CN102069489A - 爬杆机械人系统 - Google Patents

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CN102069489A
CN102069489A CN2009102306792A CN200910230679A CN102069489A CN 102069489 A CN102069489 A CN 102069489A CN 2009102306792 A CN2009102306792 A CN 2009102306792A CN 200910230679 A CN200910230679 A CN 200910230679A CN 102069489 A CN102069489 A CN 102069489A
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Inventor
马立修
李田泽
谭博学
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Shandong University of Technology
Original Assignee
Shandong University of Technology
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Abstract

本发明涉及一种爬杆机械人系统,包括转动装置、机身、电动机、机械手臂,其特征在于:机身包括丝杆、两导杆、两移动块、与丝杠配合的法兰式螺母、六个螺钉、四个轴承、两个电机、两端盖、两个齿轮;机械手臂包括两丝杠、导杆、两个移动块、与丝杠配合的法兰式螺母、螺钉、两个机械手;机身由一根丝杠、两根导杆与带有可以转动齿轮的上、下两个移动块等组成,机械手臂是由两根丝杠、一根导杆、两移动块和固定在移动块上的机械手等构成的。每个手臂分别固定了一齿轮,两机械手臂通过轴销联接在机身上。本发明设计的机械手装置可以爬截面为各种形状、直径尺寸为各种规格的单杆或多杆组合。结构简单,成本低廉。

