CN113353258B - 一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，包括与灯杆可拆卸连接的机器人本体；机器人本体包括维修平台，维修平台上安装有若干旋翼、机械手、稳定机器人本体的固定装置；固定装置包括第一固定部件和第二固定部件；第二固定部件包括转动套管、步进电机、伸缩支撑杆，伸缩支撑杆的一端与转动套管铰接，转动套管的一端套设在灯杆上。以飞行模式机器人代替了传统沿杆攀爬机器人，并将路灯内的电线预留两倍于路灯的高度，且设置路灯灯头可拆卸设置在灯杆顶部；采用转动套管、伸缩支撑杆、维修平台，转动套管、伸缩支撑杆、维修平台形成三角稳固结构使机器人本体稳固在灯头位置，此时可使得旋翼停止转动，避免不必要的电能消耗。

Description

一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人

技术领域

本发明涉及路灯工业维修机器人技术领域，尤其涉及一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人。

背景技术

现有路灯维护操作一直以来都是升降车结合人员登高进行维修的，这样的维修方式浪费大量的人力物力，且路灯常规人员维修具有登高操作的人身安全隐患。

基于此，现有一种机器人可代替人力进行攀爬，可通过机器人在灯杆上攀爬并拆卸下路灯并搬运至地面，维修人员在地面即可完成对路灯的维修，维修人员无需登高操作，较为安全。

但是，传统维修机器人由于体积较大，结构组成较复杂，而且维护成本很高，传统的进阶式路灯维修机器人在高空条件下攀爬维修有困难，模仿人沿杆向上攀爬的动作，速度慢、时间长，且危险系数大。另外，在机器人的固定装置方面，多数机器人的固定装置较笨重，搬运或自身行动都不方便，而且不能有效的提高机器人的工作效率。

基于此，发明人提出一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人来解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，以飞行模式的机器人代替了传统沿杆攀爬的机器人，并对路灯进行改装，将路灯内的电线预留两倍于路灯的高度，且设置路灯灯头可拆卸设置在灯杆顶部；采用转动套管、伸缩支撑杆、维修平台的设置，转动套管、伸缩支撑杆、维修平台形成三角稳固结构使机器人本体稳固在灯头位置，此时可使得旋翼停止转动，避免不必要的电能消耗。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，包括与灯杆可拆卸连接的机器人本体，所述灯杆包括竖直部和弯曲部，所述灯杆顶部可拆卸连接有灯头，所述灯杆中空设置，所述灯杆内设有大于或等于灯杆长度两倍的电线；所述机器人本体包括维修平台，所述维修平台上安装有若干旋翼、机械手、稳定所述机器人本体处于灯头位置时的固定装置；所述固定装置包括第一固定部件和第二固定部件，所述第一固定部件的一端套设置在灯杆上，所述第一固定部件的另一端与所述维修平台连接；所述第二固定部件包括转动连接在维修平台上的转动套管，驱动所述转动套管转动的步进电机，铰接在维修平台上的伸缩支撑杆，所述伸缩支撑杆的一端与转动套管滑动连接，所述转动套管的一端套设在灯杆上；所述转动套管、伸缩支撑杆、维修平台形成三角稳固结构使所述机器人本体稳固在灯头位置。

进一步优化，所述第一固定部件包括固定圈，所述固定圈上设有用于套设在灯杆上的第一套索，所述第一套索与维修平台之间连接有第一绳索。

进一步优化，所述维修平台与所述固定圈之间铰接有第一伸缩支撑杆和第二伸缩杆，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆、维修平台形成三角稳固结构使所述机器人本体稳固在灯头位置。

进一步优化，所述转动套管中空设置，所述转动套管内设有第二绳索，所述第二绳索的一端连接有用于套设在灯杆上的第二套索。

进一步优化，所述第一套索连接有收紧或放松第一套索的第一自动卷线器，所述第二套索连接有收紧或放松第二套索的第二自动卷线器。

进一步优化，所述转动套管的底面设有供所述伸缩支撑杆滑动的滑槽。

进一步优化，所述第一伸缩杆和第二伸缩杆上设有用于锁紧或放松上第一伸缩杆和第二伸缩杆的螺栓。

进一步优化，所述机械手为五轴联动机械手，所述旋翼的数量为4个且均匀分布在所述维修平台上。

本发明的有益效果在于：

1、采用维修平台上设置若干旋翼，通过旋翼转动带动维修平台上升，以新型的飞行模式的机器人代替了传送模仿人类沿杆攀爬行为的机器人，降低路灯维修机器人的损耗，可进一步提高效率。

