CN109955924B - 一种自适应杆径爬杆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自适应杆径爬杆机器人。包括侧向开口的第一、第二架体，两架体中的一个在其行走轮机构的两侧与另一个的两侧分别连接，使两架体上的行走轮机构相对布置，且在两行走轮机构之间形成容纳空间，两架体的至少一侧处设有提供给两架体朝向相互靠近方向的作用力的弹性件。通过弹性件将两个框架拉紧，使两框架上的行走轮机构相互靠近并抱紧杆体，在爬杆过程中，随着杆径的变化，弹簧自动伸缩，实现对待爬杆体杆径的自动适应，不仅能适应杆径的规律性变化，也能适应杆径的非规律性改变，而且适应过程无需人员干预，无需人员手动控制调整，爬杆过程自动适用杆径变化，通过简单的结构即可实现自适应杆径功能，具有广阔的应用场景。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应杆径爬杆机器人。
背景技术
电线杆或者信号塔塔筒等一般为上小下大的锥形杆体，上端架设电线或者安装其他电子元器件等，在电力施工、检修维护等日常工作中，需要不断的攀爬杆体进行相关操作，传统方式一般通过脚扣进行攀爬，脚扣方式不仅安全性差而且操作十分不便，而且脚扣操作无法实现向杆体上自动运送物品。
现有技术中也存在一些爬杆机器人或爬杆装置，这些爬杆装置有的是针对不同杆径的杆体在底部调试时提前调整好行走轮与行走轮之间的间距，有的是在攀爬过程中通过人为控制方式调整，前一种在攀爬变径杆体的过程中不能自适应杆体直径变化，后一种在攀爬杆体时需要人工去控制，两种方式均十分不便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可在爬变径杆过程中自动调节以适应杆径变化的自适应杆径爬杆机器人。
为实现上述目的，本发明的自适应杆径爬杆机器人采用如下的技术方案：
方案1：自适应杆径爬杆机器人包括第一、第二架体，两个架体上均设有行走轮机构，两个架体中的一个在其行走轮机构的两侧与另一个的行走轮机构的两侧分别连接，使得两个架体上的行走轮机构相对布置，且在两行走轮机构之间形成供待爬杆体穿过的容纳空间，两个架体的行走轮机构的两侧的至少一侧处设有提供给两个架体朝向相互靠近方向的作用力的弹性件。
有益效果：本发明通过在第一、第二架体的连接处设置弹性件，通过弹性件将两个框架拉紧，使两框架上的行走轮机构相互靠近并抱紧杆体，在爬杆过程中，随着杆径的变化，弹簧自动伸缩，实现对待爬杆体杆径的自动适应，不仅能适应杆径的规律性变化，也能适应杆径的非规律性改变，而且适应过程无需人员干预，无需人员手动控制调整，爬杆过程自动适用杆径变化，通过简单的结构即可实现自适应杆径功能，具有广阔的应用场景。
方案2：在方案1的基础上进一步作如下改进，第一架体和第二架体均为U形，两U形的开口相对设置并通过U形的两侧边相互连接，两U形架体围成所述容纳空间，相互连接的两侧边分别通过软连接结构和可拆连接结构相互连接。
方案3：在方案2的基础上进一步作如下改进，所述可拆连接结构为钩挂结构，钩挂结构的两个钩合部分别位于第一、第二架体的一侧。
方案4：在方案3的基础上进一步作如下改进，所述两个钩合部分别为L形竖向折板以及具有竖向钩挂部的钩挂杆。
方案5：在方案4的基础上进一步作如下改进，所述钩挂杆呈U形，U形的底边构成所述竖向钩挂部。
方案6：在方案3-5任一项的基础上进一步作如下改进，所述弹性件设置在具有可拆连接结构的一侧。
方案7：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，所述软连接结构为铰接结构。
方案8：在方案7的基础上进一步作如下改进，铰接结构包括至少一个铰接单元，铰接单元包括相互铰接的第一、第二连杆，第一、第二连杆的远离彼此铰接处的一端分别与第一、第二架体铰接。
方案9：在方案8的基础上进一步作如下改进，所述铰接单元有两个，且沿上下方向并列平行设置。
方案10：在方案1的基础上进一步作如下改进，第一架体和第二架体均为L形，两L形架体相互对接形成矩形框，相互对接的两处分别通过软连接结构和可拆连接结构连接。
方案11：在方案10的基础上进一步作如下改进，所述软连接结构为铰接结构。
方案12：在方案11的基础上进一步作如下改进，所述可拆连接结构为钩挂结构。
方案13：在方案10-12任一项的基础上进一步作如下改进，L形的第一、第二架体的两段分别为安装所述行走轮机构的主体部分以及构成侧边的侧边部分，两个侧边部分的至少一个上设置有所述弹性件。
方案14：在方案1的基础上进一步作如下改进，第一、第二架体的一侧相互移动配合，第一、第二架体的另一侧的两端与该端对应的侧边边框之间通过软连接结构和可拆连接结构连接。
