CN108544466A - 一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人 - Google Patents

一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人 Download PDF

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Abstract

一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人，包括四个第一步进电机、四个轮子、四个轮架、四个第一伺服电机、底板、两个爬杆组件、伸缩臂、两个横支撑柱、两个维修机械臂、取料机械臂、第二步进电机、第一电缸、工具箱；竖支撑柱；本发明具有以下优点：本发明采用真空吸盘与卷筒、特质皮带的巧妙结合，能够实现连续爬杆，提高了工作的稳定性和快速性；本发明采用取料机械臂和维修机械臂相结合，能够灵活的适用于复杂的工作环境；本发明体积小巧，能够在不影响交通的情况下顺利工作。

Description

一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人
技术领域
本发明涉及市政电力领域，特别涉及一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人。
背景技术
随着社会经济的发展，城市交通越来越发达，然而城市路灯维修成了难题，目前依靠专业技工进行城市路灯的维修工作，费时费力且危险性极高，另外可能造成交通堵塞，影响城市正常运行，因此急需一种智能化机械设备来代替人工进行路灯的维修工作。维修路灯就需要设计专门的爬杆机构，目前市场上的爬杆机构都是抓紧-提升-抓紧的不连续的爬杆机构，如专利号为：201621402033.X，该实用新型公开了一种气动爬杆装置，包括至少两个夹紧模块，相邻两个夹紧块之间设置有爬升模块和导向模块；其中夹紧模块包括夹紧气缸缸体，夹紧气缸缸体与夹紧气缸活塞杆连接，夹紧气缸活塞杆与可动手爪连接，可动手爪与固定手爪配合；其中导向模块包括连接夹紧模块的导柱，其中夹紧模块上设置有穿过导柱的直线轴承；其中爬升模块包括设置在两个夹紧块之间的爬升气缸缸体，爬升气缸缸体与爬升气缸活塞杆连接；爬升气缸缸体与爬升气缸活塞杆的伸缩带动夹紧模块在导柱上的移动。本发明提供了一种可连续爬杆式公路路灯智能维修机器人。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人，包括四个第一步进电机、四个轮子、四个轮架、四个第一伺服电机、底板、两个爬杆组件、伸缩臂、两个横支撑柱、两个维修机械臂、取料机械臂、第二步进电机、第一电缸、工具箱；竖支撑柱；
所述底板为矩形板状，四个第一伺服电机分别竖直向下固定安装在底板底面的四个角处，四个轮架分别固定安装在四个第一伺服电机的电机轴上，四个轮子分别转动安装在四个轮架中；
所述工具箱用于盛放维修路灯所需的工具和材料，其固定安装在底板的后部，第一电缸竖直向上固定安装在工具箱后面的中上部，第二步进电机水平向前，其侧面固定安装在第一电缸的伸缩杆顶部，取料机械臂竖直向下，其底部固定安装在第二步进电机的电机轴上；
所述支撑柱为矩形柱状，其竖直固定安装在底板的中心处，伸缩臂中的伸缩臂筒左右方向水平固定安装在竖支撑柱顶部，两个伸缩臂杆分别滑动安装在伸缩臂筒左右两侧面设有的矩形孔中，两个第二电缸的底部分别相对固定安装在伸缩臂筒侧面的中部，两个第二电缸的伸缩杆分别固定安装在两个伸缩臂杆的侧面，两个横支撑柱前后水平方向，其一端分别固定安装在两个伸缩臂杆端部的侧面，两个横支撑柱的另一端上分别安装有爬杆组件，两个维修机械臂分别固定安装在两个横支撑柱上侧面的后部；