2、为保证机器人本体在灯头附近位置时方便固定，灯头由于处于灯杆的弯曲部，采用步进电机驱动转动套管转动，使得伸缩支撑杆也相应伸长，使得伸缩支撑杆、转动套管以及维修平台之间形成稳定的竖直三角结构，且第二自动卷线器收紧第二套索，第二套索收紧，预紧力产生，加大了与灯杆中弯曲部之间的摩擦力，便于机器人在灯头附近位置时的固定。水平方向上，第一自动卷线器收紧第一套索，第一套索收紧，预紧力产生，可加大与灯杆中竖直部之间的摩擦力，固定圈卡紧灯杆，第一伸缩杆和第二伸缩杆所需长度也随之确定，螺栓对第一伸缩杆和第二伸缩杆上锁紧，如此可实现水平方向的三角结构，便于机器人在灯头附近位置时的固定。竖直方向和水平方向形成（立体空间）三角形稳定结构，三角形的稳定结构具有较强的稳定性，便于机器人本体在灯头附近位置时的固定。

3、灯头采用卡扣可拆卸的方式设置在灯杆上，方便五轴联动机械手进行操作，机械手夹头端部各部分可灵活操作，机械手夹持灯头时，夹头左半部分用力摁住灯杆卡扣，夹头右半部分夹住灯头部分向外伸出，灯头与灯杆分离，夹头左半部分离开灯杆，机械手顺利将灯头取下，安装灯头方式与摘取方式相同。

4、对灯杆进行相关的改造，灯杆与路面接触的一端需在侧面开一个导线检查窗，且与路灯所接的电线的总长应大于路杆高度和路灯头部伸出长度之和，以便于在后续检修时方便伸缩电线；将路灯头部改造成螺旋式嵌入电线杆的设计，可方便灯头拆卸时，电线伸缩可适合灯头拉着电线一起降到路面位置，方便维修人员操作。

5、将高空中完成的维修工作利用机器人转移至地面进行，避免了高空作业的诸多不便，且现有技术中的爬杆式机器人爬杆高度有一定的限制，而采用飞行模式的机器人可不受爬杆式机器人的爬杆限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行论述，显然，在结合附图进行描述的技术方案仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1是本发明一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人的结构示意图。

图2是本发明中机器人本体上升至灯头位置时的结构示意图。

图3是本发明中五轴联动机械手将灯头取下的结构示意图。

图4是本发明中五轴联动机械手将灯头取下并将维修平台运送至地面的结构示意图。

图5是本发明中灯杆的结构示意图。

图中：电线检查窗1、灯杆2、灯头3、第一套索4、电线5、固定圈6、第二套索7、第二绳索8、转动套管9、伸缩支撑杆10、维修平台11、步进电机12、五轴联动机械手13、转动轴14、旋翼15、第一绳索16、第一伸缩杆17、第二伸缩杆18。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中所述的实施例，本领域普通技术人员在不需要创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都在本发明所保护的范围内。

本发明的实施例提供一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，如图1-5所示，包括与灯杆2可拆卸连接的机器人本体，所述灯杆2包括竖直部和弯曲部，所述灯杆2顶部可拆卸连接有灯头3，所述灯杆2中空设置，所述灯杆2内设有大于或等于灯杆2长度两倍的电线5；所述机器人本体包括维修平台11，所述维修平台11上安装有若干旋翼15、机械手、稳定所述机器人本体处于灯头3位置时的固定装置；所述固定装置包括第一固定部件和第二固定部件，所述第一固定部件的一端套设置在灯杆2上，所述第一固定部件的另一端与所述维修平台11连接；所述第二固定部件包括转动连接在维修平台11上的转动套管9，驱动所述转动套管9转动的步进电机12，铰接在维修平台11上的伸缩支撑杆10，所述伸缩支撑杆10的一端与转动套管9滑动连接，所述转动套管9的一端套设在灯杆2上；所述转动套管9、伸缩支撑杆10、维修平台11形成三角稳固结构使所述机器人本体稳固在灯头3位置。

