一种电力钢管塔攀爬机器人

技术领域

本发明涉及攀爬机器人技术领域，具体为一种电力钢管塔攀爬机器人。

背景技术

目前，在电力领域常需要对电力钢管塔进行定期检修，检修人员爬到电力钢管塔上查看瓷葫芦、电缆有无破损需要更换的情况，因电力钢管塔较高，攀爬作业需要耗费检修人员大量的体力与时间，并且危险性较大，此问题亟待解决。

公开号CN108436964A公开了一种电塔攀爬机器人，属于机器人技术领域。其包括：攀爬主体以及分别设置于攀爬主体上的架腿和机械臂；攀爬主体包括多个连杆以及转动关节，转动关节包括偏转机构、俯仰机构以及十字转向轴，十字转向轴的竖轴与偏转机构连接，十字转向轴的横轴与俯仰机构连接，偏转机构和俯仰机构分别安装至相邻的两个连杆上；架腿包括头部架、尾部架和中部架，头部架和尾部架分别与位于攀爬主体头部和尾部的连杆连接，中部架设置于转动关节处并且与十字转向轴的竖轴连接。该电塔攀爬机器人通过腿架带动攀爬主体在电塔上行走，每行走一步所有的攀爬主体都需要执行一遍动作，会导致攀爬速度过慢且更容易出现零部件损坏。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种电力钢管塔攀爬机器人，实现电力钢管塔的快速垂直越障攀爬。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力钢管塔攀爬机器人，包括攀爬主体和设置在所述攀爬主体上的机械臂；所述攀爬主体包括多个驱动装置以及连接相邻两个驱动装置的关节装置；所述驱动装置包括驱动支架、控制箱和两个对称设置在所述驱动支架上的行进组件；所述行进组件包括转轴、轮体单元、第一从动齿轮、第一电机、第一主动齿轮；所述转轴可转动的设置在驱动支架上，所述轮体单元固定在转轴上，轮体单元的轴线和转轴的轴线相重合；第一电机固定在驱动支架上，第一主动齿轮连接于第一电机的轴上，第一从动齿轮连接于转轴上靠近第一电机的一侧，且第一主动齿轮和第一从动齿轮啮合传动；所述轮体单元包括轮毂、环形电磁铁、防滑套；所述防滑套固定套接在轮毂上，防滑套上设置有环形凹槽，环形电磁铁固定在环形凹槽内；所述关节装置包括第一关节支架、第二关节支架、轴杆、第二主动齿轮、第二电机、第二从动齿轮；所述第一关节支架、第二关节支架分别与相邻的两个驱动装置的驱动支架固定连接；所述轴杆可转动的设置在第一关节支架上，且轴杆的两端分别穿过第一关节支架并向外延伸；第二关节支架设置在第一关节支架的外侧并与轴杆固定连接；第二从动齿轮固定在轴杆上；第二电机固定在第一关节支架上，第二主动齿轮固定在第二电机的轴上并与第一主动齿轮啮合传动；机械臂上固定有视觉传感器；所述机械臂、视觉传感器、第一电机、第二电机、环形电磁铁分别与所述控制箱电连接；多个所述驱动装置的控制箱相互电连接。

优选地，所述行进组件的转轴斜向设置在所述驱动支架上；两个行进组件的轮体单元的下部相互靠近，上部相互远离。

优选地，所述关节装置配置有至少四个。

优选地，所述机械臂的一端固定在所述驱动支架上。

优选地，所述第一关节支架的内侧面设置有第一接槽，所述第二关节支架的内侧面设置有第二接槽；所述驱动支架上连接所述关节装置的位置一体设置有与第一接槽、第二接槽相适配的连接板；所述连接板可活动的卡接在第一接槽、第二接槽内；所述第一关节支架、第二关节支架分别通过螺栓与所述驱动支架固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、在本发明中，通过关节装置带动相邻的驱动装置转动越过电力钢管塔外表面的障碍物，使攀爬机器人能够顺利向上运动，实现越障攀爬作业。

2、在本发明中，通过驱动装置的第一电机驱动轮体单元转动，通过轮体单元的环形电磁铁及防滑套将攀爬机器人固定在电力钢管塔上，实现攀爬机器人在电力钢管塔外表面上的快速垂直攀爬。

3、在本发明中，两个行进组件的轮体单元的下部相互靠近，上部相互远离，使轮体单元更好的贴合电力钢管塔具有弧度的外表面，提高攀爬机器人的吸附力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中驱动装置的结构示意图；