所述有爬杆组件由大齿轮、第三步进电机、小齿轮、支撑架、两个卷筒、特质皮带、十二个真空吸盘、十二个第二伺服电机组成，两个卷筒分别转动安装在支撑架内部的上下两端，特质皮带配合安装在两个卷筒上，特质皮带外表面上沿周向均匀设有六对凸台，十二个真空吸盘每两个一组，每组真空吸盘分别铰接在特质皮带外表面上设有的六对凸台上，十二个第二伺服电机分别固定安装在特质皮带外表面上设有的六对凸台上，十二个第二伺服电机的电机轴分别固定安装在真空吸盘底部的旋转中心处，大齿轮插接在位于下部的卷筒的转动轴上，第三步进电机固定安装在的支撑架侧面，小齿轮插接在第三步进电机的电机轴上，小齿轮与大齿轮相啮合；
所述维修机械臂由第三伺服电机、两个肘关节组件、两个第一伸缩电缸、并联机构、第四伺服电机、摄像头、机械钳组成，两个肘关节组件和两个第一伸缩电缸分为两组，每组中包含一个肘关节组件和一个第一伸缩电缸，每组中的肘关节组件固定安装在第一伸缩电缸的伸缩杆顶部，然后第一组中的肘关节组件固定安装在第三伺服电机的电机轴上，第二组中的肘关节组件固定安装在第一组中第一伸缩电缸的伸缩杆顶部；
所述取料机械臂由第二伸缩电缸、第五伺服电机、机械爪、并联机构、摄像头组成，并联机构固定安装在第二伸缩电缸的伸缩杆顶部，第五伺服电机竖直向下，其固定安装并联机构下面，摄像头竖直向下固定安装在第五伺服电机侧面，机械爪固定安装在第五伺服电机的电机轴上；
所述肘关节组件由底方板、四个第三电缸、中心柱组成，四个第三电缸底部分别球铰接在矩形柱状的中心柱的四个侧面中部，四个第三电缸伸缩杆顶部分别球铰接在底方板的四个边处；
所述并联机构由底圆板、六个第四电缸、顶圆盘组成，六个第四电缸每两个一组，三组第四电缸底部沿底圆板周向均匀球铰接在底圆板上面，三组第四电缸伸缩杆顶部沿顶圆盘周向均匀球铰接在顶圆盘底面；
所述机械钳由机械钳支座、第五电缸、两个机械钳连杆、机械钳顶盘、两个钳爪组成，第五电缸固定安装在机械钳支座内部，其伸缩杆穿过机械钳支座后与机械钳顶盘相固定，两个机械钳连杆的一端分别铰接在机械钳支座的两个侧面上，两个钳爪的下端分别沿周向均匀铰接在机械钳顶盘侧面，两个钳爪的中部分别与两个机械钳连杆的一端铰接；
所述机械爪由第六电缸、机械爪支座、四个机械爪连杆、四个爪杆、机械爪顶盘组成，第六电缸固定安装在机械爪支座内部，其伸缩杆穿过机械爪支座后与机械爪顶盘相固定，四个机械爪连杆的一端分别铰接在机械爪支座的四个侧面上，四个爪杆的下端分别沿周向均匀铰接在机械爪顶盘侧面，四个爪杆的中部分别与四个机械爪连杆的一端铰接。
由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：本发明采用真空吸盘与卷筒、特质皮带的巧妙结合，能够实现连续爬杆，提高了工作的稳定性和快速性；本发明采用取料机械臂和维修机械臂相结合，能够灵活的适用于复杂的工作环境，本发明体积小巧，能够在不影响交通的情况下顺利工作。
附图说明
图1为本发明整体装配的立体结构示意图。
图2为本发明爬杆组件的立体结构示意图。
图3为本发明伸缩臂的立体结构示意图。
图4为本发明维修机械臂的立体结构示意图。
图5为本发明取料机械臂的立体结构示意图。
图6为本发明肘关节组件的立体结构示意图。
图7为本发明并联机构的立体结构示意图。
图8为本发明机械钳的立体结构示意图。
图9为本发明机械爪的立体结构示意图。
附图标号：
1-脚掌板；2-第一电缸；3-脚跟板；4-并联机构；5-车轮部件；6-第二电缸；7-伸缩缸；8-第一步进电机；9-座椅部件；10-第三电缸；11-小腿支柱；12-膝关节；13-大腿支柱；14-大腿套筒；15-皮带；16-固定环；17-卡扣；
401-底板；402-第四电缸；403-顶板；
501-轮架；502-第二步进电机；503-轮子；
901-伸缩杆；902-第三步进电机；903-齿轮；904-座椅支架；
1201-支撑板；1202-第五电缸；1203-中心支架。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1至图9所示的一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人，包括四个第一步进电机1、四个轮子2、四个轮架3、四个第一伺服电机4、底板5、两个爬杆组件6、伸缩臂7、两个横支撑柱8、两个维修机械臂9、取料机械臂10、第二步进电机11、第一电缸12、工具箱13；竖支撑柱14；
