无人机爬杆机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种无人机爬杆机器人，包括抱住攀爬杆件的机器人箱体，所述机器人箱体上设有带动机器人箱体沿攀爬杆件上升和下降的旋翼组件，所述机器人箱体内部设有夹紧攀爬杆件的锁紧机构以及用于沿攀爬杆件升降的导向机构。本发明专利技术采用无人机的旋翼升降方式提供爬杆动力，能提供更快的爬杆速度，并且整体装置更为简单，通过U型摩擦轮构成的导向机构自动调节伸出距离从而在一定范围内适应攀爬杆件的杆径变化，通过对置的楔形锁紧块构成的锁紧机构，在重力作用下能够产生一定的自锁力。本发明专利技术为爬杆作业提供了一种新的解决方案，整个装置结构合理，操作简单，爬杆速度快，效率高，可以不依靠无人机在任意位置锁紧悬停固定。

Rod-climbing Robot for Unmanned Aerial Vehicle

The invention discloses a rod climbing robot for an unmanned aerial vehicle, which comprises a robot box holding a climbing rod. The robot box is provided with a rotor assembly to drive the robot box to rise and fall along the climbing rod. The robot box is internally provided with a locking mechanism for clamping the climbing rod and a locking mechanism for lifting along the climbing rod. Guiding mechanism. The invention adopts the rotor lifting mode of UAV to provide climbing pole power, which can provide faster climbing pole speed, and the overall device is simpler. The guiding mechanism composed of U-type friction wheels can automatically adjust the extension distance to adapt to the change of pole diameter in a certain range, and the lock composed of wedge locking blocks is adopted. Tightening mechanism can produce certain self-locking force under the action of gravity. The invention provides a new solution for rod climbing operation. The whole device has reasonable structure, simple operation, fast rod climbing speed and high efficiency, and can be locked and hovered in any position without relying on UAV.

【技术实现步骤摘要】
无人机爬杆机器人
本专利技术属于移动机器人技术，具体涉及一种无人机爬杆机器人。
技术介绍
