CN106985926B - 攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人设备技术领域，尤其是涉及一种攀爬机器人，包括躯干、传动轴、电机和控制器，所述躯干的两端均设置有卡爪组，所述卡爪组由两个相对转动设置在躯干上的卡爪组成，所述躯干上设有用于驱动两个所述卡爪相对靠近或者远离的动力机构，两个所述卡爪相对的一侧面上均设有滚轮，所述滚轮设置在所述传动轴上，所述滚轮的转动中心轴线与卡爪的转动中心轴线相互平行设置，本发明攀爬机器人在使用时，通过在卡爪上设置滚轮，并有电机带动滚轮转动，实现攀爬机器人在攀爬物上的转动，使得攀爬机器人能够避开前进方向上的障碍物，避免了当机器人在攀爬过程中出现障碍物时，现有机器人无法绕过障碍物，导致机器人被障碍物挡住前行路线的问题。

Description

攀爬机器人

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，尤其是涉及一种攀爬机器人。

背景技术

机器人已被运用各种重要场合，机器人在高空作业物资运送、管道检修、树木防病虫害、剪枝和环境监测等都有实际应用。现有机器人包括躯干和控制器，躯干上设有翻转臂，翻转臂上设有旋转臂，旋转臂上设有夹紧卡爪，通过控制器控制躯干上的翻转壁翻转，同时也可以控制翻转臂上的旋转臂旋转，再控制旋转臂上的夹紧卡爪夹紧或者松开，从而控制机器人攀爬行进，当机器人在攀爬柱状物体，一般机器人都是按固定的轨迹线攀爬，当机器人在攀爬过程中出现障碍物时，现有机器人无法绕过障碍物，导致机器人被障碍物挡住前行路线，比如电线杆上的路灯，而机器人需要爬至电线杆的上端作业，当路灯正好在机器人的行进路线上，使得机器人被路灯给挡住，导致机器人无法继续前行，降低机器人的工作效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决当机器人在攀爬过程中出现障碍物时，现有机器人无法绕过障碍物，导致机器人被障碍物挡住前行路线的问题，现提供了一种攀爬机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种攀爬机器人，包括躯干、传动轴、电机和控制器，所述躯干的两端均设置有卡爪组，所述卡爪组由两个相对转动设置在躯干上的卡爪组成，所述躯干上设有用于驱动两个所述卡爪相对靠近或者远离的动力机构，两个所述卡爪相对的一侧面上均设有滚轮，所述滚轮设置在所述传动轴上，所述滚轮的转动中心轴线与卡爪的转动中心轴线相互平行设置，所述卡爪上开设有滑槽，所述滑槽内滑动设置有滑块，所述传动轴转动设在所述滑块上，所述电机设在所述滑块上，所述电机通过联轴器与传动轴连接，并实现带动传动轴上的滚轮转动，所述滑块沿其滑动方向与所述滑槽之间设置有第一弹簧，所述传动轴远离电机的一端设有主动齿轮，所述滑块上转动设置有与所述主动齿轮相匹配的从动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮相互啮合，所述主动齿轮与所述从动齿轮之间的传动比小于1，所述从动齿轮上转动设置有若干拨爪，所述拨爪的转动中心轴线与所述从动齿轮的转动中心轴线相互平行设置，所述从动齿轮与所述拨爪之间设有第二弹簧，所述滑块上设有制动柱，所述制动柱与所述卡爪靠近第二弹簧的一侧相互接触，所述制动柱与所述从动齿轮同轴线，所述控制器用于控制动力机构及电机的启闭。

本发明通过控制器来控制动力机构带动躯干两端的卡爪组夹持住攀爬物，当需要转动躯干时，此时躯干两端的卡爪夹紧在攀爬物上，再控制电机带动传动轴转动，从而实现带动卡爪上滚轮的转动，滚轮带动整个机器人在攀爬物上转动，使得机器人避开前进方向上的障碍物，在电机运行过程中，拨爪在离心力的作用下与制动柱分离，当电机停止工作时，在第二弹簧的作用下始终保持拨爪与制动柱接触，通过拨爪与制动柱之间的摩擦力，使得传动轴上的滚轮停止转动，并对滚轮起到制动的作用，同时滑块能够在滑槽内滑动，使得滚轮具有一端的浮动空间，能够有效防止滚轮被卡死，第一弹簧具有减振缓冲作用，再者由于主动齿轮与从动齿轮之间的传动比小于1，使得从动齿轮的转速大于主动齿轮的转速，从而达到增大了从动齿轮上拨爪离心力的作用。