所述底板5为矩形板状，四个第一伺服电机4分别竖直向下固定安装在底板5底面的四个角处，四个轮架3分别固定安装在四个第一伺服电机4的电机轴上，四个轮子2分别转动安装在四个轮架3中；
所述工具箱13用于盛放维修路灯所需的工具和材料，其固定安装在底板5的后部，第一电缸12竖直向上固定安装在工具箱13后面的中上部，第二步进电机11水平向前，其侧面固定安装在第一电缸12的伸缩杆顶部，取料机械臂10竖直向下，其底部固定安装在第二步进电机11的电机轴上；
所述支撑柱14为矩形柱状，其竖直固定安装在底板5的中心处，伸缩臂7中的伸缩臂筒701左右方向水平固定安装在竖支撑柱20顶部，两个伸缩臂杆703分别滑动安装在伸缩臂筒701左右两侧面设有的矩形孔中，两个第二电缸702的底部分别相对固定安装在伸缩臂筒701侧面的中部，两个第二电缸702的伸缩杆分别固定安装在两个伸缩臂杆703的侧面，两个横支撑柱8前后水平方向，其一端分别固定安装在两个伸缩臂杆703端部的侧面，两个横支撑柱8的另一端上分别安装有爬杆组件6，两个维修机械臂9分别固定安装在两个横支撑柱8上侧面的后部；
所述有爬杆组件6由大齿轮601、第三步进电机602、小齿轮603、支撑架604、两个卷筒605、特质皮带606、十二个真空吸盘607、十二个第二伺服电机608、十二个真空发生器609组成，两个卷筒605分别转动安装在支撑架604内部的上下两端，特质皮带606配合安装在两个卷筒605上，特质皮带606外表面上沿周向均匀设有六对凸台，十二个真空发生器609每两个一组，六组真空发生器609分别铰接在特质皮带606外表面上设有的六对凸台上，十二个真空吸盘607分别与十二个真空发生器609连接，十二个第二伺服电机608分别固定安装在特质皮带606外表面上设有的六对凸台上，十二个第二伺服电机608的电机轴分别固定安装在真空发生器609底部的旋转中心处，大齿轮601插接在位于下部的卷筒605的转动轴上，第三步进电机602固定安装在的支撑架604侧面，小齿轮603插接在第三步进电机602的电机轴上，小齿轮603与大齿轮601相啮合；
所述维修机械臂9由第三伺服电机901、两个肘关节组件902、两个第一伸缩电缸903、并联机构904、第四伺服电机905、摄像头906、机械钳907组成，两个肘关节组件902和两个第一伸缩电缸903分为两组，每组中包含一个肘关节组件902和一个第一伸缩电缸903，每组中的肘关节组件902固定安装在第一伸缩电缸903的伸缩杆顶部，然后第一组中的肘关节组件902固定安装在第三伺服电机901的电机轴上，第二组中的肘关节组件902固定安装在第一组中第一伸缩电缸903的伸缩杆顶部；
所述取料机械臂10由第二伸缩电缸1001、第五伺服电机1002、机械爪1003、并联机构904、摄像头906组成，并联机构904固定安装在第二伸缩电缸1001的伸缩杆顶部，第五伺服电机1002竖直向下，其固定安装并联机构904下面，摄像头906竖直向下固定安装在第五伺服电机1002侧面，机械爪1003固定安装在第五伺服电机1002的电机轴上；
所述肘关节组件902由底方板9021、四个第三电缸9022、中心柱9023组成，四个第三电缸9022底部分别球铰接在矩形柱状的中心柱9023的四个侧面中部，四个第三电缸9022伸缩杆顶部分别球铰接在底方板9021的四个边处；
所述并联机构904由底圆板9041、六个第四电缸9042、顶圆盘9043组成，六个第四电缸9042每两个一组，三组第四电缸9042底部沿底圆板9041周向均匀球铰接在底圆板9041上面，三组第四电缸9042伸缩杆顶部沿顶圆盘9043周向均匀球铰接在顶圆盘9043底面；
