一種攀爬巡檢機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于機器人技術領域，尤其涉及一種攀爬巡檢機器人。
【背景技術】
[0002]隨著國民經濟的快速發展，國家對電網的建設也在快速增加，在電網數量增加的同時，國家對供電穩定性及可靠性的要求也越來越高，高壓輸電線路是電力系統的動脈，其安全運行越來越受到各級部門的重視。輸電線路不僅要承受固有的機械載荷和電力負荷的內部壓力，而且還要經受自然環境的各種外部侵害以及人為地破壞。同時，隨著時間的日積月累，勢必會造成線路上出現各種故障，比如，接觸電阻增大、導線斷股、避雷線斷裂、桿塔傾斜、絕緣子閃爍、金具脫落等，如不及時發現和消除，將會對電力系統構成災難性的后果。因此，需要定期對輸電線路及其附件進行檢修維護，以確保輸電線路的安全可靠運行。
[0003]目前國內高壓輸電線路的檢修和維護基本上采用人工攀爬鐵塔的方式，由檢修人員攜帶檢修維護工具完成各項檢修工作。由檢修人員攀爬輸電鐵塔不僅需要消耗大量的體力，影響工作效率，且檢修人員的安全也很難得到保障。目前也有采用機器人攀爬鐵塔進行檢修作業的，但目前存在的輸電鐵塔有多種形式，比如，角鋼和圓管，且不同的角鋼和圓管的尺寸不一樣，同一機器人很難適應各種形式的輸電鐵塔的攀爬。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題旨在提供一種能靈活攀爬各種形式的輸電鐵塔的攀爬巡檢機器人。
[0005]本實用新型是這樣實現的，一種攀爬巡檢機器人，包括機身和機械手，所述攀爬巡檢機器人還包括機械爪、機身電機、第一關節電機、第二關節電機、第三關節電機、控制所述機械爪旋轉的旋轉電機和控制所述機械爪張開合攏的夾緊電機;所述機身具有一個機身關節，所述機身電機置于所述機身關節處；
[0006]所述機械手具有第一關節、第二關節和第三關節，且可運動地固設于所述機身上，所述第一、第二、第三關節電機分別置于所述機械手的第一、第二和第三關節處；
[0007]所述機械爪可運動地固設于所述機械手上，所述旋轉電機和所述夾緊電機置于所述機械爪上。
[0008]進一步地，所述攀爬巡檢機器人還包括用于拍攝攀爬的鐵塔、附近的輸電電線以及自身的運動狀態的高清云臺攝像機，所述高清云臺攝像機置于機身上。
[0009]進一步地，所述機械爪包括第一排機械手指和第二排機械手指，所述第一、第二排機械手指上下設置且能相互咬合，所述第一、第二排機械手指均具有至少一個機械手指。
[0010]進一步地，所述第一、第二排機械手指上的每一個機械手指的內側均具有不同弧度的圓弧，所述第一排機械手指其中的一個機械手指與其咬合后的所述第二排機械手指中相鄰的一個機械手指構成剪刀。
[0011]進一步地，所述機械爪還包括剪切刀片，所述剪切刀片可拆卸地固設于所述第一、第二排機械手指上，所述剪切刀片上具有間隔設置的刀刃和防護塊。
[0012]進一步地，所述夾緊電機具有轉動軸，所述機械爪還包括第一直齒輪、第二直齒輪和錐齒輪組，所述錐齒輪組與所述夾緊電機的轉動軸傳動連接，且其中一個錐齒輪與所述第一、第二直齒輪中的一個同軸;所述第一直齒輪可轉動地固設于所述第一排機械手指上，所述第二直齒輪可轉動地固設于所述第二排機械手指上，且所述第一直齒輪與所述第二直齒輪相嗤合。
[0013]進一步地，所述機械爪還包括用于近距離拍攝巡檢過程的目標物體的攝像頭，所述攝像頭固設于機械爪的根部。
[0014]進一步地，所述機械爪還包括超聲測距儀和激光掃描儀，所述超聲測距儀和激光掃描儀固設于機械爪的根部。
[0015]進一步地，所述機械爪還包括第一齒輪和第二齒輪，所述旋轉電機具有旋轉軸，所述旋轉軸與所述第一齒輪傳動連接;所述第二齒輪固設于所述機械爪與所述機械手的連接處，且與所述第一齒輪相嗤合。
[0016]進一步地，所述機械手和所述機械爪均為四個。
[0017]本實用新型與現有技術相比，有益效果在于:所述的攀爬巡檢機器人通過將機械手可運動地固設于機身上，機械爪可運動地固設于機械手上，機身和機械手上的每個關節通過電機控制，且機械爪可以旋轉和夾緊，可以實現多個自由度的運動，使得攀爬巡檢機器人能適應不同輸電線鐵塔的攀爬。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的攀爬巡檢機器人的結構示意圖；
[0019]圖2是圖1中機械爪的結構示意圖；
[0020]圖3是圖2的內側面結構示意圖；
[0021]圖4是圖1中機械爪夾緊電機部分結構的剖面示意圖；
[0022]圖5是圖4的俯視結構不意圖；
[0023]圖6是圖1中機械爪旋轉電機部分結構的剖面示意圖；
