CN113479268A - 一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人 - Google Patents

Abstract

一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，包括第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件、第三行走攀爬执行组件及转向调姿执行组件；第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件及第三行走攀爬执行组件由前至后顺序布设；第一行走攀爬执行组件与第二行走攀爬执行组件之间通过第一万向转接轴相连，第二行走攀爬执行组件与第三行走攀爬执行组件之间通过第二万向转接轴相连；转向调姿执行组件固定安装在第二行走攀爬执行组件上，转向调姿执行组件的前端与第一行走攀爬执行组件相连，转向调姿执行组件的后端与第三行走攀爬执行组件相连。本发明的巡检机器人具备跨场景应用能力，可快速适应多变的工作环境，仅一台巡检机器人就可满足工作需要。

Description

一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人

技术领域

本发明属于巡检机器人技术领域，特别是涉及一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人。

背景技术

目前，根据使用场景的不同，巡检机器人可以分为地面巡检机器人和高空攀爬巡检机器人，两种类型的巡检机器人都不具备跨场景应用的能力。但是，随着工作环境复杂化程度越来越高，单一种类的巡检机器人已经越来越难以适应快速变化的环境，一旦遇到使用场景的改变，就需要替换其他种类的巡检机器人来继续执行任务，因此为了应对多变的工作环境和使用场景，只能准备多台不同种类的巡检机器人来满足工作需要，这就导致巡检成本始终居高不下。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，具备了跨场景应用能力，能够快速适应多变的工作环境和使用场景，只需一台巡检机器人就可以满足不同使用场景的工作需要，大幅度降低了巡检成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，包括第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件、第三行走攀爬执行组件及转向调姿执行组件；所述第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件及第三行走攀爬执行组件由前至后顺序布设；所述第一行走攀爬执行组件与第二行走攀爬执行组件之间通过第一万向转接轴相连，第二行走攀爬执行组件与第三行走攀爬执行组件之间通过第二万向转接轴相连；所述转向调姿执行组件固定安装在第二行走攀爬执行组件上，转向调姿执行组件的前端与第一行走攀爬执行组件相连，转向调姿执行组件的后端与第三行走攀爬执行组件相连。

所述第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件及第三行走攀爬执行组件结构相同，包括行走攀爬执行组件框架体、左轮爪、右轮爪、行走驱动电机及轮爪张合驱动电机；所述左轮爪位于行走攀爬执行组件框架体的左端，所述右轮爪位于行走攀爬执行组件框架体的右端，且左轮爪与右轮爪相对于行走攀爬执行组件框架体中心对称分布；所述行走驱动电机固定安装在行走攀爬执行组件框架体中部，行走驱动电机用于驱动左轮爪和右轮爪同步转动；所述轮爪张合驱动电机固定安装在行走攀爬执行组件框架体中部，轮爪张合驱动电机用于驱动左轮爪和右轮爪执行张开及抱合动作；在所述行走攀爬执行组件框架体底部中心安装有攀爬支撑轮；当所述左轮爪与右轮爪处于抱合状态时，左轮爪、右轮爪及攀爬支撑轮构成三角支撑。

在所述行走攀爬执行组件框架体中部水平安装有行走传动转轴，在框架体左右两端对称安装有第一支撑定轴和第二支撑定轴，所述行走传动转轴、第一支撑定轴及第二支撑定轴相平行；所述行走驱动电机的动力输出轴与行走传动转轴之间通过第一行走同步带机构相连，第一行走同步带机构的动力输入轮与行走驱动电机的动力输出轴固定连接，第一行走同步带机构的动力输出轮与行走传动转轴固定连接；所述行走传动转轴与第一支撑定轴之间通过第二行走同步带机构相连，第二行走同步带机构的动力输入轮与行走传动转轴固定连接，第二行走同步带机构的动力输出轮与第一支撑定轴转动连接；所述行走传动转轴与第二支撑定轴之间通过第三行走同步带机构相连，第三行走同步带机构的动力输入轮与行走传动转轴固定连接，第三行走同步带机构的动力输出轮与第二支撑定轴转动连接。

在所述行走攀爬执行组件框架体中部分别安装有第三支撑定轴和第四支撑定轴，第三支撑定轴及第四支撑定轴与行走传动转轴相平行；所述轮爪张合驱动电机的动力输出轴与第三支撑定轴之间通过第一轮爪张合同步带机构相连，第一轮爪张合同步带机构的动力输入轮与轮爪张合驱动电机的动力输出轴固定连接，第一轮爪张合同步带机构的动力输出轮与第三支撑定轴转动连接；所述第三支撑定轴与第四支撑定轴之间通过轮爪张合直齿轮对相连，轮爪张合直齿轮对的主动齿轮与第三支撑定轴转动连接，轮爪张合直齿轮对的从动齿轮与第四支撑定轴转动连接；所述第三支撑定轴与第一支撑定轴之间通过第二轮爪张合同步带机构相连，第二轮爪张合同步带机构的动力输入轮与第三支撑定轴转动连接，第二轮爪张合同步带机构的动力输出轴与第一支撑定轴转动连接；所述第四支撑定轴与第二支撑定轴之间通过第三轮爪张合同步带机构相连，第三轮爪张合同步带机构的动力输入轮与第四支撑定轴转动连接，第三轮爪张合同步带机构的动力输出轴与第二支撑定轴转动连接；所述第一轮爪张合同步带机构的动力输出轮、轮爪张合直齿轮对的主动齿轮及第二轮爪张合同步带机构的动力输入轮同轴固连。

