CN109625112B - 一种爬杆机器人 - Google Patents
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Abstract
公开了一种爬杆机器人，该爬杆机器人包括：支架、多个爬轮组，爬轮组与支架连接，支架沿周向包围被爬杆，多个爬轮组间隔分布在支架上；支架为可伸缩结构能够适应不同直径的被爬杆；爬轮组中的爬轮与被爬杆的表面接触，爬轮的轴心与被爬杆的轴向垂直，爬轮组能够沿被爬杆的轴向滚动或停止滚动；多个爬轮组中的至少一个爬轮组为夹紧爬轮组，夹紧爬轮组设有夹紧装置，夹紧装置用于使爬轮组沿被爬杆的径向运行，从而使爬轮组与被爬杆的表面锁紧并使爬杆机器人固定在被爬杆上。本发明通过控制随柱体直径变化的机构动作与夹紧爬升轮动作分离，减少夹紧爬升轮夹紧装置的伸长量，提高系统刚度和防滑夹紧动作的响应速度，提高工作效率和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及特种机器人领域，更具体地，涉及一种爬杆机器人。
背景技术
随着社会的进步，越来越多的危险或者工人不易到达的检修任务需要攀爬机器人来完成。其中爬杆机器人是攀爬机器人中的一个重要分支，如水电站中的套液压启闭机的活塞杆、矗立在城市中的路灯杆以及一些中等大小直径的被爬杆。
对这些被爬杆的检测的环境大都比较恶劣且任务繁重，人工作攀爬作业效率低且往往比较困难甚至是危险的。
发明内容
本发明的目的是提出一种爬杆机器人，实现通过机器人的智能作业，代替人工作业，从而把工人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来，不仅提高工作效率，同时也避免了工人们攀爬过程中的不安全因素。
为实现上述目的，本发明提出了一种爬杆机器人，包括：支架、多个爬轮组，所述爬轮组与所述支架连接，所述支架沿周向包围被爬杆，多个所述爬轮组间隔分布在所述支架上；
所述支架为可伸缩结构能够适应不同直径的被爬杆；
所述爬轮组中的爬轮与被爬杆的表面接触，所述爬轮的轴心与被爬杆的轴向垂直，所述爬轮组能够沿被爬杆的轴向滚动或停止滚动；
多个所述爬轮组中的至少一个爬轮组为夹紧爬轮组，所述夹紧爬轮组设有夹紧装置，所述夹紧装置用于使所述爬轮组沿被爬杆的径向运行，从而使所述爬轮组与被爬杆的表面锁紧并使爬杆机器人固定在被爬杆上。
优选地，所述支架为三角形框架，所述三角形框架三个顶点分别设置有三个连接板，所述三角型框架的三边为伸缩套杆。
优选地，所述三角型框架三边的其中一边的所述伸缩套杆为可开合套杆，所述可开合套杆一端与所述支架铰接，另一端与所述支架的连接处设有锁紧开关。
优选地，三个所述连接板的其中一个与所述夹紧爬轮组连接，其它两个所述连接板分别与两个所述爬轮组连接。
优选地，与所述夹紧爬轮组连接的所述连接板设有导轨孔、丝杠孔和传动齿轮，所述传动齿轮设于该所述连接板内部。
优选地，所述夹紧装置包括丝杠和导轨，所述丝杠穿过所述丝杠孔并能够在所述丝杠孔内沿轴向运动，所述导轨穿过所述导轨孔并能够在所述导轨孔内沿轴向滑动，所述导轨的一端与所述夹紧爬轮组连接，所述丝杠的一端与所述夹紧爬轮组连接。
优选地，所述夹紧装置还包括丝杠驱动电机，所述丝杠驱动电机的电机轴设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述传动齿轮啮合，所述传动齿轮与所述丝杠配合。
优选地，每个所述爬轮组包括至少一个爬轮驱动电机和多个爬轮，所述爬轮驱动电机的电机轴和所述爬轮的轮轴通过齿轮组连接，所述爬轮驱动电机通过所述齿轮组带动多个所述爬轮沿相同方向、相同速度转动。
优选地，所述爬轮组中的多个所述爬轮并排平行设置，所述爬轮的表面为内凹的圆弧形。
优选地，还包括控制单元，所述控制单元与所述爬轮驱动电机和丝杠驱动电机电性连接，用于控制多个所述爬轮组同步工作以及控制所述锁紧装置工作。
本发明的有益效果为：本发明通过使随柱体直径变化的机构动作与夹紧爬升轮动作分离，减少夹紧爬升轮径向运动的距离，提高系统刚度并提升防滑夹紧动作的响应速度，实现了通过机器人代替人工作业，从而把工人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来，不仅提高工作效率，同时也避免了工人们攀爬过程中的不安全因素。
本发明的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其特征在于，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种爬杆机器人的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种爬杆机器人的细节示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种爬杆机器人的可开合套杆示意图。
