自锁式爬杆机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种自锁式爬杆机器人，包括上锁紧部分、下锁紧部分和配重部分，所述上锁紧部分与下锁紧部分铰接连接，工作时，下锁紧部分位于上锁紧部分的斜下方，配重部分固定在下锁紧部分上，上锁紧部分和下锁紧部分在配重部分的作用下可相对于圆柱杆自锁，从而在圆柱杆上爬动。本发明专利技术的弧形驱动轮相对于圆柱杆的正压力由机构本身的自重提供，故机器人可以携带更重的物品，稳定地在圆柱杆上爬行。当圆柱杆直径改变时，布置的拉压力传感器能够实时的反映正压力的数值变化，依据测量力的值是否在设定的阈值范围内来驱动直流伺服电机改变两个弧形驱动轮之间的距离，进而改变正压力值，保证机器人相对于圆柱杆的自锁，使机器人适应不同的直径。

【技术实现步骤摘要】
自锁式爬杆机器人
本专利技术涉及一种电力领域机器人，尤其是自锁式爬杆机器人。
技术介绍
进入现代社会，电力和网络对现代人的工作和生活越来越重要，而电线电缆的架设和维护是保证电力输送和网络通畅的重中之重。 但是为了城市的美观通畅，大部分的电线电缆设施都架设在相当高的电线杆上，它们通常有4.5?15米高。为了架设和维护这些电线电缆需要电力工作者需要冒着生命危险在高空中进行作业，而且有些电线电缆设备相当重，这对电力工作者而言又是个重大的挑战。现在，这种电力系统的工作主要由电力工作者配合使用大型设备来完成，但这种工作方式效率低、耗能高、劳动强度大、工人安全受到威胁等问题。 然而随着机器人技术的发展，由机器人代替人在高空进行作业已经成为可能。于是，设计一款代替工人进行高空作业的机器人是可行并且必要的。中国专利技术专利200710115905.3公开了一种爬杆机器人，该机器人由步进电机、电路板、辊子、橡胶带、电路板固定架、支架、套筒、螺纹连杆、螺母、定向辊子、弹性开关、灰度传感器开关组成，辊子通过套筒与支架相配合，定向辊子配合在螺栓连杆上，定向辊子和辊子共同包围爬杆，可实现在爬杆上的爬升动作。然而这种爬杆机器人与爬杆的配合度不够紧密，且两辊子之间的间距无法调整，不能变直径杆的要求，从而影响爬升效果，另外该机器人无法携带重物，并不能完全替代人工作业。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对上述现有技术的不足提供一种自锁式爬杆机器人，该机器人可以自动适应各种直径的圆柱杆，并可以携带远超自身重力的物品在圆柱杆上爬行，从而完全替代电力工作者进行高空危险作业。 本专利技术自锁式爬杆机器人所采用的技术方案如下:本专利技术自锁式爬杆机器人，包括上锁紧部分、下锁紧部分和配重部分，所述上锁紧部分与下锁紧部分铰接连接，且下锁紧部分位于上锁紧部分的斜下方，配重部分固定在下锁紧部分上，上锁紧部分与下锁紧部分通过螺栓和弹簧扣铰接成一个矩形环结构，由于上锁紧部分和下锁紧部分具有自锁功能，从而自圆柱杆的两侧对圆柱杆进行夹持锁紧，上锁紧部分和下锁紧部分分别位于圆柱杆两侧的相对上方和相对下方。本专利技术自锁式爬杆机器人的整体重心在几何中心外部，机器人在重力作用下产生倾覆力矩，为了克服倾覆力矩，圆柱杆对上锁紧部分和下锁紧部分产生大小相等方向相反的正压力，当机器人结构满足特定条件时，由正压力产生的摩擦力能够抵消机器人所受的重力，机器人相对于圆柱杆进行自锁，从而机器人可以在圆柱杆上爬动。 