在所述第一支撑定轴上安装有第一支撑杠杆，第一支撑杠杆的支点与第一支撑定轴转动连接；所述左轮爪套装在第一支撑杠杆的外侧支臂上，左轮爪相对于第一支撑杠杆的外侧支臂具有回转自由度；所述左轮爪与第二行走同步带机构的动力输出轮之间通过第一行走锥齿轮对相连，第一行走锥齿轮对的主动锥齿轮与第二行走同步带机构的动力输出轮同轴固连，第一行走锥齿轮对的从动锥齿轮与左轮爪同轴固连；在所述第一支撑定轴上安装有第一摆杆，第一摆杆一端与第二轮爪张合同步带机构的动力输出轮固定连接，第一摆杆另一端与第一支撑杠杆的内侧支臂之间通过第一悬挂弹簧相连。

在所述第二支撑定轴上安装有第二支撑杠杆，第二支撑杠杆的支点与第二支撑定轴转动连接；所述右轮爪套装在第二支撑杠杆的外侧支臂上，右轮爪相对于第二支撑杠杆的外侧支臂具有回转自由度；所述右轮爪与第三行走同步带机构的动力输出轮之间通过第二行走锥齿轮对相连，第二行走锥齿轮对的主动锥齿轮与第三行走同步带机构的动力输出轮同轴固连，第二行走锥齿轮对的从动锥齿轮与右轮爪同轴固连；在所述第二支撑定轴上安装有第二摆杆，第二摆杆一端与第三轮爪张合同步带机构的动力输出轮固定连接，第二摆杆另一端与第二支撑杠杆的内侧支臂之间通过第二悬挂弹簧相连。

所述转向调姿执行组件包括转向调姿执行组件框架体、左转向调姿电机、右转向调姿电机、左前转向调姿臂、左后转向调姿臂、右前转向调姿臂及右后转向调姿臂；所述转向调姿执行组件框架体与第二行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体固定连接，第二行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体前端通过第一万向转接轴与第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体后端相连，第二行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体后端通过第二万向转接轴与第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体前端相连；所述左转向调姿电机固定安装在转向调姿执行组件框架体的左端；所述左前转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的左前端，第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左后端与转向调姿执行组件框架体左前端通过左前转向调姿臂相连；所述左后转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的左后端，第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左前端与转向调姿执行组件框架体左后端通过左后转向调姿臂相连；所述左转向调姿电机用于驱动左前转向调姿臂和左后转向调姿臂动作；所述右转向调姿电机固定安装在转向调姿执行组件框架体的右端；所述右前转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的右前端，第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右后端与转向调姿执行组件框架体右前端通过右前转向调姿臂相连；所述右后转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的右后端，第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右前端与转向调姿执行组件框架体右后端通过右后转向调姿臂相连；所述右转向调姿电机用于驱动右前转向调姿臂和右后转向调姿臂动作。

在所述左转向调姿电机的动力输出轴上同轴固连有第一转向调姿传动转轴，在第一转向调姿传动转轴后方的转向调姿执行组件框架体上安装有第五支撑定轴，第五支撑定轴与第一转向调姿传动转轴相平行；在所述转向调姿执行组件框架体的前端安装有第七支撑定轴，第七支撑定轴与第五支撑定轴相平行；所述第一转向调姿传动转轴与第五支撑定轴之间通过第一转向调姿直齿轮对相连，第一转向调姿直齿轮对的主动齿轮与第一转向调姿传动转轴固定连接，第一转向调姿直齿轮对的从动齿轮与第五支撑定轴转动连接；所述第一转向调姿传动转轴与第七支撑定轴之间通过第一转向调姿同步带机构相连，第一转向调姿同步带机构的动力输入轮与第一转向调姿传动转轴固定连接，第一转向调姿同步带机构的动力输出轮与第七支撑定轴转动连接；所述第五支撑定轴与第八支撑定轴之间通过第二转向调姿同步带机构相连，第二转向调姿同步带机构的动力输入轮与第五支撑定轴转动连接，第二转向调姿同步带机构的动力输出轮与第八支撑定轴转动连接。

