一种越障爬杆机器人

摘要

本发明公开了一种越障爬杆机器人，包括两个行走臂；行走臂包括两个上下分布的夹紧机构，上部夹紧机构的底部设置伸缩机构，下部夹紧机构的顶部设置平移机构，伸缩机构与平移机构相连；平移机构能够控制上下两个夹紧机构之间沿杆体径向方向的距离；伸缩机构能够控制上下两个夹紧机构之间沿杆体轴向方向的距离；两个行走臂的上下两端均通过旋转机构相连；旋转机构能够控制两个行走臂之间的夹角。本发明通过两个行走臂的设置，以及行走臂上夹紧机构、平移机构、伸缩机构的设置，以及两个行走臂之间旋转机构的设置，既能实现机器人对杆体的爬升作业，也能实现对杆体上环形障碍、较突出障碍的越障爬升作业。

权利要求

1.一种越障爬杆机器人，其特征在于，包括两个行走臂；

所述行走臂包括两个上下分布的夹紧机构，上部夹紧机构的底部设置伸缩机构，下部夹紧机构的顶部设置平移机构，伸缩机构与平移机构相连；

所述平移机构能够控制上下两个夹紧机构之间沿杆体径向方向的距离；

所述伸缩机构能够控制上下两个夹紧机构之间沿杆体轴向方向的距离；

两个行走臂的上下两端均通过旋转机构相连；所述旋转机构能够控制两个行走臂之间的夹角；

所述平移机构包括固定设置在下部夹紧机构顶部的第一平移板；

第一平移板的上部沿杆体的径向方向滑动配合有第二平移板；第一平移板、第二平移板之间设置平移控制机构，平移控制机构能够控制第一平移板、第二平移板之间的相对滑动；

第二平移板的顶部设置有沿杆体轴向方向延伸的升降筒，升降筒的内侧壁上设置内螺纹。

2.如权利要求1所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述夹紧机构包括夹紧气缸、夹紧支架以及两个夹爪组件；

所述夹紧气缸固定设置在夹紧支架上；

所述夹紧气缸的活塞杆与两个夹爪组件相连，夹紧气缸能够控制两个夹爪组件同步相向靠近以夹持住杆体或同步背向远离以松开杆体。

3.如权利要求2所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述夹爪组件包括夹爪、连板，夹爪包括相固连的弧形夹持部、连接部；连接部靠近弧形夹持部的端部与夹紧支架相铰接，连接部远离弧形夹持部的端部与连板一端相铰接，连板另一端与夹紧气缸的活塞杆相铰接。

4.如权利要求1所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述平移控制机构包括固定设置在第一平移板顶部的两条沿杆体径向方向延伸的齿条，每条齿条的上部均啮合连接有一个齿轮；

两个齿轮通过齿轮轴同轴相连；齿轮轴的两端与第二平移板进行转动配合；

所述第二平移板上设置有能够控制齿轮转动的驱动件。

5.如权利要求4所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述驱动件包括固定设置在第二平移板顶端的平移电机；

平移电机的输出轴向下与第一斜齿轮进行同轴固定连接；

齿轮轴上同轴固定设置有与第一斜齿轮进行啮合连接的第二斜齿轮。

6.如权利要求1所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述伸缩机构包括固定设置在上部夹紧机构底部的伸缩电机；

伸缩电机的输出轴向下与升降杆同轴固定连接；

升降杆的外壁面上设置外螺纹，升降杆与升降筒进行螺纹配合；

伸缩机构与平移机构之间设置有两组能够沿杆体轴向方向进行伸缩的伸缩架。

7.如权利要求2所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述旋转机构包括电动推杆；

上部旋转机构的电动推杆两端分别与两个行走臂中的上部夹紧机构相铰接；

下部旋转机构的电动推杆两端分别与两个行走臂中的下部夹紧机构相铰接。

8.如权利要求7所述的越障爬杆机器人，其特征在于，其中一个行走臂中上部夹紧机构的夹紧支架下端固定设置第一铰接板、下部夹紧机构的夹紧支架底端固定设置第二铰接板；

另一个行走臂中上部夹紧机构的夹紧支架顶端固定设置第三铰接板、下部夹紧机构的夹紧支架上端固定设置第四铰接板；

上部旋转机构的电动推杆两端分别与第一铰接板、第三铰接板相铰接；

下部旋转机构的电动推杆两端分别与第二铰接板、第四铰接板相铰接。

说明书

一种越障爬杆机器人

技术领域

[0001] 本发明属于工业机器人技术领域，具体涉及一种越障爬杆机器人。

背景技术

[0002] 目前，电线杆、路灯杆等杆状物体在高空作业时，工人需要攀爬这些杆状物体，从而具有安全风险。而爬杆机器人可以替代工人进行高空攀爬，从而完成高空作业等具有高风险的工作，极大的保障了工人工作过程中的人身安全，提高了工作效率。

