本实用新型专利技术公开了一种变径自适应越障攀爬机器人，包括机身、环抱机构和攀爬机构，机身包括第一单组机身、第二单组机身，第一单组机身和第二单组机身上均设有两条并列设置的弧形导向槽，单组机身上的环抱机构设有两个，两个环抱机构相互之间反向设置且分别与一条导向槽同轴配合并通过齿轮齿条驱动，攀爬机构设置在环抱机构上；本实用新型专利技术通过设置两组机身，每组机身上的两组环抱机构与攀爬机构相结合，在多组柔性关节和弹簧的共同作用下，可以实现在±200mm高度障碍上进行越障，通过履带式的攀爬机构，使得攀爬机器人在杆件上攀爬迅速，同时几组环抱机构分别工作，可以快速的进行障碍的翻越，适应性强，负载能力很强，减少中间复杂的控制步骤。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电力设施攀爬机器人
，更具体地说，尤其涉及一种变径自适应越障攀爬机器人。
技术介绍
机器人的攀爬需要克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面并自主移动，完成特定条件下的作业。爬杆机器人是爬升机器人的一种，它主要依附于杆体表面进行自动爬行，完成相关作业。按照不同的驱动方式，爬杆机器人主要分为电力驱动爬杆机器人、液压驱动爬杆机器人和气压驱动爬杆机器人等；按照不同的攀爬方式，爬杆机器人可分为蠕动式(尺蠖式)爬杆机器人、滚动式爬杆机器人和翻转式爬杆机器人等；按照不同的攀爬机构，又可分为环抱式爬杆机器人、夹持式爬杆机器人和吸附式爬杆机器人。根据不同的作业要求，爬杆机器人的作业路径、攀爬方式、越障方式都有所不同。就越障功能来讲，在现有的爬杆机器人中越障机构依然以仿尺蠖式的步态机构为主，但这也使得机器人对杆件直径适应性大大降低，夹爪式的固定机构只能适应小范围直径杆件的夹持固定，当杆件直径有较大变化时机器人夹爪开口尺寸已难以适应直径的变化，只能通过更换夹具的方式来完成。同时，在翻越障碍时机器人震动难以避免，但尺蠖式机构由于步态式的前进动作进一步降低了机身稳定性，因此它们的通用性和适用性比较差，只能适合尺寸一定的杆件攀爬和越障。就较大变径、负重等作业要求来讲，吸附式攀爬机器人虽然可以适应壁面、杆件等不同的垂直表面，但因其吸附结构的局限性使得其负重、越障能力大大降低，而尺蠖式、夹持式机器人虽然有良好的负重能力和越障能力，但又因为其夹持机构的限制使得机器人难以适应有较大变径情况的杆件。因此现有的攀爬机器人大部分机构具有攀爬过程中的单一功能，对具有综合性能，集攀爬、越障、适应较大变径工况等功能为一体的机构的研究很少。所以，设计一种具有能够完成较大变径、有越障功能且具有较高负重效果的攀爬机器人显得尤为重要。本技术针对以上问题提出了一种具有全新结构的爬杆机器人，其可以在不同直径的杆件上进行攀爬越障，越障过程采用履带式结构，运行稳定可靠，对杆件工况要求低，并且具有一定的负重能力。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有爬杆机器人无法完成在较大变径、有障碍以及负重等作业环境下的攀爬问题，提供一种变径自适应越障攀爬机器人，该机器人不仅可以完成越障、负重等作业任务，还能够完成在圆锥形变径杆件、阶梯型变径杆件以及不同直径尺寸圆柱形杆件上的攀爬运行任务。