CN108528559B

CN108528559B - 一种爬塔机器人复合足

Info

Publication number: CN108528559B
Application number: CN201810550633.8A
Authority: CN
Inventors: 鲁彩江; 蔡璨羽; 高宏力; 由智超; 孙弋; 姜雪冰; 王威
Original assignee: Southwest Jiaotong University
Current assignee: Southwest Jiaotong University
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-05-31
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2038-05-31
Also published as: CN108528559A

Abstract

本发明公开了一种爬塔机器人复合足，其包括吸附足架和夹持机构，吸附足架包括架体，架体上端固定设置有连接片，架体包括弹簧安装槽，弹簧安装槽的两侧对称设置有电机安装槽，弹簧安装槽的后侧固定设置有吸附臂；弹簧安装槽下部安装有纠偏足架，纠偏足架的末端与弹簧固定连接。本发明能够解决现有技术中爬塔机器人的足部无法稳定与塔架固定，越障难度大，控制困难的问题，结构安全可靠，稳定性强，适用范围广。

Description

一种爬塔机器人复合足

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种爬塔机器人复合足。

背景技术

输电线的远距离传输需要架设输电线电力铁塔作为支撑，输电线的定时巡检是保障电力传输系统安全稳定的前提。在目前的爬塔机器人设计中，所现有的设计均选择桁架、角钢主材等进行路径规划，然而其越障难度大，控制困难的劣势一直没有得到改善。

常见的足式机器人采用足式攀爬结构，可以在攀爬表面灵活变向和跨越障碍，但是足式机器人控制复杂，移动速度较慢。

同样在攀爬机器人领域还有类似于蛇形机器人采用的“粘附式”运动完成障碍的跨越，具有运动稳定性好、适应地形能力强和牵引力大等特点，但其自由度多，控制困难且速度低。

轮式攀爬机器人靠着轮子和壁面之间的摩擦力产生前进的动力，行驶速度快，移动灵活，其运动方式采用负压吸附，运动速度高，易于控制，但是它与塔面的接触面积较小，并且机器人在运动过程中需要承载的重量较大，这样一来就使得轮式机器人很难维持稳定攀爬的状态，并且对于越障也十分不利。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中爬塔机器人的足部无法稳定与塔架固定，越障难度大，控制困难的问题的爬塔机器人复合足。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种爬塔机器人复合足，其包括吸附足架和夹持机构，吸附足架包括架体，架体内设置有单片机，架体上端固定设置有连接片，架体包括弹簧安装槽，弹簧安装槽的两侧对称设置有电机安装槽，弹簧安装槽的后侧固定设置有吸附臂；弹簧安装槽下部安装有纠偏足架，纠偏足架的末端与弹簧固定连接；

电机安装槽的下侧与夹持机构的齿条盒固定连接，齿条盒的两侧壁上分别对称设置有齿条；电机安装槽的设置有电机，电机的输出轴贯穿齿条盒的上表面，电机的输出轴设置有齿轮，齿轮与齿条啮合连接，电机与单片机连接；

齿条的末端贯穿齿条盒的侧壁并与防滑夹固定连接，防滑夹的下端设置有夹持臂；两侧夹持臂相对的一面设置有防滑面，两侧防滑面相互平行；

夹持臂上贯穿设置有限位槽，齿条盒上与齿条所在侧面相邻的两个侧面上对称地铰接有两对抱紧臂，同一侧面上相对设置有两个抱紧臂，两相互平行抱紧臂的中部通过限位桁杆连接，限位桁杆套设于限位槽内。

上述技术方案中，优选的，纠偏足架末端与压力传感器的下表面固定连接，压力传感器的上表面与弹簧固定连接，压力传感器与单片机连接。

上述技术方案中，优选的，吸附臂的末端设置有电磁铁安装槽，电磁铁安装槽内安装有吸附电磁铁。

上述技术方案中，优选的，齿条的后部连接有导杆，两个齿条上导杆的位置分别位于相对的一侧。

上述技术方案中，优选的，导杆和齿条与防滑夹的连接部固定设置有紧固件，紧固件与防滑夹固定连接。

上述技术方案中，优选的，抱紧臂包括抱紧后臂，抱紧后臂的一端与齿条盒的侧壁铰接，另一端与抱紧前臂铰接，抱紧后臂与抱紧前臂的铰接部与限位桁杆固定连接；抱紧前臂的中部与防滑面的侧壁铰接。

