一种电力铁塔攀爬机器人及其越障方法技术

本发明专利技术公开了一种电力铁塔攀爬机器人及其越障方法，其机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和安全钩机械臂；第一机械臂一端与第二机械臂一端通过连接件活动连接，另一端均活动连接有机械爪；电机包括第一电机和第二电机，且分别设置于第一和第二机械臂连接有机械爪的一端，并均与两个机械爪连接；第二机械臂表面固定连接安全钩机械臂的一端，安全钩机械臂的另一端与安全钩活动连接。本发明专利技术提供的电力铁塔攀爬机器人通过摄像头和机器视觉对电力铁塔攀爬障碍进行识别，使攀爬机器人能够面对不同的攀爬障碍选择不同的攀爬方式，以适应复杂的电力铁塔结构，及时将安全绳系挂在目标位置，保障了后续工作人员的作业安全。

An Electric Tower Climbing Robot and Its Obstacles Crossing Method

The invention discloses an electric tower climbing robot and its obstacle-surmounting method, whose manipulator includes a first manipulator, a second manipulator and a safety hook manipulator; one end of the first manipulator is movably connected with one end of the second manipulator through a connector, and the other end is movably connected with a mechanical claw; and the motor comprises a first motor and a second electricity. The machine is respectively arranged at one end of the first and second manipulators connected with the mechanical claws, and both are connected with the two mechanical claws. The surface of the second manipulator is fixed to connect one end of the safety hook manipulator, and the other end of the safety hook manipulator is movably connected with the safety hook. The electric power tower climbing robot provided by the invention recognizes the climbing obstacles of the electric power tower through the camera and machine vision, so that the climbing robot can choose different climbing modes in the face of different climbing obstacles, so as to adapt to the complex structure of the electric power tower, timely attach the safety rope to the target position, and ensure the follow-up work. Operational safety of staff.

