CN113247137B - 一种电杆爬梯爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力检修设备领域，尤其是涉及一种电杆爬梯爬行机器人，包括壳体，壳体上设有驱动机构，驱动机构连接两根平行的臂杆，驱动机构用于驱动两根臂杆轮流竖直移动，臂杆顶部铰接有钩板，钩板用于钩挂爬梯的横杆，还包括相对于臂杆固定的支撑杆，支撑杆顶部固定有电磁铁，支撑杆顶部还竖向滑动连接有永磁块，永磁块位于电磁铁上方，永磁块用于向上抵住钩板或向下吸引钩板，永磁块和横杆分别位于臂杆的两侧，电磁铁的线圈和电机连接同一个控制器。本申请具有钩板顺时针旋转时脱离横杆，以及钩板逆时针旋转时勾住横杆的功能，达到了使爬杆机器人向下爬行的效果。

Description

一种电杆爬梯爬行机器人

技术领域

本发明涉及电力检修设备领域，尤其是涉及一种电杆爬梯爬行机器人。

背景技术

配电线路遍布我国城市和农村，线路上的导线以及绝缘子在运行中受外界条件影响常出现故障。因此常需要人员攀爬至高空对线路设备进行检修维护，存在极大的安全风险。在目前环境之下，爬杆机器人应运而生。

爬杆机器人作为移动机器人领域一个重要组成部分，其主要功能是可靠地携带相关检修维护设备，依附于电杆等杆状物表面进行爬行，替代人完成相关高危任务。另外，爬杆机器人也可与电力工人协同工作，作为防止电力工人失足坠落的保护工具。

图1为固定在电杆1上的竖杆2，竖杆2两侧交错地固定水平的横杆3，爬杆机器人的两臂依次攀爬竖杆2两侧的横杆3，从而实现沿竖杆2长度方向移动。一般让爬杆机器人在上方攀爬，电力工人在下方攀爬，电力工人与爬杆机器人之间连接安全绳，若电力工人失足坠落，爬杆机器人会通过安全绳拉住电力工人。

目前行业内研发的爬杆机器人，两臂上具有自动脱钩结构，爬杆机器人向上爬行时横杆先向下自动入钩、后向下自动脱钩，并且电力工人坠落时横杆无法向上脱钩，所以爬杆机器人能够拉住坠落的电力工人。但是这种爬杆机器人无法向下爬行，因为自动脱钩结构只能单方向发挥作用，因此在电力工人完成工作后要向下爬时，需要将爬杆机器人倒置安装才能使爬杆机器人向下爬行。而电力工人在电杆上倒置安装爬杆机器人，不仅操作困难，而且有很大的坠落风险。

发明内容

为了解决现有的爬杆机器人不能向下爬行的问题，本申请提供一种电杆爬梯爬行机器人。

本申请提供的一种电杆爬梯爬行机器人采用如下的技术方案：

一种电杆爬梯爬行机器人，包括壳体，壳体上设有驱动机构，驱动机构连接两根平行的臂杆，驱动机构用于驱动两根臂杆轮流竖直移动，臂杆顶部铰接有钩板，钩板用于钩挂爬梯的横杆，还包括相对于臂杆固定的支撑杆，支撑杆顶部固定有电磁铁，支撑杆顶部还竖向滑动连接有永磁块，永磁块位于电磁铁上方，永磁块用于向上抵住钩板或向下吸引钩板，永磁块和横杆分别位于臂杆的两侧，电磁铁的线圈和电机连接同一个控制器。

通过采用上述技术方案，当驱动机构驱动臂杆向上爬或向下爬时，控制器通过控制线圈中的电流方向，使电磁铁与永磁块相吸，由于永磁块吸附在具有铁磁性的钩板上，因此钩板被永磁块向下拉，从而使钩板顺时针翻转，所以臂杆向上爬或向下爬均不会使钩板被爬梯的横杆阻挡。

当驱动机构驱动驱动臂杆伸缩到位时，控制器通过控制线圈中的电流方向，使电磁铁与永磁块相斥，因此钩板被永磁块向上顶，从而使钩板逆时针翻转，钩板得以勾住爬梯的横杆。当一根臂杆上的钩板勾住爬梯的横杆时，另一根臂杆即可向上爬或向下爬。