上述技术方案中，优选的，抱紧前臂设置有弧形凹槽。

本发明提供的上述爬塔机器人复合足的主要有益效果在于：

本发明提供的爬塔机器人复合足通过抱紧臂与电力塔上的圆柱脚钉夹持连接，保证抓取效果，同时，由于抱紧臂为受夹持臂带动的活动结构，因此可以适用于任意规格的圆柱杆，扩大了适用范围。

通过在抱紧臂中部设置限位桁杆，以限制抱紧臂的移动，提高了抓取的可靠性；通过限位槽与限位桁杆的配合，既能实现夹持臂与抱紧臂的传动配合，又能通过抱紧臂与齿条盒的铰接，限制与夹持臂连接的齿条的移动距离，既保证了结构的稳定性，又保证了电机的效率。

通过齿条与电机配合，实现齿条位置的自锁；通过防滑面夹持桁架，与抱紧臂夹持圆柱杆配合，有效保证结构对的抓取能力。

通过设置纠偏足架，当机器人移动时，纠偏足架与桁架相接触并发生相对位移，从而通过单片机控制电机转动，调整齿条位置，进而调整夹持机构的夹持状态，实现反馈调节，保证控制的准确性。

通过设置吸附臂，当夹持机构处于夹持状态时，吸附臂与桁架吸附连接，进一步保证结构的稳定性。

附图说明

图1为爬塔机器人复合足的结构示意图。

图2为吸附足架的结构示意图。

图3为夹持机构的结构示意图。

其中，1、吸附足架，11、连接片，12、架体，121、电机安装槽，122、弹簧安装槽，123、电机，13、吸附臂，131、电磁铁安装槽，132、吸附电磁铁，14、纠偏足架，141、压力传感器，142、弹簧，2、夹持机构，21、齿条盒，211、齿条，212、导杆，213、紧固件，214、防滑夹，22、夹持臂，221、限位槽，222、防滑面，23、抱紧臂，231、抱紧后臂，232、抱紧前臂，233、限位桁杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，其为爬塔机器人复合足的结构示意图。

本发明的爬塔机器人复合足包括吸附足架1和夹持机构2，如图2所示，吸附足架1包括架体12，架体12内设置有单片机，架体12上端固定设置有连接片11，架体12包括弹簧安装槽122，弹簧安装槽122的两侧对称设置有电机安装槽121，弹簧安装槽122的后侧固定设置有吸附臂13，吸附臂13的末端设置有电磁铁安装槽131，电磁铁安装槽131内安装有吸附电磁铁132。

弹簧安装槽122下部安装有纠偏足架14，纠偏足架14末端与压力传感器141的下表面固定连接，压力传感器141的上表面与弹簧142固定连接，压力传感器141与单片机连接。

电机安装槽121的下侧与夹持机构2的齿条盒21固定连接，如图3所示，齿条盒21的两侧壁上分别对称设置有齿条211；齿条211的后部连接有导杆212，两个齿条211上导杆212的位置分别位于相对的一侧。

电机安装槽121设置有电机123，电机123的输出轴上设置有齿轮，电机123贯穿齿条盒21的上表面，齿轮与齿条211啮合连接，电机123与单片机连接。

齿条211的末端贯穿齿条盒21的侧壁并与防滑夹214固定连接，导杆212和齿条211与防滑夹214的连接部固定设置有紧固件213，紧固件213与防滑夹214固定连接。

防滑夹214的下端设置有夹持臂22；两侧夹持臂22相对的一面设置有防滑面222，两侧防滑面222相互平行。

夹持臂22上贯穿设置有限位槽221，齿条盒21上与齿条211所在侧面相邻的两个侧面上对称地铰接有两对抱紧臂23，同一侧面上相对设置有两个抱紧臂23，两相互平行抱紧臂23的中部通过限位桁杆233连接，限位桁杆233套设于限位槽221内。

抱紧臂23包括抱紧后臂231，抱紧后臂231的一端与齿条盒21的侧壁铰接，另一端与抱紧前臂232铰接，抱紧后臂231与抱紧前臂232铰接部与限位桁杆233固定连接；抱紧前臂232的中部与防滑面222的侧壁铰接；抱紧前臂232设置有弧形凹槽，弧形凹槽用于与桁架上的圆形柱连接。