图3为本发明中驱动装置的关节装置的结构示意图。

其中：

1、视觉传感器；2、机械臂；3、驱动装置；31、驱动支架；32、第一电机；33、第一主动齿轮；34、环形电磁铁；35、防滑套；36、第一从动齿轮；37、轮毂；38、转轴；39、控制箱；4、关节装置；41、第一关节支架；42、第二从动齿轮；43、轴杆；44、第二主动齿轮；45、第二电机；46、第二关节支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，一种电力钢管塔攀爬机器人，包括攀爬主体和设置在攀爬主体上的机械臂2；攀爬主体包括多个驱动装置3以及连接相邻两个驱动装置3的关节装置4；驱动装置3包括驱动支架31、控制箱39和两个对称设置在驱动支架31上的行进组件；驱动支架31包括两个侧板、连接在两个侧板之间的横梁，横梁上固定有支撑箱，控制箱39设置在支撑箱的内部；行进组件包括转轴38、轮体单元、第一从动齿轮36、第一电机32、第一主动齿轮33；驱动支架31的侧板和支撑箱上分别设置有轴承座，转轴38通过轴承座可转动的设置在驱动支架31上，轮体单元固定在转轴38上，轮体单元的轴线和转轴38的轴线相重合，具体为轮体单元在侧板和支撑箱之间位置转动；第一电机32固定在驱动支架31的支撑箱上上，第一主动齿轮33连接于第一电机32的轴上，第一从动齿轮36连接于转轴38上靠近第一电机32的一侧，且第一主动齿轮33和第一从动齿轮36啮合传动，进而通过第一电机32带动轮体单元转动；轮体单元包括轮毂37、环形电磁铁34、防滑套35；防滑套35固定套接在轮毂37上，防滑套35上设置有环形凹槽，环形电磁铁34固定在环形凹槽内，防滑套35选用橡胶材料制作，环形电磁铁34嵌入环形凹槽后环形电磁铁34两侧的防滑套35凸出于环形电磁铁34，即环形电磁铁34的外径小于其两侧的防滑套35的外径，当环形电磁铁34通电后，轮体单元吸在电力钢管塔上，环形电磁铁34两侧的防滑套35接触电力钢管塔的表面，通过防滑套35与电力钢管塔的摩擦力使驱动装置3停留在电力钢管塔上；关节装置4包括第一关节支架41、第二关节支架46、轴杆43、第二主动齿轮44、第二电机45、第二从动齿轮42；第一关节支架41包括两个相对设置的内板和连接于两个内板之间的连杆；第二关节支架46包括两个相对设置的外板；第一关节支架41、第二关节支架46分别与相邻的两个驱动装置3的驱动支架31固定连接，即第一关节支架41的内板与前一个驱动装置3的侧板固定连接，第二关节支架46的外板与后一个驱动装置3的侧板固定连接；第一关节支架41的两个内板上分别设置有轴承，轴杆43通过轴承可转动的设置在第一关节支架41的两个内板上，且轴杆43的两端分别穿过第一关节支架41的两个内板并向外延伸；第二关节支架46设置在第一关节支架41的外侧并与轴杆43固定连接，即第二关节支架46的两个外板分别设置在第一关节支架41的两个内板的外侧；第二从动齿轮42固定在轴杆43上；第二电机45固定在第一关节支架41上，第二主动齿轮44固定在第二电机45的轴上并与第一主动齿轮33啮合传动，第二电机45带动第二主动齿轮44转动，通过第二主动齿轮44和第二从动齿轮42的啮合传动带动轴杆43转动，进而通过轴杆43带动两个外板以轴杆43的轴线为中心进行转动，进而使关节装置4两侧的驱动装置3之间产生一定夹角，用于越过电力钢管塔上的法兰盘等障碍；机械臂2上固定有视觉传感器1，用于识别障碍物、瓷葫芦、电缆等；机械臂2、视觉传感器1、第一电机32、第二电机45、环形电磁铁34分别与控制箱39电连接；多个驱动装置3的控制箱39相互电连接；控制箱39配置有无线通讯模块，用于与地面人员进行数据的无线传输、远程遥控。

进一步的，行进组件的转轴38斜向设置在驱动支架31上；两个行进组件的轮体单元的下部相互靠近，上部相互远离；电力钢管塔的外表面具有一定的弧度，轮体单元的环形电磁铁34、防滑套35更贴合电力钢管塔的外表面。

进一步的，关节装置4配置有至少四个，相应的驱动装置3配置有至少五个，为实现越障功能的最少数量。

进一步的，机械臂2的一端固定在驱动支架31上，地面人员通过远程遥控机械臂2进行简单的动作执行，例如推动瓷葫芦、电缆等看是否有松动。

进一步的，第一关节支架41的内侧面设置有第一接槽，第二关节支架46的内侧面设置有第二接槽；驱动支架31上连接关节装置4的位置一体设置有与第一接槽、第二接槽相适配的连接板；连接板可活动的卡接在第一接槽、第二接槽内；第一关节支架41、第二关节支架46分别通过螺栓与驱动支架31固定连接。

使用时，环形电磁铁34通电后产生磁性吸附在电力钢管塔的外表面上，防滑套35与电力钢管塔之间的摩擦力使该攀爬机器人不会从电力钢管塔上滑下来；第一电机32带动轮体单元转动，使攀爬机器人沿着电力钢管塔外表面向上行走；通过视觉传感器1实时观察行进路线状况，当行进路线上出现法兰盘等障碍时，攀爬机器人行走至发盘兰位置时，第一个驱动装置3的环形电磁铁34断电，第一节关节装置4带动第一个驱动装置3转动，使第一节驱动装置3远离电力钢管塔，攀爬机器人继续行走至第一节关节装置4靠近法兰盘的位置，第二个驱动装置3的环形电磁铁34断电，第二节关节装置4带动第二个驱动装置3转动，使第二个驱动装置3远离电力钢管塔；按此方式运动至第三节关节装置4靠近法兰盘，此时第一节关节装置4带动第一个驱动装置3转动、第二节关节装置4带动第二个驱动装置3转动，使第一个驱动装置3的轮体单元接触电力钢管塔并启动相应的环形电磁铁34，使第一驱动装置3吸附在电力钢管塔上，然后按照上述方式，使第二驱动装置3、第三驱动装置3、第四驱动装置3、第五驱动装置3依次通过法兰盘，完成越障，继续进行攀爬。