在所述右转向调姿电机的动力输出轴上同轴固连有第二转向调姿传动转轴，第二转向调姿传动转轴与第一转向调姿传动转轴同轴分布；在所述第二转向调姿传动转轴后方的转向调姿执行组件框架体上安装有第六支撑定轴，第六支撑定轴与第二转向调姿传动转轴相平行，第六支撑定轴与第五支撑定轴同轴分布；在转向调姿执行组件框架体的后端安装有第八支撑定轴，第八支撑定轴与第六支撑定轴相平行；所述第二转向调姿传动转轴与第六支撑定轴之间通过第二转向调姿直齿轮对相连，第二转向调姿直齿轮对的主动齿轮与第二转向调姿传动转轴固定连接，第二转向调姿直齿轮对的从动齿轮与第六支撑定轴转动连接；所述第二转向调姿传动转轴与第七支撑定轴之间通过第三转向调姿同步带机构相连，第三转向调姿同步带机构的动力输入轮与第二转向调姿传动转轴固定连接，第三转向调姿同步带机构的的动力输出轮与第七支撑定轴转动连接；所述第六支撑定轴与第八支撑定轴之间通过第四转向调姿同步带机构相连，第四转向调姿同步带机构的动力输入轮与第六支撑定轴转动连接，第四转向调姿同步带机构的动力输出轮与第八支撑定轴转动连接。

所述左前转向调姿臂、左后转向调姿臂、右前转向调姿臂及右后转向调姿臂结构相同，包括大臂、中臂及小臂，大臂与中臂之间、中臂与小臂之间均通过万向关节相连；所述左前转向调姿臂的大臂后端与第一转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，左前转向调姿臂的小臂前端与第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左后端固定连接；所述左后转向调姿臂的大臂后端与第二转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，左后转向调姿臂的小臂前端与第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左前端固定连接；所述右前转向调姿臂的大臂后端与第三转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，右前转向调姿臂的小臂前端与第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右后端固定连接；所述右后转向调姿臂的大臂后端与第四转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，右后转向调姿臂的小臂前端与第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右前端固定连接。

本发明的有益效果：

本发明的集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，具备了跨场景应用能力，能够快速适应多变的工作环境和使用场景，只需一台巡检机器人就可以满足不同使用场景的工作需要，大幅度降低了巡检成本。

附图说明

图1为本发明的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人的立体图；

图2为本发明的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人的俯视图；

图3为本发明的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人的侧视图；

图4为本发明的第一/二/三行走攀爬执行组件的立体图；

图5为本发明的第一/二/三行走攀爬执行组件的俯视图；

图6为本发明的第一/二/三行走攀爬执行组件的侧视图；

图7为本发明的第一/二/三行走攀爬执行组件(轮爪处于张开状态)的正视图；

图8为本发明的第一/二/三行走攀爬执行组件(轮爪处于抱合状态)的正视图；

图9为本发明的转向调姿执行组件的立体图；

图10为本发明的巡检机器人在攀爬杆状物时的起步阶段状态图；

图中，I—第一行走攀爬执行组件，II—第二行走攀爬执行组件，III—第三行走攀爬执行组件，IV—转向调姿执行组件，1—第一万向转接轴，2—第二万向转接轴，3—行走攀爬执行组件框架体，4—左轮爪，5—右轮爪，6—行走驱动电机，7—轮爪张合驱动电机，8—行走传动转轴，9—第一支撑定轴，10—第二支撑定轴，11—第一行走同步带机构，12—第二行走同步带机构，13—第三行走同步带机构，14—第三支撑定轴，15—第四支撑定轴，16—第一轮爪张合同步带机构，17—轮爪张合直齿轮对，18—第二轮爪张合同步带机构，19—第三轮爪张合同步带机构，20—第一支撑杠杆，21—第一行走锥齿轮对，22—第二支撑杠杆，23—第二行走锥齿轮对，24—第一摆杆，25—第一悬挂弹簧，26—第二摆杆，27—第二悬挂弹簧，28—攀爬支撑轮，29—转向调姿执行组件框架体，30—左转向调姿电机，31—右转向调姿电机，32—第一转向调姿传动转轴，33—第二转向调姿传动转轴，34—第五支撑定轴，35—第六支撑定轴，36—第七支撑定轴，37—第八支撑定轴，38—第一转向调姿直齿轮对，39—第二转向调姿直齿轮对，40—第一转向调姿同步带机构，41—第二转向调姿同步带机构，42—第三转向调姿同步带机构，43—第四转向调姿同步带机构，44—大臂，45—中臂，46—小臂。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～10所示，一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，包括第一行走攀爬执行组件I、第二行走攀爬执行组件II、第三行走攀爬执行组件III及转向调姿执行组件IV；所述第一行走攀爬执行组件I、第二行走攀爬执行组件II及第三行走攀爬执行组件III由前至后顺序布设；所述第一行走攀爬执行组件I与第二行走攀爬执行组件II之间通过第一万向转接轴1相连，第二行走攀爬执行组件II与第三行走攀爬执行组件III之间通过第二万向转接轴2相连；所述转向调姿执行组件IV固定安装在第二行走攀爬执行组件II上，转向调姿执行组件IV的前端与第一行走攀爬执行组件I相连，转向调姿执行组件IV的后端与第三行走攀爬执行组件III相连。