本技术的技术方案是这样实现的：一种变径自适应越障攀爬机器人，包括机身、环抱机构和攀爬机构，所述机身包括第一单组机身、第二单组机身、第一机身连接块、第二机身连接块、机身连接轴和机身弹簧，所述第一机身连接块固定在所述第一单组机身上，所述第二机身连接块固定在所述第二单组机身上，所述第一机身连接块和第二机身连接块通过机身连接轴铰接，所述机身弹簧位于所述机身连接轴的正下方，且机身弹簧的两端分别固定在所述第一单组机身和第二单组机身上；所述第一单组机身和第二单组机身上均设有两条并列设置的弧形的导向槽，每个单组机身上的环抱机构均设有两个，两个环抱机构相互之间反向设置且分别与一条导向槽同轴配合，所述攀爬机构设置在所述环抱机构上；所述环抱机构包括驱动机构、环抱执行机构和环抱施力机构，所述驱动机构包括箱体、步进电机、联轴器、后轴承座、前轴承座、蜗杆、不完全蜗轮、蜗轮转轴、主推杆、推杆转轴和卡簧，所述步进电机固定在箱体的后端，步进电机通过联轴器连接所述蜗杆的一端，蜗杆的前后两端分别通过轴承固定在前轴承座和后轴承座上，所述前轴承座和后轴承座均固定在所述箱体内部，所述步进电机的转轴、联轴器、蜗杆、后轴承座和前轴承座的轴心位于同一条直线上；所述不完全蜗轮通过蜗轮转轴铰接在所述箱体上，所述不完全蜗轮与所述蜗杆啮合，所述不完全蜗轮与其轴向垂直的中心面与箱体的中心面重合，不完全蜗轮的两侧均通过卡簧进行约束，所述不完全蜗轮上还安装有推杆转轴，所述主推杆的后端通过所述推杆转轴铰接在所述不完全蜗轮上；所述环抱执行机构包括第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第一关节转轴、第二关节转轴、第三关节转轴和第四关节转轴，所述箱体的前端和第一关节的前端通过第一关节转轴铰接，所述第一关节的后端和第二关节的前端通过第二关节转轴铰接，所述第二关节的后端和第三关节的前端通过第三关节转轴铰接，所述第三关节的后端和第四关节的前端通过第四关节转轴铰接；所述第一关节、第二关节、第三关节和第四关节均由关节左侧板、关节右侧板和间隔柱构成，关节左侧板通过均布的多个间隔柱与关节右侧板固定连接；所述关节左侧板和关节右侧板的中心位置均开设有腰型孔滑槽；所述环抱施力机构包括第一前推杆轴、第一后推杆轴、第二前推杆轴、第二后推杆轴、第三前推杆轴、第三后推杆轴、第一受力轴、第二受力轴、第三受力轴、第四受力轴、第一施力轴、第二施力轴、第三施力轴、第一前推杆、第二前推杆、第三前推杆、第一后推杆、第二后推杆、第三后推杆、第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第一伸缩弹簧、第二伸缩弹簧、第三伸缩弹簧；所述主推杆的后端通过第一受力轴铰接在第一关节的前端，所述第一前推杆的前端通过第一施力轴与箱体铰接，所述第一前推杆轴的后端与第一伸缩杆的前端通过第一前推杆轴铰接，所述第一伸缩杆的后端与第一后推杆的前端通过第一后推杆轴铰接，所述第一后推杆的后端通过第二受力轴铰接在第二关节的前端；所述第二前推杆的前端通过第二施力轴铰接在第一关节的后端，所述第二前推杆的后端与第二伸缩杆的前端通过第二前推杆轴铰接，所述第二伸缩杆的后端与第二后推杆的前端通过第二后推杆轴铰接，所述第二后推杆轴的后端通过第三受