方案15：在方案14的基础上进一步作如下改进，所述软连接结构为铰接结构。
方案16：在方案14的基础上进一步作如下改进，所述可拆连接结构为钩挂结构。
方案17：在方案16的基础上进一步作如下改进，所述钩挂结构的一个钩合部为T形钩、另一个钩合部为两个L形板轴向间隔设置所形成的反T形钩槽。
方案18：在方案14-17任一项的基础上进一步作如下改进，第一、第二架体的两侧的侧边梁均相互套接形成伸缩杆，所述弹性件设置在两伸缩杆中并分别与第一、第二架体的侧边梁连接以提供给第一、第二架体相互靠近的收缩力。
方案19：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，所述弹性件为空气弹簧或螺旋拉伸弹簧。
方案20：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，行走轮机构包括上下两排行走轮，行走轮机构的行走轮通过驱动电机驱动。
方案21：在方案20的基础上进一步作如下改进，每排行走轮包括两个，两个行走轮间隔设置在同一轮轴上。
方案22：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，第一、第二架体外部还罩设有防护罩。
方案23：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，第一架体上设置有控制器。
附图说明
图1为本发明的自适应杆径爬杆机器人实施例1的结构示意图；
图2为图1中的主体部分的展开状态示意图；
图3为图1中的主体部分的扣合状态示意图；
图4为显示驱动电机安装位置的结构示意图；
图5为图3的俯视示意图；
图6为本发明的爬杆机器人实施例3的结构示意图；
图7为图6中的主体部分的展开状态示意图；
图8为图6中的主体部分的扣合状态示意图；
图9为本发明的爬杆机器人实施例4的结构示意图；
图10为图9中的主体部分的展开状态示意图；
图11为图9中的主体部分的扣合状态示意图；
图中：1-第一框架，2-第二框架，3-行走轮，4-铰链，5-活动钩，6-固定钩，7-驱动电机，8-防护罩，9-控制器，10-动力电池，20-待爬杆体；30-合页，31-伸缩杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的自适应杆径爬杆机器人的实施例1，如图1、2所示，自适应杆径爬杆机器人包括第一框架1和第二框架2，还包括实现两个框架的其中一侧连接的铰链4，框架外部罩设有防护罩8。两个框架上分别设有行走轮机构，两个框架开口相对对接时，两个行走轮机构之间形成容纳待爬杆体20的容纳空间。行走轮机构通过驱动电机7驱动以自动上爬或下行。框架上还安装有动力电池10和控制器9，动力电池10为驱动电机7及控制器9提供电源，控制器9控制驱动电机7的动作。
具体如下：如图4所示，第一框架1为侧向开口的焊接框架，包括上部的U形框、下部的U形框以及位于上、下U形框之间的多根竖梁，两个U形框的同一侧边之间的竖梁之间连接有上下两个并列的轮轴，轮轴上安装有并列间隔设置的两个包胶轮而形成行走轮3，驱动电机7安装在上述竖梁的一侧，可驱动轮轴转动以带动其上的行走轮转动，轮轴可通过轴承安装在竖梁上。如图1所示，第一框架1的前侧的两根横梁上即作为U形框的侧边上设置有伸缩机构，伸缩机构包括相互套装的伸缩杆，伸缩杆之间设置有空气弹簧或者螺旋弹簧等伸缩弹簧，伸缩杆包括U形的活动钩5，活动钩5可沿横梁的长度方向伸缩，且其伸缩的弹力依靠空气弹簧或者伸缩弹簧等提供。
第二框架2对应第一框架1的轮轴也设置有上下两个并列的轮轴，两个轮轴上也分别设置有两个并列间隔设置的包胶轮以形成行走轮3，第二框架2的对应第一框架1的活动钩5的一侧设置有固定钩6，固定钩6用于与活动钩5钩挂配合，从而将两个框架连接为一体，由于弹簧的拉紧作用使得活动钩5和固定钩6不会脱离，也使两个框架的行走轮3时刻抱紧待爬杆体20。第一框架1和第二框架2的另一侧通过铰链4连接，铰链4包括两个连杆组件和三个铰轴，其中一个铰轴用于实现两个连杆组件的铰接，另外两个铰轴分别实现连杆组件与两个框架的铰接，两个连杆组件为半刚性结构，以便在另一个伸缩时可依靠连杆组件之间的半刚性性能确保两个框架不会偏斜。
如图3所示，动力电池10安装在第一框架1后侧方，并通过线路与驱动电机7连接，第一框架1上还安装有控制器9，控制器9与驱动电机7控制连接以便控制驱动电机7动作。