[0003] 然而，目前的爬杆机器人普遍存在越障能力较差的特点，对于较突出的障碍比如路牌等杆子上的附加零部件存在难以翻越的状况。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种越障爬杆机器人。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0006] 一种越障爬杆机器人，包括两个行走臂；

[0007] 所述行走臂包括两个上下分布的夹紧机构，上部夹紧机构的底部设置伸缩机构，下部夹紧机构的顶部设置平移机构，伸缩机构与平移机构相连；

[0008] 所述平移机构能够控制上下两个夹紧机构之间沿杆体径向方向的距离；

[0009] 所述伸缩机构能够控制上下两个夹紧机构之间沿杆体轴向方向的距离；

[0010] 两个行走臂的上下两端均通过旋转机构相连；所述旋转机构能够控制两个行走臂之间的夹角。

[0011] 优选的，所述夹紧机构包括夹紧气缸、夹紧支架以及两个夹爪组件；

[0012] 所述夹紧气缸固定设置在夹紧支架上；

[0013] 所述夹紧气缸的活塞杆与两个夹爪组件相连，夹紧气缸能够控制两个夹爪组件同步相向靠近以夹持住杆体或同步背向远离以松开杆体。

[0014] 优选的，所述夹爪组件包括夹爪、连板，夹爪包括相固连的弧形夹持部、连接部；连接部靠近弧形夹持部的端部与夹紧支架相铰接，连接部远离弧形夹持部的端部与连板一端相铰接，连板另一端与夹紧气缸的活塞杆相铰接。

[0015] 优选的，所述平移机构包括固定设置在下部夹紧机构顶部的第一平移板；

[0016] 第一平移板的上部沿杆体的径向方向滑动配合有第二平移板；第一平移板、第二平移板之间设置平移控制机构，平移控制机构能够控制第一平移板、第二平移板之间的相对滑动；

[0017] 第二平移板的顶部设置有沿杆体轴向方向延伸的升降筒，升降筒的内侧壁上设置内螺纹。

[0018] 优选的，所述平移控制机构包括固定设置在第一平移板顶部的两条沿杆体径向方向延伸的齿条，每条齿条的上部均啮合连接有一个齿轮；

[0019] 两个齿轮通过齿轮轴同轴相连；齿轮轴的两端与第二平移板进行转动配合；

[0020] 所述第二平移板上设置有能够控制齿轮转动的驱动件。

[0021] 优选的，所述驱动件包括固定设置在第二平移板顶端的平移电机；

[0022] 平移电机的输出轴向下与第一斜齿轮进行同轴固定连接；

[0023] 齿轮轴上同轴固定设置有与第一斜齿轮进行啮合连接的第二斜齿轮。

[0024] 优选的，所述伸缩机构包括固定设置在上部夹紧机构底部的伸缩电机；

[0025] 伸缩电机的输出轴向下与升降杆同轴固定连接；

[0026] 升降杆的外壁面上设置外螺纹，升降杆与升降筒进行螺纹配合；

[0027] 伸缩机构与平移机构之间设置有两组能够沿杆体轴向方向进行伸缩的伸缩架。

[0028] 优选的，所述旋转机构包括电动推杆；

[0029] 上部旋转机构的电动推杆两端分别与两个行走臂中的上部夹紧机构相铰接；

[0030] 下部旋转机构的电动推杆两端分别与两个行走臂中的下部夹紧机构相铰接。

[0031] 优选的，其中一个行走臂中上部夹紧机构的夹紧支架下端固定设置第一铰接板、下部夹紧机构的夹紧支架底端固定设置第二铰接板；

[0032] 另一个行走臂中上部夹紧机构的夹紧支架顶端固定设置第三铰接板、下部夹紧机构的夹紧支架上端固定设置第四铰接板；

[0033] 上部旋转机构的电动推杆两端分别与第一铰接板、第三铰接板相铰接；

[0034] 下部旋转机构的电动推杆两端分别与第二铰接板、第四铰接板相铰接。

[0035] 本发明的有益效果是：

[0036] 本发明通过两个行走臂的设置，以及行走臂上夹紧机构、平移机构、伸缩机构的设置，以及两个行走臂之间旋转机构的设置，既能实现机器人对杆体的爬升作业，也能实现对杆体上环形障碍、较突出障碍的越障爬升作业；因此本申请机器人具有较高的越障能力，解决了现有机器人难以翻越杆体上较突出障碍(如路牌)的问题。