所述第一行走攀爬执行组件I、第二行走攀爬执行组件II及第三行走攀爬执行组件III结构相同，包括行走攀爬执行组件框架体3、左轮爪4、右轮爪5、行走驱动电机6及轮爪张合驱动电机7；所述左轮爪4位于行走攀爬执行组件框架体3的左端，所述右轮爪5位于行走攀爬执行组件框架体3的右端，且左轮爪4与右轮爪5相对于行走攀爬执行组件框架体3中心对称分布；所述行走驱动电机6固定安装在行走攀爬执行组件框架体3中部，行走驱动电机6用于驱动左轮爪4和右轮爪5同步转动；所述轮爪张合驱动电机7固定安装在行走攀爬执行组件框架体3中部，轮爪张合驱动电机7用于驱动左轮爪4和右轮爪5执行张开及抱合动作；在所述行走攀爬执行组件框架体3底部中心安装有攀爬支撑轮28；当所述左轮爪4与右轮爪5处于抱合状态时，左轮爪4、右轮爪5及攀爬支撑轮28构成三角支撑。

在所述行走攀爬执行组件框架体3中部水平安装有行走传动转轴8，在框架体3左右两端对称安装有第一支撑定轴9和第二支撑定轴10，所述行走传动转轴8、第一支撑定轴9及第二支撑定轴10相平行；所述行走驱动电机6的动力输出轴与行走传动转轴8之间通过第一行走同步带机构11相连，第一行走同步带机构11的动力输入轮与行走驱动电机6的动力输出轴固定连接，第一行走同步带机构11的动力输出轮与行走传动转轴8固定连接；所述行走传动转轴8与第一支撑定轴9之间通过第二行走同步带机构12相连，第二行走同步带机构12的动力输入轮与行走传动转轴8固定连接，第二行走同步带机构12的动力输出轮与第一支撑定轴9转动连接；所述行走传动转轴8与第二支撑定轴10之间通过第三行走同步带机构13相连，第三行走同步带机构13的动力输入轮与行走传动转轴8固定连接，第三行走同步带机构13的动力输出轮与第二支撑定轴10转动连接。

在所述行走攀爬执行组件框架体3中部分别安装有第三支撑定轴14和第四支撑定轴15，第三支撑定轴14及第四支撑定轴15与行走传动转轴8相平行；所述轮爪张合驱动电机7的动力输出轴与第三支撑定轴14之间通过第一轮爪张合同步带机构16相连，第一轮爪张合同步带机构16的动力输入轮与轮爪张合驱动电机7的动力输出轴固定连接，第一轮爪张合同步带机构16的动力输出轮与第三支撑定轴14转动连接；所述第三支撑定轴14与第四支撑定轴15之间通过轮爪张合直齿轮对17相连，轮爪张合直齿轮对17的主动齿轮与第三支撑定轴14转动连接，轮爪张合直齿轮对17的从动齿轮与第四支撑定轴15转动连接；所述第三支撑定轴14与第一支撑定轴9之间通过第二轮爪张合同步带机构18相连，第二轮爪张合同步带机构18的动力输入轮与第三支撑定轴14转动连接，第二轮爪张合同步带机构18的动力输出轴与第一支撑定轴9转动连接；所述第四支撑定轴15与第二支撑定轴10之间通过第三轮爪张合同步带机构19相连，第三轮爪张合同步带机构19的动力输入轮与第四支撑定轴15转动连接，第三轮爪张合同步带机构19的动力输出轴与第二支撑定轴10转动连接；所述第一轮爪张合同步带机构16的动力输出轮、轮爪张合直齿轮对17的主动齿轮及第二轮爪张合同步带机构18的动力输入轮同轴固连。

在所述第一支撑定轴9上安装有第一支撑杠杆20，第一支撑杠杆20的支点与第一支撑定轴9转动连接；所述左轮爪4套装在第一支撑杠杆20的外侧支臂上，左轮爪4相对于第一支撑杠杆20的外侧支臂具有回转自由度；所述左轮爪4与第二行走同步带机构12的动力输出轮之间通过第一行走锥齿轮对21相连，第一行走锥齿轮对21的主动锥齿轮与第二行走同步带机构12的动力输出轮同轴固连，第一行走锥齿轮对21的从动锥齿轮与左轮爪4同轴固连；在所述第一支撑定轴9上安装有第一摆杆24，第一摆杆24一端与第二轮爪张合同步带机构18的动力输出轮固定连接，第一摆杆24另一端与第一支撑杠杆20的内侧支臂之间通过第一悬挂弹簧25相连。

在所述第二支撑定轴10上安装有第二支撑杠杆22，第二支撑杠杆22的支点与第二支撑定轴10转动连接；所述右轮爪5套装在第二支撑杠杆22的外侧支臂上，右轮爪5相对于第二支撑杠杆22的外侧支臂具有回转自由度；所述右轮爪5与第三行走同步带机构13的动力输出轮之间通过第二行走锥齿轮对23相连，第二行走锥齿轮对23的主动锥齿轮与第三行走同步带机构13的动力输出轮同轴固连，第二行走锥齿轮对23的从动锥齿轮与右轮爪5同轴固连；在所述第二支撑定轴10上安装有第二摆杆26，第二摆杆26一端与第三轮爪张合同步带机构19的动力输出轮固定连接，第二摆杆26另一端与第二支撑杠杆22的内侧支臂之间通过第二悬挂弹簧27相连。

