CN103895729B - 拨动式爬杆机器人 - Google Patents

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本发明公开了一种拨动式爬杆机器人，它包括第一爬升杆、第二爬升杆、第三爬升杆和第四爬升杆，所述第一爬升杆、第二爬升杆、第三爬升杆和第四爬升杆首尾依次铰接而构成一矩形环结构，且这四个爬升杆均由同轴连接的基杆和伸缩杆、其一端可转动的连接在所述基杆上的拨动手指、以及安装于基杆上用于带动所述拨动手指在基杆上转动的第一舵机构成，所述伸缩杆为弹簧伸缩杆，其内设置有第一伸缩弹簧。本发明这种机器人结构简单，组装拆卸方便，运动紧凑、协调、稳定，易于控制，能够快速攀爬各类杆件且能够翻越障碍物。

Description

拨动式爬杆机器人
技术领域
本发明涉及一种拨动式爬杆机器人，属于爬杆机器人领域。
背景技术
随着我国现代化、城镇化步伐的加快，身边出现了越来越多的杆件机构和建筑，高空作业成为现今社会越来越普遍的工作任务，诸如高空杆件的维护、检修、清洗等。为了代替人工完成这一危险任务，当今市场出现两类爬杆机器人，一类仿尺蠖蠕动的形式，由上肢、下肢、伸缩机构组成，先由上肢夹持杆状物，伸缩机构带动下肢提升，下肢夹持杆状物，上肢松开杆状物，伸缩机构带动上肢提升，如此循环直到爬至目的地点；另一类大都为支架上固定旋转轮架，旋转轮架上绕支座圆周方向的中心均布多个驱动滚轮，通过驱动旋转轮架与驱动滚轮来实现爬杆机器人的工作运动。
受这种攀爬动作原理的限制，这两种机器人只能够低速攀爬竖直的杆且无法攀爬有一定弧度的杆，此外，上述两种攀爬机器人只能在光滑的杆体上进行攀爬，无法跨越障碍物，在实际应用中存在不便。当然，在很多精密仪器领域中，也出现了仿人形的机器人，但其结构非常复杂，且造价过于昂贵。
因此，如何提供一种结构简单，能够攀爬各种弧度的杆体且能够翻越障碍物的攀爬机器人及其攀爬方式是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是：针对上述问题，提出一种结构简单，组装拆卸方便，运动紧凑、协调、稳定，易于控制，能够快速攀爬各类杆件且能够翻越障碍物的拨动式爬杆机器人。
本发明的技术方案是：所述的拨动式爬杆机器人，包括第一爬升杆、第二爬升杆、第三爬升杆和第四爬升杆，所述第一爬升杆、第二爬升杆、第三爬升杆和第四爬升杆首尾依次铰接而构成一矩形环结构，其中：
第一爬升杆由同轴连接的第一基杆和第一伸缩杆、其一端可转动的连接在所述第一基杆上的第一拨动手指、以及安装于第一基杆上用于带动所述第一拨动手指在第一基杆上转动的第一舵机构成，所述第一伸缩杆为弹簧伸缩杆，其内设置有第一伸缩弹簧；
第二爬升杆由同轴连接的第二基杆和第二伸缩杆、其一端可转动的连接在所述第二基杆上的第二拨动手指、以及安装于第二基杆上用于带动所述第二拨动手指在第二基杆上转动的第二舵机构成，所述第二伸缩杆为弹簧伸缩杆，其内设置有第二伸缩弹簧；
第三爬升杆由同轴连接的第三基杆和第三伸缩杆、其一端可转动的连接在所述第三基杆上的第三拨动手指、以及安装于第三基杆上用于带动所述第三拨动手指在第三基杆上转动的第三舵机构成，所述第三伸缩杆为弹簧伸缩杆，其内设置有第三伸缩弹簧；
第四爬升杆由同轴连接的第四基杆和第四伸缩杆、其一端可转动的连接在所述第四基杆上的第四拨动手指、以及安装于第四基杆上用于带动所述第四拨动手指在第四基杆上转动的第四舵机构成，所述第四伸缩杆为弹簧伸缩杆，其内设置有第四伸缩弹簧。
所述第一舵机和第一拨动手指通过第一传动齿轮传动连接。
所述第二舵机和第二拨动手指通过第二传动齿轮传动连接。
所述第三舵机和第三拨动手指通过第三传动齿轮传动连接。
所述第四舵机和第四拨动手指通过第四传动齿轮传动连接。
