CN104386156A - 一种爬杆机器人执行机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种爬杆机器人执行机构，属于机器人技术领域。它能有效地解决爬行机器人执行机构适应多种杆径或截面形状的问题。包括基体、手臂及驱动装置，基体总成呈卍结构，下基体的左边设有升降丝杠，升降丝杠的两边设有导杆，下基体的右边设有与矩形轴间隙配合的伸缩滑槽，左边的伸缩滑槽内设有矩形轴，矩形轴端部的连接卡口与下垂空心臂的水平端之间通过旋转轴销接。电机驱动升降丝杆转动，带动上基体、下基体与下基体的交替升降运动，电机驱动旋转轴带动手臂的转动，电机驱动张紧丝杠的转动控制爪杆的放松与夹紧动作，爪杆与被爬杆依靠自锁固定。能适应多种截面形状柱体攀爬，杆径可调节、可越障，工作时靠自锁固定。主要用于柱状体攀爬。

Description

一种爬杆机器人执行机构
技术领域
本发明属于机器人技术领域，特别涉及爬杆机器人的执行机构。
背景技术
着科学技术的发展，人们越来越需要一种机械去取代高空作业这种极度危险、劳动强度大且效率低的工作，爬杆机器人的研究也正是伴随着这种需求产生的。爬杆机器人研究是非常热门的话题，如中国专利申请号201220173402.8公开了一种两段式爬杆机器人、中国专利申请号201110101717.1公开了一种步行式爬杆机器人、中国专利申请号公开的200910013976.1多功能爬杆机器人、中国专利申请号200620088771.1介绍了一种启动爬杆机器人的结构等等。可以看到，现有的研究成果主要都是针对直径较小的圆柱或类圆柱进行的,存在的主要问题是不能适应较大杆径的圆柱体，也不能适应矩形截面柱体，而目前电气化铁路沿线的接触网电杆均为方截面塔形结构。为了克服现有爬杆机器人的上述缺陷,有必要设计一种可以适应多种截面形状、杆径可调节、可越障的机器人执行机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种爬杆机器人执行机构，它能有效地解决爬行机器人执行机构适应多种杆径或截面形状的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种爬杆机器人执行机构，包括基体、手臂及驱动装置，基体总成呈卍结构，下基体的左边设有升降丝杠，升降丝杠的两边设有导杆，下基体的右边设有与矩形轴间隙配合的伸缩滑槽，矩形轴的一端设有带水平槽的连接卡口，空心臂的水平端通过旋转轴与连接卡口的水平槽销接；中基体的两边均设有伸缩滑槽，左边的伸缩滑槽内设有矩形轴，矩形轴端部的连接卡口与下垂空心臂的水平端之间通过旋转轴销接，右边的伸缩滑槽内也设有矩形轴，矩形轴端部的连接卡口与上扬空心臂的水平端之间通过旋转轴销接；上基体的右边与导杆上端固定，左边的伸缩滑槽内设有矩形轴，矩形轴端部的连接卡口与空心臂水平端之间通过旋转轴销接，旋转轴的上端与转向电机的轴固定；升降丝杠和导杆(的中部过中基体的中部呈十字交叉，升降丝杠与上基体通过轴承固定，端部与主电机的轴连接，中部与中基体螺纹连接，下端与下基体通过轴承连接；所述三种空心臂内均设有张紧丝杠，带防滑橡胶的左旋爪杆和右旋爪杆与张紧丝杠螺纹连接，张紧丝杠的端部与张紧电机轴固定。
所述张紧丝杠两端的螺纹分别为左旋和右旋。
所述三种空心臂均与水平面成45°角。
所述连接卡口的一端设有水平槽，水平槽的两壁设有与旋转轴配合的通孔，另一端为带有螺纹孔的矩形轴。
所述矩形轴通过锁紧螺栓与伸缩滑槽固定。
所述三种空心臂的上端均设有固定张紧电机的端盖，下端通过轴承固定。