附图标记说明：
1、支架、2、爬轮组；3、夹紧爬轮组；4、伸缩套杆；5、连接板；6、爬轮；7、爬轮驱动电机；8、导轨；9、丝杠；10、丝杠驱动电机；11、可开合套杆；12、锁紧开关。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的一种爬杆机器人包括：支架、多个爬轮组，爬轮组与支架连接，支架沿周向包围被爬杆，多个爬轮组间隔分布在支架上；
支架为可伸缩结构能够适应不同直径的被爬杆；
爬轮组中的爬轮与被爬杆的表面接触，爬轮的轴心与被爬杆的轴向垂直，爬轮组能够沿被爬杆的轴向滚动或停止滚动；
多个爬轮组中的至少一个爬轮组为夹紧爬轮组，夹紧爬轮组设有夹紧装置，夹紧装置用于使爬轮组沿被爬杆的径向运行，从而使爬轮组与被爬杆的表面锁紧并使爬杆机器人固定在被爬杆上。
具体地，多个爬轮组在可伸缩支架上均匀分布并包围被爬杆，爬轮组能够与被爬杆的表面接触并沿被爬杆的轴向滚动，夹紧爬轮组能够沿径向运动，从而能够使机器人停止在被爬杆的任意位置，实现了控制随柱体直径变化的机构动作与夹紧爬轮组的动作分离，提高系统刚度并提升防滑夹紧动作的响应速度。
在一个示例中，支架为三角形框架，三角形框架三个顶点分别设置有三个连接板，三角型框架的三边为伸缩套杆。
具体地，采用三角形框架能够有效保证机械强度和结构的稳定，伸缩杆可以通过伸缩调节适应不同直径的被爬杆，实现了三角形框架的可伸缩性，具有适应不同被爬杆的能力。
在一个示例中，三角型框架三边的其中一边的伸缩套杆为可开合套杆，可开合套杆一端与支架铰接，另一端与支架的连接处设有锁紧开关。
具体地，一边的伸缩杆上设有铰链以及锁紧开关，开打锁紧开关套在被爬杆上，通过伸缩杆调节适应不同直径的被爬杆使爬轮组与被爬杆表面接触然后关闭锁紧开关即可爬升。
在一个示例中，三个连接板的其中一个与夹紧爬轮组连接，其它两个连接板分别与两个爬轮组连接。
具体的，在三角形支架中的三个顶点分别设置一个夹紧爬轮组和两个爬轮组，使用一个夹紧爬轮组即能够实现机器人的夹紧动作，由于使用三角形结构使得夹紧爬轮组和爬轮组可以同时进行爬升，实现了多组爬轮对心动作同步，避免由不在同一平面多组爬升轮对心偏差导致的攀爬阻力增加。
在一个示例中，与夹紧爬轮组连接的连接板设有导轨孔、丝杠孔和传动齿轮，传动齿轮设于该连接板内部。
在一个示例中，夹紧装置包括丝杠和导轨，丝杠穿过丝杠孔并能够在丝杠孔内沿轴向运动，导轨穿过导轨孔并能够在导轨孔内沿轴向滑动，导轨的一端与夹紧爬轮组连接，丝杠的一端与夹紧爬轮组连接。
在一个示例中，夹紧装置还包括丝杠驱动电机，丝杠驱动电机的电机轴设置有驱动齿轮，驱动齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮与丝杠配合。
具体地，夹紧装置通过导轨与夹紧爬轮组固定连接并通过电机驱动丝杠转动进而带动导轨和夹紧爬轮组向被爬杆的表面运动，由于夹紧爬轮组与爬轮组三角形布置，能够带动所有爬轮组对被爬杆的夹紧动作。
在一个示例中，每个爬轮组包括至少一个爬轮驱动电机和多个爬轮，爬轮驱动电机的电机轴和爬轮的轮轴通过齿轮组连接，爬轮驱动电机通过所述齿轮组带动多个爬轮沿相同方向、相同速度转动。
在一个示例中，爬轮组中的多个爬轮并排平行设置，爬轮的表面为内凹的圆弧形。
具体地，爬轮电机驱动带动多个爬轮一起运动，爬轮与柱体的接触面采用内凹的弧面设计，增加爬轮与柱体的接触面积，使爬轮与柱体的接触面由点线接触变为面接触，并且不破坏攀爬表面。
在一个示例中，还包括控制单元，控制单元与爬轮驱动电机和丝杠驱动电机电性连接，用于控制多个爬轮组同步工作以及控制锁紧装置工作。
具体地，通过控制单元控制所有爬轮驱动电机同步工作，当攀爬到指定位置时，控制爬轮组和夹紧爬轮组停止运动，并启动夹紧装置夹紧以确保机器人可以固定在此位置。
实施例：
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种爬杆机器人的结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种爬杆机器人的细节示意图。图3示出了根据本发明的一个实施例的一种爬杆机器人的可开合套杆示意图。
