CN109955925B - 一种爬杆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种爬杆机器人。爬杆机器人包括第一、第二架体，第一、第二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位置与另一个的行走轮机构的两侧位置分别通过两处连接结构对应连接，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带爬杆体穿过的容纳空间，两处连接结构中，有一处为软连接结构，有一处为可拆连接结构，两个架体的行走轮机构的两侧的侧边中的至少一个上设有调节该侧边长度的主动收缩机构。一处为软连接，通过主动收缩机构调节该侧的长度时可依靠软连接结构的设置补偿收缩的变形量，整个调节过程简单方便、安全可靠其爬行过程电力消耗少，十分实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种爬杆机器人。
背景技术
随着电力与网络的发展，电线电缆的架设和维护是保证电力输送和网络通畅的重中之重。但是为了城市的美观通畅，大部分的电线电缆设施都架设在相当高的电线杆上，它们通常有4.5~15米高。电力工作者需要在电线杆的上部进行相关操作，传统方式要么通过大型工程车辆进行操作，要么需要电力工作者自己攀爬上去进行操作，而且有时还需要向上运送电线电缆设备等，电力工作者一般通过脚扣进行攀爬，而采用脚扣方式不仅安全性差且操作十分不便，而且脚扣操作向杆体上运送物品时更加不便。
现有技术中也存在有爬杆机器人和爬杆装置，例如申请公布号为CN104353225A的中国专利公开的一种自锁爬杆机器人，其包括上锁紧部分、下锁紧部分和配重部分，上锁紧部分和下锁紧部分均为U形结构，U形开口相对设置，在U形开口内分别设置弧形驱动轮，使用之前，两部分通过一端铰接连接，使用时，另一端通过螺栓固定以使两部分形成一个矩形框架，配重设置在矩形框架的一侧，在使用时依靠配重使两部分处于倾斜状态，此时机器人的整体重心位于几何中心外部，机器人在重力作用下产生倾覆力矩，从而使机器人相对于杆体自锁，依靠配重制造倾覆力矩的方式实现矩形框架适用于不同杆径的杆体均能锁紧。但是这种机器人也存在以下问题：首先是如果电力工作者在该机器人上站偏时，则可能导致配重的倾覆力矩被抵消，使得机器人解除自锁而下坠，存在安全隐患；其次是由于增加配重和自锁的缘故会导致驱动电机所需的驱动力较大，造成对电池的能量消耗剧烈，无法长时间使用。
发明内容
本发明即针对以上问题，提供一种安全可靠、电力消耗少且使用便捷的爬杆机器人。
为实现上述目的，本发明的爬杆机器人采用如下的技术方案：
方案1：爬杆机器人包括第一、第二架体，第一、第二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位置与另一个的行走轮机构的两侧位置分别通过两处连接结构对应连接，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带爬杆体穿过的容纳空间，两处连接结构中，有一处为软连接结构，有一处为可拆连接结构，两个架体的行走轮机构的两侧的侧边中的至少一个上设有调节该侧边长度的主动收缩机构。
有益效果：本发明的爬杆机器人的两个架体的两侧连接结构中，有一处为可拆连接以方便两个架体开口供待爬杆体套入，还有一处为软连接，并在行走轮机构中的其中至少一侧侧边上设置主动收缩机构，通过主动收缩机构调节该侧的长度时可依靠软连接结构的设置补偿收缩的变形量，使得两个行走轮机构之间的容纳空间可以顺利收缩以夹紧待爬杆体，从而实现对不同杆径的待爬杆体的挤压，整个调节过程简单方便、安全可靠其爬行过程电力消耗少，十分实用。
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，所述软连接结构和可拆连接结构分别位于容纳空间两侧的侧边上。
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任意一项的基础上进一步作如下改进，所述主动收缩机构设置在具有可拆连接结构的一侧并可调节该侧长度。
方案7：在方案6的基础上进一步作如下改进，主动收缩机构的伸缩端与钩挂杆连接并驱动钩挂杆移动以实现对钩挂杆所在侧边长度的调节。
方案8：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9：在方案8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10：在方案9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11：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设置所述软连接结构和可拆连接结构。
方案12：在方案11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13：在方案12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14：在方案11-13任意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通过所述主动收缩机构调节长度。
方案15：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所述软连接结构和可拆连接结构连接。
方案16：在方案15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17：在方案16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18：在方案17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19：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，所述主动收缩机构包括丝杠螺母及驱动丝杠旋转的旋转电机。
方案20：在方案1-5任意一项的基础上进一步作如下改进，爬杆机器人还包括用于检测第一、第二框架之间的拉紧力的力传感器，以及根据力传感器反馈的拉紧力值来控制所施加的拉力的控制器。