本发明的工作原理
该机器人执行机构的运动分为夹紧和放松动作、避障动作、升降动作，伸缩运动。
夹紧和放松动作：给张紧电机通电，使张紧电机正转，带动张紧丝杠转动，通过张紧丝杠带动左旋爪杆和右旋爪杆相互靠拢运动，当夹紧被攀爬杆时，张紧电机停止供电，依靠张紧丝杆和爪杆的自锁和爪杆和被爬杆之间的自锁使机器人固定在被爬杆上，完成夹紧动作。给张紧电机通电，使张紧电机反转，带动张紧丝杠转动，通过张紧丝杠带动左旋爪杆和右旋爪相互远离运动，完成放松动作。指向机构采用交替左上右下和左下右上的交替运动实现爬升动作。
避障动作：给转向电机通电，使转向电机正转，控制手臂向外旋转；当避开障碍物后，复给转向电机通电，使转向电机反转，控制手臂向内旋转恢复到工作位置。
升降动作：上端手臂和下端手臂一起动作，与被爬杆固定后，给主电机通电，使主电机正转，带动升降丝杠正转，升降丝杆带动中基体上升；当中间两手臂与被爬杆固定后，主电机反转，带动升降丝杠反转，升降丝杠带动上基体和下基体上升。下降动作与上升动作正好相反。
伸缩运动：连接卡口在使用前根据需要调节伸出的长度，用锁紧螺栓固定在基体上。
本发明与现有技术相比的优点和有益效果是，该机器人执行机构可以适应多种截面形状柱体攀爬，可视被爬杆径调节爪杆间距、可越障，工作时靠自锁固定，有很好的节能效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图
图2是本发明的空心臂局剖图
图3是本发明的上基体与升降丝杆和导杆局剖图
图4是本发明的下基体与升降丝杆和导杆局剖图
图5是本发明的主视图
图6是本发明的左视图
图7是本发明的俯视图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种爬杆机器人执行机构，包括基体、手臂及驱动装置，基体总成呈卍结构，下基体17的左边设有升降丝杠19，升降丝杠19的两边设有导杆18，下基体17的右边设有与矩形轴16间隙配合的伸缩滑槽15，矩形轴16的一端设有带水平槽21的连接卡口2，空心臂5的水平端通过旋转轴22与连接卡口2的水平槽21销接；中基体20的两边均设有伸缩滑槽15，左边的伸缩滑槽15内设有矩形轴16，矩形轴16端部的连接卡口2与下垂空心臂1的水平端之间通过旋转轴22销接，右边的伸缩滑槽15内也设有矩形轴16，矩形轴16端部的连接卡口2与上扬空心臂10的水平端之间通过旋转轴22销接；上基体12的右边与导杆18上端固定，左边的伸缩滑槽15内设有矩形轴16，矩形轴16端部的连接卡口2与空心臂5水平端之间通过旋转轴22销接，旋转轴16的上端与转向电机14的轴固定；升降丝杠19和导杆18的中部过中基体20的中部呈十字交叉，升降丝杠19与上基体12通过轴承固定，端部与主电机11的轴连接，中部与中基体20螺纹连接，下端与下基体17通过轴承连接；所述三种空心臂内均设有张紧丝杠9，带防滑橡胶8的左旋爪杆6和右旋爪杆7与张紧丝杠9螺纹连接，张紧丝杠9的端部与张紧电机4轴固定。
所述张紧丝杠9两端的螺纹分别为左旋和右旋。
所述三种空心臂均与水平面成45°角。
所述连接卡口2的一端设有水平槽21，水平槽21的两壁设有与旋转轴22配合的通孔，另一端为带有螺纹孔的矩形轴16。
所述矩形轴16通过锁紧螺栓13与伸缩滑槽15固定。
所述三种空心臂的上端均设有固定张紧电机4的端盖3，下端通过轴承固定。
该机器人执行机构的运动分为夹紧和放松动作、避障动作、升降动作，伸缩运动。