其中，灯杆2的底部还设有电线检查窗1，便于机器人本体在维修时可将电线5从电线检查窗1中拉出，可保证电线5伸缩时能够顺畅。

所述第一固定部件包括固定圈6，所述固定圈6上设有用于套设在灯杆2上的第一套索4，所述第一套索4与维修平台11之间连接有第一绳索16。

其中，由于灯杆2中竖直部的不同高度直径并不一致，固定圈6可在第一套索4的作用下进行缩小或扩大，以适应灯杆2不同高度的直径。

其中，伸缩支撑杆10的底端连接有转动轴14，通过转动轴14的设置可保证伸缩支撑杆10随着转动套管9的转动。

所述维修平台11与所述固定圈6之间铰接有第一伸缩杆17和第二伸缩杆18，所述第一伸缩杆17、第二伸缩杆18、维修平台11形成三角稳固结构使所述机器人本体稳固在灯头3位置。

由于三角形是较为稳定稳固的状态，如此在水平方向上，第一伸缩杆17和第二伸缩杆18与维修平台11之间形成较为稳定稳固的三角结构，这样使得维修平台11在灯头3附近位置时较为牢固，此时，旋翼15可停止转动，如此可节约电能。

所述转动套管9中空设置，所述转动套管9内设有第二绳索8，所述第二绳索8的一端连接有用于套设在灯杆2上的第二套索7。

所述第一套索4连接有收紧或放松第一套索4的第一自动卷线器（图中未示出），所述第二套索7连接有收紧或放松第二套索7的第二自动卷线器（图中未示出）。第一自动卷线器、第二自动卷线器可相应的收紧或放松第一套索4和第二套索7，使得机器人本体在灯头3附近时，通过第一套索4、第二套索7的收紧作用将维修平台11可暂时稳固在高空位置，方便机械手对灯头3的拆卸。

所述转动套管9的底面设有供所述伸缩支撑杆10滑动的滑槽。

由于灯杆2的弯曲部的设置，当第二套索7运动到弯曲部时，此时步进电机12启动带动转动套管9进行转动，从而使得第二套索7还是能够在灯杆2中的弯曲部滑动，伸缩支撑杆10起到支撑转动套管9的作用，相应的伸缩支撑杆10可伸长，从而使得伸缩支撑杆10、支撑转动套管9、维修平台11形成三角稳固空间使得维修平台11的稳定。

所述第一伸缩杆17和第二伸缩杆18上设有用于锁紧或放松上第一伸缩杆17和第二伸缩杆18的螺栓（图中未示出）。螺栓可采用远程控制，远程控制可使得螺栓放松或收紧，从而使得第一伸缩杆17和第二伸缩杆18达到相应的长度。

所述机械手为五轴联动机械手13，所述旋翼15的数量为4个且均匀分布在所述维修平台11上。

本发明的具体原理如下：首先，维修人员将电线检查窗1打开，将电线5取出，以保证机器人本体运行时，收缩电线5能够顺畅，使得电线5收缩时不会产出缠绕、打结等现象。将固定圈6卡进灯杆2中，第一套索4通过第一绳索16与维修平台11连接，第二套索7松散套入灯杆2，使得机器人本体与灯杆2之间连接。

然后启动旋翼15进行转动，通过四个旋翼15快速旋转，可将机器人本体带动到预设位置，从而可代替传统意义上的攀爬，提高灯杆2维修效率。当机器人本体达到指定位置后，第一固定部件和第二固定部件对机器人本体进行定位，在定位过程中四个旋翼15还是保持转动。此时，在垂直方向上，步进电机12带动转动套管9进行顺时针转动，相应的伸缩支撑杆10也相应伸长，当第二套索7到达灯头3拆卸位置时，步进电机12停止转动，第二自动卷线器收缩第二绳索8，第二绳索8收紧，其预紧力产生可加大与灯杆2之间的摩擦力，且伸缩支撑杆10、转动套管9、维修平台11之间形成三角稳固结构可使得机器人本体稳固设置在灯头3拆卸位置。

同时，在水平方向上，第一自动卷线器收缩第一绳索16，第一绳索16收紧，固定圈6卡紧在灯杆2的弯曲部，相应的，第一伸缩杆17和第二伸缩杆18也相应根据维修平台11与灯杆2之间的距离确定，然后，通过远程控制螺栓使得螺栓在高空中对第一伸缩杆17、第二伸缩杆18锁紧，第一伸缩杆17、第二伸缩杆18、维修平台11从而形成水平面上的三角稳固结构，这样立体空间上，形成了立方体的稳定结构，此时四旋翼15即可停止转动，可减少不必要的电能消耗。