方案21：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22：在方案21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23：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。
附图说明
图1为本发明的爬杆机器人实施例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。
本发明的爬杆机器人的实施例1，如图1、2所示，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，伸缩杆之间设置有丝杠螺母机构，丝杠螺母机构通过电机驱动丝杠转动，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，且其伸缩的动力由丝杠螺母机构提供。
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，由于丝杠螺母机构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；当针对不同杆径的待爬杆体进行使用时，首先在使用时通过丝杠螺母机构调整两个框架之间的距离；对于在爬变径杆的过程中，随着直径的变化，爬杆机器人对待爬杆体的挤压力变化，力传感器可检测框架的伸缩侧的拉力，该对应于对待爬杆体的挤压力，然后将该数值实时反馈给控制器，当挤压力变化超出范围时，控制器即可控制丝杠螺母机构进行适当调整，确保爬杆机器人对待爬杆体的挤压力时刻处于最优挤压力的数值附近，以确保安全性能的同时具有更优的爬杆效率。
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，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主动伸缩，伸缩方式为电机驱动丝杠螺母或者液压缸等等，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：作为主动收缩机构也可采用直线电机、线性电机、伸缩缸机构、卷扬机等，卷扬机采用小型卷筒配合小钢丝绳进行卷绕，卷绕时通过钢丝绳拉动伸缩杆进行伸缩；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 (21)
1.一种爬杆机器人，其特征是，包括第一、第二架体，第一、第二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位置与另一个的行走轮机构的两侧位置分别通过两处连接结构对应连接，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，两处连接结构中，有一处为软连接结构，有一处为可拆连接结构，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，所述软连接结构和可拆连接结构分别位于容纳空间两侧的侧边上，容纳空间两侧的侧边长度可调，两个架体的行走轮机构的两侧的侧边中的至少一个上设有调节该侧边长度的主动收缩机构，两个行走轮机构之间的容纳空间能够收缩以夹紧待爬杆体；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。
2.根据权利要求1所述的爬杆机器人，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。
3.根据权利要求2所述的爬杆机器人，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。
4.根据权利要求3所述的爬杆机器人，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。
5.根据权利要求2-4任意一项所述的爬杆机器人，其特征是，所述主动收缩机构设置在具有可拆连接结构的一侧并可调节该侧长度。
6.根据权利要求5所述的爬杆机器人，其特征是，主动收缩机构的伸缩端与钩挂杆连接并驱动钩挂杆移动以实现对钩挂杆所在侧边长度的调节。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的爬杆机器人，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设置所述软连接结构和可拆连接结构。
11.根据权利要求10所述的爬杆机器人，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通过所述主动收缩机构调节长度。
14.根据权利要求1所述的爬杆机器人，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所述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15所述的爬杆机器人，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1-4任意一项所述的爬杆机器人，其特征是，所述主动收缩机构包括丝杠螺母及驱动丝杠旋转的旋转电机。
19.根据权利要求1-4任意一项所述的爬杆机器人，其特征是，爬杆机器人还包括用于检测第一、第二框架之间的拉紧力的力传感器，以及根据力传感器反馈的拉紧力值来控制所施加的拉力的控制器。
20.根据权利要求1-4任意一项所述的爬杆机器人，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1-4任意一项所述的爬杆机器人，其特征是，第一、第二架体外部还罩设有防护罩。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 49 South Street, Chengguan Town, Linying County, Luohe City, Henan Province, 462000 Patentee after: Henan Pole Climbing Robot Co.,Ltd. Address before: 462699 No.49 South Street, Chengguan Town, Linying County, Luohe City, Henan Province Patentee before: LINYING PAGAN ROBOT CO.,LTD. |