CN107284546A - 一种具有爬杆功能的物理机器人及爬杆方法 - Google Patents

一种具有爬杆功能的物理机器人及爬杆方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有爬杆功能的物理机器人及爬杆方法,包括外滚轮(1),其特征是:所述外滚轮(1)内侧固定连接有两个对称的圆环板(9),所述外滚轮(1)侧壁之间连接的连接轴铰接在齿轮(14)的中心孔上,所述齿轮(14)与齿条外侧的啮齿一(15)啮合,所述齿条两侧环套有套环(16),两个所述套环(16)的外边沿分别对应固定连接在所述圆环板(9)上,所述齿条内侧的啮齿二(17)与啮齿三(18)啮合,所述啮齿三(18)固定在圆筒(19)上,所述套环(16)的内边沿与所述圆筒(19)的外圈接触。

Description

一种具有爬杆功能的物理机器人及爬杆方法
技术领域
本发明涉及物理机器人领域,具体的讲,涉及一种具有爬杆功能的物理机器人及爬杆方法。
背景技术
电磁铁是通电产生电磁的一种装置。在铁芯的外部缠绕与其功率相匹配的导电绕组,这种通有电流的线圈像磁铁一样具有磁性,它也叫做电磁铁。我们通常把它制成条形或蹄形状,以使铁芯更加容易磁化。另外,为了使电磁铁断电立即消磁,我们往往采用消磁较快的的软铁或硅钢材料来制做。这样的电磁铁在通电时有磁性,断电后磁就随之消失。
当电流通过导线时,会在导线的周围产生磁场。应用这性质,将电流通过螺线管时,则会在螺线管之内制成均匀磁场。假设在螺线管的中心置入铁磁性物质,则此铁磁性物质会被磁化,而且会大大增强磁场。
一般而言,电磁铁所产生的磁场与电流大小、线圈圈数及中心的铁磁体有关。在设计电磁铁时,会注重线圈的分布和铁磁体的选择,并利用电流大小来控制磁场。目前,向高处输送重物都是采用站在高处提拉或者采用在动滑轮一侧利用绳子拉拽的形式,有些情况下重物的提升不适合这两种方式,利用电磁铁的电磁原理实现爬高的装置还没有。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有爬杆功能的物理机器人及爬杆方法,实现将重物通过改装置自动提升到高处。
本发明采用如下技术方案实现发明目的:
一种具有爬杆功能的物理机器人,包括外滚轮(1),其特征是:所述外滚轮(1)内侧固定连接有两个对称的圆环板(19),所述外滚轮(1)侧壁之间连接的连接轴铰接在齿轮(14)的中心孔上,所述齿轮(14)与齿条外侧的啮齿一(15)啮合,所述齿条两侧环套有套环(16),两个所述套环(16)的外边沿分别对应固定连接在所述圆环板(9)上,所述齿条内侧的啮齿二(17)与啮齿三(18)啮合,所述啮齿三(18)固定在圆筒(19)上,所述套环(16)的内边沿与所述圆筒(19)的外圈接触;所述外滚轮(1)的外侧均匀固定连接一组气缸(2),每个所述气缸(2)的另一端铰接在第一固定块(7)上,所述外滚轮(1)外侧设置有一组与所述气缸(2)相匹配固定柱(5),每个所述固定柱(5)上铰接有支撑杆(4),每个所述支撑杆(4)的另一端铰接在第二固定块(8)上,所述第一固定块(7)和所述第二固定块(8)固定在卡爪(3)上,所述卡爪(3)两端分别通过铰接轴(12)铰接有电磁铁(13),每个所述电磁铁(13)连接有电源装置(10),所述卡爪(3)内侧设置有触碰开关(11)。
作为对本技术方案的进一步限定,每个所述电磁铁(13)的内侧均设置有弧形卡板(20)。
作为对本技术方案的进一步限定,所有所述电磁铁(13)、所有所述气缸(2)和所有所述触碰开关(11)均连接控制装置。
一种权利要求3所述的具有爬杆功能的物理机器人的爬杆方法,其特征是包括如下步骤:
(1)初始状态,每个气缸(2)的活塞杆均处于伸长状态,将其中一个卡爪(3)的两个电磁铁(13)环绕在铁杆(6)上,控制装置控制这两个电磁铁(13)通电,两个电磁铁(13)成为两个磁极相反的磁体,相互吸引后弧形卡板(20)紧紧夹持在铁杆(6)上,圆筒(19)内的绑带(21)绑缚重物;
