气动柔性六自由度电网空中作业机构及控制方法技术

气动柔性六自由度电网空中作业机构及控制方法，属于机器人空中操作手领域。本发明专利技术为了解决串联型无人机空中作业机构机械臂存在缺乏柔顺性、机电伺服系统距离末端执行器近从而难以用于与危险环境交互等问题。本发明专利技术所述机构包括四旋翼无人机、气动驱动系统和软体气动机械臂，气动驱动系统驱动软体气动机械臂的四段软体机械臂及机械臂末端执行器。四段软体机械臂均为折纸结构，第一段软体机械臂为伸缩段，有一个自由度；第二段软体机械臂为弯曲段，有两个自由度；第三段软体机械臂为弯曲段，有两个自由度；第四段软体机械臂为扭转段，有一个自由度。第二段至第四段软体机械臂的横截面设计为方形。本发明专利技术用于电网的空中作业任务。本发明专利技术用于电网的空中作业任务。本发明专利技术用于电网的空中作业任务。

【技术实现步骤摘要】
气动柔性六自由度电网空中作业机构及控制方法


[0001]本专利技术涉及一种气动柔性六自由度(6
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DOF)电网空中作业机构及控制方法，属于机器人空中操作手领域。

技术介绍

[0002]在电力系统中，高压架空输电线路是地区电力输送的主动脉，架空输电设备由于长期暴露于户外，一方面导线、避雷线、绝缘子及金具等在长时间运行过程中极易产生磨损、断股、锈蚀、过热、倒塔等异常情况；另一方面，雷电击穿绝缘子、树枝接触引起高压放电、线路绝缘老化和异物覆盖也容易诱发输电线路故障。因此，对高压架空输电线路开展日常检修工作是保障电网安全、稳定、高效运行的重中之重。人们常用航拍无人机对电网设备进行巡查，故障检查等等，但是单独无人机具有不能与环境进行交互的局限，故而不能进行一些需要主动抓取的任务。
[0003]近年来，科研人员们尝试把机械臂安装在无人机上用于作业工作，这便是无人机空中作业机构。无人机空中作业机构系统由于机械臂的存在，极大的拓宽了无人机的应用场景，让无人机能够对环境施加影响，在危险作业的前沿领域有着广阔的应用前景。
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.气动柔性六自由度电网空中作业机构，其特征在于，包括四旋翼无人机、气动驱动系统和软体气动机械臂；旋翼无人机的机架结构上安装有气动驱动系统，无人机机架最下侧连接柔性气动机械臂；气动驱动系统包括气泵、气动电磁阀，以及多根PU软管，气泵输出端和气动电磁阀的输入端间通过PU软管连接；软体气动机械臂包括四段软体机械臂及机械臂末端执行器，气动电磁阀的输出端有多个气体出口分别通过PU软管通过关节与各段软体机械臂及机械臂末端执行器相连；从机软体械臂与无人机相连接的一侧开始，最上方为第一关节(17)，向下依次是四段软体机械臂；第一段软体机械臂(6)和第二段软体机械臂(8)之间通过第二关节(7)连接，第二段软体机械臂(8)和第三段软体机械臂(10)之间通过第三关节(9)连接，第三段软体机械臂(10)和第四段软体机械臂(12)之间通过第四关节(11)连接，第四段软体机械臂(12)和末端执行器(14)之间通过第五关节(13)连接；第二关节(7)与第一段软体机械臂(6)、第二段软体机械臂(8)相连的部位分别设置有匹配第一段软体机械臂的槽口和第二段软体机械臂气腔形状的槽口；第二关节(7)上部的气孔入口与PU软管相连，PU软管从电磁阀引出，连接到第二关节(7)上部的气孔入口处；第二关节(7)下部的气孔出口与第二段软体机械臂(8)内的气腔相通；气孔入口和气孔出口中间连通；第三关节(9)与软体机械臂相连的部位设置有匹配相应段软体机械臂气腔形状的槽口，第三关节(9)上的气孔出口与第二关节(7)相同；第三关节(9)的气孔入口92位于第三关节(9)侧面，与第三关节(9)连接的PU软管从电磁阀引出后从软体机械臂外部连接到第三关节(9)的气孔入口处；第二段软体机械臂、第三段软体机械臂、第四段软体机械臂的横截面设计为方形；第一段软体机械臂(6)通过折纸结构设置成一个气腔，第一段软体机械臂(6)通过气动驱动系统(22)调节机械臂的气腔气体压强实现沿长度方向移动自由度的运动；第二段软体机械臂(8)通过折纸结构设置成四个气腔，第二段软体机械臂(8)通过气动驱动系统(22)引出的PU软管调节机械臂的四个气腔气体压强可实现pitch和yaw两个自由度的运动，第二段软体机械臂的四个气腔设置沿着软体机械臂内壁四周方向上分两组设置，且每组中的两个气腔对称设置，一个方向的弯曲动作由对应的一对气腔分别充气放气实现；两组气腔能够实现2个方向上弯曲；第三段软体机械臂通过折纸结构设置成四个气腔，第三段软体机械臂(10)通过气动驱动系统(22)引出的PU软管往调节机械臂的四个气腔气体压强可实现pitch和yaw两个自由度的运动，第三段软体机械臂的四个气腔设置沿着软体机械臂内壁四周方向上分两组设置，且每组中的两个气腔对称设置，一个方向的弯曲动作由对应一对气腔分别充气放气实现；两组气腔能够实现2个方向上弯曲；第四段软体机械臂通过折纸结构设置成一个气腔，第四段软体机械臂(12)通过气动驱动系统(22)引出的PU软管调节机械臂气腔气体压强可实现roll方向自由度的运动。2.根据权利要求1所述气动柔性六自由度电网空中作业机构，其特征在于，所述旋翼无人机还包括螺旋桨、无刷直流电机、机臂；机臂、起落架设置在机架上，螺旋桨通过无刷直流
电机设置在机臂上。3.根据权利要求2所述气动柔性六自由度电网空中作业机构，其特征在于，所述机架设有凸出部，用于安装相机，相机用于在无人机空中作业机构驱动时进行视觉伺服。4.根据权利要求1、2或3所述气动柔性六自由度电网空中作业机构，其特征在于，与第二段软体机械臂的四个气腔连接的PU软管设置在第一段机械臂的内部，与第三段软体机械臂的四个气腔连接的PU软管设置在机械臂外部，与第四段软体机械臂的一个气腔连接的PU软管设置在机械臂外部。5.根据权利要求4所述气动柔性六自由度电网空中作业机构，其特征在于，针对第一段软体机械臂(6)，气体通过埋在第一段关节内部的PU软管进入软体机械臂气腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文雷，杨会民，徐渠鳗，赵炳良，郭志刚，姜海洋，阳薇，韩金釜，王梦洋，徐新雷，孙健，
申请(专利权)人：国家电网有限公司哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：