可选的，所述钩板包括互相垂直的第一板块和第二板块，当钩板勾住横杆时第一板块位于横杆上方、第二板块位于横杆与电杆之间，第一板块与臂杆的铰接轴与横杆平行。

通过采用上述技术方案，实现了钩板顺时针旋转时脱离横杆，以及钩板逆时针旋转时勾住横杆的功能。

可选的，所述第一板块远离第二板块的一端设有配重物，配重物用于在第一板块不受永磁块作用力时使第二板块向上翘起。

通过采用上述技术方案，若电磁铁吸引永磁块使永磁块瞬间下降，导致永磁块吸不住钩板，那么当永磁块与钩板分离时，钩板在配重物的作用下即可自动顺时针旋转。

可选的，所述壳体上固定有第二永磁块，第二永磁块位于竖杆与壳体之间，第二永磁块吸附于竖杆上。

通过采用上述技术方案，第二永磁块吸附在竖杆上滑动，使机器人爬行时不会受到大风的影响，机器人爬行时两根臂杆轮流运动也不会使机器人姿态倾斜。

可选的，所述驱动机构包括电机，电机驱动连接齿轮，壳体上设有两道滑槽，每道滑槽均滑动连接有直齿条，直齿条与齿轮啮合，两条直齿条互相平行且关于齿轮中轴线上任意一点呈中心对称，每条直齿条顶端均固定连接臂杆。

通过采用上述技术方案，机器人只需内置蓄电池为电机供电，电机驱动齿轮旋转即可使两根臂杆轮流一上一下地运动。

可选的，所述壳体上固定有两条管道，齿轮位于两条管道之间，管道内壁围成滑槽，管道内设有滚轮，滚轮与管道内壁滚动接触，管道侧面设有供滚轮的轮轴伸出的开口，直齿条位于管道外，轮轴与直齿条固定连接。

通过采用上述技术方案，用紧凑的结构，实现了对直齿条移动方向的限位。

可选的，所述支撑杆上沿支撑杆长度方向设有一排齿槽，齿槽与齿轮啮合。

通过采用上述技术方案，用齿轮连接支撑杆，不仅能带动支撑杆和臂杆同步运动，而且使支撑杆受到齿轮的支撑，使支撑杆对钩板的支撑更为牢靠。

可选的，所述管道侧面设有导向槽，支撑杆与导向槽内壁滑动连接。

通过采用上述技术方案，利用导向槽对支撑杆的移动方向进行限位，使支撑杆能够稳定地竖直运动。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、具有钩板顺时针旋转时脱离横杆，以及钩板逆时针旋转时勾住横杆的功能，达到了使爬杆机器人向下爬行的效果；

2、机器人爬行时不会受到大风的影响，机器人爬行时两根臂杆轮流运动也不会使机器人姿态倾斜。

附图说明

图1是本申请背景技术中电杆和爬梯的正视图；

图2是本申请实施例中电杆、爬梯及机器人的正视图；

图3是本申请实施例中机器人的立体图；

图4是图3中机器人隐藏壳体面板后的示意图；

图5是本申请实施例中机器人与爬梯连接的立体图；

图6是本申请实施例中臂杆与钩板铰接的示意图；

图7是本申请实施例中机器人的内部结构示意图；

图8是本申请实施例中机器人与爬梯连接的侧视图。

附图标记说明：

1、电杆；2、竖杆；3、横杆；4、壳体；5、导向槽；6、齿轮；7、滑槽；8、直齿条；9、臂杆；10、钩板；11、支撑杆；12、电磁铁；13、永磁块；14、第一板块；15、第二板块；16、配重物；17、第二永磁块；18、管道；19、滚轮；20、轮轴；21、开口；22、齿槽；23、轴；24、枢接轴；25、轴套；26、挡帽；27、插槽。

具体实施方式

以下结合附图2-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种电杆爬梯爬行机器人。参照图2，电杆爬梯爬行机器人包括壳体4，壳体4内固定轴23，轴23的两侧各固定一根管道18，两根管道18平行，轴23的中轴线位于两根管道18的对称轴线上。轴23上通过轴承同轴连接一个齿轮6，齿轮6与两根平行的直齿条8啮合，两根直齿条8关于齿轮6中轴线上任意一点呈中心对称。壳体4上还固定电机和蓄电池，电机用于驱动齿轮6旋转，蓄电池用于为电机和机器人的其它用电器件供电。

