本發明涉及柔索作業機器人領域，具體涉及柔索作業機器人輪爪復合機構。

背景技術：

為了保證柔索安全穩定的運行，必須定期對高壓輸電線進行檢修。近幾十年來國內外研究和探索過多種可以在架空柔索上進行行走的機械結構，也出現了很多線上行走巡檢機器人，并且巡檢機器人必須具備線上行走和夾持鎖緊能力，以滿足巡檢過程中的行走、爬坡和越障要求，故機器人的輪爪機構是巡檢機器人非常關鍵的部分。

目前巡檢機器人的輪爪機構大部分為懸臂梁式輪式行走、蝸輪蝸桿夾緊或翻轉式輪式輪爪機構，這些機構的結構復雜、重量大、能耗高，并且在行走時安全保護性差，難以適應實際的輸電線路作業情況，不利于廣泛應用。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種柔索作業機器人輪爪復合機構，以滿足柔索作業過程中的行走、爬坡和越障要求。

本發明為解決技術問題采用以下技術方案：

柔索作業機器人輪爪復合機構，包括行走機構、開合機構、抱緊機構、位姿識別機構；所述的行走機構開合由開合機構控制；所述的抱緊機構下方安裝有行走機構，所述的位姿識別機構安裝在行走機構上。

所述的行走機構，包括由行走輪、驅動輪支架、輔助輪芯支架、驅動電機；行走輪包括驅動軸、驅動輪和輔助芯軸組成，驅動軸安裝在驅動輪軸心線的一端上，驅動電機通過錐齒輪組與驅動軸連接，所述的驅動電機固定于驅動輪支架上；所述的輔助芯軸安裝在第二支座上；所述的驅動輪軸心線的另一端上有軸槽，所述的軸槽用于插入所述的輔助芯軸。

所述的驅動輪外部包覆U型槽聚氨酯。

所述的開合機構包括底座、開合絲杠、直線導軌、絲杠螺母座、開合電機；所述的開合絲杠采用左右旋變螺距變行程梯形絲杠，驅動輪側與輔助芯軸側行程比為2：1，開合絲杠和直線導軌固定于底座上，開合絲杠與開合電機通過第二錐齒輪組連接，絲杠螺母座與直線導軌構成移動副；所述的絲杠螺母座分別與驅動輪支架、輔助輪芯支架固定連接。

所述的抱緊機構包括抱緊塊、抱緊絲杠、直線導軌、抱緊電機；所述的的抱緊絲杠采用左右旋等螺距梯形絲杠，抱緊絲杠與抱緊電機通過第三錐齒輪組連接，抱緊絲杠、直線導軌固定于底座上；一對抱緊塊分別與安裝在直線導軌上的兩個滑塊連接，與直線導軌構成移動副。

所述的位姿識別機構包括由紅外對射傳感器、紅外漫反射傳感器、微動開關組成的；數艘的驅動輪支架、輔助輪芯支架上分別安裝有紅外對射傳感器，所述的輔助輪芯支架頂部反向布置兩個紅外漫反射傳感器，驅動輪支架開合的位置相應的布置多個微動開關。

本發明的有益效果是，該柔索作業機器人輪爪復合機構，兼備行走與夾持功能，結構緊湊，運行安全可靠，夾持力強，滿足柔索作業過程中的行走、爬坡和越障要求，簡化機器人越障步驟，適用性強。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的行走機構結構示意圖；

圖3為本發明的行走輪結構示意圖；

圖4為本發明的行走輪開合機構結構示意圖；

圖5為本發明的抱緊機構結構示意圖；

圖6為本發明的行走輪驅動軸結構示意圖。

圖中：1.驅動輪，2.驅動輪支架，3.驅動電機，4.絲杠螺母座，5.抱緊塊，6.底座，7.抱緊電機，8.開合電機，9.輔助輪芯支架，10.微動開關，11.紅外對射傳感器，12.紅外漫反射傳感器，13.第一錐齒輪組，14.開合絲杠，15.第一直線導軌，16.第二錐齒輪組，17.抱緊絲杠，18.第二直線導軌，19.第三錐齒輪組，1-1.驅動軸，1-2.驅動輪芯，1-3.U型槽聚氨酯，1-4.輔助輪芯。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳述。