附图说明

[0037] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

[0038] 图1是本发明越障爬杆机器人的结构示意立体图；

[0039] 图2是本发明中行走臂的结构示意图；

[0040] 图3是本发明中夹紧机构的结构示意图；

[0041] 图4是本发明中平移机构的结构示意图；

[0042] 其中：

[0043] 0‑杆体；

[0044] 1‑夹紧机构，101‑夹紧气缸，102‑夹紧支架，103‑连板，104‑弧形夹持部，105‑连接部；

[0045] 2‑平移机构，201‑第一平移板，2011‑滑槽，202‑第二平移板，2021‑滑块，203‑升降筒，204‑平移电机，2041‑电机支架，205‑第一斜齿轮，206‑齿条，207‑齿轮，208‑齿轮轴，209‑第二斜齿轮；

[0046] 3‑伸缩机构，301‑伸缩电机，302‑升降杆，303‑减速器，304‑电机安装架，305‑伸缩架，3051‑连杆，3052‑安装块，3053‑连杆滑块，3054‑连杆滑槽；

[0047] 4‑旋转机构，401‑电动推杆，402‑第一铰接板，403‑第二铰接板，404‑第三铰接板，405‑第四铰接板。

具体实施方式

[0048] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0049] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0050] 在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

[0051] 本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

[0052] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0053] 如图1‑2所示，一种越障爬杆机器人，包括两个行走臂；

[0054] 所述行走臂包括两个上下分布的夹紧机构1，上部夹紧机构1的底部设置伸缩机构3，下部夹紧机构1的顶部设置平移机构2，伸缩机构3与平移机构2相连；

[0055] 所述平移机构2能够控制上下两个夹紧机构1之间沿杆体0径向方向的距离；

[0056] 所述伸缩机构3能够控制上下两个夹紧机构1之间沿杆体0轴向方向的距离；

[0057] 两个行走臂1的上下两端均通过旋转机构4相连；所述旋转机构4能够控制两个行走臂1之间的夹角。

[0058] 优选的，如图3所示，所述夹紧机构1包括夹紧气缸101、夹紧支架102以及两个夹爪组件；

[0059] 所述夹紧气缸101固定设置在夹紧支架102上；

[0060] 所述夹紧气缸101的活塞杆与两个夹爪组件相连，夹紧气缸101能够控制两个夹爪组件同步相向靠近以夹持住杆体0或同步背向远离以松开杆体0。

[0061] 优选的，如图3所示，所述夹爪组件包括夹爪、连板103，夹爪包括相固连的弧形夹持部104、连接部105；连接部105靠近弧形夹持部104的端部与夹紧支架102相铰接，连接部105远离弧形夹持部104的端部与连板103一端相铰接，连板103另一端与夹紧气缸101的活塞杆相铰接。

[0062] 夹紧气缸101的活塞杆伸缩过程中，能够实现两个弧形夹持部104的同步相向靠近以夹持住杆体0或同步背向远离以松开杆体0。

[0063] 优选的，如图4所示，所述平移机构2包括固定设置在下部夹紧机构1顶部的第一平移板201；

[0064] 第一平移板201的上部沿杆体0的径向方向滑动配合有第二平移板202；第一平移板201、第二平移板202之间设置平移控制机构，平移控制机构能够控制第一平移板201、第二平移板202之间的相对滑动；具体地，第一平移板201上设置有沿杆体0径向方向延伸的滑槽2011，第二平移板202上设置有与滑槽2011进行滑动配合的滑块2021；

[0065] 第二平移板202的顶部设置有沿杆体0轴向方向延伸的升降筒203，升降筒203的内侧壁上设置内螺纹。

[0066] 优选的，如图4所示，所述平移控制机构包括固定设置在第一平移板201顶部的两条沿杆体0径向方向延伸的齿条206，每条齿条206的上部均啮合连接有一个齿轮207；

[0067] 两个齿轮207通过齿轮轴208同轴相连，具体地，齿轮207与齿轮轴208进行键连接；齿轮轴208的两端与第二平移板202进行转动配合；

[0068] 所述第二平移板202上设置有能够控制齿轮207转动的驱动件。

[0069] 优选的，如图4所示，所述驱动件包括固定设置在第二平移板202顶端的平移电机204；具体地，平移电机204通过电机支架2041固定设置在第二平移板202顶端；