为了防止拨爪和从动齿轮之间的第二弹簧失效，进一步地，所述从动齿轮上设有用于限位拨爪的限位块，所述限位块与所述拨爪一一对应，所述限位块位于拨爪转动中心轴线的一侧。由于从动齿轮的转速比较块，所以拨爪的离心力比较大，使得拨爪和从动齿轮之间的第二弹簧会受到很大的拉力，长期会使得第二弹簧失效，导致在电机停止运行时拨爪制动失效，通过在从动齿轮上设置限位块，有效的限制了拨爪的转动幅度，使得第二弹簧受力不会过大，保证了第二弹簧工作稳定可靠。

为了使得拨爪在电机工作时快速响应，进一步地，所述拨爪上设有配重块，所述配重块位于远离拨爪转动中心点的一端，所述第二弹簧位于所述配重块与拨爪转动中心点之间。通过在拨爪远离转动中心点的一端设置配重块，并且第二弹簧位于配重块与拨爪转动中心点之间，此结构类似于杠杆原理，使得配重块具有长的力臂，在电机运行时使得拨爪能够快速得到从动齿轮的响应。

为了便于控制攀爬机器人，进一步地，还包括控制器，所述控制器包括控制模块和遥控模块，所述控制模块和遥控模块信号连接，所述遥控模块包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块和无线接收模块信号连接，所述动力机构及电机均与控制模块信号连接。通过无线发生模块发生出的信号，由无线接收模块接受无线发生模块发生出的信号，将接收到的信号传递至控制模块，从而控制模块控制动力机构和电机，实现对攀爬机器人的控制。

为了更好的保证滚轮运行稳定可靠，进一步地，所述卡爪上设有直线导轨，所述直线导轨与所述滑槽相互平行设置，所述电机上设有与所述直线导轨相匹配的导向槽，所述导向槽滑动设置在所述直线导轨上。通过在卡爪上设置直线导轨，有效的限制了电机的位移方向，保证了滚轮运行稳定可靠。

本发明的有益效果是：本发明攀爬机器人在使用时，通过在卡爪上设置滚轮，并有电机带动滚轮转动，实现攀爬机器人在攀爬物上的转动，使得攀爬机器人能够避开前进方向上的障碍物，同时拨爪与制动柱配合在电机停止运行时对滚轮起到制动作用，避免了当机器人在攀爬过程中出现障碍物时，现有机器人无法绕过障碍物，导致机器人被障碍物挡住前行路线的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明攀爬机器人的主视图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是图2中B的局部放大图；

图4是本发明攀爬机器人中拨爪与制动柱接触时的结构示意图；

图5是本发明攀爬机器人中拨爪与制动柱分离时的结构示意图。

图中：1、躯干，2、电机，3、卡爪，301、滑槽，4、滚轮，5、滑块，6、第一弹簧，7、主动齿轮，8、从动齿轮，9、拨爪，10、第二弹簧，11、制动柱，12、限位块，13、配重块，14、控制器，15、直线导轨，16、传动轴。