如圖1所示，一種柔索作業機器人輪爪復合機構，包括

由驅動輪1、驅動輪支架2、第一錐齒輪組13、驅動電機3組成的行走機構；由底座6、開合絲杠14、第一直線導軌15、絲杠螺母座4、開合電機8、第二錐齒輪組16組成的開合機構；由抱緊塊5、抱緊絲杠17、第二直線導軌18、抱緊電機7、第三錐齒輪組19組成的抱緊機構；由紅外對射傳感器11、紅外漫反射傳感器12、微動開關10組成的位姿識別機構。柔索作業機器人輪爪復合機構，包括行走機構、開合機構、抱緊機構、位姿識別機構；所述的行走機構開合由開合機構控制；所述的抱緊機構下方安裝有行走機構，所述的位姿識別機構安裝在行走機構上。

如圖2所示，行走驅動部分由驅動輪1、驅動輪支架2、第一錐齒輪組13和驅動電機3組成，驅動輪1通過驅動軸1-1與第一錐齒輪組13連接，驅動電機3固定于驅動輪支架2上，驅動電機3的動力通過第一錐齒輪組13的嚙合傳遞到驅動輪軸1-1，從而帶動驅動輪1轉動，實現機器人行走的功能。

如圖3所示，所述的行走機構，包括由行走輪1、驅動輪支架2、輔助輪芯支架9、驅動電機3；行走輪1包括驅動軸1-1、驅動輪1-2和輔助芯軸1-4組成，驅動軸1-1安裝在驅動輪1-2軸心線的一端上，驅動電機3通過錐齒輪組13與驅動軸1-1連接，所述的驅動電機3固定于驅動輪支架2上；所述的輔助芯軸1-4安裝在第二支座9上；所述的驅動輪1-2軸心線的另一端上有軸槽，所述的軸槽用于插入所述的輔助芯軸1-4。

驅動輪1由驅動軸1-1、驅動輪芯1-2、U型槽聚氨酯1-3組成，驅動輪1和輔助軸芯1-4共同組成行走輪。驅動輪芯1-2采用鋁合金制成，外部包覆U型槽聚氨酯1-3，為了與輔助輪芯1-4配合，驅動輪芯1-2與輔助輪芯1-4的接合面采用凹形結構。相應的，輔助輪芯1-4采用與驅動輪芯1-2相配合的凸形結構。

如圖4所示，所述的開合機構包括底座6、開合絲杠14、直線導軌15、絲杠螺母座4、開合電機8；所述的開合絲杠14采用左右旋變螺距變行程梯形絲杠，驅動輪側與輔助芯軸側行程比為2：1，開合絲杠14和直線導軌15固定于底座6上，開合絲杠14與開合電機8通過第二錐齒輪組16連接，絲杠螺母座4與直線導軌15構成移動副；所述的絲杠螺母座4分別與驅動輪支架2、輔助輪芯支架9固定連接。

開合絲杠14采用左右旋變螺距變行程梯形絲杠，驅動輪1側與輔助輪芯1-4側行程比為2：1，開合絲杠14和第一直線導軌15固定于底座6上，開合絲杠14與開合電機8通過第二錐齒輪組16連接，絲杠螺母座4與第一直線導軌15構成移動副，絲杠螺母座4分別與驅動輪支架2、輔助輪芯支架9固定連接。工作時開合電機8驅動第二錐齒輪組16嚙合帶動開合絲杠14轉動，開合絲杠14帶動分別與驅動輪支架2和輔助輪芯支架9相連的絲杠螺母座4從而完成驅動輪1側和輔助輪芯1-4側的開合。