所述转向调姿执行组件IV包括转向调姿执行组件框架体29、左转向调姿电机30、右转向调姿电机31、左前转向调姿臂、左后转向调姿臂、右前转向调姿臂及右后转向调姿臂；所述转向调姿执行组件框架体29与第二行走攀爬执行组件II的行走攀爬执行组件框架体3固定连接，第二行走攀爬执行组件II的行走攀爬执行组件框架体3前端通过第一万向转接轴1与第一行走攀爬执行组件I的行走攀爬执行组件框架体3后端相连，第二行走攀爬执行组件II的行走攀爬执行组件框架体3后端通过第二万向转接轴2与第三行走攀爬执行组件III的行走攀爬执行组件框架体3前端相连；所述左转向调姿电机30固定安装在转向调姿执行组件框架体29的左端；所述左前转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体29的左前端，第一行走攀爬执行组件I的行走攀爬执行组件框架体3左后端与转向调姿执行组件框架体29左前端通过左前转向调姿臂相连；所述左后转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体29的左后端，第三行走攀爬执行组件III的行走攀爬执行组件框架体3左前端与转向调姿执行组件框架体29左后端通过左后转向调姿臂相连；所述左转向调姿电机30用于驱动左前转向调姿臂和左后转向调姿臂动作；所述右转向调姿电机31固定安装在转向调姿执行组件框架体29的右端；所述右前转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体29的右前端，第一行走攀爬执行组件I的行走攀爬执行组件框架体3右后端与转向调姿执行组件框架体29右前端通过右前转向调姿臂相连；所述右后转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体29的右后端，第三行走攀爬执行组件III的行走攀爬执行组件框架体3右前端与转向调姿执行组件框架体29右后端通过右后转向调姿臂相连；所述右转向调姿电机31用于驱动右前转向调姿臂和右后转向调姿臂动作。

在所述左转向调姿电机30的动力输出轴上同轴固连有第一转向调姿传动转轴32，在第一转向调姿传动转轴32后方的转向调姿执行组件框架体29上安装有第五支撑定轴34，第五支撑定轴34与第一转向调姿传动转轴32相平行；在所述转向调姿执行组件框架体29的前端安装有第七支撑定轴36，第七支撑定轴36与第五支撑定轴34相平行；所述第一转向调姿传动转轴32与第五支撑定轴34之间通过第一转向调姿直齿轮对38相连，第一转向调姿直齿轮对38的主动齿轮与第一转向调姿传动转轴32固定连接，第一转向调姿直齿轮对38的从动齿轮与第五支撑定轴34转动连接；所述第一转向调姿传动转轴32与第七支撑定轴36之间通过第一转向调姿同步带机构40相连，第一转向调姿同步带机构40的动力输入轮与第一转向调姿传动转轴32固定连接，第一转向调姿同步带机构40的动力输出轮与第七支撑定轴36转动连接；所述第五支撑定轴34与第八支撑定轴37之间通过第二转向调姿同步带机构41相连，第二转向调姿同步带机构41的动力输入轮与第五支撑定轴34转动连接，第二转向调姿同步带机构41的动力输出轮与第八支撑定轴37转动连接。

在所述右转向调姿电机31的动力输出轴上同轴固连有第二转向调姿传动转轴33，第二转向调姿传动转轴33与第一转向调姿传动转轴32同轴分布；在所述第二转向调姿传动转轴33后方的转向调姿执行组件框架体29上安装有第六支撑定轴35，第六支撑定轴35与第二转向调姿传动转轴33相平行，第六支撑定轴35与第五支撑定轴34同轴分布；在转向调姿执行组件框架体29的后端安装有第八支撑定轴37，第八支撑定轴37与第六支撑定轴35相平行；所述第二转向调姿传动转轴33与第六支撑定轴35之间通过第二转向调姿直齿轮对39相连，第二转向调姿直齿轮对39的主动齿轮与第二转向调姿传动转轴33固定连接，第二转向调姿直齿轮对39的从动齿轮与第六支撑定轴35转动连接；所述第二转向调姿传动转轴33与第七支撑定轴36之间通过第三转向调姿同步带机构42相连，第三转向调姿同步带机构42的动力输入轮与第二转向调姿传动转轴33固定连接，第三转向调姿同步带机构42的的动力输出轮与第七支撑定轴36转动连接；所述第六支撑定轴35与第八支撑定轴37之间通过第四转向调姿同步带机构43相连，第四转向调姿同步带机构43的动力输入轮与第六支撑定轴35转动连接，第四转向调姿同步带机构43的动力输出轮与第八支撑定轴37转动连接。

所述左前转向调姿臂、左后转向调姿臂、右前转向调姿臂及右后转向调姿臂结构相同，包括大臂44、中臂45及小臂46，大臂44与中臂45之间、中臂45与小臂46之间均通过万向关节相连；所述左前转向调姿臂的大臂44后端与第一转向调姿同步带机构40的动力输出轮固定连接，左前转向调姿臂的小臂46前端与第一行走攀爬执行组件I的行走攀爬执行组件框架体3左后端固定连接；所述左后转向调姿臂的大臂44后端与第二转向调姿同步带机构41的动力输出轮固定连接，左后转向调姿臂的小臂46前端与第三行走攀爬执行组件III的行走攀爬执行组件框架体3左前端固定连接；所述右前转向调姿臂的大臂44后端与第三转向调姿同步带机构42的动力输出轮固定连接，右前转向调姿臂的小臂46前端与第一行走攀爬执行组件I的行走攀爬执行组件框架体3右后端固定连接；所述右后转向调姿臂的大臂44后端与第四转向调姿同步带机构43的动力输出轮固定连接，右后转向调姿臂的小臂46前端与第三行走攀爬执行组件III的行走攀爬执行组件框架体3右前端固定连接。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