在实际运动过程中，主要由电机123控制齿条211的相对运动，完成松开脚钉和抓住脚钉的动作。

足端将要接触角钢塔棱面时，纠偏足架14首先接触棱面，足端继续向垂直于塔的方向向下运动，纠偏足架14运动使得弹簧142受力，通过压力传感器141反馈相应压力，进行纠偏动作，通过单片机控制电机123转动，带动齿条211运动。

电机123正向转动时，通过电机123输出轴上的齿轮与齿条盒21中的齿条211啮合，齿条211移动，带动防滑夹214沿着导杆212向内运动，两防滑夹214相互靠近，进而带动抱紧后臂231绕齿条盒21上的铰接端为圆心作顺时针运动，从而带动限位桁杆233和抱紧后臂231转动。

由于限位槽221的作用，限位桁杆233只能在限位槽221中运动，则在齿条运动中起到限位作用，从而满足对铁塔脚钉的抱合。

当足端需要松开脚钉来实现下一步运动时，电机123反转，通过与齿条211的啮合，齿条211移动，带动防滑夹214沿着导杆212向外运动，两防滑夹214相互远离，此时带动抱紧后臂231抱紧后臂绕齿条盒21上的铰接端为圆心作逆时针运动，从而带动限位桁杆233作逆心顺时针转动，实现松开脚钉的过程。同样，由于限位槽221的作用，齿条211运动不会太大，从而保证电机123效率。

上面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种爬塔机器人复合足，其特征在于，包括吸附足架（1）和夹持机构（2），所述吸附足架（1）包括架体（12），所述架体（12）内设置有单片机，架体（12）上端固定设置有连接片（11），架体（12）包括弹簧安装槽（122），弹簧安装槽（122）的两侧对称设置有电机安装槽（121），弹簧安装槽（122）的后侧固定设置有吸附臂（13）；所述弹簧安装槽（122）下部安装有纠偏足架（14），纠偏足架（14）的末端与弹簧（142）固定连接；

所述电机安装槽（121）的下侧与夹持机构（2）的齿条盒（21）固定连接，所述齿条盒（21）的两侧壁上分别对称设置有齿条（211）；电机安装槽（121）内设置有电机（123），电机（123）的输出轴贯穿齿条盒（21）的上表面，电机（123）的输出轴设置有齿轮，齿轮与齿条（211）啮合连接，电机（123）与单片机连接；

所述齿条（211）的末端贯穿齿条盒（21）的侧壁并与防滑夹（214）固定连接，防滑夹（214）的下端设置有夹持臂（22）；两侧夹持臂（22）相对的一面设置有防滑面（222），两侧防滑面（222）相互平行；

夹持臂（22）上贯穿设置有限位槽（221），齿条盒（21）上与齿条（211）所在侧面相邻的两个侧面上对称地铰接有两对抱紧臂（23），同一侧面上相对设置有两个抱紧臂（23），两相互平行抱紧臂（23）的中部通过限位桁杆（233）连接，限位桁杆（233）套设于限位槽（221）内。

2.根据权利要求1所述的爬塔机器人复合足，其特征在于，所述纠偏足架（14）末端与压力传感器（141）的下表面固定连接，压力传感器（141）的上表面与弹簧（142）固定连接，压力传感器（141）与单片机连接。

3.根据权利要求1所述的爬塔机器人复合足，其特征在于，所述吸附臂（13）的末端设置有电磁铁安装槽（131），电磁铁安装槽（131）内安装有吸附电磁铁（132）。

4.根据权利要求1所述的爬塔机器人复合足，其特征在于，所述齿条（211）的后部连接有导杆（212），两个齿条（211）上导杆（212）的位置分别位于相对的一侧。

5.根据权利要求4所述的爬塔机器人复合足，其特征在于，所述导杆（212）和齿条（211）与防滑夹（214）的连接部固定设置有紧固件（213），所述紧固件（213）与防滑夹（214）固定连接。

6.根据权利要求1所述的爬塔机器人复合足，其特征在于，所述抱紧臂（23）包括抱紧后臂（231），抱紧后臂（231）的一端与齿条盒（21）的侧壁铰接，另一端与抱紧前臂（232）铰接，抱紧后臂（231）与抱紧前臂（232）的铰接部与限位桁杆（233）固定连接；抱紧前臂（232）的中部与防滑面（222）的侧壁铰接。

7.根据权利要求6所述的爬塔机器人复合足，其特征在于，所述抱紧前臂（232）上设置有弧形凹槽。