夹紧和放松动作：给张紧电机4通电，使张紧电机正转，带动张紧丝杠9转动，通过张紧丝杠9带动左旋爪杆6和右旋爪杆7相互靠拢运动，当夹紧被攀爬杆时，张紧电机4停止供电，依靠张紧丝杆9和左旋爪杆6和右旋爪杆7的自锁和被爬杆之间的自锁使机器人执行机构固定在被爬杆上，完成夹紧动作。给张紧电机4通电，使张紧电机4反转，带动张紧丝杠9转动，通过张紧丝杠9带动左旋爪杆6和右旋爪杆7相互远离运动，完成放松动作。执行机构采用交替左上右下和左下右上的交替运动实现爬升动作。
避障动作：给转向电机14通电，使转向电机14正转，控制空心臂向外旋转；当避开障碍物后，复给转向电机14通电，使转向电机14反转，控制空心臂向内旋转恢复到工作位置。
升降动作：上端空心臂和下端空心臂一起动作，与被爬杆固定后，给主电机11通电，使主电机11正转，带动升降丝杠19正转，升降丝杆19带动中基体20上升；当中间两空心臂与被爬杆固定后，主电机11反转，带动升降丝杠19反转，升降丝杠19带动上基体12和下基体17上升。下降动作与上升动作正好相反。
伸缩运动：连接卡口2在使用前根据需要调节伸出的长度，用锁紧螺栓13固定在上、中、下基体上。

Claims (6)

1.一种爬杆机器人执行机构，包括基体、手臂及驱动装置，其特征在于：基体总成呈卍结构，下基体(17)的左边设有升降丝杠(19)，升降丝杠(19)的两边设有导杆(18)，下基体(17)的右边设有与矩形轴(16)间隙配合的伸缩滑槽(15)，矩形轴(16)的一端设有带水平槽(21)的连接卡口(2)，空心臂(5)的水平端通过旋转轴(22)与连接卡口(2)的水平槽(21)销接；中基体(20)的两边均设有伸缩滑槽(15)，左边的伸缩滑槽(15)内设有矩形轴(16)，矩形轴(16)端部的连接卡口(2)与下垂空心臂(1)的水平端之间通过旋转轴(22)销接，右边的伸缩滑槽(15)内也设有矩形轴(16)，矩形轴(16)端部的连接卡口(2)与上扬空心臂(10)的水平端之间通过旋转轴(22)销接；上基体(12)的右边与导杆(18)上端固定，左边的伸缩滑槽(15)内设有矩形轴(16)，矩形轴(16)端部的连接卡口(2)与空心臂(5)水平端之间通过旋转轴(22)销接，旋转轴(22)的上端与转向电机(14)的轴固定；升降丝杠(19)和导杆(18)的中部过中基体(20)的中部呈十字交叉，升降丝杠(19)与上基体(12)通过轴承固定，端部与主电机(11)的轴连接，中部与中基体(20)螺纹连接，下端与下基体(17)通过轴承连接；所述三种空心臂内均设有张紧丝杠(9)，带防滑橡胶(8)的左旋爪杆(6)和右旋爪杆(7)与张紧丝杠(9)螺纹连接，张紧丝杠(9)的端部与张紧电机(4)轴固定。
2.根据权利要求1所述的一种爬杆机器人执行机构，其特征在于：所述张紧丝杠(9)两端的螺纹分别为左旋和右旋。
3.根据权利要求1所述的一种爬杆机器人执行机构，其特征在于：所述三种空心臂均与水平面成45°角。
4.根据权利要求1所述的一种爬杆机器人执行机构，其特征在于：所述连接卡口(2)的一端设有水平槽(21)，水平槽(21)的两壁设有与旋转轴(22)的通孔，另一端为带有螺纹孔的矩形轴(16)。
5.根据权利要求1所述的一种爬杆机器人执行机构，其特征在于：所述矩形轴(16)通过锁紧螺栓(13)与伸缩滑槽(15)固定。
6.根据权利要求1所述的一种爬杆机器人执行机构，其特征在于：所述三种空心臂的上端均设有固定张紧电机(4)的端盖(3)，下端通过轴承固定。
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