本发明的自适应杆径爬杆机器人在使用时：将第一框架1和第二框架2一端通过铰链4铰接，将第一、第二框架从另一侧开口处套在待爬杆体20上，然后将第一框架1的伸缩杆拉开，使活动钩5与第二框架2的固定钩6钩挂配合，此时铰链4收缩，两个框架的行走轮3抱紧在待爬杆体20上，通过包胶轮的胶层的设置提高与待爬杆体20的摩擦力，两个行走轮机构的上下两层行走轮3共计八个包胶轮同时抱紧在待爬杆体20上，具有充足的抱紧力，第一框架1上两个驱动电机7由控制器9控制同步驱动两个轮轴转动，使得第一框架1上的行走轮3同步转动，实现爬杆机器人沿杆体的上升和下降；当待爬杆体20杆径变化时，由于伸缩杆的活动钩5被弹簧拉紧，使得第一、第二两个框架之间的距离随杆径变化而变化，保证第一、第二框架上的行走轮3时刻抱紧在待爬杆体20上，确保安全性的同时保证足够的攀爬动力。
实施例2：该实施例中的行走轮机构的上下两排、每排具有两个间隔设置的包胶轮的布置形式与实施例1中的行走轮机构的布置形式相同，不同之处在于：框架的结构形式、伸缩机构的结构及布置方式以及其他辅助部件的结构和布置方式均不同，可以是现有技术中的常见形式。
实施例3：如图6-8所示，与实施例1的不同之处在于，两个框架的结构两侧都设置有伸缩机构，伸缩杆之间设置有空气弹簧或者螺旋弹簧等伸缩弹簧，其中一侧的伸缩机构一端与第二框架刚性连接，另一端通过合页30（即铰链）与第一框架软连接；另一侧伸缩机构一端与第一框架刚性连接，另一端通过可打开的搭扣结构与第二框架的接扣结构连接，即U形的活动钩5和的固定钩6，两个伸缩机构分别与第一框架和第二框架刚性连接形成L形的框架，两个L形的框架相对形成矩形框架，两个L形框架的一个连接处为所述的合页30连接的软连接，另一连接处为通过活动钩5和固定钩6形成的可拆连接，然后依靠两个伸缩机构的弹簧被动伸缩，从而实现两个框架之间的靠近与远离，实现对待爬杆体的压紧或脱离，此实施例为双L形结构。
实施例4：如图9-11所示，与实施例3的不同之处在于，两个框架的一侧分别与一伸缩杆31的两端刚性连接形成C形的框架，然后在C形框架的开口处通过合页30铰接一个伸缩杆31，伸缩杆之间设置有空气弹簧或者螺旋弹簧等伸缩弹簧，伸缩杆31的另一端通过T形的活动钩5与C形框架上的中间带有供T形钩挂接的缺口的固定钩6的钩挂配合实现可拆连接，该伸缩杆31构成I形结构，通过C形结构与I形结构拼成矩形结构，通过两个伸缩杆31的伸缩实现行走轮机构之间的靠近与分离，此实施案例为C+I形结构。当然，该实施例中的T形活动钩5也可替换为矩形挂钩或者7形挂钩等。
在其他实施例中：第一框架和第二框架之间也可两侧均设置伸缩杆以及对应的活动钩、固定钩，并在伸缩杆上均设置伸缩弹簧；第二框架的轮轴也可由驱动电机带动而转动；活动钩和固定钩的形式也可替换为套圈与钩子或可替换为其他搭接配合方式。
Claims (22)
1.一种自适应杆径爬杆机器人，其特征是，包括第一、第二架体，两个架体上均设有行走轮机构，行走轮机构包括上下两排行走轮，行走轮机构的行走轮通过驱动电机驱动，两个架体中的一个在其行走轮机构的两侧与另一个的行走轮机构的两侧分别连接，使得两个架体上的行走轮机构沿待爬杆体径向相对布置，且在两行走轮机构之间形成供待爬杆体穿过的容纳空间，两个架体的行走轮机构的两侧的至少一侧处设有提供给两个架体沿待爬杆体径向朝向相互靠近方向的作用力的弹性件；在爬杆的过程中，随着杆径的变化，弹性件自动伸缩将两个架体拉紧，使两架体上的行走轮机构相互靠近并抱紧待爬杆体，使得第一、第二两架体之间沿待爬杆体径向的距离随杆径变化而变化，实现所述容纳空间沿待爬杆体的径向进行尺寸变化，最终实现对待爬杆体杆径的自动适应。
2.根据权利要求1所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，第一架体和第二架体均为U形，两U形的开口相对设置并通过U形的两侧边相互连接，两U形架体围成所述容纳空间，相互连接的两侧边分别通过软连接结构和可拆连接结构相互连接。
3.根据权利要求2所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述可拆连接结构为钩挂结构，钩挂结构的两个钩合部分别位于第一、第二架体的一侧。
4.根据权利要求3所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述两个钩合部分别为L形竖向折板以及具有竖向钩挂部的钩挂杆。
5.根据权利要求4所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述钩挂杆呈U形，U形的底边构成所述竖向钩挂部。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述弹性件设置在具有可拆连接结构的一侧。
