[发明专利]一种高压输电线飞行巡检机器人起降用仿生柔顺机械腿爪

说明书

本发明公开了一种高压输电线飞行巡检机器人起降用仿生柔顺机械腿爪，腿部机构的上端连接四旋翼巡检机器人，下端连接手爪机构，腿部机构包括两个，设置在四旋翼巡检机器人的两侧并与其错位连接，腿部机构和手爪机构之间设置有钢丝绳，通过腿部机构拉动钢丝绳运动带动手爪机构张合实现机械腿爪的抓线和离线功能。本发明基于仿生学原理，简化了系统控制，提高了手爪结构的灵巧性和抓取的可靠性，并且手爪结构中增加软体缓冲结构，减轻抓线时的冲击，手爪结构可实现快速平稳；腿爪结构有抓线、降落、升起、离线四种运行状态，腿部结构与手爪结构协同工作，可进行四种运行模式灵活转变，使飞行机器人线上巡检工作的开展更加自主智能化。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种高压输电线飞行巡检机器人起降用仿生柔顺机械腿爪。

背景技术

作为我国基础设施建设和社会发展的动脉，高压输电线承担着非常重要的作用，它的安全运行直接影响着工农业生产和人民生活的诸多方面，因此实现高压输电线的高效率精确巡检是一个亟待解决的科学技术难题。

目前飞行巡检机器人已经应用于高压输电线精确智能巡检，基于仿生原理，根据老鹰腿爪在飞行起降过程中的运行特点，设计了一种高压输电线飞行巡检机器人起降用仿生柔顺机械腿爪，一方面，该仿生柔顺机械腿爪具有柔顺结构精度高、重量轻、摩擦小的优点；另一方面，通过柔顺机械结构实现腿部的运动带动手爪的张合，减少了手爪机构部分的驱动装置，减少零件数量，使结构简化，确保起降过程的平稳性，减轻了控制复杂性，使起降结构的可行性增强。该仿生柔顺机械腿爪为其他重型机械结构的起降提供借鉴作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高压输电线飞行巡检机器人起降用仿生柔顺机械腿爪，基于老鹰腿部和手爪仿生的机理，设计了并联腿部机构，提高整体结构刚度，实现大负载作用下的上下线动作；手爪采用鹰式四指结构，通过直线电缸带动连杆运动，实现手指的开闭动作。针对高压输电线的结构特点，每个手指内侧设置凹槽结构，提高抓线的快速性与准确性，手爪中心设置弹簧缓冲结构提高手爪的柔顺，保证了高压输电线飞行巡检机器人上、下线的平稳性。

本发明采用以下技术方案：

一种高压输电线飞行巡检机器人起降用仿生柔顺机械腿爪，包括腿部机构，腿部机构的上端连接四旋翼巡检机器人，下端连接手爪机构，腿部机构包括两个，设置在四旋翼巡检机器人的两侧并与其错位连接，腿部机构和手爪机构之间设置有钢丝绳，通过腿部机构拉动钢丝绳运动带动手爪机构张合实现机械腿爪的抓线和离线功能。

具体的，腿部机构包括连接底板，连接底板设置在四旋翼巡检机器人的底部，连接底板上设置有上肢，上肢通过并联结构分别经第一下肢连接件和第二下肢连接件与下肢连接，下肢的末端与手爪机构铰接连接。

进一步的，并联机构包括气缸和电缸，气缸的上端与上肢侧面设置的电机连接，下端通过第一下肢连接件与下肢的顶部连接；电缸的上端与上肢底部设置的电机连接，下端通过第二下肢连接件与下肢的中间连接。

更进一步的，下肢为中空结构，钢丝绳设置在下肢内，一端分别与第一下肢连接件和第二下肢连接件连接，另一端与手爪机构连接。

具体的，手爪机构通过缓冲结构与下肢的底部中心连接，缓冲结构为半球形软体结构，手爪机构包括第一手指、第二手指和第三手指，第一手指和第三手指的一端分别与下肢的底端活动连接，两个第二手指的一端分别通过球转动副结构与下肢的底端连接，第一手指、两个第二手指和第三手指的另一端设置有指尖。

进一步的，钢丝绳的一端通过下肢中的钢丝绳孔分别与第一手指、两个第二手指和第三手指内设置的第一拉簧和第二拉簧连接。

更进一步的，第一手指包括依次连接的第一指节和两个第二指节；第二手指包括依次连接的两个第一指节；第三手指包括第三指节；第一拉簧设置在第二指节内，第二拉簧设置在第一指节和第三指节内。