当需要机器人在地面进行巡检工作时，只需同步启动第一行走攀爬执行组件I、第二行走攀爬执行组件II和第三行走攀爬执行组件III中的行走驱动电机6即可，进而可由总计三台行走驱动电机6同时驱动六个轮爪转动，从而实现机器人的地面行进。

当机器人直线行进过程中需要左转弯时，只需启动转向调姿执行组件IV的左转向调姿电机30即可，通过左转向调姿电机30驱动左前转向调姿臂和左后转向调姿臂的大臂44上摆，进而通过左前转向调姿臂拉动第一行走攀爬执行组件I向左侧偏转，同时通过左后转向调姿臂拉动第三行走攀爬执行组件III向左侧偏转，最终实现机器人的整体向左转向。

当机器人直线行进过程中需要右转弯时，只需启动转向调姿执行组件IV的右转向调姿电机31即可，通过右转向调姿电机31驱动右前转向调姿臂和右后转向调姿臂的大臂44上摆，进而通过右前转向调姿臂拉动第一行走攀爬执行组件I向右侧偏转，同时通过右后转向调姿臂拉动第三行走攀爬执行组件III向右侧偏转，最终实现机器人的整体向右转向。

当机器人需要从地面行进状态进入杆状物攀爬状态时，首先将机器人的停靠在杆状物下方，同时使第一行走攀爬执行组件I与杆状物正对，之后同步启动左转向调姿电机30和右转向调姿电机31，以驱动四条转向调姿臂同步抬起，进而使第一行走攀爬执行组件I和第三行走攀爬执行组件III抬起，同时控制机器人前进，直到第一行走攀爬执行组件I下方的攀爬支撑轮28与杆状物表面顶靠接触，之后控制第一行走攀爬执行组件I的轮爪由张开状态变为抱合状态，此时第一行走攀爬执行组件I通过轮爪将杆状物抱合在中间，同时攀爬支撑轮28与左轮爪4和右轮爪5实现对杆状物的三角支撑。

当第一行走攀爬执行组件I的轮爪完成杆状物抱合后，维持机器人的行进状态，机器人依靠轮爪处于抱合状态的第一行走攀爬执行组件I开始沿杆状物向上爬升，同时逐渐减小第一行走攀爬执行组件I和第三行走攀爬执行组件III的抬起角度，直到第一行走攀爬执行组件I和第三行走攀爬执行组件III下方的攀爬支撑轮28也与杆状物表面顶靠接触，此时的机器人在竖直方向上整体恢复平直状态。

当机器人在竖直方向上整体恢复平直状态后，立即控制第二行走攀爬执行组件II和第三行走攀爬执行组件III的轮爪完成杆状物的抱合，之后继续机器人的行进状态，最终实现机器人沿杆状物的整体向上攀爬。

当机器人在沿杆状物向上攀爬的过程中，如果遇到横向支杆障碍物时，首先控制机器人停靠在横向支杆障碍物下方，然后控制第一行走攀爬执行组件I的轮爪由抱合状态转换为张开状态，之后控制机器人向上移动一定距离，直到轮爪处于张开状态的第一行走攀爬执行组件I越过横向支杆障碍物，然后重新控制第一行走攀爬执行组件I的轮爪转换到抱合状态，此时第二行走攀爬执行组件II已经停靠在横向支杆障碍物下方了，接下来则控制第二行走攀爬执行组件II的轮爪由抱合状态转换为张开状态，然后继续控制机器人向上移动一定距离，直到轮爪处于张开状态的第二行走攀爬执行组件II越过横向支杆障碍物，之后重新控制第二行走攀爬执行组件II的轮爪转换到抱合状态，此时第三行走攀爬执行组件III停靠在横向支杆障碍物下方，然后控制第三行走攀爬执行组件III的轮爪由抱合状态转换为张开状态，之后控制机器人向上移动一定距离，直到轮爪处于张开状态的第三行走攀爬执行组件III越过横向支杆障碍物，之后重新控制第三行走攀爬执行组件III的轮爪转换到抱合状态，最终实现了机器人整体完成横向支杆障碍物的越障，之后就可以继续控制机器人沿杆状物向上攀爬作业了。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：包括第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件、第三行走攀爬执行组件及转向调姿执行组件；所述第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件及第三行走攀爬执行组件由前至后顺序布设；所述第一行走攀爬执行组件与第二行走攀爬执行组件之间通过第一万向转接轴相连，第二行走攀爬执行组件与第三行走攀爬执行组件之间通过第二万向转接轴相连；所述转向调姿执行组件固定安装在第二行走攀爬执行组件上，转向调姿执行组件的前端与第一行走攀爬执行组件相连，转向调姿执行组件的后端与第三行走攀爬执行组件相连。

