高压线行走机器人轮爪复合机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高压线行走机器人轮爪复合机构，其特征在于，包括用于在高压线上行走的轮式行走机构和用于夹持高压线并提供正压力的爪式夹持机构，轮式行走机构和爪式夹持机构都设置在机器人框架上，且所述的爪式夹持机构成对使用。本实用新型专利技术采用欠驱动机构的原理，用一个电机驱动夹持机构实现旋转和移动两种运动方式；采用自锁机构，实现夹持机构闭合后自动锁紧，减小能耗；本实用新型专利技术结构小巧新颖，夹持效率高，应用范围广。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高压线行走机器人，尤其是涉及一种工作于高压输电线上实现机器人行走和夹持功能的运动机构，属于机器人

技术介绍
高压电网硬件设备的维护是危险性高不可忽视的工作，如高压输电线路的巡检维护、冰冻灾害发生时冰雪附着物的去除等(参见文献G. Andersson et al. , "Causes of the 2003 major grid blackouts in North America and Europe, and recommended means to improve system dynamic performance，，，IEEE Trans. Power Systems, vol. 20，is. 4，Nov. 2005，pp. 1922-1928.)。目前这些工作主要由人工完成，机器人代替人工作业将是未来发展的必然趋势，机器人沿大坡度高压输电线路行走时，行走轮与输电线间易发生打滑现象，因此需要增大摩擦力来实现对机器人的有效驱动(参见文献Montambault, S. and Pouliot, N. 2007, "Design and Validation of a Mobile Robot for Power Line Inspection and Maintenance)，该文献表明现有机构耗能多、效率低，线上爬坡能力及越障能力有限，安全保护性能差，难以应用于实际输电线路的巡视及维护中。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种结构简单、重量轻、爬坡行走及越障功能强大，且安全保护性好的高压线行走机器人轮爪复合机构。为达到上述目的，本技术是通过以下的技术方案来实现的一种高压线行走机器人轮爪复合机构，其特征在于，包括用于在高压线上行走的轮式行走机构和用于夹持高压线并提供正压力的爪式夹持机构，轮式行走机构和爪式夹持机构都设置在机器人框架上，且所述的爪式夹持机构成对使用。上述的轮式行走机构包括行走驱动电机和行走轮，其中，行走驱动电机设置在机器人框架外侧，行走轮设置在机器人框架内，且行走轮通过轮轴与行走驱动电机连接，此外，行走轮采用铝合金轮毂，且轮槽内压接有天然橡胶。上述的爪式夹持机构包括夹持驱动电机、蜗轮蜗杆副、丝杠丝母副、提升板和夹持爪，其中，夹持驱动电机固定在机器人框架外侧，其输出轴与蜗轮蜗杆副中的蜗杆连接，与蜗杆啮合的蜗轮设置在丝杠丝母副中的丝杠顶端，与丝杠配合连接的丝母则设置在提升板上，提升板套装在与丝杠平行设置的导轨上，导轨设置有两条，而夹持爪的一端固定在提升板上。此外，上述的夹持爪包括爪尖、爪中和爪跟，其中爪跟的一端固定在提升板上，另一端通过旋转轴与爪中连接，且旋转轴处还设置有扭簧，扭簧与旋转轴同轴心，且扭簧的两端受力点分别固定在爪跟和爪中上，而爪中与爪尖则通过转轴垂直相交连接，所述的爪中可绕旋转轴旋转，并可随爪跟一起在提升板的带动下上下运动，上述的爪尖、爪中和爪跟各为两组，且相对设置，此外，在机器人框架上还设置有挡轴，所述的挡轴外缘与爪中外侧表面形成非固定式相切接触，而在挡轴上还设置有滚动轴承，所述的滚动轴承的外缘与上述的爪中外侧表面相切接触。上述的爪尖的材料为非金属材料ABS或电木，爪尖可自由旋转。本技术的有益效果是1、驱动能力强本技术采用的轮爪复合机构便于机器人在高压线上行走和越障，当高压线坡度较大，机器人行走轮在输电线上行走打滑时，爪式夹持机构可以增大行走轮与输电线之间的摩擦力，解决打滑问题，有效地提高了机器人的驱动能力。