Description

爬杆机械人系统
技术领域
[0001] 本发明涉及了一种爬杆机械人系统,该装置属于机电一体化领域。 背景技术
[0002] 室外电力操作工在爬电杆作业时,一般用电工脚扣完成爬杆动作。室外电力操作 工在爬杆的过程中,两只脚带动脚扣轮流抓杆,交替向电杆上爬行,在爬行的过程中,只有 一个脚扣利用脚扣与电杆的摩擦力而固定在电杆上,另一个脚扣在室外电力操作工脚的带 动下是脱离开电杆的,脚扣能够承担一个人的重量,其原因是脚扣将人的重量转化为脚扣 与电杆的摩擦力,从而,使人可以顺利的进行爬杆作业。本发明主要是利用了这个原理,用 丝杠、导杆、机械手臂、电机等器件相配合完成爬杆的动作。爬杆机械人是当今社会研究的 热门话题,如专利文件200710115905. 3爬杆机器人、200620088771. 1 一种气动爬杆机器 人、200420041989. 2管外爬杆机器人所述,都是围绕圆杆来设计的,而对于杆截面为非圆的 杆、杆中间有障碍物时的情况,当前社会上已经设计成形的爬杆机器人却不能实现爬杆动 作。
发明内容
[0003] 本发明的内容是:设计一种制造容易、安全可靠、使用轻便、结构简单、适用于各种 恶劣气候下攀登各种不同形状的杆类(一定直径尺寸内的各种木杆、钢杆等等径、不等径, 各种截面形状如三角形、四边形、多边形、不规则形状的杆),可以攀爬带有障碍物杆件的爬 杆机器。操作者可以使用遥控装置来控制此爬杆机器人作业,它克服了现有攀爬式爬杆机 器人的缺陷,其性能完全可以满足爬杆作业要求。
附图说明
[0004] 图1是本发明实施例整体的结构示意图;
[0005] 图2是本发明实施例整体的结构示意简图;
[0006] 图3是本发明实施例整体的结构示意图的俯视图;
[0007] 图4是本发明实施例整体的结构示意图的侧视图
具体实施例
[0008] 此爬杆机器是由机身、机械手臂17、机械手臂18、六个电机、转动装置、四个机械 手(带橡胶块的光杠)等部分组成。
[0009] 1、机身:机身是由丝杆(4)、导杆⑵、导杆(10)、移动块⑴、移动块(11)、与丝杠 配合的法兰式螺母(12)、六个螺钉(46)、四个轴承(6,45)、电机(5)、电机(7)、两端盖(3)、 齿轮(8)、齿轮(1¾组合配对而成。
[0010] 2、机械手臂:机械手臂(17)它是由丝杠(30)、丝杠(39)、导杆(38)、移动块(27)、 移动块08)、与丝杠配合的法兰式螺母(36)、螺钉(37)、机械手(31)机械手(3¾ [实际上就是装有橡胶块(图上省略没画,橡胶块的形状由杆件的形状来设计)光杠]组成。机械 手固定在机械手臂(18)的移动块04)上;机械手0¾固定在机械手臂(18)的移动 块06)上;机械手(31)固定在机械手臂(17)的移动块08)上;机械手(3¾固定在机械 手臂(17)的移动块(27)上。
[0011] 3、转动装置:机身移动块(1)可以转动的齿轮(8)与固定在机械手臂(18)固定块 (21)耳块04)上的齿轮(9)啮合构成转动装置;机身移动块(11)上可以转动的齿轮(13) 与固定在机械手臂(17)固定块02)耳块(16)上的齿轮(15)啮合构成转动装置。其中齿 轮(8)与齿轮(13)为主动轮,齿轮(9)的轴线与耳块04)通孔的轴线重合,齿轮(15)的 轴线与耳块(16)通孔的轴线重合。
[0012] 4、电动机:共有7个电动机(5、7、14、19、41、20、43)其中电机(5)带动丝杠(4)转 动,电机(7)带动齿轮(8)转动,电机(14)带动齿轮(1¾转动,电机(19)带动丝杠02)转 动,电机Gl)带动丝杠G8)转动,电机OO)带动丝杠(30)转动,电机带动丝杠(39)转动。
[0013] 安装时各丝杆的光杠部分与相组合的轴承的配合方式为过盈配合,各轴承与各自 对应的移动块、固定块的配合方式也是过盈配合。机械手03)、05)、(31)、(32)的安装位 置如图三所示,它们可以焊接在各自对应的移动快上。
[0014] 抓杆过程:
[0015] 拿机械手臂(17)来说,丝杠(30)与移动块(18)之间有间隙,与丝杠(30)配合的 法兰式螺母是固定在移动块(Xi)上,所以当丝杠(30)转动时,移动块(Xi)会向左或向右 移动[丝杠(30)正传或反转]。同理,丝杠(39)与移动块(XT)之间有间隙,与丝杠(39) 配合的法兰式螺母G8)固定在移动块08)上,所以,转动丝杠(39)移动块08)会向左 或向右移动[丝杠(39)正转或反转]。假设丝杠正转时移动块向左移动,当抓杆时,丝杠 (30)正转丝杠(39)反转,移动块(XT)就会向左移动,移动块08)会向右移动,这样固定 在移动块(XT)的机械手(3¾和固定在移动块08)的机械手(31)就会夹住它们之间的杆 件。如果想放开杆件只需反转丝杠(30),正转丝杠(39)移动块(XT)就会向右移动,移动 块08)就会向左移动,这样固定在移动块(ZT)、(28)上的机械手就会放开杆件。此时,机 械手03)、(25), (31)、(32)之所以安装在如图3所示的位置是由于在机身和机械手臂的 重力作用下机械手03)、(25), (31)、(32)就会压紧杆件(与电工爬电线杆时脚上穿带的 爬杆工具应用的原理一样)从而夹紧杆。
[0016] 上升过程:
[0017] 丝杠C3)与轴承(6)过盈配合,轴承(6)又与移动块(1)过盈配合,所以它们可以 看成是一体的,与丝杠C3)配合的法兰式螺母(1¾ (图二中标出)通过(6)个螺钉06)固 定在移动块(11)上。上升时机械手臂(17)先夹紧杆件,机械手臂(18)放开杆件。电机(5) 带动丝杠C3)转动(转动方向随上升或下降而定)因机械手臂(17)时夹紧杆件的,所以当 丝杠C3)转动时,移动块(11)是不动的,移动块(1)连同机械手臂(18) —起上升,上升一 定高度电机(5)停止转动,然后让机械手臂(18)然后松开机械手臂(17),启动电机(5)使 丝杠C3)转动同样的道理,因为机械手臂(18)夹紧杆件,所以当丝杠C3)转动时机身移动 块(1)不会动,而机身移动块(11)连同机械手臂(17) —同往上移动,这样反复的进行上述 过程,爬杆机就会往上攀爬上升。[0018] 下降过程:
[0019] 下降过程与上升过程反之,先让机械手臂(18)放开杆,然后让电机(5)反转带动 丝杠(4)反转,因机械手臂(17)夹紧杆,移动块(11)相当于固定,移动块(1)连同机械手 臂(18) —同下降,下降一定距离后,再让机械手臂(18)夹紧杆,松开机械手臂(17)再启动 电机带动丝杠(4)转动,移动块(11)与机械手臂(17) —起下移,反复的进行此过程爬杆机 就可以沿杆爬下来。
[0020] 跨越障碍物[以机械手臂(18)来说明]:
[0021] 启动电机(7)带动齿轮⑶按图3中的方向转动,齿轮(9)就会像图3中标出的 转向相同,由于齿轮(9)是固定在机械手臂(18)固定块的耳块04)上,所以齿轮(9) 按如图方向转动时,机械手臂(17)就会向右移动,这样就会避开杆件上的障碍物。
[0022] 改变机械手03)、(25), (31)、(32)橡胶块的形状,就可以攀爬不同形状的杆类, 由于机器手臂上的两移动块可以朝相反或相同的方向移动(控制它们的两丝杠朝相反方 向或朝相同方向转动),因此可以夹弯曲的杆,也可以同时加多个杆。
5

Claims (1)

1. 一种爬杆机械人系统,包括转动装置、机身、电动机、机械手臂,其特征在于:包括由 移动块(1)、丝杠、导杆O)、导杆(10)、与丝杠(4)配合的法兰式螺母(1¾通过过六个 沉头螺钉G6)固定在移动块(11)上]和可以转动的齿轮(8)组成了机器的机身部分;机 械手臂(17)通过轴销(50)接在机身的移动块(11)上;机械手臂(18)通过轴销09)接在 机身移动块(1)上;机身移动块(1)可以转动的齿轮(8)与固定在机械手臂(18)固定块 (21)耳块04)上的齿轮(9)啮合构成转动装置;机身移动块(11)上可以转动的齿轮(13) 与固定在机械手臂(17)固定块02)耳块(16)上的齿轮(15)啮合构成转动装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105128970A (zh) * 2015-08-12 2015-12-09 山东建筑大学 由凸轮控制机械爪的爬杆机器人
CN106737621A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 河南理工大学 一种利用辅助杆爬杆的复合型机器人

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PB01 Publication
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