2.根据权利要求1所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：所述第一行走攀爬执行组件、第二行走攀爬执行组件及第三行走攀爬执行组件结构相同，包括行走攀爬执行组件框架体、左轮爪、右轮爪、行走驱动电机及轮爪张合驱动电机；所述左轮爪位于行走攀爬执行组件框架体的左端，所述右轮爪位于行走攀爬执行组件框架体的右端，且左轮爪与右轮爪相对于行走攀爬执行组件框架体中心对称分布；所述行走驱动电机固定安装在行走攀爬执行组件框架体中部，行走驱动电机用于驱动左轮爪和右轮爪同步转动；所述轮爪张合驱动电机固定安装在行走攀爬执行组件框架体中部，轮爪张合驱动电机用于驱动左轮爪和右轮爪执行张开及抱合动作；在所述行走攀爬执行组件框架体底部中心安装有攀爬支撑轮；当所述左轮爪与右轮爪处于抱合状态时，左轮爪、右轮爪及攀爬支撑轮构成三角支撑。

3.根据权利要求2所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：在所述行走攀爬执行组件框架体中部水平安装有行走传动转轴，在框架体左右两端对称安装有第一支撑定轴和第二支撑定轴，所述行走传动转轴、第一支撑定轴及第二支撑定轴相平行；所述行走驱动电机的动力输出轴与行走传动转轴之间通过第一行走同步带机构相连，第一行走同步带机构的动力输入轮与行走驱动电机的动力输出轴固定连接，第一行走同步带机构的动力输出轮与行走传动转轴固定连接；所述行走传动转轴与第一支撑定轴之间通过第二行走同步带机构相连，第二行走同步带机构的动力输入轮与行走传动转轴固定连接，第二行走同步带机构的动力输出轮与第一支撑定轴转动连接；所述行走传动转轴与第二支撑定轴之间通过第三行走同步带机构相连，第三行走同步带机构的动力输入轮与行走传动转轴固定连接，第三行走同步带机构的动力输出轮与第二支撑定轴转动连接。

4.根据权利要求3所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：在所述行走攀爬执行组件框架体中部分别安装有第三支撑定轴和第四支撑定轴，第三支撑定轴及第四支撑定轴与行走传动转轴相平行；所述轮爪张合驱动电机的动力输出轴与第三支撑定轴之间通过第一轮爪张合同步带机构相连，第一轮爪张合同步带机构的动力输入轮与轮爪张合驱动电机的动力输出轴固定连接，第一轮爪张合同步带机构的动力输出轮与第三支撑定轴转动连接；所述第三支撑定轴与第四支撑定轴之间通过轮爪张合直齿轮对相连，轮爪张合直齿轮对的主动齿轮与第三支撑定轴转动连接，轮爪张合直齿轮对的从动齿轮与第四支撑定轴转动连接；所述第三支撑定轴与第一支撑定轴之间通过第二轮爪张合同步带机构相连，第二轮爪张合同步带机构的动力输入轮与第三支撑定轴转动连接，第二轮爪张合同步带机构的动力输出轴与第一支撑定轴转动连接；所述第四支撑定轴与第二支撑定轴之间通过第三轮爪张合同步带机构相连，第三轮爪张合同步带机构的动力输入轮与第四支撑定轴转动连接，第三轮爪张合同步带机构的动力输出轴与第二支撑定轴转动连接；所述第一轮爪张合同步带机构的动力输出轮、轮爪张合直齿轮对的主动齿轮及第二轮爪张合同步带机构的动力输入轮同轴固连。

5.根据权利要求4所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：在所述第一支撑定轴上安装有第一支撑杠杆，第一支撑杠杆的支点与第一支撑定轴转动连接；所述左轮爪套装在第一支撑杠杆的外侧支臂上，左轮爪相对于第一支撑杠杆的外侧支臂具有回转自由度；所述左轮爪与第二行走同步带机构的动力输出轮之间通过第一行走锥齿轮对相连，第一行走锥齿轮对的主动锥齿轮与第二行走同步带机构的动力输出轮同轴固连，第一行走锥齿轮对的从动锥齿轮与左轮爪同轴固连；在所述第一支撑定轴上安装有第一摆杆，第一摆杆一端与第二轮爪张合同步带机构的动力输出轮固定连接，第一摆杆另一端与第一支撑杠杆的内侧支臂之间通过第一悬挂弹簧相连。

6.根据权利要求5所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：在所述第二支撑定轴上安装有第二支撑杠杆，第二支撑杠杆的支点与第二支撑定轴转动连接；所述右轮爪套装在第二支撑杠杆的外侧支臂上，右轮爪相对于第二支撑杠杆的外侧支臂具有回转自由度；所述右轮爪与第三行走同步带机构的动力输出轮之间通过第二行走锥齿轮对相连，第二行走锥齿轮对的主动锥齿轮与第三行走同步带机构的动力输出轮同轴固连，第二行走锥齿轮对的从动锥齿轮与右轮爪同轴固连；在所述第二支撑定轴上安装有第二摆杆，第二摆杆一端与第三轮爪张合同步带机构的动力输出轮固定连接，第二摆杆另一端与第二支撑杠杆的内侧支臂之间通过第二悬挂弹簧相连。