作为本专利技术的优选方案，所述上锁紧部分包括“U”型框架1、轴承模块1、阶梯轴1、弧形驱动轮1、齿轮组I和直流电机I;所述轴承模块I固定在“U”型框架I上，弧形驱动轮I和齿轮组I均固定套置在阶梯轴I上，轴承模块I上设置有供阶梯轴I穿过的通孔，阶梯轴I的两端穿过通孔固定在轴承模块I上，齿轮组I与位于“U”型框架I下部的直流电机I连接，所述齿轮组I包括相个相啮合的大齿轮和小齿轮，大齿轮套置在阶梯轴I上，直流电机I与小齿轮连接并带动弧形驱动轮I转动。工作时，弧形驱动轮I位于“U”型框架I下部，且位于圆柱杆的相对上方，使用时由直流电机I驱动齿轮组I的小齿轮转动，小齿轮在转动的同时带动与小齿轮啮合的大齿轮同步转动，大齿轮转动时带动阶梯轴I转动从而带动弧形驱动轮I转动，与下锁紧部分相配合实现机器人爬升。 作为本专利技术的优选方案，所述下锁紧部分包括“U”型框架I1、小“U”型框架、弹簧扣、轴承模块I1、阶梯轴I1、弧形驱动轮I1、直流电机I1、电磁铁自锁机构1、电磁铁自锁机构I1、丝杠1、丝杠I1、直流伺服电机、齿轮组II1、齿轮组II和同步带机构；所述轴承模块II设置在小“U”型框架上，在轴承模块II上设置有供阶梯轴II穿过的通孔，阶梯轴II两端穿过通孔固定在轴承模块II上，弧形驱动轮II套置在阶梯轴II上，所述齿轮组II包括相个相啮合的大齿轮和小齿轮，大齿轮套置在阶梯轴II上，直流电机II与小齿轮连接并带动弧形驱动轮II转动，所述电磁铁自锁机构I和电磁铁自锁机构II对称设置在小“U”型框架的左右两侧，丝杠I和丝杠II对称设置在“U”型框架II上，在丝杠II前端设置有拉压力传感器，弹簧扣设置在“U”型框架II前端，丝杠I和丝杠II的末端均与同步带机构连接，直流伺服电机通过齿轮组III与同步带机构连接使小“U”型框架相对“U”型框架II直线运动。上锁紧部分与下锁紧部分一端通过螺栓铰链连接在一起，另一端下锁紧部分的末端为弹簧扣，上锁紧部分的末端加工有与弹簧扣相对应的孔。在需要上锁紧部分和下锁紧部分连接时，推动上锁紧部分，通过弹簧扣将两者连接在一起。在需要上锁紧部分和下锁紧部分分离时，拉起弹簧扣，推动上锁紧部分使两者分离。工作时，弧形驱动轮II位于“U”型框架II上部，且位于圆柱杆的相对下方，使用时由直流电机II驱动齿轮组II的小齿轮转动，小齿轮在转动的同时带动与小齿轮啮合的大齿轮同步转动，大齿轮转动时带动阶梯轴II转动从而带动弧形驱动轮II转动，从而与上锁紧部分相配合实现机器人爬升。当圆柱杆的直径改变时，为了保证机器人始终能够夹紧圆柱杆，直流伺服电机带动齿轮组III的小齿轮转动，小齿轮在转动的同时带动与小齿轮啮合的大齿轮同步转动使同步带机构转动，同步带机构带动丝杠I和丝杠II同步转动，使小“U”型框架相对“U”型框架II直线运动，实现弧形驱动轮I和弧形驱动轮II之间距离的调整，从而使机器人始终能够夹紧圆柱杆。 作为本专利技术的优选方案，所述配重部分包括平台、电池、控制器和无线接受器；所述直流伺服电机、电池、控制器和无线接受器固定在平台上。配重部分使爬杆机器人的重心相到圆柱杆轴心的距离、圆柱杆的直径以及两个弧形驱动轮的中心距有一个固定的与摩擦力系数相关的比例。 作为本专利技术的优选方案，所述电磁铁自锁机构I包括支架、挡块、弹簧I和电磁铁滑块；所述支架上设置有插孔，电磁铁滑块插入到插孔中，弹簧I套置在电磁铁滑块上，挡块螺纹连接在电磁铁滑块上方。使用时，电磁铁滑块通电产生电磁力，克服弹簧I的弹力，电磁铁滑块向下运动，并吸附在“U”型框架II上，实现弧形驱动轮II的锁紧。当拉压力传感器测量值在预定范围之外时，电磁铁滑块断电，在弹簧I的作用下电磁铁滑块离开“U”型框架II，实现弧形驱动轮II的释放。此时，直流伺服电机可驱动通过同步带机构驱动弧形驱动轮II相对于“U”型框架II移动。 