如圖5所示，所述的抱緊機構包括抱緊塊5、抱緊絲杠17、直線導軌18、抱緊電機7；所述的的抱緊絲杠17采用左右旋等螺距梯形絲杠，抱緊絲杠17與抱緊電機7通過第三錐齒輪組19連接，抱緊絲杠17、直線導軌18固定于底座6上；一對抱緊塊5分別與安裝在直線導軌18上的兩個滑塊連接，與直線導軌18構成移動副。

抱緊絲杠17采用左右旋等螺距梯形絲杠，抱緊絲杠17與抱緊電機7通過第三錐齒輪組19連接，抱緊絲杠17、直線導軌18固定于底座6上；一對抱緊塊5分別與安裝在第二直線導軌18上的兩個滑塊連接，與第二直線導軌18構成移動副。抱緊塊5在抱緊電機7作用下，通過第三錐齒輪組19、抱緊絲杠17與第二直線導軌18轉化為抱緊柔索的夾持力。

如圖6所示，所述的位姿識別機構包括由紅外對射傳感器11、紅外漫反射傳感器12、微動開關10組成的；數艘的驅動輪支架2、輔助輪芯支架9上分別安裝有紅外對射傳感器11，所述的輔助輪芯支架9頂部反向布置兩個紅外漫反射傳感器12，驅動輪支架2開合的位置相應的布置多個微動開關10。

采用本發明的機器人在柔索上行走作業的典型動作過程如下：

該柔索作業機器人輪爪復合機構應用的巡檢機器人共由三個手臂組成，三個手臂沿機器人中軸線布置，分別為前臂、中臂和后臂，每個手臂的末端均安裝一套輪爪復合機構。當巡檢機器人在柔索上直線行走或者平緩爬坡、下坡時，抱緊機構處于打開狀態，輪爪復合機構采用行走輪驅動方式工作。

柔索作業機器人行走過程中遇到線路障礙，如高壓輸電線路上的防震錘或間隔棒時，前臂的輪爪復合機構上的紅外漫反射傳感器12檢測到線路障礙，機器人停止前進，進行姿態調整。首先，前臂上升，當前臂的輪爪復合機構中的紅外對射傳感器11檢測到高壓線路時，紅外對射傳感器11輸出信號從高電平轉為低電平，前臂停止上升，然后，開合電機8正轉，開合絲杠14驅動絲杠螺母座4向兩側移動，連接于絲杠螺母座4上的驅動輪支架2和輔助輪芯支架9向兩側移動，驅動輪1和輔助輪芯1-4分離，行走輪打開，然后前臂下降到最低位置；此時，中臂和后臂的驅動電機3，驅動機器人前進，至中臂的輪爪復合機構上的紅外漫反射傳感器12檢測到線路障礙，機器人停止前進，再次進行姿態調整，前臂上升，至前臂的輪爪復合機構中的紅外對射傳感器11檢測到高壓線路，紅外對射傳感器11輸出信號從高電平轉為低電平，前臂停止上升，然后，開合電機8反轉，開合絲杠14驅動絲杠螺母座4向中間移動，連接于絲杠螺母座4上的驅動輪支架2和輔助輪芯支架9向中間移動，驅動輪1和輔助輪芯1-4接合，行走輪閉合。此后，前臂小幅度下降，使行走輪1壓在柔索上，這就完成了前臂的越障，其他手臂越障方式與此相同。

當柔索作業機器人在具有一定交角的柔索間移動，例如跨越輸電線地線上的引流跳線時，柔索作業機器人需要進行制動，防止柔索作業機器人產生下滑現象，此時，在前臂行走輪1越障完成壓線后，抱緊電機7正轉，帶動抱緊塊5閉合，從而抱緊輸電線路，在其他手臂越障完成，需要巡檢機器人行走時，抱緊電機7反轉，帶動抱緊塊5打開，松開輸電線路。

本發明公開的一種柔索作業機器人輪爪復合機構，兼備行走與夾持功能，結構緊湊，運行安全可靠，夾持力強，滿足柔索作業過程中的行走、爬坡和越障要求，簡化機器人越障步驟，適用性強。