如图1～3所示，本发明的一种爬杆机器人包括：三角支架1、两个爬轮组2、一个夹紧爬轮组3，爬轮组2、夹紧爬轮组3分别设置于三角支架1的三个顶点并通过三个连接板5与三角支架固定连接，三角支架1沿周向包围被爬杆；三角支架1为可伸缩结构能够适应不同直径的被爬杆；爬轮组2、夹紧爬轮组3中的爬轮6与被爬杆的表面接触，爬轮6的轴心与被爬杆的轴向垂直，爬轮组2、夹紧爬轮组3能够沿被爬杆的轴向滚动或停止滚动；夹紧爬轮组3设有夹紧装置，夹紧装置用于使夹紧爬轮组3沿被爬杆的径向运行，从而使两个爬轮组2和夹紧爬轮组3与被爬杆的表面锁紧并使爬杆机器人固定在被爬杆上，三角支架1为三角形框架，三角型框架的三边为伸缩套杆4，三角型框架的其中一边的伸缩套杆4为可开合套杆11，可开合套杆11一端与三角支架1铰接，另一端与三角支架1的连接处设有锁紧开关12，三个连接板5的其中一个与夹紧爬轮组3连接，其它两个连接板5分别与两个爬轮组2连接，与夹紧爬轮组3连接的连接板5设有导轨孔、丝杠孔和传动齿轮(未示出)，传动齿轮设于该连接板5内部，夹紧装置包括丝杠9和导轨8，丝杠9穿过丝杠孔并能够在丝杠孔内沿轴向运动，导轨8穿过导轨孔并能够在导轨8孔内沿轴向滑动，导轨8的一端与夹紧爬轮组3连接，丝杠9的一端与夹紧爬轮组3连接。夹紧装置还包括丝杠驱动电机10，丝杠驱动电机10的电机轴设置有驱动齿轮(未示出)，驱动齿轮与传动齿轮啮合，传动齿轮与丝杠9配合。每个爬轮组2和夹紧爬轮组3均包括一个爬轮驱动电机7和两个爬轮6，爬轮驱动电机7的电机轴和爬轮6的轮轴通过齿轮组(未示出)连接，齿轮组包括固定于爬轮驱动电机轴端的主动齿轮和分别固定于两个爬轮轴一端的两个相同的从动齿轮，两个从动分别和主动齿轮啮合，爬轮驱动电机7通过齿轮组带动两个爬轮6沿相同方向、相同速度转动，爬轮组中的两个爬轮6并排平行设置，爬轮6的表面为内凹的圆弧形。还包括控制单元(未示出)，控制单元与爬轮驱动电机7和丝杠驱动电机10电性连接，用于控制两个爬轮组2和夹紧爬轮组3同步工作以及控制锁紧装置工作。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (5)
1.一种爬杆机器人，其特征在于，包括：支架、多个爬轮组，所述爬轮组与所述支架连接，所述支架沿周向包围被爬杆，多个所述爬轮组间隔分布在所述支架上；
所述支架为可伸缩结构能够适应不同直径的被爬杆；
所述爬轮组中的爬轮与被爬杆的表面接触，所述爬轮的轴心与被爬杆的轴向垂直，所述爬轮组能够沿被爬杆的轴向滚动或停止滚动；
多个所述爬轮组中的至少一个爬轮组为夹紧爬轮组，所述夹紧爬轮组设有夹紧装置，所述夹紧装置用于使所述爬轮组沿被爬杆的径向运行，从而使所述爬轮组与被爬杆的表面锁紧并使爬杆机器人固定在被爬杆上；
所述支架为由两个三角形框架组成的双层框架结构，两个所述三角形框架三个顶点之间分别通过一个连接板连接，所述三角型框架的三边均为伸缩套杆；
三个所述连接板的其中一个与所述夹紧爬轮组连接，其它两个所述连接板分别与两个所述爬轮组连接；
与所述夹紧爬轮组连接的所述连接板设有导轨孔、丝杠孔和传动齿轮，所述传动齿轮设于该所述连接板内部；
所述夹紧装置包括丝杠和导轨，所述丝杠穿过所述丝杠孔并能够在所述丝杠孔内沿轴向运动，所述导轨穿过所述导轨孔并能够在所述导轨孔内沿轴向滑动，所述导轨的一端与所述夹紧爬轮组连接，所述丝杠的一端与所述夹紧爬轮组连接；
所述夹紧装置还包括丝杠驱动电机，所述丝杠驱动电机的电机轴设置有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述传动齿轮啮合，所述传动齿轮与所述丝杠配合。
2.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述三角型框架三边的其中一边的所述伸缩套杆为可开合套杆，所述可开合套杆一端与所述支架铰接，另一端与所述支架的连接处设有锁紧开关。
3.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，每个所述爬轮组包括至少一个爬轮驱动电机和多个爬轮，所述爬轮驱动电机的电机轴和所述爬轮的轮轴通过齿轮组连接，所述爬轮驱动电机通过所述齿轮组带动多个所述爬轮沿相同方向、相同速度转动。
4.根据权利要求3所述的爬杆机器人，其特征在于，所述爬轮组中的多个所述爬轮并排平行设置，所述爬轮的表面为内凹的圆弧形。
5.根据权利要求4所述的爬杆机器人，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述爬轮驱动电机和丝杠驱动电机电性连接，用于控制多个所述爬轮组同步工作以及控制所述夹紧装置工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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