[0070] 平移电机204的输出轴向下与第一斜齿轮205进行同轴固定连接，具体地，平移电机204的输出轴与第一斜齿轮205通过联轴器进行连接；

[0071] 齿轮轴208上同轴固定设置有与第一斜齿轮205进行啮合连接的第二斜齿轮209。

[0072] 平移电机204启动，带动第一斜齿轮205转动，在第一斜齿轮205、第二斜齿轮209之间的配合下，实现齿轮轴208的转动，从而带动齿轮轴208上两个齿轮207的转动，从而在齿轮207与齿条206的配合下，实现第一平移板201、第二平移板202之间的相对滑动。

[0073] 当与第一平移板201相连的下部夹紧机构1夹持住杆体0、与第二平移板202相连的上部夹紧机构1松开杆体0时，启动平移电机204时，第二平移板202将带动上部夹紧机构1沿杆体0的径向方向进行移动；

[0074] 当与第一平移板201相连的下部夹紧机构1松开杆体0、与第二平移板202相连的上部夹紧机构1夹持住杆体0时，启动平移电机204时，第一平移板202将带动下部夹紧机构1沿杆体0的径向方向进行移动。

[0075] 优选的，如图2所示，所述伸缩机构3包括固定设置在上部夹紧机构1底部的伸缩电机301；

[0076] 伸缩电机301的输出轴向下与升降杆302同轴固定连接，具体地，伸缩电机301的输出轴与减速器303相连，减速器303的输出轴向下与升降杆302通过联轴器进行连接；伸缩电机301通过电机安装架304固定设置在上部夹紧机构1的底部，减速器303的外壳与上部夹紧机构1的底端固定连接；

[0077] 升降杆302的外壁面上设置外螺纹，升降杆302与升降筒203进行螺纹配合；

[0078] 伸缩机构3与平移机构2之间设置有两组能够沿杆体0轴向方向进行伸缩的伸缩架305。

[0079] 当伸缩机构3控制夹紧机构1移动时，伸缩架305给夹紧机构1提供一定的导向作用，同时也为整个爬杆机器人的移动提供更好的灵活性和缓冲。

[0080] 具体地，伸缩架305采用现有技术就能实现，本申请中，伸缩架305包括由若干连杆3051交叉铰接而成的伸缩架本体以及位于伸缩架本体两端的安装块3052，伸缩架本体每端的两个连杆3051端部均铰接有连杆滑块3053，安装块3052上设置有连杆滑槽3054，连杆滑块3053与相应的连杆滑槽3054进行滑动配合，以此配合实现伸缩架本体的伸缩；伸缩架305中的一个安装块3052与减速器303外壳固连、另一个安装块3052与第二平移板202固连。

[0081] 当行走臂中的上下之一的夹紧机构1夹紧杆体、另一个夹紧机构1松开杆体0时，此时启动伸缩电机301，能够实现松开杆体0的夹紧机构1的沿杆体轴向方向的移动。

[0082] 优选的，如图1所示，所述旋转机构4包括电动推杆401；

[0083] 上部旋转机构4的电动推杆401两端分别与两个行走臂中的上部夹紧机构1相铰接；

[0084] 下部旋转机构4的电动推杆401两端分别与两个行走臂中的下部夹紧机构1相铰接。

[0085] 优选的，其中一个行走臂中上部夹紧机构1的夹紧支架102下端固定设置第一铰接板402、下部夹紧机构1的夹紧支架102底端固定设置第二铰接板403；

[0086] 另一个行走臂中上部夹紧机构1的夹紧支架102顶端固定设置第三铰接板404、下部夹紧机构1的夹紧支架上端固定设置第四铰接板405；

[0087] 上部旋转机构4的电动推杆401两端分别与第一铰接板402、第三铰接板404相铰接；

[0088] 下部旋转机构4的电动推杆401两端分别与第二铰接板403、第四铰接板405相铰接。

[0089] 其中电动推杆401的伸缩方向与杆体0的轴向方向相垂直；第一铰接板402、第三铰接板404、第二铰接板403、第四铰接板405的位置设置，能够保证两个行走臂上的上下两个夹紧机构1交叉设置，即一个行走臂中的上部夹紧机构1、下部夹紧机构1分别位于另一个行走臂中上部夹紧机构1、下部夹紧机构1的上部，从而避免两个行走臂中夹紧机构的干涉。

