CN108927813B - 一种多功能攀爬平台 - Google Patents
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Abstract
一种多功能攀爬平台，属于高空作业技术领域。所述多功能攀爬平台，包括伸缩机构、避障机构、夹持机构、载物机构和控制器，伸缩机构的滑块通过连接板与避障机构的框架连接，避障机构的同步轮与夹持机构的同步带啮合，载物机构包括载物板，载物板与伸缩机构的矩形支架连接，并且设置在与避障机构背对的一侧，载物板远离矩形支架的一侧与机械臂连接，控制器分别与步进电机、减速电机和舵机连接。所述多功能攀爬平台结构简单、攀爬性能稳定、安全性能好，能够适应各种复杂的攀爬物体；能够替代人工高效的完成高空作业；通过减速电机驱动，使夹持机构绕攀爬体转动，能够灵活有效地避开被攀爬体上的障碍物；载物机构可以携带各种附加工具。
Description
技术领域
本发明涉及高空作业技术领域，特别涉及一种多功能攀爬平台。
背景技术
随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提升，许多具有高危险性的高空作业对于“机器代人”的需求日趋明显，如高空输电线路维修、路边照明灯维护、市政绿化带修剪，林业虫害病害检测、高大树木的果实采摘工作等，这些工作都需要工作人员爬到相应的位置进行维修、监测和采摘等，就对工作人员的人身安全产生了很大的威胁，并且工作强度大，效率低。随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用机器人代替人工完成这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种多功能攀爬平台，具备结构简单、运动灵活、控制性能可靠的优点，能适应各种复杂的攀爬物体，能够避开被攀爬体上的障碍物，同时还可以携带各种附加工具。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种多功能攀爬平台，包括伸缩机构、避障机构、夹持机构、载物机构和控制器；
伸缩机构包括矩形支架，所述矩形支架内设置有与矩形支架的一条边平行的正反牙丝杠和光轴，正反牙丝杠的一端设置有步进电机，步进电机与矩形支架连接，正反牙丝杠的另一端与矩形支架连接，光轴的两端均与矩形支架连接，正反牙丝杠和光轴上设置有滑块，所述滑块通过连接板与避障机构的框架连接，矩形支架远离步进电机的一侧的外侧设置有尾部支撑轮；
避障机构包括框架，所述框架靠近步进电机的一侧设置有第一齿轮，减速电机与第一齿轮远离框架的一侧连接，以驱动第一齿轮，第一齿轮同时与两个第二齿轮啮合，第一传动轴的两端与框架连接，且外套有第一包胶滚筒，每个第二齿轮分别套接在一个第二传动轴上，第二传动轴伸入到框架内并与框架连接，第二传动轴与第一传动轴平行，第二传动轴外套有第二包胶滚筒，第二包胶滚筒的两侧分别设有一个同步轮，同步轮套接在第二传动轴上，同步轮与夹持机构的同步带啮合；
夹持机构包括弧形手臂，弧形手臂设置在避障机构的第一传动轴与第二传动轴之间，弧形手臂靠近第二传动轴的一侧设置有同步带，同步带与同步轮啮合，弧形手臂的两端分别与机械爪连接，机械爪上设置有舵机；
载物机构包括载物板，载物板与伸缩机构的矩形支架连接，并且设置在与避障机构背对的一侧，载物板远离矩形支架的一侧与机械臂连接；
控制器分别与步进电机、减速电机和舵机连接。
所述正反牙丝杠通过联轴器与步进电机连接，所述步进电机通过支座与矩形支架连接，所述正反牙丝杠通过轴承座与矩形支架连接，光轴的两端分别通过光轴座与矩形支架连接。
所述滑块与正反牙丝杠的连接处设置有法兰螺母，所述法兰螺母套接在正反牙丝杠上，所述滑块与光轴连接处设置有直线轴承，所述直线轴承套接在光轴上。
所述第一包胶滚筒绕第一传动轴转动，所述第二传动轴与第二包胶滚筒固定连接。
所述第二传动轴通过轴承与框架连接。
本发明中的一种多功能攀爬平台的技术效果是：结构简单、攀爬性能稳定、安全性能好，能够适应各种复杂的攀爬物体；能够替代人工高效的完成高空作业，降低人为操作危险，保证了工作人员的安全，大幅提高了工作效率，降低了工作成本；通过减速电机驱动，使夹持机构绕攀爬体转动，能够灵活有效地避开被攀爬体上的障碍物；载物机构可以携带各种附加工具。
附图说明
