本发明公开了一种落杆式自动爬杆机器装置及其方法，包括以下步骤：1)地面直行：打开控制开关，直行至爬杆底部，进入爬杆位置，即爬杆位于U型槽的半圆形槽底中，水平运动停止；2)固定爬杆：通过舵机控制杆释放落杆，倒在落杆搭载台的平台上，由丝杠控制落杆夹紧，将爬杆固定在由落杆和U型槽围成的封闭圈中；3)竖直沿杆爬行：由电机驱动动轮装置运行，带动底盘沿竖直方向进行爬杆。本发明提供的落杆式自动爬杆机器装置及其方法，相对于现有技术，具有优势如下：加工、控制、使用简便，成本低廉，且可以搭载较多其他模块，实现不同的功能。
1.一种落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：由底盘与固连设置在其上的动轮装置及落杆定位装置组成，所述动轮装置沿爬杆运动；
所述底盘中间开设顶端开口、槽底呈半圆形的U型槽，所述U型槽的开口宽度为不大于圆柱形爬杆的直径；
所述动轮装置与爬杆贴合，包括两个主动轮，所述主动轮对称设置在位于所述U型槽的槽底两侧的底盘上；
所述落杆定位装置由落杆和丝杠机构组成，分别设于所述U型槽两侧的底盘上，所述落杆距离所述U型槽槽底的距离大于所述爬杆的直径；其中，所述落杆沿竖直面摆动；所述丝杠机构上设置有落杆搭载台，所述落杆释放落下时，倒在所述落杆搭载台上并固定。
2.根据权利要求1所述的落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：所述主动轮连接电机，互呈直角布置。
3.根据权利要求1所述的落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：所述动轮装置还包括两个从动轮，分别为从动轮B和从动轮A，其中，从动轮B固定于所述落杆上并以落杆为轴，从动轮A位于所述U型槽的槽底的底盘下方；
从动轮B和从动轮A的安装位置满足：从动轮A和当所述落杆水平落下时的从动轮B，两个从动轮的中心垂直面与所述U型槽的中轴垂直面重合。
4.根据权利要求1所述的落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：所述丝杠机构通过轴承座固定在底盘上，丝杠通过联轴器连接电机。
5.根据权利要求1所述的落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：所述丝杠机构为滚珠丝杠机构。
6.根据权利要求1所述的落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：所述落杆在竖直面的摆动角度为0～120°。
7.根据权利要求1所述的落杆式自动爬杆机器装置，其特征在于：所述底盘上固连有舵机控制杆，与落杆连接，控制落杆的释放下落。
8.一种落杆式自动爬杆机器装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)地面直行：打开控制开关，直行至爬杆底部，进入爬杆位置，即爬杆位于U型槽的半圆形槽底中，水平运动停止；
2)固定爬杆：到达爬杆位置后，通过舵机控制杆释放落杆，使落杆倒在落杆搭载台的平台上，并由丝杠控制落杆搭载台带着杆夹紧，直到以落杆为轴的从动轮B与爬杆贴合，使爬杆固定在由落杆和U型槽围成的封闭圈中并夹紧；
3)竖直沿杆爬行：由电机驱动动轮装置运行，带动底盘沿竖直方向进行爬杆。
一种落杆式自动爬杆机器装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种落杆式自动爬杆机器装置及其方法。
背景技术
[0002] 本发明基于ROBOCON比赛中爬杆要求而产生，可以用较为简单的方法实现爬杆。而当前大多数爬杆都有结构复杂、重心不稳等缺点，本发明在保证携带重量的同时，又具有较为简单的结构和低廉的造价。
发明内容
[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种落杆式自动爬杆机器装置及其方法，实现机器人地面直行、竖直沿杆爬行的功能：
[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] 一种落杆式自动爬杆机器装置，由底盘与固连设置在其上的动轮装置及落杆定位装置组成，所述动轮装置沿爬杆运动；
[0006] 所述底盘中间开设顶端开口、槽底呈半圆形的U型槽，所述U型槽的开口宽度为不大于圆柱形爬杆的直径；
[0007] 所述动轮装置与爬杆贴合，包括两个主动轮，所述主动轮对称设置在位于所述U型槽的槽底两侧的底盘上；
[0008] 所述落杆定位装置由落杆和丝杠机构组成，分别设于所述U型槽两侧的底盘上，所述落杆距离所述U型槽槽底的距离大于所述爬杆的直径；其中，所述落杆沿竖直面上摆动；所述丝杠机构上设置有落杆搭载台，所述落杆释放落下时，倒在所述落杆搭载台上并固定。