具体实施方式

现在结合附图对本发明做进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例

如图1-5所示，一种攀爬机器人，包括躯干1、传动轴16、电机2和控制器14，所述躯干1的两端均设置有卡爪组，所述卡爪组由两个相对转动设置在躯干1上的卡爪3组成，所述躯干1上设有用于驱动两个所述卡爪3相对靠近或者远离的动力机构，两个所述卡爪3相对的一侧面上均设有滚轮4，所述滚轮4设置在所述传动轴16上，卡爪3和传动轴16之间通过平键固定连接，所述滚轮4的转动中心轴线与卡爪3的转动中心轴线相互平行设置，所述卡爪3上开设有滑槽301，所述滑槽301内滑动设置有滑块5，所述传动轴16转动设在所述滑块5上，所述电机2设在所述滑块5上，所述电机2通过联轴器与传动轴16连接，并实现带动传动轴16上的滚轮4转动，所述滑块5沿其滑动方向与所述滑槽301之间设置有第一弹簧6，所述传动轴16远离电机2的一端设有主动齿轮7，所述滑块5上转动设置有与所述主动齿轮7相匹配的从动齿轮8，所述从动齿轮8与所述主动齿轮7相互啮合，所述主动齿轮7与所述从动齿轮8之间的传动比小于1，所述从动齿轮8上转动设置有若干拨爪9，拨爪9的一端是转动设置在从动齿轮8上，拨爪9均匀设置在从动齿轮8上，所述拨爪9的转动中心轴线与所述从动齿轮8的转动中心轴线相互平行设置，所述从动齿轮8与所述拨爪9之间设有第二弹簧10，所述滑块5上设有制动柱11，所述制动柱11与所述卡爪3靠近第二弹簧10的一侧相互接触，所述制动柱11与所述从动齿轮8同轴线，所述控制器14用于控制动力机构及电机2的启闭。躯干1的两端还设置有翻转臂，翻转壁上设置有旋转臂，同时卡爪3是转动设置在旋转臂上，通过控制器14同样可以控制翻转臂围绕躯干1转动及旋转臂在翻转臂上旋转运行，电机2为单向转动，能够使得拨爪9在离心力的作用下分离，也就是拨爪9与制动柱11不接触，并且该动力机构包括设置在旋转臂上的电机2、丝杆和螺母，两个相对设置的卡爪3上均设有腰型孔，两个卡爪3的腰型孔交错设置的，螺母是滑动设置在两个卡爪3上的腰型孔内，并且丝杆是转动设置在旋转臂上，螺母和丝杆螺纹连接，电机2与丝杆传动连接，通过控制电机2实现螺母在丝杆上位移，从而使得螺母在卡爪3上的腰型孔内滑动，带动两个卡爪3在旋转臂上转动并实现相对靠近或者远离。

所述从动齿轮8上设有用于限位拨爪9的限位块12，所述限位块12与所述拨爪9一一对应，所述限位块12位于拨爪9转动中心轴线的一侧。

所述拨爪9上设有配重块13，所述配重块13位于远离拨爪9转动中心点的一端，所述第二弹簧10位于所述配重块13与拨爪9转动中心点之间。

所述控制器14包括控制模块和遥控模块，所述控制模块和遥控模块信号连接，所述遥控模块包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块和无线接收模块信号连接，所述动力机构及电机2均与控制模块信号连接。

所述卡爪3上设有直线导轨15，所述直线导轨15与所述滑槽301相互平行设置，所述电机2上设有与所述直线导轨15相匹配的导向槽，所述滑导向槽滑动设置在所述直线导轨15上。