所述机械钳907由机械钳支座9071、第五电缸9072、两个机械钳连杆9073、机械钳顶盘9074、两个钳爪9075组成，第五电缸9072固定安装在机械钳支座9071内部，其伸缩杆穿过机械钳支座9071后与机械钳顶盘9074相固定，两个机械钳连杆9073的一端分别铰接在机械钳支座9071的两个侧面上，两个钳爪9075的下端分别沿周向均匀铰接在机械钳顶盘9074侧面，两个钳爪9075的中部分别与两个机械钳连杆9073的一端铰接；
所述机械爪1003由第六电缸10031、机械爪支座10032、四个机械爪连杆10033、四个爪杆10034、机械爪顶盘10035组成，第六电缸10031固定安装在机械爪支座10032内部，其伸缩杆穿过机械爪支座10032后与机械爪顶盘10035相固定，四个机械爪连杆10033的一端分别铰接在机械爪支座10032的四个侧面上，四个爪杆10034的下端分别沿周向均匀铰接在机械爪顶盘10035侧面，四个爪杆10034的中部分别与四个机械爪连杆10033的一端铰接。
本发明工作原理为：首先使用者将所需工具和材料放进工具箱13中，然后第一步进电机1、轮子2、轮架3、第一伺服电机4工作，使本发明行走至工作位置，然后伸缩臂7工作，使爬杆组件6抱紧路灯柱，同时真空发生器609、真空吸盘607、第二伺服电机608工作，使爬杆组件6紧紧抱在路灯柱上，然后第三步进电机602工作，带动卷筒605转动，同时十二个真空发生器609交替工作，实现本发明的连续爬杆工作；待本发明爬至合适位置，取料机械臂10工作，由摄像头906采集图像信息，进而控制取料机械臂10准确地从工具箱13中抓取所需物品，然后由第二步进电机11、第一电缸12控制取料机械臂10将工具送至两个维修机械臂9处，然后两个维修机械臂9工作，接过来取料机械臂10中的工具，然后开始对路灯进行维修工作，由摄像头906不断采取图像信息，以便于其准确无误地进行维修工作。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”“第二”“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

Claims (2)

1.一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人，包括四个第一步进电机(1)、四个轮子(2)、四个轮架(3)、四个第一伺服电机(4)、底板(5)、两个爬杆组件(6)、伸缩臂(7)、两个横支撑柱(8)、两个维修机械臂(9)、取料机械臂(10)、第二步进电机(11)、第一电缸(12)、工具箱(13)；竖支撑柱(14)；
所述底板(5)为矩形板状，四个第一伺服电机(4)分别竖直向下固定安装在底板(5)底面的四个角处，四个轮架(3)分别固定安装在四个第一伺服电机(4)的电机轴上，四个轮子(2)分别转动安装在四个轮架(3)中；
所述工具箱(13)用于盛放维修路灯所需的工具和材料，其固定安装在底板(5)的后部，第一电缸(12)竖直向上固定安装在工具箱(13)后面的中上部，第二步进电机(11)水平向前，其侧面固定安装在第一电缸(12)的伸缩杆顶部，取料机械臂(10)竖直向下，其底部固定安装在第二步进电机(11)的电机轴上；
所述支撑柱(14)为矩形柱状，其竖直固定安装在底板(5)的中心处，伸缩臂(7)中的伸缩臂筒(701)左右方向水平固定安装在竖支撑柱(20)顶部，两个伸缩臂杆(703)分别滑动安装在伸缩臂筒(701)左右两侧面设有的矩形孔中，两个第二电缸(702)的底部分别相对固定安装在伸缩臂筒(701)侧面的中部，两个第二电缸(702)的伸缩杆分别固定安装在两个伸缩臂杆(703)的侧面，两个横支撑柱(8)前后水平方向，其一端分别固定安装在两个伸缩臂杆(703)端部的侧面，两个横支撑柱(8)的另一端上分别安装有爬杆组件(6)，两个维修机械臂(9)分别固定安装在两个横支撑柱(8)上侧面的后部；