参照图3和图4，管道18内壁围成滑槽7，每个滑槽7内置两个滚轮19，滚轮19与滑槽7内壁滚动接触，管道18侧面具有长方形的开口21供滚轮19的轮轴20伸出，开口21沿管道18的长度方向设置。直齿条8位于管道18外，滚轮19的轮轴20与直齿条8长度方向的两端固定连接。

参照图4和图5，两根直齿条8的同一端均固定一根臂杆9，机器人爬电杆1时，直齿条8和臂杆9均呈竖直状。臂杆9顶端枢接有钩板10，枢接轴24与爬梯的横杆3平行。钩板10由互相垂直的第一板块14与第二板块15一体成型，钩板10用于钩挂爬梯的横杆3，当钩板10勾住横杆3时，第一板块14位于横杆3上方、第二板块15位于横杆3与电杆1之间。

参照图6，上述枢接轴24焊接固定于第一板块14的下表面，臂杆9顶端焊接固定轴套25，轴套25同轴地套在枢接轴24上，枢接轴24的端部固定有挡帽26，挡帽26用于阻挡轴套25，防止轴套25从枢接轴24上脱落。

参照图7，管道18侧面沿管道18长度方向设有导向槽5，导向槽5内滑动连接有支撑杆11，支撑杆11与臂杆9平行，并且导向槽5使支撑杆11只能沿平行于臂杆9的方向移动。支撑杆11上沿支撑杆11长度方向设有一排齿槽22，齿槽22与齿轮6啮合，位于齿轮6同一侧的臂杆9和支撑杆11在齿轮6的驱动下同时竖直向上或同时竖直向下运动。

参照图8，支撑杆11的顶端开设有插槽27，插槽27的槽底固定有电磁铁12，插槽27内插有可竖直滑动的永磁块13，电磁铁12用于排斥永磁块13或吸引永磁块13。电磁铁12由铁芯和线圈组成，线圈呈螺旋状缠绕于铁芯侧面，铁芯呈竖直状固定于插槽27的槽底，线圈连接于控制器上，控制器固定于壳体4内，电机的控制电路也连接于该控制器上。控制器用于控制电机在适当的时机正转或反转，以及用于控制线圈中的电流方向，使电磁铁12向下吸引永磁块13或向上排斥永磁块13。

参照图8，钩板10用钢板制成，永磁块13用于向上抵住钩板10或向下吸引钩板10。机器人爬电杆1上的爬梯时，永磁块13应当始终吸附于钩板10的第一板块14下表面，永磁块13和横杆3分别位于臂杆9的两侧。

参照图8，当机器人向上或向下爬电杆1时，钩板10应当被永磁块13向下拉至翘起状态，从而使钩板10跟随臂杆9竖直移动时不会撞到爬杆的横杆3。若电磁铁12吸引永磁块13使永磁块13瞬间下降，导致永磁块13吸不住钩板10，那么会导致钩板10与横杆3碰撞，影响机器人的行动，所以在第一板块14远离第二板块15的一端固定配重物16，配重物16用于在第一板块14不受永磁块13作用力时使第二板块15向上翘起，因为当永磁块13与钩板10分离时，钩板10在配重物16的作用下即可自动顺时针旋转。

另外，鉴于大风天气下机器人爬行时有被风吹至偏离爬行位置的风险，因此在壳体4外壁上固定第二永磁块1713，第二永磁块1713位于竖杆2与壳体4之间，并且第二永磁块1713吸附于爬梯的竖杆2上。随着机器人的竖直爬行，第二永磁块1713吸附在竖杆2表面上滑行，使机器人爬行时不会受到大风的影响，机器人爬行时两根臂杆9轮流运动也不会使机器人姿态倾斜。

本申请实施例提出的电杆爬梯爬行机器人的实施原理为：

当机器人向上爬时，电机反复地切换转子的旋转方向，驱动齿轮6向一个方向旋转一定角度后立即向相反方向旋转相同角度，如此循环往复，从而达到使齿轮6带动两根臂杆9轮流一上一下地运动的攀爬效果。

参照图8，当电机通过齿轮6驱动臂杆9向上爬或向下爬时，控制器通过控制线圈中的电流方向，使电磁铁12与永磁块13相吸，由于永磁块13吸附在具有铁磁性的钩板10上，因此钩板10被永磁块13向下拉，从而使钩板10顺时针翻转，所以臂杆9向上爬或向下爬均不会使钩板10被爬梯的横杆3阻挡。

