[发明专利]一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置及平衡方法

权利要求书

1.一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，所述巡检机器人包括机身及行走机械臂，机身通过行走机械臂悬挂在电力线下方并能够沿电力线走行；其特征在于，巡检机器人平衡装置是与机身相连接的质心调节装置；质心调节装置由质心箱、质心箱位置调节机构、质心箱角度调节机构、风向风速传感器及控制系统组成；质心箱设于机身下方，质心箱通过质心箱角度调节机构与设于机身上的质心箱位置调节机构相连；行走机械臂、质心箱上分别设位置传感器；质心箱角度调节机构的驱动端、质心箱位置调节机构的驱动端分别连接控制系统，控制系统另外连接设于机身上的风向风速传感器的信号输出端，以及设于行走机械臂及质心箱上的位置传感器的信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述行走机械臂为2组，相对设置于机身的两端。

3.根据权利要求1所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述质心箱位置调节机构由平移电机、丝杠及调节滑块组成；机身上沿纵向开设滑道，丝杠设于滑道内并与机身转动连接；平移电机设于机身外端，平移电机的电机轴与丝杠的一端相连；调节滑块设于丝杠上并与丝杠传动连接，丝杠在平移电机带动下转动时，调节滑块沿丝杠往复移动。

4.根据权利要求1所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述质心箱为2个，每个质心箱均通过对应的质心箱角度调节机构连接对应的质心箱位置调节机构；质心箱位置调节机构为2组，2组质心箱位置调节机构中的滑道平行且对称设置于机身的两侧，2组质心箱位置调节机构中的平移电机分别设置于机身的两端。

5.根据权利要求1所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述质心箱角度调节机构由转动电机、大齿轮及小齿轮组成；质心箱位置调节机构中，调节滑块的顶部设安装板，质心箱的顶部设大齿轮轴；转动电机设于安装板的底部，转动电机的电机轴向上伸出安装板，伸出端设小齿轮；大齿轮轴向上伸出安装板，伸出端设大齿轮，小齿轮与大齿轮啮合传动，电机轴与安装板之间、大齿轮轴与安装板之间均为转动连接；在转动电机的带动下，小齿轮与大齿轮传动并带动质心箱水平转动。

6.根据权利要求1所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述质心箱由箱体及箱盖组成，大齿轮轴与箱盖固定连接，箱盖与箱体可拆卸地固定连接；用于给各用电部件供电的蓄电池及控制系统均固设于箱体内。

7.根据权利要求6所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述质心箱的箱体由上部的矩形箱体及下部的三棱柱形箱体组合而成。

8.根据权利要求1所述的一种考虑风载荷的巡检机器人平衡装置，其特征在于，所述控制系统为单片机或PLC控制器。

9.基于如权利要求1～8任意一种所述装置的考虑风载荷的巡检机器人平衡方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，以巡检机器人上2组行走机械臂与电力线接触点的连线中点为原点，竖直直向上的方向为Z轴方向，巡检机器人前进方向为X轴方向，建立右手坐标系作为世界坐标系；

步骤2)，控制系统读取巡检机器人每个行走机械臂、每个质心箱上的位置传感器的实时检测值，结合巡检机器人的固有参数，计算巡检机器人的质心位置；

步骤3)，控制系统检测巡检机器人的质心是否位于世界坐标系原点的正下方，如果检测结果为“否”，则通过质心箱位置调节机构调整质心箱的位置，具体是：启动平移电机，通过丝杠与调节滑块传动带动质心箱平移，直至巡检机器人的中心位于世界坐标系原点的正下方；以此实现巡检机器人X轴方向的质心平衡；

步骤4)，无风载荷影响下，巡检机器人沿电力线行走，只需保持巡检机器人的中心位于世界坐标系原点的正下方，即可实现巡检机器人的自平衡；

步骤5)，当巡检机器人沿电力线行走时受到风载荷影响时，通过风向风速传感器检测最大风载方向，通过质心箱角度调节机构调节质心箱的角度，具体是：启动转动电机，通过小齿轮与大齿轮啮合传动，带动质心箱水平转动，将质心箱面积最小的侧面朝向最大风载方向，以此实现巡检机器人Y轴方向的质心平衡。