本发明属于输电线路铁塔巡检机器人，具体涉及一种输电线路铁塔多向攀爬机器人。
背景技术：
1、目前，输电线路铁塔已成为电力输送线路中的主要设备，随着电力行业高速发展，输电线路铁塔建设规模庞大，数量和规格众多，运维检修工作量日益增大；输电线路铁塔的运检工作主要包括铁塔塔身锈蚀程度检查、紧固螺栓巡检、替换等；运检中需要人工攀爬，进行高空作业，危险系数高。因此，输电线路铁塔攀爬机器人的设计是电力行业发展的迫切需求。
2、输电线路铁塔攀爬机器人设计中面临的技术难点如下：一是现有输电线路铁塔结构复杂，机器人攀爬路径和方向多变；二是输电线路铁塔的角钢尺寸不一，攀附面狭窄多变；三是输电线路铁塔连接处多有连接件、螺栓，人工攀爬脚手架凸出，攀爬路径中障碍较多；四是输电线路铁塔机器人需要一定负载能力，可以装载设备到达检修目标点。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种能够通过遥控方式攀爬输电线路铁塔塔身，机器人不仅具备沿输电线路铁塔主材角钢攀爬的能力，并能转向至横隔材角钢进行攀爬，通过遥控器路径规划，能够确保机器人攀爬至输电线路铁塔目标检修点的输电线路铁塔多向攀爬机器人，
2、本发明的技术解决方案是：
3、本发明中的输电线路铁塔多向攀爬机器人，包括前臂和后臂，前臂和后臂用转向系统连接，前臂和后臂底部各设置有一对手爪。
4、所述前臂和后臂由丝杠构成，两只手爪分别安装在前臂和后臂底部的丝杠滑台上；所述手爪包括张角可调的两节指关节组成，所述指关节上都设置有电磁铁。
5、所述前臂和后臂上各设置有第一驱动机构，以带动手爪相对于前臂和后臂做前后相对移动。
6、所述转向系统位于前臂和后臂之间，设置有第二驱动机构，以带动前臂和后臂之间角度相对变化，驱动机器人攀爬转向。
7、所述前臂和后臂前臂和后臂底部的丝杠滑台设置有第三驱动机构，以驱动手爪相对滑台做角度相对变化，适应不同的角钢位置。
8、所述手爪第一指关节设置有第四驱动机构，以带动手爪张角变化，做贴合、释放角钢的交替动作。
9、所述手爪第二指关节设置有第五驱动机构，以带动第二指关节相对第一指关节之间的角度相对变化，使第一指关节和第二指关节做压合、松开角钢的动作。
10、通过改变第四、第五驱动机构开合动作以及指关节上电磁铁的通断电状态，可实现对输电线路铁塔的角钢夹持和释放；前后两个手爪的交替动作配合前臂、后臂上丝杠运动即可实现所述攀爬机器人沿着铁塔角钢做上升攀爬和下降攀爬运动；在后臂或前臂中任意一部分固定于铁塔角钢的状态下，通过控制转向系统转动另一臂，即可控制所述攀爬机器人从铁塔主材向横隔材的切换攀爬。
11、上述技术方案基于输电线路铁塔塔身主材和横隔材角钢的金属表面和磁性材料特征，利用角钢直角表面有效空间，进行磁性吸附及机械压合的双重夹持技术；面对攀爬路径上的横梁、螺栓凸起障碍以及横隔材的转向等问题，通过手爪的交替夹持和释放以及前臂后臂的转向动作配合，可实现攀爬机器人的姿态变化和避障。
12、与现有技术相比，本发明中的攀爬机器人，设计有前臂、后臂、前臂手爪、后臂手爪、换向机构，具有变向攀爬能力，能实现对铁塔的全路径攀爬；手爪设计有电磁吸附和机械压合双重夹持技术，提升机器人攀爬安全性和角钢附着能力，同时大幅度提升了机器人的负载力；手爪设计有沿角钢方向的径向自由度以及绕角钢旋转的轴向双自由度，有效提升了机器人避障能力。
1.一种输电线路铁塔多向攀爬机器人，其特征在于包括：前臂（1）、后臂（2）、换向机构（3）、前手爪（4）、后手爪（5），其中，前臂（1）的前臂负载平台（11）尾端固定于换向机构（3）的前臂支架（31）上，后臂（2）的后臂负载平台（21）尾端固定于换向机构（3）的后臂支架（32）上，前手爪（4）固定于前臂（1）底部的前臂滑台（14）上，后手爪（5）固定于后臂（2）底部的后臂滑台（24）上；前臂（1）的主体为前臂负载平台（11），前臂负载平台（11）上端面用于携带相关检测设备，前臂负载平台（11）下端面安装有前臂丝杠（12），前臂丝杠电机（13）驱动前臂丝杠（12）带动前臂滑台（14）做前后移动；后臂（2）的主体为后臂负载平台（21），后臂负载平台（21）上端面用于携带相关检测设备，后臂负载平台（21）下端面安装有后臂丝杠（22），后臂丝杠电机（23）驱动后臂丝杠（22）带动后臂滑台（24）做前后移动；前手爪（4）主体由前手爪滑台固定支架（411）上端与前臂滑台（14）连接，前手爪滑台固定支架（411）下端连接前手爪轴向旋转电机支架（412）；前手爪轴向旋转电机定子固定于前手爪轴向旋转电机支架（412）上，前手爪轴向旋转电机的转子连接在前手爪固定支架（43）上端，前手爪轴向旋转电机的转动驱动前手爪（4）的主体相对前臂（1）做轴向旋转，以驱动前手爪（4）适应输电线路铁塔角钢攀附面与前臂的角度变化和换向时的动作配合。