【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及巡檢機器人領域，尤其涉及一種輸電線路電力巡檢機器人及其控制方法。
技術介紹
1、我國幅員遼闊且地形多樣，而發電源主要集中在中西部地區，因此輸電線路會經過山區等不適合人類活動的地區。當輸電線路在遇到狂風、暴雨、大雪、雷電等惡劣天氣時，其會受到一定程度的損壞。除此之外，野生動物的棲息活動如鳥類動物筑巢等對輸電系統也會造成一定的安全隱患。因此輸電線路的電力巡檢機器人需要在多變的工作環境中穩定運行，這要求它們不僅要有靈活的行動能力，還要能夠適應各種地形和材質的表面。
2、現有電力巡檢機器人執行夾持抓握功能的夾爪主要為機械夾爪或電磁夾爪，機械夾爪成本低且夾持的適應性高，但其結構復雜，響應速度慢且操作控制難度較大，對攀爬巡檢的效率有一定的影響；而電磁夾爪結構簡單，操作簡便，可以實現對夾持物體的快速吸附和釋放，但其工作環境只適用于鐵之類的磁性材料，而鐵塔部分表面存在銹蝕及表面工藝處理的情況，對電磁夾爪的吸附存在一定影響。通過單一的夾爪方式，電力巡檢機器人的移動巡檢效率低下，也無法滿足各種復雜的巡檢路線，而且容錯性較差，難以無法預防應變突發情況下的掉落風險。
技術實現思路
1、針對現有技術的上述不足，本專利技術提供了一種輸電線路電力巡檢機器人及其控制方法。
2、為達到上述專利技術目的，本專利技術所采用的技術方案為：
3、提供一種輸電線路電力巡檢機器人，包括左攀爬臂和右攀爬臂，左攀爬臂與右攀爬臂鉸接形成v形機體；左攀爬臂、右攀爬臂的中部設置有角度開合
4、進一步地，角度開合機構包括張合電機、張合絲桿和絲桿游動塊，張合電機的固定端與左攀爬臂鉸接，張合電機的輸出端與張合絲桿固定連接，絲桿游動塊轉動設置在右攀爬臂上，絲桿游動塊上設置有與張合絲桿配合的螺紋孔。
5、進一步地，輔助臂包括輔助臂主體、渦輪蝸桿電機、轉動支架、從動齒輪、主動齒輪、擺動舵機、擺動支架、第一電磁鐵、懸掛機械扣和轉動電機，輔助臂主體的一端與渦輪蝸桿電機固定連接，渦輪蝸桿電機的輸出端與轉動支架固定連接，轉動支架與從動齒輪固定連接，從動齒輪與主動齒輪嚙合，主動齒輪固定在轉動電機的輸出軸上；輔助臂主體的另一端與擺動舵機固定連接，擺動舵機的輸出端與擺動支架連接，擺動支架與第一電磁鐵連接，第一電磁鐵與懸掛機械扣固定連接。
6、進一步地，左攀爬臂、右攀爬臂的底部均設置有調節伸縮桿，調節伸縮桿用于調節復合卡爪的工作角度，調節伸縮桿的固定端與左攀爬臂鉸接，調節伸縮桿的伸出端與復合卡爪主體鉸接。
7、進一步地，電磁卡爪包括電磁夾爪主體，電磁夾爪主體的底部設置有v形磁吸部，v形磁吸部的兩側均設置有角鋼電磁鐵；復合卡爪主體的底部固定有與角鋼楞線配合的糾偏板，糾偏板呈人字形。
8、進一步地，機械卡爪包括u形的卡爪安裝板，卡爪安裝板的兩側設置有可相向運動的左活動爪和右活動爪，卡爪安裝板的內側固定有安裝左活動爪、右活動爪的固定導向塊，兩處固定導向塊上均設置有導向孔，導向孔內設置有導向桿，一處導向桿與左活動爪固定連接，另一處導向桿與右活動爪固定連接。
9、進一步地，卡爪安裝板上還設置有帶動左活動爪、右活動爪同步相向運動的同步驅動結構，同步驅動結構包括卡爪齒輪、兩處卡爪齒條和夾持電機，卡爪齒輪固定在夾持電機的輸出端，卡爪齒輪分別與兩處卡爪齒條嚙合連接，一處卡爪齒條與左活動爪固定連接，一處卡爪齒條與右活動爪固定連接。
10、進一步地，左活動爪與卡爪安裝板之間、右活動爪與卡爪安裝板之間均設置有鎖爪機構，兩處鎖爪機構對稱設置，鎖爪機構包括連桿、鉸接擺動軸和弧形鎖爪，連桿的一端通過固定轉軸轉動連接在卡爪安裝板上，另一端通過鉸接擺動軸與弧形鎖爪轉動連接，卡爪安裝板上設置有與鉸接擺動軸配合的擺動弧孔。
11、進一步地，左攀爬臂、右攀爬臂的內側設置有至少一處攝像頭，攝像頭電性連接有控制模塊。
12、輸電線路電力巡檢機器人的控制方法，包括如下步驟：
13、s1：根據實際工況，設定巡檢機器人進行鐵塔攀爬工作過程中的一個初始跨步步長s0；
14、s2：攝像頭在巡檢機器人每個跨步動作完成后進行一次鐵塔角鋼棱線上的圖像采樣，并進行圖像中腳釘特征點的識別；
15、s3：控制模塊根據圖像采樣中腳釘特征點的個數、單個特征點所占像素的數量參數計算得到攝像頭此時與角鋼棱線上最近腳釘的距離s；
16、s4：控制模塊進行基于視覺處理的復合夾爪攀爬控制算法運算：
17、
18、式中，a為攝像頭到機器人頂部旋轉點的距離，b為絲桿游動塊至機器人頂部旋轉點的距離，l為右攀爬臂的有效工作長度，即復合夾爪與角鋼棱線的接觸點至機器人頂部旋轉點的距離，d為張合絲桿的有效工作長度，即位于左攀爬臂、右攀爬臂內部的絲杠長度；s1為攝像頭距離最近腳釘之間的水平距離，smax為巡檢機器人一個跨步的最大開合距離，u為最終輸出量；
19、s5：若最終輸出量u＞0，則判斷為腳釘距離超出巡檢機器人的一個最大跨步smax工作范圍，控制模塊不發出控制信號，巡檢機器人繼續按已設定的初始工作跨步s0距離工作，且復合夾爪在下一個跨步僅使用電磁夾爪與角鋼進行貼合吸附，機械夾爪則參與抓握工作；
20、若最終輸出量u≤0，則判斷腳釘距離處于巡檢機器人的一個最大跨步smax工作范圍，控制模塊發出指令信號，巡檢機器人按跨步距離s′0工作，跨步長s′0為腳釘與攝像頭的水平距離，且復合夾爪在下一個跨步使用機械夾爪夾緊至腳釘上，同時電磁夾爪通電吸附在角鋼上；
21、s6：重復s2-s5步驟，當前巡檢機器人持續在鐵塔角鋼棱線上攀爬運動，直到巡檢機器人到達鐵塔指定位置后，結束攀爬運動。
22、本專利技術的有益效果為：
23、本專利技術的采用機械-電磁復合夾爪，綜合兩類夾爪在實際工作場景中的優勢，同時利用各自特點進行缺點不足的互補，提高電力巡檢機器人應對復雜路線能力，同時極大提升了巡檢機器人在攀爬運動環境的適應性和可靠性，提升了電力巡檢機器人的巡檢效率；且設計有糾偏板的導向件，進一步增強復合夾爪夾持抓握的穩定性和可靠性。
24、本專利技術在主體攀爬機械臂上各安裝有輔助臂，極大增加了巡檢機器人在輸電線路上行進時的可靠性，提升了其防掉落的能力。
25、本專利技術的角度開合機構選擇絲杠螺母機構作為其核心運動的驅動部件，對主體攀爬機械臂的開合角度和距離有較高精度的控制，同時利用機構的自鎖性保證開合運動的穩定性和抗干擾性，在機械臂與復合夾爪的連接部分設計的直線推桿機構也能通過對夾爪部分的角度方向調節，增強其適應性和靈活性。
26、本專利技術針對腳釘與巡檢機器人的位置距離不本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，包括左攀爬臂(1)和右攀爬臂(2)，所述左攀爬臂(1)與右攀爬臂(2)鉸接形成V形機體；
2.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述角度開合機構包括張合電機(13)、張合絲桿(14)和絲桿游動塊(15)，所述張合電機(13)的固定端與左攀爬臂(1)鉸接，所述張合電機(13)的輸出端與張合絲桿(14)固定連接，所述絲桿游動塊(15)轉動設置在右攀爬臂(2)上，所述絲桿游動塊(15)上設置有與張合絲桿(14)配合的螺紋孔。
3.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述輔助臂(4)包括輔助臂主體(41)、渦輪蝸桿電機(42)、轉動支架(42)、從動齒輪(44)、主動齒輪(45)、擺動舵機(46)、擺動支架(47)、第一電磁鐵(48)、懸掛機械扣(49)和轉動電機，所述輔助臂主體(41)的一端與渦輪蝸桿電機(42)固定連接，所述渦輪蝸桿電機(42)的輸出端與轉動支架(42)固定連接，所述轉動支架(42)與從動齒輪(44)固定連接，所述從動齒輪(44)與主動齒輪(45)嚙合，所述主
4.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述左攀爬臂(1)、右攀爬臂(2)的底部均設置有調節伸縮桿(16)，所述調節伸縮桿(16)用于調節復合卡爪(3)的工作角度，所述調節伸縮桿(16)的固定端與左攀爬臂(1)鉸接，所述調節伸縮桿(16)的伸出端與復合卡爪主體鉸接(3)。
5.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述電磁卡爪包括電磁夾爪主體(31)，所述電磁夾爪主體(31)的底部設置有V形磁吸部(311)，所述V形磁吸部(311)的兩側均設置有角鋼電磁鐵(312)；所述復合卡爪主體(3)的底部固定有與角鋼楞線配合的糾偏板(34)，所述糾偏板(34)呈人字形。
6.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述機械卡爪(32)包括U形的卡爪安裝板(321)，所述卡爪安裝板(321)的兩側設置有可相向運動的左活動爪(322)和右活動爪(323)，所述卡爪安裝板(321)的內側固定有安裝左活動爪(322)、右活動爪(323)的固定導向塊(324)，兩處所述固定導向塊(324)上均設置有導向孔，所述導向孔內設置有導向桿(325)，一處所述導向桿(325)與左活動爪(322)固定連接，另一處所述導向桿(325)與右活動爪(323)固定連接。