2、结构紧凑本技术使用一个电机，通过巧妙的机械结构，实现了夹持机构开合与提升两个动作，从而减轻了整个结构的重量，降低了系统的控制难度，提高了控制系统可靠性。3、夹持效率高本技术中的爪式夹持机构，通过欠驱动的原理将夹持机构的开合与提升动作分开，能量转换效率高。4、应用范围广本技术可广泛用于高压线巡检及高压线冰雪附着物去除等机器人移动机构。附图说明图1为本技术的高压线行走机器人轮爪复合结构主视图；图2为本技术所述的爪式夹持机构闭合示意图；图3为本技术所述的爪式夹持机构夹紧示意图；图4为本技术一实施例的应用示意图。附图中主要标记含义如下1、行走轮 2、行走驱动电机5、蜗轮6、丝杠9、提升板 10、爪跟13、爪中14、爪尖。3、夹持驱动电机 7、导轨 11、挡轴4、蜗杆 8、丝母 12、旋转轴具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作具体的介绍。图1为本技术的高压线行走机器人轮爪复合结构主视图；图2为本技术所述的爪式夹持机构闭合示意图；图3为本技术所述的爪式夹持机构夹紧示意图；图4 为本技术一实施例的应用示意图。如图1-图4所示一种高压线行走机器人轮爪复合机构，包括用于在高压线上行走的轮式行走机构和用于夹持高压线并提供正压力的爪式夹持机构，轮式行走机构和爪式夹持机构都设置在机器人框架上，且所述的爪式夹持机构成对使用。上述的轮式行走机构包括行走驱动电机2和行走轮1，其中，行走驱动电机2设置在机器人框架外侧，行走轮1设置在机器人框架内，且行走轮1通过轮轴与行走驱动电机2 连接，此外，本技术所述的行走轮1采用铝合金轮毂，并在轮槽内压接有天然橡胶，从而减少行走轮2对高压线的损伤。上述的爪式夹持机构包括夹持驱动电机3、蜗轮蜗杆副、丝杠丝母副、提升板9和夹持爪，其中，夹持驱动电机3固定在机器人框架外侧，其输出轴与蜗轮蜗杆副中的蜗杆4 连接，与蜗杆4啮合的蜗轮5设置在丝杠丝母副中的丝杠6顶端，与丝杠6配合连接的丝母 8则设置在提升板9上，提升板9套装在与丝杠6平行设置的导轨7上，在本实施方式中，导轨7设置有两条，但本技术并不仅限于设置有2条平行的光滑导轨7，具体导轨7的数量可根据实际机器人结构设定，此外，上述的夹持爪的一端固定在提升板9上。本技术为了实现爪式夹持机构在电机断电后仍然保持夹紧状态，其利用蜗轮蜗杆副实现爪式夹持机构的自锁功能，用丝杠丝母副将旋转运动转为直线运动，实现了夹持机构的提升和下降功能。在本实施例中，上述的夹持爪包括爪尖14、爪中13和爪跟10，其中爪跟10的一端固定在提升板9上，另一端通过旋转轴12与爪中13连接，且旋转轴12处还设置有扭簧，扭簧的两端受力点分别固定在爪跟10和爪中13上，扭簧与旋转轴12同轴心，使得爪中13可绕旋转轴12被动旋转，并可随爪跟10 —起在提升板9的带动下上下运动，当爪中13随提升板9下降至其外缘与挡轴11脱离，不再受挡轴11限制时，爪中13在扭簧作用力下绕旋转轴12旋转，实现夹持机构的打开动作，而上述的爪中13与爪尖14则通过转轴垂直相交连接，爪尖14可自由旋转，上述的爪尖14、爪中13和爪跟10各为两个，且相对设置。 此外，在机器人框架上还设置有挡轴11，所述的挡轴11外缘与爪中13外侧表面形成非固定式相切接触，在挡轴11上还设置有滚动轴承，所述的滚动轴承的外缘与上述的爪中13外侧表面相切接触，但不固连，实现了爪中13运动时，其外缘与挡轴11表面的摩擦力由滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了能量损耗。为了减小机器人在高压线上行走时其爪式夹持机构对高压线造成的损伤，本技术所述的爪式夹持机构与高压线接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高压线行走机器人轮爪复合机构，其特征在于，包括用于在高压线上行走的轮式行走机构和用于夹持高压线并提供正压力的爪式夹持机构，轮式行走机构和爪式夹持机构都设置在机器人框架上，且所述的爪式夹持机构成对使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广志，程胜，张建伟，王鲁单，
申请(专利权)人：昆山市工业技术研究院有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：32