【技术实现步骤摘要】
一种电力铁塔攀爬机器人及其越障方法
本专利技术属于攀爬机器人
，具体涉及一种电力铁塔机器人及其越障方法。
技术介绍
高压输电线路是电力系统的动脉，其能否安全运行直接关系到供电的稳定性和可靠性。需要定期对输电线路杆塔及其附件进行检修和维护，以确保线路的安全可靠运行。目前电力铁塔线路的检修、维护基本上采用人工攀登铁塔的方式，由检修人员携带相关设备完成电力铁塔的各项检修任务，这不仅大量消耗了检修人员的体力，影响工作效率，同时检修人员自身安全也有极大的隐患。随着高压和特高压的快速建设，电力铁塔修建的越来越高，科技人员设计了专门针对电力铁塔维修攀爬的机器人进行电力铁塔的检修、维护，以减轻工作人员的劳动强度，降低触电和高空坠落的危险，而且能在不影响供电的情况下进行带电作业，提高检修、维护的效率和质量。随着城市电网的不断扩大，越来越多的攀爬机器人被用于高空电力作业中，而复杂的电力铁塔攀爬状况就要求其具备一定的越障能力。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的电力铁塔攀爬机器人及其越障方法解决了现有的电力铁塔攀爬基机器人攀爬过程中越障能力差的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种电力铁塔攀爬机器人，包括机械臂、机械爪、电机、连接件和安全钩；所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和安全钩机械臂；所述第一机械臂一端与第二机械臂一端通过连接件活动连接，另一端均活动连接有机械爪；所述电机包括第一电机和第二电机，且分别设置于第一机械臂和第二机械臂连接有机械爪的一端，并均与所述两个机械爪连接；所述第二机械臂表面固定连接安全钩机械臂的一端，所述安全钩机械臂的另一端与安全钩活动连接。进一步地，所述电力铁塔攀爬机器人还包括摄像头和数据处理控制模块；所述第一机械臂和第二机械臂均包括机械臂外壳、机械臂支架和姿态传感器，所述机械臂支架和姿态传感器均设置于机械臂外壳内部，所述姿态传感器与数据处理控制模块通信连接；所述摄像头设置于第二机械臂连接有机械爪的一端端部，所述数据处理模块设置于第二机械臂上机械臂外壳内部，且与摄像头通信连接；所述第一机械臂还包括丝杠和臂部电机，所述丝杠和臂部电机均设置于第一机械臂的机械臂外壳内部，所述臂部电机与丝杠连接。进一步地，所述连接件包括螺栓和弧形传动杆；所述第一机械臂和第二机械臂未连接机械爪的一端端部通过螺栓活动连接，所述弧形传动杆一端与第二机械臂上的机械臂支架上的支撑轴固定连接，其另一端与第一机械臂上的丝杠活动连接。进一步地，两个所述机械爪均为V型结构，且其内部设置有电磁铁。一种电力铁塔攀爬机器人的越障方法，包括以下步骤：S1、通过摄像头采集电力铁塔实时图像；S2、根据采集的实时图像，通过机器视觉技术，判断是否有攀爬障碍；若否，则进行正常电力铁塔攀爬并返回步骤S1；是则确定攀爬障碍类型并进入步骤S3；S3、根据攀爬障碍类型，选择正确的越障方法；S4、攀爬至目标位置，自动系挂安全绳。进一步地，所述步骤S2中，正常电力铁塔攀爬采用蠕动式的运动方式攀爬。进一步地，所述步骤S2中攀爬障碍类型包括带铆钉的长加固板、带铆钉的短加固板和主材横材连接段。进一步地，所述步骤S3中攀爬故障类型为带铆钉的长加固板时，所述攀爬机器人的越障方法具体为：A1、通过正常电力铁塔攀爬方法，使第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动至带铆钉的长加固板的一端并固定在此位置，第一机械臂移动至靠近第二机械臂的最近位置；A2、固定第一机械臂的机械爪，第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展至最大，使第二机械臂跨过至带铆钉的长加固板另一端；A3、固定第二机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆收紧，使第一机械臂移动至靠近带铆钉的长加固板的一端；A4、固定第一机械臂的机械爪，第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展至最大，使第二机械臂沿主材向前移动一定距离；A5、固定第二机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆收紧至最小，使第一机械臂跨过带铆钉的长加固板移动至长加固板的另一端，完成越障；所述步骤S3中攀爬故障类型为带铆钉的短加固板时，所述攀爬机器人的越障方法具体为：B1、通过正常电力铁塔攀爬方法，使第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动至带铆钉的短加固板的一端并固定在此位置，第一机械臂移动至靠近第二机械臂的最近位置；B2、固定第一机械臂的机械爪，第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展至最大，使第二机械臂跨过带铆钉的短加固板，并距离加固板的一端一定距离；B3、固定第二机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆收紧至最小，使第一机械臂跨过带铆钉的短加固板，完成越障；所述步骤S3中攀爬故障类型为主材横材连接段时，所述攀爬机器人的越障方法具体为：C1、通过正常电力铁塔攀爬方法，使第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下，进行协调运动至主材与横材连接段的一侧并固定在此位置，第一机械臂移动至靠近第二机械臂的最近位置；C2、固定第一机械臂的机械爪，第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展，使第二机械臂跨过主材的一端，移动至主材与横材连接段之间；C3、固定第二机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆收紧，使第一机械臂移动至主材与横材连接段的一侧；C4、固定第一机械臂的机械爪，第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展，使第二机械臂移动至主材与横材连接段的另一侧；C5、固定第二机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆收紧，使第一机械臂移动至主材与横材连接段之间；C6、固定第一机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展，使第二机械臂沿主材向前移动一定距离；C7、固定第二机械臂的机械爪，第一机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆收紧至最小，使第一机械臂移动至主材与横材连接段的另一侧，完成越障。进一步地，所述步骤S4具体为：攀爬机器人攀爬至目标位置时，安全钩机械臂将安全钩挂至目标位置，安全钩与安全钩机械臂之间通过安全绳连接，进而将安全绳系挂至目标位置。进一步地，所述第一机械臂和第二机械臂连接的两个所述机械爪可移动的距离范围为350mm～1250mm。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的电力铁塔攀爬机器人通过摄像头采集实时图像信息利用机器视觉对电力铁塔攀爬障碍进行识别，使攀爬机器人能够面对不同的攀爬障碍选择不同的攀爬方式，以适应复杂的电力铁塔结构，及时将安全绳系挂在目标位置，以符合安全绳高挂低用的使用原则，保障了后续工作人员的作业安全。附图说明图1为本专利技术提供的实施例中电力铁塔攀爬机器人结构示意图。图2为本专利技术提供的实施例中电力铁塔攀爬机器人的越障方法流程图。图3为本专利技术提供的实施例中电力铁塔攀爬机器人正常电力铁塔攀爬步态示意图。图4为本专利技术提供的实施例中电力铁塔攀爬机器人跨越带铆钉的长加固板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力铁塔攀爬机器人，其特征在于，包括机械臂、机械爪(2)、电机、连接件和安全钩(3)；所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和安全钩机械臂(4)；所述第一机械臂一端与第二机械臂一端通过连接件活动连接，另一端均活动连接有机械爪(2)；所述电机包括第一电机(8)和第二电机，且分别设置于第一机械臂和第二机械臂连接有机械爪(2)的一端，并均与所述两个机械爪(2)连接；所述第二机械臂表面固定连接安全钩机械臂(4)的一端，所述安全钩机械臂(4)的另一端与安全钩(3)活动连接。