所述第一拨动手指、第二拨动手指、第三拨动手指和第四拨动手指的另一端均设置有防滑橡胶垫。
本发明的优点是：本实用新型这种机器人采用拨动行走方式，通过拨动来跨越障碍，结构简单，运动协调稳定，抓去牢固，能够快速攀爬各种的杆件并且能够快速躲避障碍物，更符合爬杆机器人的实际工作环境。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍：
图1为本发明实施例这种拨动式攀爬杆机器人的立体结构示意图；
图2为本发明实施例这种拨动式攀爬杆机器人的俯视结构示意图；
其中：10-第一爬升杆；11-第一基杆；12-第一伸缩杆；13-第一弹簧；14-第一舵机；15-第一传动齿轮；16-第一拨动手指；20-第二爬升杆；21-第二基杆；22-第二伸缩杆；23-第二弹簧；24-第二舵机；25-第二传动齿轮；26-第二拨动手指；30-第三爬升杆；31-第三基杆；32-第三伸缩杆；33-第三弹簧；34-第三舵机；35-第三传动齿轮；36-第三拨动手指；40-第四爬升杆；41-第四基杆；42-第四伸缩杆；43-第四弹簧；44-第四舵机；45-第四传动齿轮；46-第四拨动手指；51-第一铰链；52-第二铰链；53-第三铰链；54-第四铰链。
具体实施方式
图1和图2出示了本发明这种拨动式爬杆机器人的一个具体实施例，它包括括第一爬升杆10、第二爬升杆20、第三爬升杆30和第四爬升杆40，所述第一爬升杆10、第二爬升杆20、第三爬升杆30和第四爬升杆40的首尾两端分别通过第二铰链52、第三铰链53、第四铰链54和第一铰链51依次铰接，从而构成一矩形环结构，并且第一爬升杆10、第二爬升杆20、第三爬升杆30和第四爬升杆40采用相同的结构形式，具体为：
第一爬升杆10由同轴连接的第一基杆11和第一伸缩杆12、其一端可转动的连接在所述第一基杆上的第一拨动手指16、以及安装于第一基杆上用于带动所述第一拨动手指在第一基杆上转动的第一舵机14构成，所述第一伸缩杆(12)为弹簧伸缩杆，其内设置有第一伸缩弹簧13。本例中，所述第一舵机14和第一拨动手指16之间是通过第一传动齿轮15传动连接的。
第二爬升杆20由同轴连接的第二基杆21和第二伸缩杆22、其一端可转动的连接在所述第二基杆上的第二拨动手指26、以及安装于第二基杆上用于带动所述第二拨动手指在第二基杆上转动的第二舵机24构成，所述第二伸缩杆22为弹簧伸缩杆，其内设置有第二伸缩弹簧23。本例中，所述第二舵机24和第二拨动手指26之间是通过第二传动齿轮25传动连接。
第三爬升杆30由同轴连接的第三基杆31和第三伸缩杆32、其一端可转动的连接在所述第三基杆上的第三拨动手指36、以及安装于第三基杆上用于带动所述第三拨动手指在第三基杆上转动的第三舵机34构成，所述第三伸缩杆32为弹簧伸缩杆，其内设置有第三伸缩弹簧33。本例中，所述第三舵机34和第三拨动手指36之间是通过第三传动齿轮35传动连接的。
第四爬升杆40由同轴连接的第四基杆41和第四伸缩杆42、其一端可转动的连接在所述第四基杆上的第四拨动手指46、以及安装于第四基杆上用于带动所述第四拨动手指在第四基杆上转动的第四舵机44构成，所述第四伸缩杆42为弹簧伸缩杆，其内设置有第四伸缩弹簧43。本例中，所述第四舵机44和第四拨动手指46之间是通过第四传动齿轮45传动连接的。
再结合图1和图2所示，现将本实施例这种拨动式爬杆机器人的使用方法简单介绍如下：
1)首先打开该机器人上某一个连接铰链(第一铰链、第二铰链、第三铰链或第四铰链)，将其套在所要攀爬杆件外。
2)第一舵机14和第三舵机34分别通过第一传动齿轮15和第三传动齿轮35带动第一拨动手指16和第三拨动手指36翻转，依靠被攀爬杆件对第一拨动手指16和第三拨动手指36向上的反作用力使本机器人向上爬升。此时，第二和第四爬升杆20、40上的第二和第四伸缩杆22、42被拉伸变长(第二和第四伸缩弹簧被拉长)，待拨动提升完成后，在第二伸缩弹簧23和第四伸缩弹簧43的弹力作用下，第二伸缩杆22和第四伸缩杆42缩回变短。