作为本专利技术的优选方案，所述弹簧扣包括按扣、立柱、弹簧II和马蹄型滑块；按扣通过螺纹与立柱连接，弹簧II套在立柱上，马蹄型滑块螺纹连接在立柱下方。当需要上锁紧部分和下锁紧部分连接时，推动上锁紧部分绕螺栓转动，使其前端与马蹄型滑块的斜面接触，继续向前推动，马蹄形滑块克服弹簧II的推力向上升起，使上锁紧部分继续向前运动，直到马蹄型滑块在弹簧的推力作用下滑入上锁紧部分加工的与其对应的孔中。当需要上锁紧部分与下锁紧部分分离时，拉起按扣克服弹簧推力，使马蹄形滑块抬起，可以向后推动上锁紧部分使其与下锁紧部分分离。 作为本专利技术的优选方案，还包括设置在弧形驱动轮I和弧形驱动轮II上的摩擦层。通过在弧形驱动轮I和弧形驱动轮II上设置摩擦层，可以增加弧形驱动轮与圆柱杆的摩擦力，提闻爬杆效果。 作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自锁式爬杆机器人，其特征在于：包括上锁紧部分、下锁紧部分和配重部分，所述上锁紧部分与下锁紧部分铰接连接，工作时，下锁紧部分位于上锁紧部分的斜下方，配重部分固定在下锁紧部分上，上锁紧部分和下锁紧部分在配重部分的作用下可相对于圆柱杆自锁，从而在圆柱杆上爬动。

【技术特征摘要】
1.一种自锁式爬杆机器人，其特征在于:包括上锁紧部分、下锁紧部分和配重部分，所述上锁紧部分与下锁紧部分铰接连接，工作时，下锁紧部分位于上锁紧部分的斜下方，配重部分固定在下锁紧部分上，上锁紧部分和下锁紧部分在配重部分的作用下可相对于圆柱杆自锁，从而在圆柱杆上爬动。2.根据权利要求1所述的自锁式爬杆机器人，其特征在于:所述上锁紧部分包括“U”型框架I (6)、轴承模块I (I)、阶梯轴I (2)、弧形驱动轮I (5)、齿轮组I (3)和直流电机I(7);所述轴承模块I (I)固定在“U”型框架I (6)下方，弧形驱动轮I (5)套置在阶梯轴I (2)上，阶梯轴I (2)固定在轴承模块I (I)上，直流电机I (7)固定在“U”型框架I(6)上，直流电机I (7)与齿轮组I (3)连接，所述齿轮组I (3)包括相个相啮合的大齿轮和小齿轮，大齿轮套置在阶梯轴I (2)上，小齿轮套置在直流电机I (7)上，直流电机I (7)通过齿轮组I (3)带动弧形驱动轮I (5)转动。3.根据权利要求1或2所述的自锁式爬杆机器人，其特征在于:所述下锁紧部分包括“U”型框架II (20)、小“U”型框架(22)、弹簧扣(8)、轴承模块II (26)、阶梯轴II (27)、弧形驱动轮II (28)、直流电机II (11)、电磁铁自锁机构I (10)、电磁铁自锁机构II (21)、丝杠I (12)、丝杠II (23)、直流伺服电机(18)、齿轮组III (19)、齿轮组II (9)和同步带机构(13);所述轴承模块II (26)设置在小“U”型框架(22)上，在轴承模块II (26)上设置有供阶梯轴II (27)穿过的通孔，阶梯轴II (27)两端穿过通孔固定在轴承模块II (20)上，弧形驱动轮II (28)套置在阶梯轴II (27)上，所述齿轮组II (9)包括相个相啮合的大齿轮和小齿轮，大齿轮套置在阶梯轴II (27)上，直流电机II (11...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新杰，王才东，王辉，李一浩，范国锋，梅向阳，汤一明，王晨，陈鹿民，王良文，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41