所述有爬杆组件(6)由大齿轮(601)、第三步进电机(602)、小齿轮(603)、支撑架(604)、两个卷筒(605)、特质皮带(606)、十二个真空吸盘(607)、十二个第二伺服电机(608)组成，两个卷筒(605)分别转动安装在支撑架(604)内部的上下两端，特质皮带(606)配合安装在两个卷筒(605)上，特质皮带(606)外表面上沿周向均匀设有六对凸台，十二个真空吸盘(607)每两个一组，每组真空吸盘(607)分别铰接在特质皮带(606)外表面上设有的六对凸台上，十二个第二伺服电机(608)分别固定安装在特质皮带(606)外表面上设有的六对凸台上，十二个第二伺服电机(608)的电机轴分别固定安装在真空吸盘(607)底部的旋转中心处，大齿轮(601)插接在位于下部的卷筒(605)的转动轴上，第三步进电机(602)固定安装在的支撑架(604)侧面，小齿轮(603)插接在第三步进电机(602)的电机轴上，小齿轮(603)与大齿轮(601)相啮合；
所述维修机械臂(9)由第三伺服电机(901)、两个肘关节组件(902)、两个第一伸缩电缸(903)、并联机构(904)、第四伺服电机(905)、摄像头(906)、机械钳(907)组成，两个肘关节组件(902)和两个第一伸缩电缸(903)分为两组，每组中包含一个肘关节组件(902)和一个第一伸缩电缸(903)，每组中的肘关节组件(902)固定安装在第一伸缩电缸(903)的伸缩杆顶部，然后第一组中的肘关节组件(902)固定安装在第三伺服电机(901)的电机轴上，第二组中的肘关节组件(902)固定安装在第一组中第一伸缩电缸(903)的伸缩杆顶部；
所述取料机械臂(10)由第二伸缩电缸(1001)、第五伺服电机(1002)、机械爪(1003)、并联机构(904)、摄像头(906)组成，并联机构(904)固定安装在第二伸缩电缸(1001)的伸缩杆顶部，第五伺服电机(1002)竖直向下，其固定安装并联机构(904)下面，摄像头(906)竖直向下固定安装在第五伺服电机(1002)侧面，机械爪(1003)固定安装在第五伺服电机(1002)的电机轴上；
所述肘关节组件(902)由底方板(9021)、四个第三电缸(9022)、中心柱(9023)组成，四个第三电缸(9022)底部分别球铰接在矩形柱状的中心柱(9023)的四个侧面中部，四个第三电缸(9022)伸缩杆顶部分别球铰接在底方板(9021)的四个边处；
所述并联机构(904)由底圆板(9041)、六个第四电缸(9042)、顶圆盘(9043)组成，六个第四电缸(9042)每两个一组，三组第四电缸(9042)底部沿底圆板(9041)周向均匀球铰接在底圆板(9041)上面，三组第四电缸(9042)伸缩杆顶部沿顶圆盘(9043)周向均匀球铰接在顶圆盘(9043)底面；
所述机械钳(907)由机械钳支座(9071)、第五电缸(9072)、两个机械钳连杆(9073)、机械钳顶盘(9074)、两个钳爪(9075)组成，第五电缸(9072)固定安装在机械钳支座(9071)内部，其伸缩杆穿过机械钳支座(9071)后与机械钳顶盘(9074)相固定，两个机械钳连杆(9073)的一端分别铰接在机械钳支座(9071)的两个侧面上，两个钳爪(9075)的下端分别沿周向均匀铰接在机械钳顶盘(9074)侧面，两个钳爪(9075)的中部分别与两个机械钳连杆(9073)的一端铰接。
2.根据权利要求1所述的一种连续爬杆式公路路灯智能维修机器人，其特征在于：所述机械爪(1003)由第六电缸(10031)、机械爪支座(10032)、四个机械爪连杆(10033)、四个爪杆(10034)、机械爪顶盘(10035)组成，第六电缸(10031)固定安装在机械爪支座(10032)内部，其伸缩杆穿过机械爪支座(10032)后与机械爪顶盘(10035)相固定，四个机械爪连杆(10033)的一端分别铰接在机械爪支座(10032)的四个侧面上，四个爪杆(10034)的下端分别沿周向均匀铰接在机械爪顶盘(10035)侧面，四个爪杆(10034)的中部分别与四个机械爪连杆(10033)的一端铰接。
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