爬杆机器人作为移动机器人领域的一个重要组成部分，其主要功能是可靠地携带相关设备、传感器等，克服重力的作用依附于管道、电线杆、路灯杆等高层杆件进行爬行，代替人工安全、高效、低成本地完成高空作业任务。现有爬杆机器人的方式主要有滚动式、夹持式、仿生式、吸附式等方式，其中滚动式爬杆机器人靠摩擦轮与杆件之间的摩擦力作为驱动力，通过电机带动摩擦轮转动实现爬杆功能，在应对直管攀爬上，有较好的稳定性、定位相对精确，但是一般结构复杂，爬行效率不高。而夹持式、仿生式、吸附式等方式虽然在弯管、越障方面优于滚动式，但是就直管攀爬效率而言，这几种方式低于滚动式爬行，而且在仿生材料的研究和吸附装置的研究上还存在着一些问题，导致暂时不能进行相应的工业应用。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：针对现有的爬杆机器人存在的爬行效率不高的缺陷，提供一种新型的无人机爬杆机器人。本专利技术采用如下技术方案实现：无人机爬杆机器人，包括抱住攀爬杆件的机器人箱体5，所述机器人箱体5上设有带动机器人箱体5沿攀爬杆件上升和下降的旋翼组件1，所述机器人箱体5内部设有夹紧攀爬杆件的锁紧机构4。进一步的，所述旋翼组件1通过连接杆件沿机器人箱体5的周向均匀分布。进一步的，所述机器人箱体5的侧壁与攀爬杆件的外壁之间形成设置锁紧机构4的楔形空间，所述锁紧机构4包括至少两组对置的楔形锁紧块41；所述楔形锁紧块41的内侧面为紧贴攀爬杆件外壁的弧面，外侧面为紧贴机器人箱体5内侧壁的斜面；所述楔形锁紧块41与机器人箱体5底部分别通过同步动作的直线驱动组件42连接，通过直线驱动组件42驱动楔形锁紧块41涨紧在机器人箱体5和攀爬杆件之间的楔形空间。进一步的，所述楔形锁紧块41上包裹有耐磨软胶。进一步的，所述直线驱动组件42包括螺母421、套筒422、螺杆423以及驱动电机425，所述螺杆423旋转装配在组件支架上，并与安装在组件支架上的驱动电机425传动连接，所述螺母421螺接在螺杆423上，并通过非圆截面的螺帽周向定位嵌装在套筒422与楔形锁紧块41的一体结构内，通过螺杆和螺母的螺纹传动将驱动电机的旋转运动转换为楔形锁紧块的直线运动。进一步的，所述直线驱动组件还包括弹簧424，所述套筒422通过弹簧424与组件支架弹性连接，所述螺母421上设置一段延伸结构与套筒422滑动装配，并在套筒422和楔形锁紧块41内设置一段供螺母421轴向滑动的连续孔道。进一步的，所述直线驱动组件42的组件支架与机器人箱体5的底部铰接固定。进一步的，所述机器人箱体5内还设有导向机构6，所述导向机构6包括至少两组对置的U型摩擦轮61，所述U型摩擦轮61通过调节弹簧62弹性连接在机器人箱体5内壁的定位槽52中，通过调节弹簧62将U型摩擦轮61上的U型轮槽滚动压紧在攀爬杆件上。进一步的，所述机器人箱体5为分体式结构，分体式箱体的一侧边通过合页3转动拼接，另外一侧边通过可拆式锁紧件锁定；所述锁紧机构4和导向机构6均对半分布在分体式箱体上。在本专利技术的无人机爬杆机器人中，所述机器人箱体5的顶部还设有承载平台8。本专利技术相对现有技术具有如下有益效果：1.采用无人机的旋翼升降方式提供爬杆动力，该方式相对于现有的电机驱动摩擦轮的驱动方式，能提供更快的爬杆速度，旋翼的驱动马达等结构都可以设置在机器人箱体外部，整体装置更为简单。2.由一对U型摩擦轮构成的导向机构，通过与机器人箱体之间的调整弹簧，可以自动调节伸出距离从而在一定范围内适应杆径的变化。3.由一对楔形锁紧块构成的锁紧机构，在重力作用下能够产生一定的自锁力，进一步在具有弹簧的直线驱动组件的作用下，会在机器人箱体内壁和杆件表面产生挤压，从而可以在攀爬到指定作业位置后，将整个爬杆机器人锁紧在攀爬杆件上。由上所述，本专利技术提供的无人机爬杆机器人采用无人机的旋翼组件提供爬杆动力，速度快，效率高，加上锁紧机构可以不依靠无人机在任意位置锁紧悬停固定，整个装置结构合理，操作简单，为爬杆作业提供了一种新的解决方案。以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为实施例中的无人机爬杆机器人的整体示意图。图2为实施例中的机器人箱体及内部导向机构的结构示意图。图3为实施例中的机器人箱体及内部锁紧机构的结构示意图。图4为实施例中的直线驱动组件的结构示意图。图中标号。1-旋翼组件；2-攀爬杆件；3-合页；4-锁紧机构，41-楔形锁紧块，42-直线驱动组件；421-螺母，422-套筒，423-螺杆，424-弹簧，425-驱动电机，426-传动齿轮组，427-组件支架；5-机器人箱体，51-铰支座，52-定位槽，53-连接座；6-导向机构，61-U型摩擦轮，62-调节弹簧，63-限定螺钉；7-蝶形螺母；8-承载平台。具体实施方式实施例参见图1，图示中的无人机爬杆机器人为本专利技术的优选方案，具体包括旋翼组件1、合页3、锁紧机构4、机器人箱体5、导向机构6、蝶形螺母7以及承载平台8。