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路铁塔多向攀爬机器人，其特征在于：通过控制前手爪固定支架（43）下端连接的前手爪第一指关节驱动电机（44）正反转，由齿轮传动驱动前手爪左侧第一指关节机构（45）、前手爪右侧第一指关节机构（46）之间的张角，同时配合前手爪左侧第一指关节电磁铁（454）、前手爪右侧第一指关节电磁铁（464）的通断，实现对输电线路铁塔角钢直角上端面的吸合与释放；
3.根据权利要求2所述的一种输电线路铁塔多向攀爬机器人，其特征在于：前手爪左侧第二指关节驱动电机（453）、前手爪右侧第二指关节驱动电机（463）的定子分别固定于前手爪右侧第一指关节上支架（451）、前手爪右侧第一指关节上支架（461）末端，前手爪左侧第二指关节驱动电机（453）、前手爪右侧第二指关节驱动电机（463）的转子分别连接有前手爪左侧第二指关节机构（47）、前手爪右侧第二指关节机构（48）；前手爪左侧第二指关节下支架（472）、前手爪右侧第二指关节下支架（482）的末端分别固定有前手爪左侧第二指关节电磁铁（473）、前手爪右侧第二指关节电磁铁（483），通过控制前手爪左侧第二指关节驱动电机（453）、前手爪右侧第二指关节驱动电机（463）正反转，配合前手爪左侧第二指关节电磁铁（473）、前手爪右侧第二指关节电磁铁（483）的通断，实现对输电线路铁塔角钢直角下端面的吸合与释放；
4.根据权利要求3所述的一种输电线路铁塔多向攀爬机器人，其特征在于：通过协同控制前手爪第一指关节驱动电机（44）、前手爪左侧第二指关节驱动电机（453）、前手爪右侧第二指关节驱动电机（463），实现前手爪左侧第一指关节机构（45）、前手爪右侧第一指关节机构（46）与前手爪左侧第二指关节机构（47）、前手爪右侧第二指关节机构（48）对铁塔角钢直角正反面的磁性吸附和机械压合双重夹持和释放；
5.根据权利要求1所述的一种输电线路铁塔多向攀爬机器人其特征在于：当机器人对输电线路铁塔进行攀爬时，通过两个手爪对角钢做交替夹持和释放的同时，利用前后臂丝杠将机器人主体沿着输电线路铁塔角钢纵向向上、向下的运动；纵向向上攀爬时，前手爪释放角钢，后手爪仍然保持夹持状态，前臂丝杠驱动前手爪沿输电线路铁塔纵向向上移动到前臂上限位，前手爪夹持角钢，后手爪释放角钢，前臂丝杠驱动前臂整体沿输电线路铁塔纵向向上移动到前臂下限位，同时后臂丝杠驱动后手爪整体沿输电线路铁塔纵向向上移动到后臂上限位，后手爪夹持角钢，机器人每步攀爬的纵向行程为前臂的臂长，以此为一个步进单元；通过往复，机器人实现对输电线路铁塔主材进行纵向上升攀爬；逆向运动即为下降攀爬。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路铁塔多向攀爬机器人，其特征在于：当机器人需要从输电线路铁塔主材向横隔材攀爬时，攀爬机器人首先攀爬至前臂后臂中心位置对准输电线路铁塔主材和横隔材的连接处，第一步由前、后爪都保持对输电线路铁塔主材角钢的夹持状态，由前、后手爪轴向旋转电机驱动前臂、后臂轴向旋转至横隔材面；第二步通过由后手爪对输电线路铁塔主材角钢保持夹持状态作为支撑，前手爪释放，由转向机构驱动前臂相对后臂转动至前臂与横隔材水平；第三步，调整前手爪轴向旋转电机驱动前手爪与横隔材角钢直角端面垂直；第四步，控制前手爪对横隔材角钢进行夹持；第五步，释放后手爪，并通过转向机构调整后臂转动至与前臂平行；第六步，通过前臂丝杠沿横隔材横向前进，驱动后臂、后手爪至横隔材直角端面，控制后手爪保持夹持状态；至此，机器人主体完成从输电线路铁塔主材向横隔材移动全过程，机器人可沿输电线路铁塔横隔材做横向移动。