[0024]圖7(a)_7(f)是攀爬巡檢機器人仿人攀爬的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0026]結合圖1至圖6所示，為本實用新型一較佳的實施例，一種攀爬巡檢機器人，包括機身10、機械手20、電池(未在圖中標示出)、機械爪30、機身電機401、第一關節電機(未在圖中標示出來)、第二關節電機402、第三關節電機403、控制機械爪30旋轉的旋轉電機404和控制機械爪30張開合攏的夾緊電機405。電池置于機身10上，電池可以為鋰電池，用于為攀爬巡檢機器人提供能量。機身10具有一個機身關節101，機身電機401置于機身關節101處。機械手20具有第一關節201、第二關節202和第三關節203，且可運動地固設于機身10上，第一關節電機、第二關節電機402和第三關節電機403分別置于機械手20的第一、第二和第三關節201、202、203處。機械爪30可運動地固設于機械手20上，旋轉電機404和夾緊電機405置于機械爪30上。優選的，機械爪30可以采用快速卡緊機械與機械手20相連接，從而實現機械爪30的快速裝拆。
[0027]本實施例中機械手20有四個，機身10和機械手20組合后共有13個關節，13個自由度，即機身10有一個關節，每個機械手20有三個關節。相對應地，機械爪30也為四個，機械爪30有兩個自由度，分別為旋轉和抓緊。
[0028]第一關節電機和第二關節電機402為蝸輪蝸桿減速直流電機，用于實現機身10彎曲和機械手20的擺動，蝸輪蝸桿具有自鎖機構，可以在機器人保持某種姿態時使用自鎖力而不需要電機提供扭矩，從而能節省電能。第三關節電機403、旋轉電機404和夾緊電機405為行星減速直流電機。
[0029]攀爬巡檢機器人還包括高清云臺攝像機50，高清云臺攝像機50置于機身10上且位于機器人的頭部，用于拍攝攀爬的鐵塔、附近的輸電電線以及自身的運動狀態。
[0030]如圖2和圖3所示，機械爪30包括第一排機械手指301和第二排機械手指302，第一、第二排機械手指301、302上下設置且能相互咬合。第一排機械手指301具有若干機械手指3011，第二排機械手指302具有若干機械手指3021。第一、第二排機械手指301、302上的每一個機械手指3011、3021的內側均具有不同弧度的圓弧，例如:可以為小圓弧303、中圓弧304和大圓弧305，大圓弧305內具有若干凸齒3051，第一排機械手指301其中的一個機械手指3011與其咬合后的第二排機械手指302中相鄰的一個機械手指3021構成剪刀。若干凸齒3051設計成類似剪刀的刀刃，四個機械手指可組成兩把剪刀，實現剪切功能，通過控制伺服電機的速度和扭矩，可以在抓取模式和剪切模式之間進行切換，抓取模式的速度較快，夾緊力較小，剪切模式夾緊力大。攀爬巡檢機器人在執行作業的過程中，可以用機械手指剪斷樹枝、塑料等小物體。
[0031]本實施例中，每個機械爪30上的第一排機械手指301有兩個機械手指3011，第二排機械手指302有兩個機械手指3021。機械手指3011、3021上設計的小圓弧303、中圓弧304和大圓弧305的結構，可以實現直徑1mm到240mm之間圓管的夾緊，或L40mmX 3到L200mm X 16之間尺寸的角鋼的夾緊。大圓弧305內的凸齒3051的作用在于，在夾緊圓管時可以增加摩擦力，在夾緊角鋼時可以將角鋼的棱角卡入齒內，防止角鋼竄動，讓夾緊更加牢固可靠，且在抓緊時，通過調整角度，可以適應不同大小的角鋼。
[0032]機械爪30還包括剪切刀片306，剪切刀片306可拆卸地固設于第一、第二排機械手指301、302的末端上，剪切刀片306上具有間隔設置的刀刃3062和防護塊3061，可以實現類似牙齒咬斷物體的功能，其中，刀刃3062用于剪切物體，而防護塊3061用于防止刀刃3062誤切鋼管。剪切刀片306在實際使用時可以根據應用場景的需要臨時安裝或拆卸。
[0033]結合圖4至圖5所示，夾緊電機405具有轉動軸4051，機械爪30還包括第一直齒輪311、第二直齒輪312和錐齒輪組310。錐齒輪組310與夾緊電機405的轉動軸4051傳動連接且其中一個錐齒輪與第一、第二直齒輪311、312中的一個同軸。第一直齒輪311可轉動地固設于第一排機械手指301上，第二直齒輪312可轉動地固設于第二排機械手指302上，且第一直齒輪311與第二直齒輪312相嚙合。夾緊電機405采用伺服電機，可以精確地控制抓緊力度。
[0034]如圖6所示，機械爪30還包括第一齒輪313和第二齒輪314，旋轉電機404具有旋轉軸4041，旋轉軸4041與第一齒輪313傳動連接;第二齒輪314固設于機械爪30與機械手20的連接處，且與第一齒輪313相嚙合。
[0035]機械爪30還包括攝像頭308、超聲測距儀307和激光掃描儀309。攝像頭308固設于第一、第二排機械手指301、302的根部，用于近距離觀察目標物體，并在巡檢過程中實現近距離、變換角度