(2)控制装置控制该卡爪(3)的气缸(2)的活塞杆收缩,气缸(2)的活塞杆收缩带动外滚轮(1)沿铁杆(6)向上滚动,当下一个卡爪(3)的触碰开关(11)触碰到铁杆(6)时,控制装置控制该卡爪(3)的电磁铁(13)通电,两个电磁铁(13)成为两个磁极相反的磁体,相互吸引紧紧夹持在铁杆(6)上,然后,控制装置控制上一个卡爪(3)带电的电磁铁(13)失电,使得电磁铁(13)不再夹紧铁杆(6),此时,与带电的电磁铁(13)一组的气缸(2)的活塞杆收缩,带动整个装置沿铁杆(6)向上滚动,上述过程不断重复,实现了该装置的爬杆功能,齿轮(14)、啮齿一(15)、啮齿二(17)和啮齿三(18)的啮合作用,圆筒(19)能够相对外滚轮(1)转动,在绑带(21)绑缚的重物重力作用下,重物会跟随该装置竖直上移,而不会跟随外滚轮(1)滚动。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:将重物利用绑带绑缚在圆筒上,初始状态,每个气缸的活塞杆均处于伸长状态,将其中一个卡爪的两个电磁铁环绕在铁杆上,控制装置控制这两个电磁铁通电,两个电磁铁成为两个磁极相反的磁体,相互吸引后弧形卡板紧紧夹持在铁杆上,圆筒内的绑带绑缚重物;控制装置控制该卡爪的气缸的活塞杆收缩,气缸的活塞杆收缩带动外滚轮沿铁杆向上滚动,当下一个卡爪的触碰开关触碰到铁杆时,控制装置控制该卡爪的电磁铁通电,两个电磁铁成为两个磁极相反的磁体,相互吸引紧紧夹持在铁杆上,然后,控制装置控制上一个卡爪带电的电磁铁失电,使得电磁铁不再夹紧铁杆,此时,与带电的电磁铁一组的气缸的活塞杆收缩,带动整个装置沿铁杆向上滚动,上述过程不断重复,实现了该装置的爬杆功能,齿轮、啮齿一、啮齿二和啮齿三的啮合作用,圆筒能够相对外滚轮转动,在绑带绑缚的重物重力作用下,重物会跟随该装置竖直上移,而不会跟随外滚轮滚动。本发明结构简单,操作简单,内部设置的齿轮结构保证了重物运输过程中不会产生摩擦,防止了运输过程中的摩擦受损;通过架设机器人,节省了大量人力物力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的正视图。
图3为本发明爬铁杆的状态图。
图4为本发明爬铁杆的状态图。
图5为本发明的卡爪抓紧结构示意图。
图6为本发明的外滚轮主视图。
图7为图7中A的局部放大图。
图8为本发明的控制器的电路图。
图9为本发明的晶振电路的电路图。
图10为本发明的复位电路的电路图。
图11为本发明的无线模块的电路图。
图12为本发明的电源系统的电路图。
图13为本发明的指示灯电路的电路图。
图14为本发明的电磁铁信号分配电路的电路图。
图15为本发明的气缸信号分配电路的电路图。
图16为本发明的电磁铁驱动电路的电路图。
图17为本发明的气压泵驱动电路的电路图。
图中:1、外滚轮,2、气缸,3、卡爪,4、支撑杆,5、固定柱,6、铁杆,7、第一固定块,8、第二固定块,9、圆板,10、电源装置,11、触碰开关,12、铰接轴,13、电磁铁,14、齿轮,15、啮齿一,16、套环,17、啮齿二,18、啮齿三,19、圆筒,20、弧形卡板,21、绑带。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-图17所示,本发明包括外滚轮1,所述外滚轮1内侧中部固定连接有两个对称的圆环板9,两个所述圆环板9之间连接的连接轴铰接在齿轮14的中心轴上,所述齿轮14与齿条外侧的啮齿一15啮合,所述齿条两侧环套有套环16,两个所述套环16的一端分别对应固定连接在所述圆环板9上,所述齿条内侧的啮齿二17与啮齿三18啮合,所述啮齿三18固定在圆筒19上;所述外滚轮1的外侧均匀固定连接一组气缸2,每个所述气缸2的另一端铰接在第一固定块7上,所述外滚轮1外侧设置有一组与所述气缸2相匹配固定柱5,每个所述固定柱5上铰接有支撑杆4,每个所述支撑杆4的另一端铰接在第二固定块8上,所述第一固定块7和所述第二固定块8固定在卡爪3上,所述卡爪3两端分别通过铰接轴铰接有极性相反的电磁铁13,每个所述电磁铁13连接有电源装置10,所述电源装置10设置在所述卡爪外侧,所述卡爪3内侧设置有触碰开关11。
每个所述电磁铁13的内侧均设置有弧形卡板20,圆筒19内壁上固定有绑带21。所有所述电磁铁13、所有所述气缸2和所有所述触碰开关11均连接控制装置。控制装置可以安装在外滚轮1上,控制装置包括控制器,所述控制器分别连接晶振电路、复位电路、无线模块、电源系统,指示灯电路、电磁铁信号分配电路和气缸信号分配电路,所述电磁铁信号分配电路连接电磁铁驱动电路,所述气缸信号分配电路连接气压泵驱动电路。本发明的控制器采用STC12LE5A60S2-35I-LQFP44G单片机,电磁铁信号分配电路和气缸信号分配电路均采用锁存器74HC573,无线模块采用SI4432芯片。