力轴铰接在第三关节的前端；所述第三前推杆的前端通过第三施力轴交接在第二关节的后端，所述第三前推杆的后端与第三伸缩杆的前端通过第三前推杆轴铰接，所述第三伸缩杆的后端与第三后推杆的前端通过第三后推杆轴铰接，所述第三后推杆轴的前端通过第四受力轴铰接在所述第四关节的前端；所述第一伸缩弹簧套装在所述第一伸缩杆上，所述第二伸缩弹簧套装在所述第二伸缩杆上，所述第三伸缩弹簧套装在第三伸缩杆上；所述第一前推杆轴、第一后推杆轴、第二前推杆轴、第二后推杆轴、第三前推杆轴和第三后推杆轴的两端均套装有滑块，第一前推杆轴和第一后推杆轴通过其左右两端的滑块与所述第一关节的关节左侧板和关节右侧板上开设的腰型孔滑槽相配合，第二前推杆轴和第二后推杆轴通过其左右两端的滑块与所述第二关节的关节左侧板和关节右侧板上开设的腰型孔滑槽相配合，第三前推杆轴和第三后推杆轴通过其左右两端的滑块与所述第三关节的关节左侧板和关节右侧板上开设的腰型孔滑槽相配合；所述第一关节转轴、第二关节转轴、第三关节转轴和第四关节转轴上均安装有扭簧；所述环抱机构上的第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的同侧均安装有一个攀爬机构，所述攀爬机构包括安装板、支撑杆、弹簧伸缩杆、减震弹簧、前履带转轴、后履带转轴、前履带轮、后履带轮、履带、履带电机、同步带转轮、同步带驱动轮和同步带，所述安装板通过螺栓固定在对应关节的关节左侧板和关节右侧板上，支撑杆垂直安装在所述安装板上，所述弹簧伸缩杆固定在所述支撑杆上，所述前履带转轴安装在所述弹簧伸缩杆的端部，所述后履带转轴安装在所述支撑杆的端部，前履带轮套装在所述前履带转轴上，后履带轮套装在所述后履带转轴上，所述履本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种变径自适应越障攀爬机器人，其特征在于：包括机身(49)、环抱机构(50)和攀爬机构(51)，所述机身(49)包括第一单组机身(68)、第二单组机身(69)、第一机身连接块(70)、第二机身连接块(71)、机身连接轴(72)和机身弹簧(73)，所述第一机身连接块(70)固定在所述第一单组机身(68)上，所述第二机身连接块(71)固定在所述第二单组机身(69)上，所述第一机身连接块(70)和第二机身连接块(71)通过机身连接轴(72)铰接，所述机身弹簧(73)位于所述机身连接轴(72)的正下方，且机身弹簧(73)的两端分别固定在所述第一单组机身(68)和第二单组机身(69)上；所述第一单组机身(68)和第二单组机身(69)上均设有两条并列设置的弧形的导向槽(52)，每个单组机身上的环抱机构(50)均设有两个，两个环抱机构(50)相互之间反向设置且分别与一条导向槽(52)同轴配合，所述攀爬机构(51)设置在所述环抱机构(50)上；所述环抱机构(50)包括驱动机构、环抱执行机构和环抱施力机构，所述驱动机构包括箱体(1)、步进电机(2)、联轴器(3)、后轴承座(4)、前轴承座(5)、蜗杆(6)、不完全蜗轮(7)、蜗轮转轴(8)、主推杆(9)、推杆转轴(10)和卡簧，所述步进电机(2)固定在箱体(1)的后端，步进电机(2)通过联轴器(3)连接所述蜗杆(6)的一端，蜗杆(6)的前后两端分别通过轴承固定在前轴承座