图1是本发明提供的多功能攀爬平台的结构示意图；
图2是本发明提供的伸缩机构的结构示意图；
图3是本发明提供的避障机构的结构示意图；
图4是本发明提供的夹持机构的结构示意图；
图5是本发明提供的同步带与同步轮的示意图；
图6是本发明提供的载物机构的结构示意图；
图7是本发明提供的硬件框图。
其中，
1-矩形支架，2-正反牙丝杠，3-光轴，4-步进电机，5-法兰螺母，6-直线轴承，7-第一齿轮，8-第二齿轮，9-第一传动轴，10-第二传动轴，11-减速电机，12-第一包胶滚筒，13-第二包胶滚筒，14-同步轮，15-同步带，16-弧形手臂，17-机械爪，18-载物板，19-机械臂，20-舵机，21-尾部支撑轮。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，如图1至图7所示，本发明提供了一种多功能攀爬平台，包括伸缩机构、避障机构、夹持机构、载物机构和控制器。
伸缩机构包括矩形支架1，矩形支架1内设置有与矩形支架1的一条边平行的正反牙丝杠2和光轴3，正反牙丝杠2的一端设置有步进电机4，步进电机4与矩形支架1连接，正反牙丝杠2的另一端与矩形支架1连接，光轴3的两端均与矩形支架1连接，正反牙丝杠2通过联轴器与步进电机4连接，步进电机4通过支座与矩形支架1连接，正反牙丝杠2通过轴承座与矩形支架1连接，光轴3的两端分别通过光轴3座与矩形支架1连接，正反牙丝杠2和光轴3上设置有滑块，滑块通过连接板与避障机构的框架连接，滑块与正反牙丝杠2的连接处设置有法兰螺母5，法兰螺母5套接在正反牙丝杠2上，滑块与光轴3连接处设置有直线轴承6，直线轴承6套接在光轴3上，矩形支架1远离步进电机4的一侧的外侧设置有尾部支撑轮21。本实施例中，步进电机4驱动丝杠带动滑块在导轨上滑动，从而实现平台的伸缩，尾部支撑轮21为全向轮，尾部支撑轮21通过支撑架与矩形支架1连接，当任意一个夹持机构松开被攀爬物体时，通过两个尾部支撑轮21抵消多功能攀爬平台因重力产生的作用于夹持机构的扭矩，使整体结构在攀爬过程中稳定运行。
避障机构包括框架，框架靠近步进电机4的一侧设置有第一齿轮7，减速电机11与第一齿轮7远离框架的一侧连接，以驱动第一齿轮7，第一齿轮7同时与两个第二齿轮8啮合，第一传动轴9的两端与框架连接，且外套有第一包胶滚筒12，每个第二齿轮8分别套接在一个第二传动轴10上，第二传动轴10伸入到框架内并与框架连接，第二传动轴10通过轴承与框架连接，第二传动轴10与第一传动轴9平行，第二传动轴10外套有第二包胶滚筒13，第一包胶滚筒12绕第一传动轴9转动，第二传动轴10与第二包胶滚筒13固定连接，第二包胶滚筒13的两侧分别设有一个同步轮14，同步轮14套接在第二传动轴10上，同步轮14与夹持机构的同步带15啮合。本实施例中，减速电机11转动驱动第一齿轮7转动，第一齿轮7带动两个第二齿轮8转动，第二齿轮8带动第二传动轴10上的第二包胶滚筒13和同步轮14转动，同步轮14带动同步带15使弧形手臂16转动，弧形手臂16围绕着被攀爬杆体转动，使攀爬平台躲避开障碍物，避障机构可以在多功能攀爬平台攀爬过程中随时启动以躲避障碍物。
夹持机构包括弧形手臂16，弧形手臂16设置在避障机构的第一传动轴9与第二传动轴10之间，弧形手臂16靠近第二传动轴10的一侧设置有同步带15，同步带15与同步轮14啮合，弧形手臂16的两端分别与机械爪17连接，机械爪17上设置有舵机20。本实施例中，夹持机构包括两个弧形手臂16，每个弧形手臂16连接两个机械爪17，机械爪17为现有技术，在机械爪17上套上橡胶套，增加摩擦力，来适应不同的被攀爬体。
载物机构包括载物板18，载物板18与伸缩机构的矩形支架1连接，并且设置在与避障机构背对的一侧，载物板18远离矩形支架1的一侧与机械臂19连接。本事实施例中，载物机构可固定多种工具以适应不同工作环境和工作要求，机械臂19为现有技术。
控制器分别与步进电机4、减速电机11和舵机20连接。本实施例中，控制器包括单片机，单片机为Atmega328p单片机，Atmega328p单片机通过L289N电机驱动模块驱动减速电机11，带动避障机构转动以躲避障碍；Atmega328p单片机通过A4988步进电机4驱动模块驱动步进电机4，带动运动伸缩机构伸缩以实现攀爬运动；Atmega328p单片机通过输出PWM信号控制夹持机构中的舵机20，带动夹持机构开合以夹紧或释放被攀爬物体。多功能攀爬平台的运动是通过遥控器控制的，遥控器包括Atmega328p单片机，Atmega328p单片机采集旋转编码器A和旋转编码器B的信息，通过HC-05蓝牙模块将数据发送给攀爬平台，攀爬平台的Atmega328p单片机通过HC-05蓝牙模块接收数据，并将数据解析成移动指令。