[0009] 进一步的，所述主动轮连接电机，互呈直角布置。这样不仅可以最大限度利用电机驱动力，还可以与前面落杆上的轮子形成对称布置，减少所需轮子的数量。
[0010] 进一步的，所述动轮装置还包括两个从动轮，分别为从动轮B和从动轮A，其中，从动轮B固定于所述落杆上，从动轮A位于所述U型槽的槽底的底盘下方；
[0011] 从动轮B和从动轮A的安装位置满足：从动轮A和当所述落杆水平落下时的从动轮B，两个从动轮的中心垂直面与所述U型槽的中轴垂直面重合；
[0012] 进一步的，所述丝杠机构通过轴承座固定在底盘上，丝杠通过联轴器连接电机。
[0013] 进一步的，所述丝杠机构为滚珠丝杠机构。其控制方式简单，且可以根据要求选择不同粗细的丝杠来实现不同的夹紧力要求。
[0014] 进一步的，所述落杆在竖直面上的摆动角度为0～120°。
[0015] 进一步的，所述底盘上固连有舵机控制杆，与落杆连接，控制落杆的释放下落。
[0016] 上述的落杆式自动爬杆机器装置的方法，包括以下步骤：
[0017] 1)地面直行：打开控制开关，直行至爬杆底部，进入爬杆位置，即爬杆位于U型槽的半圆形槽底中，水平运动停止；
[0018] 2)固定爬杆：到达爬杆位置后，通过舵机控制杆释放落杆，使落杆倒在落杆搭载台的平台上，并由丝杠控制搭载台带着杆夹紧，直到以落杆为轴的从动轮B与爬杆贴合，使爬杆固定在由落杆和U型槽围成的封闭圈中并夹紧。
[0019] 3)竖直沿杆爬行：由电机驱动动轮装置运行，带动底盘沿竖直方向进行爬杆。
[0020] 有益效果：本发明提供的落杆式自动爬杆机器装置及其方法，相对于现有技术，具有优势如下：加工、控制、使用简便，成本低廉，且可以搭载较多其他模块，实现不同的功能。
附图说明
[0021] 图1为本发明的主动轮结构示意图；
[0022] 图2为本发明的从动轮结构示意图；
[0023] 图3为本发明的底盘结构示意图；
[0024] 图4为本发明的落杆结构示意图；
[0025] 图5为本发明的滚珠丝杠机构结构示意图；
[0026] 图6为本发明的爬杆效果示意图。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0028] 如图1所示为一种落杆式自动爬杆机器装置，由底盘与固连设置在其上的动轮装置及落杆定位装置组成，如图3所示，底盘中间开设顶端开口、槽底呈半圆形的U型槽，U型槽的开口宽度为不大于圆柱形爬杆的直径；底盘整个成“U”字形，以保证能够从爬杆下方进入预定爬杆位置。
[0029] 动轮装置与爬杆贴合，沿爬杆运动；动轮装置包括两个主动轮和两个从动轮，如图1所示，主动轮对称设置在位于U型槽的槽底两侧的底盘上，主动轮连接电机，互呈直角布置。如图2所示，两个从动轮分别为从动轮B和从动轮A，其中，从动轮B固定于落杆上，从动轮A位于U型槽的槽底的底盘下方；从动轮B和从动轮A的安装位置满足：从动轮A和当落杆水平落下时的从动轮B，两个从动轮的中心垂直面与U型槽的中轴垂直面重合。
[0030] 落杆定位装置由落杆和丝杠机构组成，分别通过轴承座固定设于U型槽两侧的底盘上，落杆距离U型槽槽底的距离大于爬杆的直径；其中，落杆沿垂直面上摆动角度为0～120°；如图5所示，丝杠机构为滚珠丝杠机构，丝杠通过联轴器连接电机，其上设置有落杆搭载台，落杆释放落下时，倒在落杆搭载台上并固定。如图4所示，底盘上固连有舵机控制杆，与落杆连接，控制落杆的释放下落。由舵机控制杆控制落杆的释放，落杆释放后倒在落杆搭载台的平台上，由丝杠控制落杆夹紧。
[0031] 实施例
[0032] 上述的落杆式自动爬杆机器装置的方法，包括以下步骤：
[0033] 1)地面直行：将机器人放在地上，打开控制开关，直行至爬杆底部，进入爬杆位置，即爬杆位于U型槽的半圆形槽底中，水平运动停止；
[0034] 2)固定爬杆：通过舵机控制杆释放落杆，倒在落杆搭载台的平台上，由丝杠控制落杆夹紧，将爬杆固定在由落杆和U型槽围成的封闭圈中；
[0035] 3)竖直沿杆爬行：由电机驱动动轮装置运行，带动底盘沿竖直方向开始进行爬杆，爬行至某一设定位置，由传感器识别而自动停止或者遥控器控制停止。如图6所示。
[0036] 底盘后部有较大空余空间，可搭载其他模块完成不同要求的任务。
[0037] 为了保证在整个爬杆过程中稳定爬行，采用了三层轮，以从动-主动-从动的摩擦轮布置方式保证爬杆过程的安全与稳定。三层高度不同的轮子，不管车身重心靠前还是靠后，车本身都可以靠摩擦轮上下的布置实现静止时的自锁，爬杆时的稳定。
[0038] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