每个所述气缸2收缩的行程与带动所述外滚轮1运动的弧形距离相匹配。也就是说气缸2收缩的行程能够带动外滚轮1沿铁杆6向上移动到该气缸2相邻的下一个气缸2连接的卡爪3的触碰开关11触碰到铁杆6,能够发出触碰信号,以便于整个设备能够连续动作。
本发明的爬杆方法包括如下步骤:
(1)初始状态,每个气缸2的活塞杆均处于伸长状态,将其中一个卡爪3的两个电磁铁13环绕在铁杆6上,控制装置控制这两个电磁铁13通电,两个电磁铁13成为两个磁极相反的磁体,相互吸引后弧形卡板20紧紧夹持在铁杆6上,圆筒19内的绑带21绑缚重物;
(2)控制装置控制该卡爪3的气缸2的活塞杆收缩,气缸2的活塞杆收缩带动外滚轮1沿铁杆6向上滚动,当下一个卡爪3的触碰开关11触碰到铁杆6时,控制装置控制该卡爪3的电磁铁13通电,两个电磁铁13成为两个磁极相反的磁体,相互吸引紧紧夹持在铁杆6上,然后,控制装置控制上一个卡爪3带电的电磁铁13失电,使得电磁铁13不再夹紧铁杆6,此时,与带电的电磁铁13一组的气缸2的活塞杆收缩,带动整个装置沿铁杆6向上滚动,上述过程不断重复,实现了该装置的爬杆功能,齿轮14、啮齿一15、啮齿二17和啮齿三18的啮合作用,圆筒19能够相对外滚轮1转动,在绑带21绑缚的重物重力作用下,重物会跟随该装置竖直上移,而不会跟随外滚轮1滚动,减少了运输过程中对重物的摩擦。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具有爬杆功能的物理机器人,包括外滚轮(1),其特征是:所述外滚轮(1)内侧固定连接有两个对称的圆环板(9),所述外滚轮(1)侧壁之间连接的连接轴铰接在齿轮(14)的中心孔上,所述齿轮(14)与齿条外侧的啮齿一(15)啮合,所述齿条两侧环套有套环(16),两个所述套环(16)的外边沿分别对应固定连接在所述圆环板(9)上,所述齿条内侧的啮齿二(17)与啮齿三(18)啮合,所述啮齿三(18)固定在圆筒(19)上,所述套环(16)的内边沿与所述圆筒(19)的外圈接触;所述外滚轮(1)的外侧均匀固定连接一组气缸(2),每个所述气缸(2)的另一端铰接在第一固定块(7)上,所述外滚轮(1)外侧设置有一组与所述气缸(2)相匹配固定柱(5),每个所述固定柱(5)上铰接有支撑杆(4),每个所述支撑杆(4)的另一端铰接在第二固定块(8)上,所述第一固定块(7)和所述第二固定块(8)固定在卡爪(3)两端分别通过铰接轴(12)铰接有电磁铁(13),每个所述电磁铁(13)连接有上,所述卡爪(3)两端分别通过铰接轴(12)铰接有电磁铁(13),每个所述电磁铁(13)连接有电源装置(10),所述卡爪(3)内侧设置有触碰开关(11)。
2.根据权利要求2所述的具有爬杆功能的物理机器人,其特征是:每个所述电磁铁(13)的内侧均设置有弧形卡板(20)。
3.根据权利要求1所述的具有爬杆功能的物理机器人,其特征是:所有所述电磁铁(13)、所有所述气缸(2)和所有所述触碰开关(11)均连接控制装置。
4.一种权利要求3所述的具有爬杆功能的物理机器人的爬杆方法,其特征是包括如下步骤:
(1)初始状态,每个气缸(2)的活塞杆均处于伸长状态,将其中一个卡爪(3)的两个电磁铁(13)环绕在铁杆(6)上,控制装置控制这两个电磁铁(13)通电,两个电磁铁(13)成为两个磁极相反的磁体,相互吸引后弧形卡板(20)紧紧夹持在铁杆(6)上,圆筒(19)内的绑带(21)绑缚重物;
(2)控制装置控制该卡爪(3)的气缸(2)的活塞杆收缩,气缸(2)的活塞杆收缩带动外滚轮(1)沿铁杆(6)向上滚动,当下一个卡爪(3)的触碰开关(11)触碰到铁杆(6)时,控制装置控制该卡爪(3)的电磁铁(13)通电,两个电磁铁(13)成为两个磁极相反的磁体,相互吸引紧紧夹持在铁杆(6)上,然后,控制装置控制上一个卡爪(3)带电的电磁铁(13)失电,使得电磁铁(13)不再夹紧铁杆(6),此时,与带电的电磁铁(13)一组的气缸(2)的活塞杆收缩,带动整个装置沿铁杆(6)向上滚动,上述过程不断重复,实现了该装置的爬杆功能,齿轮(14)、啮齿一(15)、啮齿二(17)和啮齿三(18)的啮合作用,圆筒(19)能够相对外滚轮(1)转动,在绑带(21)绑缚的重物重力作用下,重物会跟随该装置竖直上移,而不会跟随外滚轮(1)滚动。
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