本发明提供的多功能攀爬平台的一次使用过程：
多功能攀爬平台向上运动时，工作人员将承载操作工具的多功能攀爬平台放在被攀爬体上，启动多功能攀爬平台，两个弧形手臂16上的四个机械爪17夹紧被攀爬体，此时两个弧形手臂16处于相对距离最远的位置，为向上攀爬做准备；下方的弧形手臂16的机械爪17松开，上方的弧形手臂16的机械爪17仍然保持夹紧状态，步进电机4运转，带动矩形支架1和下方的弧形手臂16向上运动，下方的弧形手臂16相对于矩形支架1向上运动，运动到预定位置，步进电机4停止运转，下方的弧形手臂16的机械爪17夹紧，此时两个弧形手臂16处于相对距离最近的位置；上方的弧形手臂16的机械爪17松开，步进电机4运转，带动矩形支架1和上方的弧形手臂16向上运动，与此同时上方的弧形手臂16相对于矩形支架1向上运动，运动到预定位置，步进电机4停止运转，上方的弧形手臂16的机械爪17夹紧，此时两个弧形手臂16处于相对距离最远的位置，实现向上运动的一个循环，往复循环下去实现向上的攀爬，直至运动到工作位置，两个弧形手臂16的机械爪17夹紧，平台停止运行，背部承载的操作工具开始工作。如果多功能攀爬平台向下运动，让步进电机4反转，继续实现上面的循环过程即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种多功能攀爬平台，其特征在于，包括伸缩机构、避障机构、夹持机构、载物机构和控制器；
伸缩机构包括矩形支架，所述矩形支架内设置有与矩形支架的一条边平行的正反牙丝杠和光轴，正反牙丝杠的一端设置有步进电机，步进电机与矩形支架连接，正反牙丝杠的另一端与矩形支架连接，光轴的两端均与矩形支架连接，正反牙丝杠和光轴上设置有滑块，所述滑块通过连接板与避障机构的框架连接，矩形支架远离步进电机的一侧的外侧设置有尾部支撑轮；
避障机构包括框架，所述框架靠近步进电机的一侧设置有第一齿轮，减速电机与第一齿轮远离框架的一侧连接，以驱动第一齿轮，第一齿轮同时与两个第二齿轮啮合，第一传动轴的两端与框架连接，且外套有第一包胶滚筒，每个第二齿轮分别套接在一个第二传动轴上，第二传动轴伸入到框架内并与框架连接，第二传动轴与第一传动轴平行，第二传动轴外套有第二包胶滚筒，第二包胶滚筒的两侧分别设有一个同步轮，同步轮套接在第二传动轴上，同步轮与夹持机构的同步带啮合；
夹持机构包括弧形手臂，弧形手臂设置在避障机构的第一传动轴与第二传动轴之间，弧形手臂靠近第二传动轴的一侧设置有同步带，同步带与同步轮啮合，弧形手臂的两端分别与机械爪连接，机械爪上设置有舵机；
载物机构包括载物板，载物板与伸缩机构的矩形支架连接，并且设置在与避障机构背对的一侧，载物板远离矩形支架的一侧与机械臂连接；
控制器分别与步进电机、减速电机和舵机连接；
所述正反牙丝杠通过联轴器与步进电机连接，所述步进电机通过支座与矩形支架连接，所述正反牙丝杠通过轴承座与矩形支架连接，光轴的两端分别通过光轴座与矩形支架连接；
所述滑块与正反牙丝杠的连接处设置有法兰螺母，所述法兰螺母套接在正反牙丝杠上，所述滑块与光轴连接处设置有直线轴承，所述直线轴承套接在光轴上。
2.根据权利要求1所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述第一包胶滚筒绕第一传动轴转动，所述第二传动轴与第二包胶滚筒固定连接。
3.根据权利要求1所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述第二传动轴通过轴承与框架连接。
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| CN108927813A (zh) | 2018-12-04 |
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Legal Events
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