【技术特征摘要】
1.一种电力铁塔攀爬机器人，其特征在于，包括机械臂、机械爪(2)、电机、连接件和安全钩(3)；所述机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和安全钩机械臂(4)；所述第一机械臂一端与第二机械臂一端通过连接件活动连接，另一端均活动连接有机械爪(2)；所述电机包括第一电机(8)和第二电机，且分别设置于第一机械臂和第二机械臂连接有机械爪(2)的一端，并均与所述两个机械爪(2)连接；所述第二机械臂表面固定连接安全钩机械臂(4)的一端，所述安全钩机械臂(4)的另一端与安全钩(3)活动连接。2.根据权利要求1所述的电力铁塔攀爬机器人，其特征在于，所述电力铁塔攀爬机器人还包括摄像头和数据处理控制模块；所述第一机械臂和第二机械臂均包括机械臂外壳(1)、机械臂支架(5)和姿态传感器，所述机械臂支架(5)和姿态传感器均设置于机械臂外壳(1)内部，所述姿态传感器与数据处理控制模块通信连接；所述摄像头设置于第二机械臂连接有机械爪(2)的一端端部，所述数据处理模块设置于第二机械臂上机械臂外壳(1)内部，且与摄像头通信连接；所述第一机械臂还包括丝杠(6)和臂部电机(7)，所述丝杠(6)和臂部电机(7)均设置于第一机械臂的机械臂外壳(1)内部，所述臂部电机(7)与丝杠(6)连接。3.根据权利要求2所述的电力铁塔攀爬机器人，其特征在于，所述连接件包括螺栓(11)和弧形传动杆(10)；所述第一机械臂和第二机械臂未连接机械爪(2)的一端端部通过螺栓(11)活动连接，所述弧形传动杆(10)一端与第二机械臂上的机械臂支架(5)上的支撑轴固定连接，其另一端与第一机械臂上的丝杠(6)活动连接。4.根据权利要求1所述的电力铁塔攀爬机器人，其特征在于，两个所述机械爪(2)均为V型结构，且其内部设置有电磁铁(9)。5.一种电力铁塔攀爬机器人的越障方法，其特征在于，包括以下步骤，S1、通过摄像头采集电力铁塔实时图像；S2、根据采集的实时图像，通过机器视觉技术，判断是否有攀爬障碍；若否，则进行正常电力铁塔攀爬并返回步骤S1；是则确定攀爬障碍类型并进入步骤S3；S3、根据攀爬障碍类型，选择正确的越障方法；S4、攀爬至目标位置，自动系挂安全绳。6.根据权利要求5所述的电力铁塔攀爬机器人的越障方法，其特征在于，所述步骤S2中，正常电力铁塔攀爬采用蠕动式的运动方式攀爬。7.根据权利要求5所述的电力铁塔攀爬机器人的越障方法，其特征在于，所述步骤S2中攀爬障碍类型包括带铆钉的长加固板、带铆钉的短加固板和主材横材连接段。8.根据权利要求7所述的电力铁塔攀爬机器人的越障方法，其特征在于，所述步骤S3中攀爬故障类型为带铆钉的长加固板时，所述攀爬机器人的越障方法具体为：A1、通过正常电力铁塔攀爬方法，使第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动至带铆钉的长加固板的一端并固定在此位置，第一机械臂移动至靠近第二机械臂的最近位置；A2、固定第一机械臂的机械爪，第二机械臂在姿态传感器和弧形传动杆的作用下进行协调运动，弧形传动杆扩展至最大，使第二机械臂跨过至带铆钉的长加固板另一端；A3、固定第二机械臂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁彩江，王威，高宏力，刘帅，蔡璨羽，雷亚雄，杨恺，由智超，孙弋，姜雪冰，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51