动电机与挂线器下指的挂线器手指转轴相连，挂线器通过挂线器上指、挂线器下指与输电线路相连接。所述挂线器通过上下指转动电机的控制实现其开合动作抓取输电线路；当机器人单元处于行走状态时，所述挂线器的主动轮驱动电机工作，驱动上指主动轮转动，进而驱动机器人单元行走。所述关节体包括三种不同型号，分别是小型号关节、中型号关节、大型号关节。所述机器人单元还包括关节小扣帽、关节大扣帽、双轴蜗轮蜗杆电机、控制器和蓄电池，所述关节小扣帽和关节大扣帽通过关节扣帽固定孔与小型号关节、中型号关节、大型号关节相连接，控制器安装在左子关节和右子关节内；所述双轴蜗轮蜗杆电机通过安装螺栓安装在关节大扣帽内，控制双轴蜗轮蜗杆电机的转动，关节小扣帽和关节大扣帽通过关节转轴连接。所述关节体的作用是载摄像单元及太阳能电池板、蓄电池、双轴蜗轮蜗杆电机和控制器，所述挂线器的作用是连接关节体和输电线路，并且完成机器人单元的爬行及越障动作，所述摄像单元的作用是对障碍物进行图像识别，并对工作情况进行实时图像传输。所述机器人单元仿尺蠖结构体，采用仿生蠕动式爬坡越障方法；所述机器人单元采用单元式运动结构，每一运动单元均包含若干个关节体、及挂线器；所述机器人单元中n个左子关节和m个右子关节分别对应有n个左挂线器和m个右挂线器；所述中左关节和中右关节为水平方向连接，可以实现上下摆动动作；所述太阳能电池板吸收太阳能，对蓄电池进行充电，为机器人单元和摄像单元提供电能。进一步而言，仿生巡线机器人装置的一种动作——在输电线路上爬坡实现方法包括以下步骤：A：各挂线器中的上下指转动电机工作，使各挂线器上对应的两个转动齿轮相对向内侧转动，从而使挂线器上指、挂线器下指闭合并悬挂在输电线路上；B：右挂线器夹紧输电线路，右挂线器上的各个上下指转动电机锁定，使右挂线器实现自锁状态；C：左挂线器中的主动轮驱动电机的转动带动转动轮轴的转动，进而实现上指主动轮的滚动，从而控制左挂线器相对应的左子关节的移动；下指从动轮通过转动轮轴安装在挂线器下指；挂线器上指、挂线器下指分别通过两个挂线器手指转轴与挂线器悬臂相连接，两个转动齿轮分别安装在两个挂线器手指转轴上，上下指转动电机与挂线器下指的挂线器手指转轴相连，上下指转动电机的转动带动挂线器下指的挂线器手指转轴的转动，从而带动挂线器下指的转动齿轮的转动，从而实现两个转动齿轮的相对转动，进而使左挂线器的挂线器上指和挂线器下指张开一定距离，然后左挂线器的主动轮驱动电机工作，使左挂线器的上指主动轮向前滚动；D：左子关节向前移动，移动至程序中指定的距离后，致使左子关节与中左号关节之间、中左关节与中右关节之间、中右号关节之间与右子关节之间均发生相对转动；E：左挂线器的主动轮驱动电机停止工作，左挂线器夹紧输电线路，左挂线器上的各个上下指转动电机锁定，使左挂线器实现自锁状态；F：依照动作C的描述，使右挂线器的挂线器上指和挂线器下指张开一定距离，然后右挂线器主动轮驱动电机工作，使右挂线器的上指主动轮向前滚动；G：右子关节向前移动，移动程序中指定的距离后，右挂线器主动轮驱动电机停止工作；H：重复B～G，直至机器人单元爬过坡度区域，完成爬坡动作。一种仿生巡线机器人的越障实现方法，包括以下步骤：A：摄像单元检测到障碍物信息，对机器人单元发出越障指示信号；B：假设右挂线器的最右端挂线器即将遇到障碍物，则最右端挂线器的挂线器上指和挂线器下指张开，右挂线器中的其余挂线器处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生巡线机器人，包括机器人单元(2)和摄像单元(12)，摄像单元(12)固定安装在机器人单元(2)的两侧，其特征在于，机器人单元(2)包括挂线器(4)、关节体(3)、太阳能电池板(13)；所述关节体(3)包括n个左子关节(8)、m个右子关节(9)、中左关节(11)、中右关节(10)、关节转轴(37),其中左关节(11)和中右关节(10)为水平方向连接，可实现机器人单元(2)的上下摆动动作，关节体(3)之间通过关节转轴(37)连接；所述挂线器(4)包括n个左挂线器(5)和m个右挂线器(6)，其中n≥3、m≥3；所述摄像单元(12)固定安装在机器人单元(2)的两侧，关节体(3)与挂线器(4)之间机械固定连接，且左子关节(8)和右子关节(9)中的每个关节体上均安装有挂线器(4)，机器人单元(2)通过挂线器(4)与输电线路(1)相连接；所述太阳能电池板(13)安装在中左关节(11)、中右关节(10)外侧。

【技术特征摘要】
1.一种仿生巡线机器人，包括机器人单元(2)和摄像单元(12)，摄像单元(12)固定安装在机器人单元(2)的两侧，其特征在于，机器人单元(2)包括挂线器(4)、关节体(3)、太阳能电池板(13)；所述关节体(3)包括n个左子关节(8)、m个右子关节(9)、中左关节(11)、中右关节(10)、关节转轴(37),其中左关节(11)和中右关节(10)为水平方向连接，可实现机器人单元(2)的上下摆动动作，关节体(3)之间通过关节转轴(37)连接；所述挂线器(4)包括n个左挂线器(5)和m个右挂线器(6)，其中n≥3、m≥3；所述摄像单元(12)固定安装在机器人单元(2)的两侧，关节体(3)与挂线器(4)之间机械固定连接，且左子关节(8)和右子关节(9)中的每个关节体上均安装有挂线器(4)，机器人单元(2)通过挂线器(4)与输电线路(1)相连接；所述太阳能电池板(13)安装在中左关节(11)、中右关节(10)外侧。2.如权利要求1所述的一种仿生巡线机器人，其特征在于，所述n≥3、m≥3。3.如权利要求1所述的一种仿生巡线机器人，其特征在于，所述太阳能电池板(13)吸收太阳能，对蓄电池(7)进行充电，为机器人单元(2)提供电能，其中智能控制器(45)实现对蓄电池(7)的调节管理，当蓄电池(7)过压时，不对蓄电池(7)进行充电；欠压时，封锁负载输出，避免蓄电池(7)进一步放电；充电过流时，不对蓄电池(7)进行充电。4.如权利要求1所述的一种仿生巡线机器人，其特征在于，所述挂线器(4)包括挂线器上指(14)、挂线器下指(15)、上指主动轮(16)、下指从动轮(17)、主动轮驱动电机(19)、转动轮轴(18)、转动齿轮(20)、挂线器悬臂(21)、挂线器手指转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锋，冬雷，
申请(专利权)人：北京楠杉智能科技有限公司，冬雷，
类型：新型
国别省市：北京;11