7.根据权利要求6所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：所述转向调姿执行组件包括转向调姿执行组件框架体、左转向调姿电机、右转向调姿电机、左前转向调姿臂、左后转向调姿臂、右前转向调姿臂及右后转向调姿臂；所述转向调姿执行组件框架体与第二行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体固定连接，第二行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体前端通过第一万向转接轴与第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体后端相连，第二行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体后端通过第二万向转接轴与第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体前端相连；所述左转向调姿电机固定安装在转向调姿执行组件框架体的左端；所述左前转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的左前端，第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左后端与转向调姿执行组件框架体左前端通过左前转向调姿臂相连；所述左后转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的左后端，第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左前端与转向调姿执行组件框架体左后端通过左后转向调姿臂相连；所述左转向调姿电机用于驱动左前转向调姿臂和左后转向调姿臂动作；所述右转向调姿电机固定安装在转向调姿执行组件框架体的右端；所述右前转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的右前端，第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右后端与转向调姿执行组件框架体右前端通过右前转向调姿臂相连；所述右后转向调姿臂位于转向调姿执行组件框架体的右后端，第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右前端与转向调姿执行组件框架体右后端通过右后转向调姿臂相连；所述右转向调姿电机用于驱动右前转向调姿臂和右后转向调姿臂动作。

8.根据权利要求7所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：在所述左转向调姿电机的动力输出轴上同轴固连有第一转向调姿传动转轴，在第一转向调姿传动转轴后方的转向调姿执行组件框架体上安装有第五支撑定轴，第五支撑定轴与第一转向调姿传动转轴相平行；在所述转向调姿执行组件框架体的前端安装有第七支撑定轴，第七支撑定轴与第五支撑定轴相平行；所述第一转向调姿传动转轴与第五支撑定轴之间通过第一转向调姿直齿轮对相连，第一转向调姿直齿轮对的主动齿轮与第一转向调姿传动转轴固定连接，第一转向调姿直齿轮对的从动齿轮与第五支撑定轴转动连接；所述第一转向调姿传动转轴与第七支撑定轴之间通过第一转向调姿同步带机构相连，第一转向调姿同步带机构的动力输入轮与第一转向调姿传动转轴固定连接，第一转向调姿同步带机构的动力输出轮与第七支撑定轴转动连接；所述第五支撑定轴与第八支撑定轴之间通过第二转向调姿同步带机构相连，第二转向调姿同步带机构的动力输入轮与第五支撑定轴转动连接，第二转向调姿同步带机构的动力输出轮与第八支撑定轴转动连接。

9.根据权利要求8所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：在所述右转向调姿电机的动力输出轴上同轴固连有第二转向调姿传动转轴，第二转向调姿传动转轴与第一转向调姿传动转轴同轴分布；在所述第二转向调姿传动转轴后方的转向调姿执行组件框架体上安装有第六支撑定轴，第六支撑定轴与第二转向调姿传动转轴相平行，第六支撑定轴与第五支撑定轴同轴分布；在转向调姿执行组件框架体的后端安装有第八支撑定轴，第八支撑定轴与第六支撑定轴相平行；所述第二转向调姿传动转轴与第六支撑定轴之间通过第二转向调姿直齿轮对相连，第二转向调姿直齿轮对的主动齿轮与第二转向调姿传动转轴固定连接，第二转向调姿直齿轮对的从动齿轮与第六支撑定轴转动连接；所述第二转向调姿传动转轴与第七支撑定轴之间通过第三转向调姿同步带机构相连，第三转向调姿同步带机构的动力输入轮与第二转向调姿传动转轴固定连接，第三转向调姿同步带机构的的动力输出轮与第七支撑定轴转动连接；所述第六支撑定轴与第八支撑定轴之间通过第四转向调姿同步带机构相连，第四转向调姿同步带机构的动力输入轮与第六支撑定轴转动连接，第四转向调姿同步带机构的动力输出轮与第八支撑定轴转动连接。

10.根据权利要求9所述的一种集行走、攀爬和越障于一体的巡检机器人，其特征在于：所述左前转向调姿臂、左后转向调姿臂、右前转向调姿臂及右后转向调姿臂结构相同，包括大臂、中臂及小臂，大臂与中臂之间、中臂与小臂之间均通过万向关节相连；所述左前转向调姿臂的大臂后端与第一转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，左前转向调姿臂的小臂前端与第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左后端固定连接；所述左后转向调姿臂的大臂后端与第二转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，左后转向调姿臂的小臂前端与第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体左前端固定连接；所述右前转向调姿臂的大臂后端与第三转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，右前转向调姿臂的小臂前端与第一行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右后端固定连接；所述右后转向调姿臂的大臂后端与第四转向调姿同步带机构的动力输出轮固定连接，右后转向调姿臂的小臂前端与第三行走攀爬执行组件的行走攀爬执行组件框架体右前端固定连接。

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