3)第二舵机24和第四舵机44分别通过第二传动齿轮25和第四传动齿轮45带动第二拨动手指26和第四拨动手指46翻转，依靠被攀爬杆件对第二拨动手指26和第四拨动手指46向上的反作用力使本机器人向上爬升。此时，第一和第三爬升杆10、30上的第一和第三伸缩杆12、32被拉伸变长(第一和第三伸缩弹簧被拉长)，待拨动提升完成后，在第一伸缩弹簧13和第三伸缩弹簧33的弹力作用下，第一伸缩杆12和第三伸缩杆32缩回变短。
不断重复上述步骤2)和步骤3)的动作，直至本机器人到达指定位置。
为了避免本机器人在攀爬过程中拨动手指与被攀爬杆件之间发生打滑，我们还可以在所述第一拨动手指16、第二拨动手指26、第三拨动手指36和第四拨动手指46的另一端(与被攀爬杆件相接触的那一端)均设置防滑橡胶垫。
上述第一舵机14、第二舵机24、第三舵机34和第四舵机44的动作可通过计算机智能系统来控制。
当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种拨动式爬杆机器人，其特征在于它包括第一爬升杆(10)、第二爬升杆(20)、第三爬升杆(30)和第四爬升杆(40)，所述第一爬升杆(10)、第二爬升杆(20)、第三爬升杆(30)和第四爬升杆(40)首尾依次铰接而构成一矩形环结构，其中：
第一爬升杆(10)由同轴连接的第一基杆(11)和第一伸缩杆(12)、其一端可转动的连接在所述第一基杆上的第一拨动手指(16)、以及安装于第一基杆上用于带动所述第一拨动手指在第一基杆上转动的第一舵机(14)构成，所述第一伸缩杆(12)为弹簧伸缩杆，其内设置有第一伸缩弹簧(13)；
第二爬升杆(20)由同轴连接的第二基杆(21)和第二伸缩杆(22)、其一端可转动的连接在所述第二基杆上的第二拨动手指(26)、以及安装于第二基杆上用于带动所述第二拨动手指在第二基杆上转动的第二舵机(24)构成，所述第二伸缩杆(22)为弹簧伸缩杆，其内设置有第二伸缩弹簧(23)；
第三爬升杆(30)由同轴连接的第三基杆(31)和第三伸缩杆(32)、其一端可转动的连接在所述第三基杆上的第三拨动手指(36)、以及安装于第三基杆上用于带动所述第三拨动手指在第三基杆上转动的第三舵机(34)构成，所述第三伸缩杆(32)为弹簧伸缩杆，其内设置有第三伸缩弹簧(33)；
第四爬升杆(40)由同轴连接的第四基杆(41)和第四伸缩杆(42)、其一端可转动的连接在所述第四基杆上的第四拨动手指(46)、以及安装于第四基杆上用于带动所述第四拨动手指在第四基杆上转动的第四舵机(44)构成，所述第四伸缩杆(42)为弹簧伸缩杆，其内设置有第四伸缩弹簧(43)。
2.根据权利要求1所述的拨动式爬杆机器人，其特征在于：所述第一舵机(14)和第一拨动手指(16)通过第一传动齿轮(15)传动连接。
3.根据权利要求1所述的拨动式爬杆机器人，其特征在于：所述第二舵机(24)和第二拨动手指(26)通过第二传动齿轮(25)传动连接。
4.根据权利要求1所述的拨动式爬杆机器人，其特征在于：所述第三舵机(34)和第三拨动手指(36)通过第三传动齿轮(35)传动连接。
5.根据权利要求1所述的拨动式爬杆机器人，其特征在于：所述第四舵机(44)和第四拨动手指(46)通过第四传动齿轮(45)传动连接。
6.根据权利要求5所述的拨动式爬杆机器人，其特征在于：所述第一拨动手指(16)的另一端、第二拨动手指(26)的另一端、第三拨动手指(36)的另一端和第四拨动手指(46)的另一端均设置有防滑橡胶垫。
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