上述攀爬机器人在运用时，通过无线发生模块发出信号，由无线接收模块接受无线发生模块发出的信号，无线接受模块将接受到的信号发送至控制模块，控制模块控制动力机构及电机2运行。同样可以通过控制器14控制躯干1两端的翻转臂翻转，使得卡爪3对准所需夹紧的攀爬物(如圆柱形的电线杆等)，再控制旋转臂上动力机构，从而带动卡爪3转动并实夹紧攀爬物，同时滚轮4与攀爬物接触，此时躯干1两端的卡爪3是夹紧在攀爬物上，同时卡爪3上的滚轮4在滑槽301内滑动，并挤压滑槽301与滑块5之间的第一弹簧6，电机2上的导向槽在卡爪3上直线导轨15上滑动，当在攀爬机器人攀爬过程中前方遇到障碍物，此时通过控制器14控制电机2，实现电机2带动传动轴16转动，从而使得滚轮4在攀爬物上转动，并带动躯干1及卡爪3向同一个方向转动，同时传动轴16另一端的主动齿轮7带动从动齿轮8转动，由于主动齿轮7与从动齿轮8之间的传动比小于1，也就是主动齿轮7的转速要小于从动齿轮8的转速，对拨爪9起到增速的效果，使得拨爪9能够在离心力的作用下快速分离，而限位块12对拨爪9起到限位作用，防止拨爪9与从动齿轮8之间的第二弹簧10失效，同时拨爪9上设有配重块13，并且第二弹簧10位于拨爪9转动中心和配重块13之间，类似于杠杆远离，使得配重块13具有长的力臂，当电机2在启动时，能够通过配重块13快速使得拨爪9与制动柱11的分离，当攀爬机器人避开前进方向上的障碍物，再停止电机2，从而传动轴16上的滚轮4随着电机2停止转动，使得拨爪9在配重块13的作用下与制动柱11的外周面接触，从而对从动齿轮8起到制动作用，并带动主动齿轮7，使得传动轴16上的滚轮4停止转动，攀爬机器人也就停止转动，然后再控制翻转臂及卡爪3，使得攀爬机器人继续前进。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (3)

1.一种攀爬机器人，其特征在于：包括躯干(1)、传动轴(16)、电机(2)和控制器(14)，所述躯干(1)的两端均设置有卡爪组，所述卡爪组由两个相对转动设置在躯干(1)上的卡爪(3)组成，所述躯干(1)上设有用于驱动两个所述卡爪(3)相对靠近或者远离的动力机构，两个所述卡爪(3)相对的一侧面上均设有滚轮(4)，所述滚轮(4)设置在所述传动轴(16)上，所述滚轮(4)的转动中心轴线与卡爪(3)的转动中心轴线相互平行设置，所述卡爪(3)上开设有滑槽(301)，所述滑槽(301)内滑动设置有滑块(5)，所述传动轴(16)转动设在所述滑块(5)上，所述电机(2)设在所述滑块(5)上，所述电机(2)通过联轴器与传动轴(16)连接，并实现带动传动轴(16)上的滚轮(4)转动，所述滑块(5)沿其滑动方向与所述滑槽(301)之间设置有第一弹簧(6)，所述传动轴(16)远离电机(2)的一端设有主动齿轮(7)，所述滑块(5)上转动设置有与所述主动齿轮(7)相匹配的从动齿轮(8)，所述从动齿轮(8)与所述主动齿轮(7)相互啮合，所述主动齿轮(7)与所述从动齿轮(8)之间的传动比小于1，所述从动齿轮(8)上转动设置有若干拨爪(9)，所述拨爪(9)的转动中心轴线与所述从动齿轮(8)的转动中心轴线相互平行设置，所述从动齿轮(8)与所述拨爪(9)之间设有第二弹簧(10)，所述滑块(5)上设有制动柱(11)，所述制动柱(11)与所述卡爪(3)靠近第二弹簧(10)的一侧相互接触，所述制动柱(11)与所述从动齿轮(8)同轴线，所述控制器(14)用于控制动力机构及电机(2)的启闭；

所述从动齿轮(8)上设有用于限位拨爪(9)的限位块(12)，所述限位块(12)与所述拨爪(9)一一对应，所述限位块(12)位于拨爪(9)转动中心轴线的一侧；

所述控制器(14)包括控制模块和遥控模块，所述控制模块和遥控模块信号连接，所述遥控模块包括无线发射模块和无线接收模块，所述无线发射模块和无线接收模块信号连接，所述动力机构及电机(2)均与控制模块信号连接。

2.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于：所述拨爪(9)上设有配重块(13)，所述配重块(13)位于远离拨爪(9)转动中心点的一端，所述第二弹簧(10)位于所述配重块(13)与拨爪(9)转动中心点之间。

3.根据权利要求1所述的攀爬机器人，其特征在于：所述卡爪(3)上设有直线导轨(15)，所述直线导轨(15)与所述滑槽(301)相互平行设置，所述电机(2)上设有与所述直线导轨(15)相匹配的导向槽，所述导向槽滑动设置在所述直线导轨(15)上。

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