这样，机器人本体稳固以后，五轴联动机械手13可开始运动，五轴联动机械手13为现有技术，由于灯头3和灯杆2可拆卸连接，此时，五轴联动机械手13可将灯头3取下，并可放置在维修平台11上，然后五轴联动机械手13传输已经取下灯头3的信号给旋翼15，此时旋翼15再次转动，第一自动卷线器和第二自动卷线器也慢慢回转放线，使得第一套索4和第二套索7放松，此时立方体的稳定结构被解除。

垂直方向上，步进电机12带动转动套管9逆时针转动，直到第二套索7与第一套索4在同一垂直线位置，步进电机12才停止运行。

水平方向，固定圈6与灯杆2之间形成一定间距，以保证机器人本体向下运行时摩擦阻力减小，第一伸缩杆17和第二伸缩杆18上的螺栓采用远程控制方式松开，第一伸缩杆17和第二伸缩杆18可以自由收缩，通过四个旋翼15转动再带动机器人本体重新回到地面，灯头3带动电线5在维修平台11上一起回到起始位置。

维修人员将取下的灯头3进行维修后，将其重新放回五轴联动机械手13端部，然后重新控制机器人运行到工作位置，维修人员同时拉动电线5，直至五轴联动机械手13将路灯头3部重新嵌回路灯杆2，维修人员才停止拉动电线5。之后机器人本体重新回到地面，维修人员将电线5装至电线检查窗1内后，以此完成一整个的工作过程。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，包括与灯杆(2)可拆卸连接的机器人本体，所述灯杆(2)包括竖直部和弯曲部，其特征在于：所述灯杆(2)顶部可拆卸连接有灯头(3)，所述灯杆(2)中空设置，所述灯杆(2)内设有大于或等于灯杆(2)长度两倍的电线(5)；所述机器人本体包括维修平台(11)，所述维修平台(11)上安装有若干旋翼(15)、机械手、稳定所述机器人本体处于灯头(3)位置时的固定装置；所述固定装置包括第一固定部件和第二固定部件，所述第一固定部件的一端套设置在灯杆(2)上，所述第一固定部件的另一端与所述维修平台(11)连接；所述第二固定部件包括转动连接在维修平台(11)上的转动套管(9)，驱动所述转动套管(9)转动的步进电机(12)，铰接在维修平台(11)上的伸缩支撑杆(10)，所述伸缩支撑杆(10)的一端与转动套管(9)滑动连接，所述转动套管(9)的一端套设在灯杆(2)上；所述转动套管(9)、伸缩支撑杆(10)、维修平台(11)形成三角稳固结构使所述机器人本体稳固在灯头(3)位置。

2.根据权利要求1所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述第一固定部件包括固定圈(6)，所述固定圈(6)上设有用于套设在灯杆(2)上的第一套索(4)，所述第一套索(4)与维修平台(11)之间连接有第一绳索(16)。

3.根据权利要求2所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述维修平台(11)与所述固定圈(6)之间铰接有第一伸缩杆(17)和第二伸缩杆(18)，所述第一伸缩杆(17)、第二伸缩杆(18)、维修平台(11)形成三角稳固结构使所述机器人本体稳固在灯头(3)位置。

4.根据权利要求2所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述转动套管(9)中空设置，所述转动套管(9)内设有第二绳索(8)，所述第二绳索(8)的一端连接有用于套设在灯杆(2)上的第二套索(7)。

5.根据权利要求4所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述第一套索(4)连接有收紧或放松第一套索(4)的第一自动卷线器，所述第二套索(7)连接有收紧或放松第二套索(7)的第二自动卷线器。

6.根据权利要求1所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述转动套管(9)的底面设有供所述伸缩支撑杆(10)滑动的滑槽。

7.根据权利要求3所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述第一伸缩杆(17)和第二伸缩杆(18)上设有用于锁紧或放松第一伸缩杆(17)和第二伸缩杆(18)的螺栓。

8.根据权利要求1所述的带有攀爬及固定装置的路灯维修机器人，其特征在于：所述机械手为五轴联动。

Images