(5)和后轴承座(4)上，所述前轴承座(5)和后轴承座(4)均固定在所述箱体(1)内部，所述步进电机(2)的转轴、联轴器(3)、蜗杆(6)、后轴承座(4)和前轴承座(5)的轴心位于同一条直线上；所述不完全蜗轮(7)通过蜗轮转轴(8)铰接在所述箱体(1)上，所述不完全蜗轮(7)与所述蜗杆(6)啮合，所述不完全蜗轮(7)与其轴向垂直的中心面与箱体(1)的中心面重合，不完全蜗轮(7)的两侧均通过卡簧进行约束，所述不完全蜗轮(7)上还安装有推杆转轴(10)，所述主推杆(9)的后端通过所述推杆转轴(10)铰接在所述不完全蜗轮(7)上；所述环抱执行机构包括第一关节(11)、第二关节(12)、第三关节(13)、第四关节(14)、第一关节转轴(15)、第二关节转轴(16)、第三关节转轴(17)和第四关节转轴(18)，所述箱体(1)的前端和第一关节(11)的前端通过第一关节转轴(15)铰接，所述第一关节(11)的后端和第二关节(12)的前端通过第二关节转轴(16)铰接，所述第二关节(12)的后端和第三关节(13)的前端通过第三关节转轴(17)铰接，所述第三关节(13)的后端和第四关节(14)的前端通过第四关节转轴(18)铰接；所述第一关节(11)、第二关节(12)、第三关节(13)和第四关节(14)均由关节左侧板(19)、关节右侧板(20)和间隔柱(21)构成，关节左侧板(19)通过均布的多个间隔柱(21)与关节右侧板(20)固定连接；所述关节左侧板(19)和关节右侧板(20)的中心位置均开设有腰型孔滑槽(22)；所述环抱施力机构包括第一前推杆轴(23)、第一后推杆轴(24)、第二前推杆轴(25)、第二后推杆轴(26)、第三前推杆轴(27)、第三后推杆轴(28)、 第一受力轴(29)、第二受力轴(30)、第三受力轴(31)、第四受力轴(32)、第一施力轴(33)、第二施力轴(34)、第三施力轴(35)、第一前推杆(36)、第二前推杆(37)、第三前推杆(38)、第一后推杆(39)、第二后推杆(40)、第三后推杆(41)、第一伸缩杆(42)、第二伸缩杆(43)、第三伸缩杆(44)、第一伸缩弹簧(45)、第二伸缩弹簧(46)、第三伸缩弹簧(47)；所述主推杆(9)的后端通过第一受力轴(29)铰接在第一关节(11)的前端，所述第一前推杆(36)的前端通过第一施力轴(33)与箱体(1)铰接，所述第一前推杆轴(23)的后端与第一伸缩杆(42)的前端通过第一前推杆轴(23)铰接，所述第一伸缩杆(42)的后端与第一后推杆(39)的前端通过第一后推杆轴(24)铰接，所述第一后推杆(39)的后端通过第二受力轴(30)铰接在第二关节(12)的前端；所述第二前推杆(37)的前端通过第二施力轴(34)铰接在第一关节(11)的后端，所述第二前推杆(37)的后端与第二伸缩杆(43)的前端通过第二前推杆轴(25)铰接，所述第二伸缩杆(43)的后端与第二后推杆(40)的前端通过第二后推杆轴(26)铰接，所述第二后推杆轴(26)的后端通过第三受力轴(31)铰接在第三关节(13)的前端；所述第三前推杆(38)的前端通过第三施力轴(35)交接在第二关节(12)的后端，所述第三前推杆(38)的后端与第三伸缩杆(44)的前端通过第三前推杆轴(27)铰接，所述第三伸缩杆(44)的后端与第三后...