7.根據權利要求5所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述卡爪安裝板(321)上還設置有帶動左活動爪(322)、右活動爪(323)同步相向運動的同步驅動結構，所述同步驅動結構包括卡爪齒輪(327)、兩處卡爪齒條(326)和夾持電機，所述卡爪齒輪(327)固定在夾持電機的輸出端，所述卡爪齒輪(327)分別與兩處卡爪齒條(326)嚙合連接，一處所述卡爪齒條(326)與左活動爪(322)固定連接，一處所述卡爪齒條(326)與右活動爪(323)固定連接。
8.根據權利要求5所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述左活動爪(322)與卡爪安裝板(321)之間、右活動爪(323)與卡爪安裝板(321)之間均設置有鎖爪機構(33)，兩處鎖爪機構(33)對稱設置，所述鎖爪機構(33)包括連桿(332)、鉸接擺動軸(333)和弧形鎖爪(334)，所述連桿(332)的一端通過固定轉軸(331)轉動連接在卡爪安裝板(321)上，另一端通過鉸接擺動軸(333)與弧形鎖爪(334)轉動連接，所述卡爪安裝板(321)上設置有與鉸接擺動軸(333)配合的擺動弧孔(335)。
9.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述左攀爬臂(1)、右攀爬臂(2)的內側設置有至少一處攝像頭，所述攝像頭電性連接有控制模塊。
10.一種用于權利要求1-9任一所述的輸電線路電力巡檢機器人的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，包括左攀爬臂(1)和右攀爬臂(2)，所述左攀爬臂(1)與右攀爬臂(2)鉸接形成v形機體；
2.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述角度開合機構包括張合電機(13)、張合絲桿(14)和絲桿游動塊(15)，所述張合電機(13)的固定端與左攀爬臂(1)鉸接，所述張合電機(13)的輸出端與張合絲桿(14)固定連接，所述絲桿游動塊(15)轉動設置在右攀爬臂(2)上，所述絲桿游動塊(15)上設置有與張合絲桿(14)配合的螺紋孔。
3.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述輔助臂(4)包括輔助臂主體(41)、渦輪蝸桿電機(42)、轉動支架(42)、從動齒輪(44)、主動齒輪(45)、擺動舵機(46)、擺動支架(47)、第一電磁鐵(48)、懸掛機械扣(49)和轉動電機，所述輔助臂主體(41)的一端與渦輪蝸桿電機(42)固定連接，所述渦輪蝸桿電機(42)的輸出端與轉動支架(42)固定連接，所述轉動支架(42)與從動齒輪(44)固定連接，所述從動齒輪(44)與主動齒輪(45)嚙合，所述主動齒輪(45)固定在轉動電機的輸出軸上；所述輔助臂主體(41)的另一端與擺動舵機(46)固定連接，所述擺動舵機(46)的輸出端與擺動支架(47)連接，所述擺動支架(47)與第一電磁鐵(48)連接，所述第一電磁鐵(48)與懸掛機械扣(49)固定連接。
4.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述左攀爬臂(1)、右攀爬臂(2)的底部均設置有調節伸縮桿(16)，所述調節伸縮桿(16)用于調節復合卡爪(3)的工作角度，所述調節伸縮桿(16)的固定端與左攀爬臂(1)鉸接，所述調節伸縮桿(16)的伸出端與復合卡爪主體鉸接(3)。
5.根據權利要求1所述的輸電線路電力巡檢機器人，其特征在于，所述電磁卡爪包括電磁夾爪主體(31)，所述電磁夾爪主體(31)的底部設置有v形磁吸部(311)，所述v形磁吸部(311)的兩側均設置有角鋼電磁鐵(312)；所述復合卡爪主體(3)的底部固定有與角鋼楞線配合的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張凱，高源，洪智賢，張琳鑫，胡亞輝，趙武，于淼，郭鑫，李駿，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：
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