参照图8，当电机通过齿轮6驱动驱动臂杆9伸缩到位时，控制器通过控制线圈中的电流方向，使电磁铁12与永磁块13相斥，因此钩板10被永磁块13向上顶，从而使钩板10逆时针翻转，钩板10得以勾住爬梯的横杆3。当一根臂杆9上的钩板10勾住爬梯的横杆3时，另一根臂杆9即可向上爬或向下爬。

参照图2，在机器人向上爬的过程中，起初两个钩板10分别扣住相邻两根横杆3，然后较低横杆3上的钩板10先脱钩并向上运动，直至扣住上方的横杆3；在机器人向下爬的过程中，起初两个钩板10分别扣住相邻两根横杆3，然后较高横杆3上的钩板10先脱钩并向下运动，直至扣住下方的横杆3。所以，当机器人爬到电杆1顶端，电力工人完成作业后需要机器人向下爬时，控制器只需先控制两个电磁铁12的线圈中电流方向，使较高处的钩板10脱钩、较低处的钩板10保持扣住横杆3，然后控制器再控制较高位置的臂杆9向下运动，即可使机器人向下爬。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电杆爬梯爬行机器人，包括壳体（4），所述壳体（4）上设有驱动机构，所述驱动机构连接两根平行的臂杆（9），所述驱动机构用于驱动两根臂杆（9）轮流竖直移动，所述臂杆（9）顶部铰接有钩板（10），所述钩板（10）用于钩挂爬梯的横杆（3），其特征在于：还包括相对于所述臂杆（9）固定的支撑杆（11），所述支撑杆（11）顶部固定有电磁铁（12），所述支撑杆（11）顶部还竖向滑动连接有永磁块（13），所述永磁块（13）位于电磁铁（12）上方，所述永磁块（13）用于向上抵住钩板（10）或向下吸引钩板（10），所述永磁块（13）和横杆（3）分别位于臂杆（9）的两侧；

所述钩板（10）包括互相垂直的第一板块（14）和第二板块（15），当所述钩板（10）勾住横杆（3）时，所述第一板块（14）位于横杆（3）上方、所述第二板块（15）位于横杆（3）与电杆（1）之间，所述第一板块（14）与臂杆（9）的铰接轴与横杆（3）平行；所述第一板块（14）远离第二板块（15）的一端设有配重物（16），所述配重物（16）用于在第一板块（14）不受永磁块（13）作用力时使第二板块（15）向上翘起；

所述驱动机构包括电机，所述电磁铁（12）的线圈和电机连接同一个控制器，所述电机驱动连接齿轮（6），所述壳体（4）上设有两道滑槽（7），每道所述滑槽（7）均滑动连接有直齿条（8），所述直齿条（8）与齿轮（6）啮合，两条所述直齿条（8）互相平行且关于齿轮（6）中轴线上任意一点呈中心对称，每条所述直齿条（8）顶端均固定连接臂杆（9）。

2.根据权利要求1所述的一种电杆爬梯爬行机器人，其特征在于：所述壳体（4）上固定有第二永磁块（17），所述第二永磁块（17）位于竖杆（2）与壳体（4）之间，所述第二永磁块（17）吸附于竖杆（2）上。

3.根据权利要求1所述的一种电杆爬梯爬行机器人，其特征在于：所述壳体（4）上固定有两条管道（18），所述齿轮（6）位于两条管道（18）之间，所述管道（18）内壁围成滑槽（7），所述管道（18）内设有滚轮（19），所述滚轮（19）与管道（18）内壁滚动接触，所述管道（18）侧面设有供滚轮（19）的轮轴（20）伸出的开口（21），所述直齿条（8）位于管道（18）外，所述轮轴（20）与直齿条（8）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种电杆爬梯爬行机器人，其特征在于：所述支撑杆（11）上沿支撑杆（11）长度方向设有一排齿槽（22），所述齿槽（22）与齿轮（6）啮合。

5.根据权利要求3所述的一种电杆爬梯爬行机器人，其特征在于：所述管道（18）侧面设有导向槽（5），所述支撑杆（11）与导向槽（5）内壁滑动连接。

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