【技术特征摘要】
1.一种变径自适应越障攀爬机器人，其特征在于：包括机身(49)、环抱机构(50)和攀爬机构(51)，所述机身(49)包括第一单组机身(68)、第二单组机身(69)、第一机身连接块(70)、第二机身连接块(71)、机身连接轴(72)和机身弹簧(73)，所述第一机身连接块(70)固定在所述第一单组机身(68)上，所述第二机身连接块(71)固定在所述第二单组机身(69)上，所述第一机身连接块(70)和第二机身连接块(71)通过机身连接轴(72)铰接，所述机身弹簧(73)位于所述机身连接轴(72)的正下方，且机身弹簧(73)的两端分别固定在所述第一单组机身(68)和第二单组机身(69)上；所述第一单组机身(68)和第二单组机身(69)上均设有两条并列设置的弧形的导向槽(52)，每个单组机身上的环抱机构(50)均设有两个，两个环抱机构(50)相互之间反向设置且分别与一条导向槽(52)同轴配合，所述攀爬机构(51)设置在所述环抱机构(50)上；所述环抱机构(50)包括驱动机构、环抱执行机构和环抱施力机构，所述驱动机构包括箱体(1)、步进电机(2)、联轴器(3)、后轴承座(4)、前轴承座(5)、蜗杆(6)、不完全蜗轮(7)、蜗轮转轴(8)、主推杆(9)、推杆转轴(10)和卡簧，所述步进电机(2)固定在箱体(1)的后端，步进电机(2)通过联轴器(3)连接所述蜗杆(6)的一端，蜗杆(6)的前后两端分别通过轴承固定在前轴承座(5)和后轴承座(4)上，所述前轴承座(5)和后轴承座(4)均固定在所述箱体(1)内部，所述步进电机(2)的转轴、联轴器(3)、蜗杆(6)、后轴承座(4)和前轴承座(5)的轴心位于同一条直线上；所述不完全蜗轮(7)通过蜗轮转轴(8)铰接在所述箱体(1)上，所述不完全蜗轮(7)与所述蜗杆(6)啮合，所述不完全蜗轮(7)与其轴向垂直的中心面与箱体(1)的中心面重合，不完全蜗轮(7)的两侧均通过卡簧进行约束，所述不完全蜗轮(7)上还安装有推杆转轴(10)，所述主推杆(9)的后端通过所述推杆转轴(10)铰接在所述不完全蜗轮(7)上；所述环抱执行机构包括第一关节(11)、第二关节(12)、第三关节(13)、第四关节(14)、第一关节转轴(15)、第二关节转轴(16)、第三关节转轴(17)和第四关节转轴(18)，所述箱体(1)的前端和第一关节(11)的前端通过第一关节转轴(15)铰接，所述第一关节(11)的后端和第二关节(12)的前端通过第二关节转轴(16)铰接，所述第二关节(12)的后端和第三关节(13)的前端通过第三关节转轴(17)铰接，所述第三关节(13)的后端和第四关节(14)的前端通过第四关节转轴(18)铰接；所述第一关节(11)、第二关节(12)、第三关节(13)和第四关节(14)均由关节左侧板(19)、关节右侧板(20)和间隔柱(21)构成，关节左侧板(19)通过均布的多个间隔柱(21)与关节右侧板(20)固定连接；所述关节左侧板(19)和关节右侧板(20)的中心位置均开设有腰型孔滑槽(22)；所述环抱施力机构包括第一前推杆轴(23)、第一后推杆轴(24)、第二前推杆轴(25)、第二后推杆轴(26)、第三前推杆轴(27)、第三后推杆轴(28)、第一受力轴(29)、第二受力轴(30)、第三受力轴(31)、第四受力轴(32)、第一施力轴(33)、第二施力轴(34)、第三施力轴(35)、第一前推杆(36)、第二前推杆(37)、第三前推杆(38)、第一后推杆(39)、第二后推杆(40)、第三后推杆(41)、第一伸缩杆(42)、第二伸缩杆(43)、第三伸缩杆(44)、第一伸缩弹簧(45)、第二伸缩弹簧(46)、第三伸缩弹簧(47)；所述主推杆(9)的后端通过第一受力轴(29)铰接在第一关节(11)的前端，所述第一前推杆(36)的前端通过第一施力轴(33)与箱体(1)铰接，所述第一前推杆轴(23)的后端与第一伸缩杆(42)的前端通过第一前推杆轴(23)铰接，所述第一伸缩杆(42)的后端与第一后推杆(39)的前端通过第一后推杆轴(24)铰接，所述第一后推杆(39)的后端通过第二受力轴(30)铰接在第二关节(12)的前端；所述第二前推杆(37)的前端通过第二施力轴(34)铰接在第一关节(11)的后端，所述第二前推杆(37)的后端与第二伸缩杆(43)的前端通过第二前推杆轴(25)铰接，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：计时鸣，杨华锋，陈国达，陈洋，温祥青，张书豹，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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