其中机器人箱体5在攀爬过程中环抱攀爬杆件2；机器人箱体5为了便于抱住攀爬杆件2和分离，通过合页3和蝶形螺母7设置成可打开和合围的分体结构；若干组旋翼组件1与机器人箱体5连接，提供机器人箱体5上升和下降的动力；在机器人箱体5的顶部或下方设置有用于搭载工作载体的承载平台8；设置在机器人箱体5内部的导向机构6保证机器人箱体沿攀爬杆件2上升和下降过程中的导向，并可在一定范围内自适应攀爬杆件的杆径变化；设置在机器人箱体5内部的锁紧机构4用于机器人攀爬到设定高度时的悬停锁定。以上初步说明了图1中各部分部件或机构的作用，以下详细说明机器人的具体结构。结合参见图2，机器人箱体5整体为圆锥台结构，上下两端面分别设有供攀爬杆件2贯穿的通孔，机器人箱体5内部设置安装锁紧机构4和导向机构6的空间。在机器人箱体5的外表面沿圆周方向均匀设置四组连接座53，四组旋翼组件1通过连接杆件固定在机器人箱体5上的连接座53内，四组旋翼组件1沿机器人箱体5的周向均匀分布，与机器人箱体5整体形成一个四旋翼无人机的飞行器，利用旋翼组件1的升力带动机器人箱体5沿攀爬组件2上升和下降。旋翼组件1的结构和控制方案可参考现有无人机飞行器的技术方案，每个旋翼组件1外面可带防护圈，飞行器的控制模块设置在机器人箱体5的内部，在实际应用过程中还可根据机器人的尺寸大小以及承载重量涉及不同数量的旋翼组件，如六旋翼组件或八旋翼组件，根据不同数量的旋翼组件在机器人箱体5上增加不同数量的连接座53固定旋翼组件，本实施例在此不一一赘述。整个机器人箱体5沿中轴平面分为两半，两半箱体的一侧边通过合页3拼接在一起，两半箱体的另外一侧边通过蝶形螺母7锁定，蝶形螺母7作为可拆卸的连接件，可将机器人箱体5固定连接成一个整体并抱住攀爬杆件2，也可将机器人箱体5拆开来用于机器人箱体5相对攀爬杆件的连接。锁紧机构4和导向机构6均采用的是对置的分布方式，分别对半分布在分体式箱体上。如图2中所示，导向机构6包括U型摩擦轮61、调节弹簧62、限定螺钉63以及设置在机器人箱体5内壁的定位槽52。导向机构6采用两组对置的U型摩擦轮61，U型摩擦轮61分别对称分布在机器人箱体5的中轴线两侧，U型摩擦轮61具有U型轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.无人机爬杆机器人，其特征在于：包括抱住攀爬杆件的机器人箱体(5)，所述机器人箱体(5)上设有带动机器人箱体(5)沿攀爬杆件上升和下降的旋翼组件(1)，所述机器人箱体(5)内部设有夹紧攀爬杆件的锁紧机构(4)。

【技术特征摘要】
1.无人机爬杆机器人，其特征在于：包括抱住攀爬杆件的机器人箱体(5)，所述机器人箱体(5)上设有带动机器人箱体(5)沿攀爬杆件上升和下降的旋翼组件(1)，所述机器人箱体(5)内部设有夹紧攀爬杆件的锁紧机构(4)。2.根据权利要求1所述的无人机爬杆机器人，所述旋翼组件(1)通过连接杆件沿机器人箱体(5)的周向均匀分布。3.根据权利要求2所述的无人机爬杆机器人，所述机器人箱体(5)的侧壁与攀爬杆件的外壁之间形成设置锁紧机构(4)的楔形空间，所述锁紧机构(4)包括至少两组对置的楔形锁紧块(41)；所述楔形锁紧块(41)的内侧面为紧贴攀爬杆件外壁的弧面，外侧面为紧贴机器人箱体(5)内侧壁的斜面；所述楔形锁紧块(41)与机器人箱体(5)底部分别通过同步动作的直线驱动组件(42)连接，通过直线驱动组件(42)驱动楔形锁紧块(41)涨紧在机器人箱体(5)和攀爬杆件之间的楔形空间。4.根据权利要求3所述的无人机爬杆机器人，所述楔形锁紧块(41)上包裹有耐磨软胶。5.根据权利要求3所述的无人机爬杆机器人，所述直线驱动组件(42)包括螺母(421)、套筒(422)、螺杆(423)以及驱动电机(425)，所述螺杆(423)旋转装配在组件支架上，并与安装在组件支架上的驱动电机(425)传动连接，所述螺母(421)螺接在螺杆(423)上，并通过非圆截面的螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：云忠，陈轲，王良，杨帆，陈洪欢，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43