[0090] 同时，本申请中电动推杆401的设置，一方面能够保证两个行走臂之间的连接；另一方面，当一个行走臂夹紧杆体0、另一个行走臂松开杆体0时，此时若电动推杆401启动，可以实现松开杆体0的行走臂绕杆体0的旋转运动，通过旋转动作可以实现行走臂对于较突出障碍的躲避。

[0091] 一种越障爬杆机器人，其具体实施方式如下：

[0092] 本申请提出的一种越障爬杆机器人，能够适应大部分带有环形障碍的杆体，同时也可以适应带有较突出障碍，如路牌等障碍的杆体。对应不同的杆体有不同的行走越障方式。

[0093] 其中，当杆体0的粗细不同时，夹紧机构1中夹紧气缸101活塞杆的伸出距离也不同，从而两个弧形夹持部104对应的开合大小也不同。

[0094] 杆体0上没有障碍时的爬升过程如下：

[0095] 两个行走臂中的两组上部夹紧机构1打开，两组下部夹紧机构1夹紧杆体0；

[0096] 然后两个行走臂中伸缩机构3的伸缩电机301启动，促使两个行走臂中的两组上部夹紧机构1向上移动，随后两组上部夹紧机构1夹紧杆体0，两组下部夹紧机构1打开；

[0097] 然后两个行走臂中伸缩机构3的伸缩电机301再次启动，促使两个行走臂中的两组下部夹紧机构1向上移动，随后两个行走臂中的两组上部夹紧机构1打开，两组下部夹紧机构1夹紧杆体0；

[0098] 以上便完成了一次伸缩攀爬过程；随后重复上述动作，实现沿杆体0的爬升。

[0099] 杆体0上出现环形障碍时的爬升过程如下：

[0100] 两个行走臂中的两组上部夹紧机构1打开，两组下部夹紧机构1夹紧杆体0；

[0101] 然后两个行走臂中的平移电机204启动，使两个行走臂中的第二平移板202带动上部的伸缩机构3、上部夹紧机构1沿杆体0径向方向向外移动，直至两组上部夹紧机构1能够避过环形障碍；在该过程中，上部电动推杆401跟随推出，以适用于两组上部夹紧机构1的位置变化；

[0102] 然后两个行走臂中伸缩机构3的伸缩电机301启动，促使两个行走臂中的两组上部夹紧机构1向上移动并越过环形障碍，随后越过环形障碍之后的两组上部夹紧机构1夹紧杆体0，两组下部夹紧机构1打开；

[0103] 然后两个行走臂中的平移电机204再次启动，使两个行走臂中的第一平移板201带动两组下部夹紧机构1沿杆体0径向方向向外移动，直至两组下部夹紧机构1能够避过环形障碍；在该过程中，下部电动推杆401跟随推出，以适用于两组下部夹紧机构1的位置变化；

[0104] 然后两个行走臂中伸缩机构3的伸缩电机301再次启动，促使两个行走臂中的两组下部夹紧机构1向上移动并越过环形障碍，随后越过环形障碍之后的两组下部夹紧机构1夹紧杆体0，两组上部夹紧机构1打开；

[0105] 以上便完成了一次环形障碍的跨越过程。

[0106] 杆体0上出现较突出的障碍(如路牌)时的爬升过程如下：

[0107] 其中一个行走臂(第一行走臂)上的上下两个夹紧机构1夹紧杆体0，另一个行走臂(第二行走臂)上的上下两个夹紧机构1打开；

[0108] 然后两个电动推杆401动作，促使第二行走臂绕杆体0旋转，旋转完毕之后第二行走臂上的上下两个夹紧机构1夹紧杆体0，第一行走臂上的上下两个夹紧机构1打开；然后两个电动推杆401再次动作，促使第一行走臂绕杆体0旋转，旋转完毕之后第一行走臂上的上下两个夹紧机构1夹紧杆体0，第二行走臂上的上下两个夹紧机构1打开；

[0109] 随后两个行走臂重复上述旋转动作，直至两个行走臂上的两个夹紧机构1上下运动时均能够避开障碍；

[0110] 以上便完成了两个行走臂绕过路牌等障碍的过程；

[0111] 随后控制两个行走臂中的两组上部夹紧机构1打开，两组下部夹紧机构1夹紧杆体0，根据杆体0上没有障碍时的爬升过程开始爬升即可。

[0112] 本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

[0113] 上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。