7.根据权利要求2-5任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述软连接结构为铰接结构。
8.根据权利要求7所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，铰接结构包括至少一个铰接单元，铰接单元包括相互铰接的第一、第二连杆，第一、第二连杆的远离彼此铰接处的一端分别与第一、第二架体铰接。
9.根据权利要求8所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述铰接单元有两个，且沿上下方向并列平行设置。
10.根据权利要求1所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，第一架体和第二架体均为L形，两L形架体相互对接形成矩形框，相互对接的两处分别通过软连接结构和可拆连接结构连接。
11.根据权利要求10所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述软连接结构为铰接结构。
12.根据权利要求11所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述可拆连接结构为钩挂结构。
13.根据权利要求10-12任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，L形的第一、第二架体的两段分别为安装所述行走轮机构的主体部分以及构成侧边的侧边部分，两个侧边部分的至少一个上设置有所述弹性件。
14.根据权利要求1所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，第一、第二架体的一侧相互移动配合，第一、第二架体的另一侧的两端与该端对应的侧边边框之间通过软连接结构和可拆连接结构连接。
15.根据权利要求14所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述软连接结构为铰接结构。
16.根据权利要求14所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述可拆连接结构为钩挂结构。
17.根据权利要求16所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述钩挂结构的一个钩合部为T形钩、另一个钩合部为两个L形板轴向间隔设置所形成的反T形钩槽。
18.根据权利要求14-17任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，第一、第二架体的两侧的侧边梁均相互套接形成伸缩杆，所述弹性件设置在两伸缩杆中并分别与第一、第二架体的侧边梁连接以提供给第一、第二架体相互靠近的收缩力。
19.根据权利要求1-5任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，所述弹性件为空气弹簧或螺旋拉伸弹簧。
20.根据权利要求1-5任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，每排行走轮包括两个，两个行走轮间隔设置在同一轮轴上。
21.根据权利要求1-5任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，第一、第二架体外部还罩设有防护罩。
22.根据权利要求1-5任意一项所述的自适应杆径爬杆机器人，其特征是，第一架体上设置有控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 462600 No.49 South Street, Chengguan Town, Linying County, Luohe City, Henan Province Applicant after: Henan Pole Climbing Robot Co.,Ltd. Address before: 462699 No.49 South Street, Chengguan Town, Linying County, Luohe City, Henan Province Applicant before: LINYING PAGAN ROBOT CO.,LTD. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |