CN113928438A - 一种具有防走偏功能的攀爬装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有防走偏功能的攀爬装置，涉及一种机器人领域，能够沿攀爬杆件上下快速移动，并在移动过程中足够稳定，防止走偏。包括装置基座以及位于装置基座同一侧的主攀爬机构、副攀爬机构以及调节臂；所述主攀爬机构、副攀爬机构与所述装置基座活动连接并能够相互远离或靠近，二者的自由端上设有转动轮，所述转动轮包括受第二驱动装置驱动的主动轮；所述调节臂的自由端设有能够抵靠在所述攀爬杆件上的第一从动轮。本发明通过第一从动轮与主攀爬机构和副攀爬机构的配合对所述电杆形成一个力封闭，确保机器人在沿攀爬杆件进行攀爬的过程中始终处于水平状态，避免走偏的发生。

Description

一种具有防走偏功能的攀爬装置

技术领域

本发明涉及一种机器人领域，具体涉及一种具有防走偏功能的攀爬装置。

背景技术

目前国内农配网日常检修、维护基本上采用爬杆作业的方式，完成相应的任务。这不仅大量消耗检修人员的体力，影响工作效率，也极不安全。加上农网运维管理检修人员的老龄化越来越严重，电力部门迫切需要能取代人力进行爬杆检修、维护的自动化设备，以此减轻工人的劳动强度，降低触电和高空坠落的危险，而且设备可以在不影响供电的情况下进行带电作业，提高检修、维护的效率和质量。

而在设备的具体设计过程中，作为主体结构的部位重量较大，此外其上还经常需要放置与之配合的检测工具，此时整个装置重心偏移，经常会发生装置在攀爬过程发生走偏，进而导致整个装置从攀爬杆件上掉落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种攀爬机器人，能够沿攀爬杆件上下快速移动，并在移动过程中足够稳定，防止走偏。本发明提供了解决上述问题的一种具有防走偏功能的攀爬装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有防走偏功能的攀爬装置，包括装置基座，所述装置基座的同一侧设有主攀爬机构、副攀爬机构以及调节臂；

所述主攀爬机构、副攀爬机构与所述装置基座活动连接，所述装置基座上设有用于驱动所述主攀爬机构和副攀爬机构相互远离或靠近的第一驱动装置，所述主攀爬机构和副攀爬机构的自由端上设有能够贴合在攀爬杆件上的转动轮，所述转动轮包括受第二驱动装置驱动的主动轮；

所述调节臂的自由端与所述主攀爬机构和副攀爬机构之间位于主轴线的不同轴线位置，所述调节臂的自由端设有第一从动轮，所述调节臂与所述装置基座之间设有用于使所述第一从动轮抵靠在所述攀爬杆件上的连接件。

其中，所述主轴线为整个装置的轴线，即当所述主攀爬机构、副攀爬机构同时攀附在攀爬杆件上时，所述主轴线与攀爬杆件的轴线平行或重合。其中所述调节臂的自由端与所述主攀爬机构和副攀爬机构之间位于主轴线的不同轴线位置，即攀爬装置在攀附在攀爬杆件上时，所述调节臂的自由端与所述主攀爬机构和副攀爬机构处于不同高度位置。

由于在使用本攀爬装置时，所述装置基座具有相当的重量，整个装置在重力或摆放角度的影响下，可能会导致整个攀爬装置在攀爬过程中走偏，甚至可能导致攀爬杆件从所述主攀爬机构、副攀爬机构之间脱出。此时，通过连接件作用抵靠在攀爬杆件上的第一从动轮，与所述主攀爬机构和副攀爬机构的转动轮组配合对所述电杆形成一个力封闭，确保机器人在攀爬过程中始终处于水平状态，避免走偏的发生。

可选的，所述调节臂与所述装置基座通过转动副连接，该转动轴线与所述主轴线相互垂直，所述调节臂与所述装置基座之间还连接有用于使所述第一从动轮抵靠在所述攀爬杆件上的弹性元件。此时所述弹性元件即为连接件，通过弹性带动所述调节臂转动并使所述第一从动轮抵靠在攀爬杆件上。

进一步可选的，所述弹性元件为弹簧。

可选的，所述主攀爬机构和副攀爬机构均与所述装置基座滑动连接，其滑动路径处于同一直线上，所述直线垂直于所述主轴线。

进一步可选的，所述装置基座包括与所述主轴线垂直的丝杆和导轨，所述导轨的中间部位固定连接有连接座，所述连接座与所述调节臂连接，所述导轨的两端固定连接有侧板，所述侧板分别与所述丝杆的两端转动连接，其一侧板上设置有用于驱动所述丝杆进行转动的所述第一驱动装置，所述丝杆上设有旋向相反的主螺纹段和副螺纹段，所述主螺纹段上螺纹连接有与所述主攀爬机构固定连接的主丝杆座，所述副螺纹段上螺纹连接有与所述副攀爬机构固定连接的副丝杆座，所述主丝杆座和副丝杆座与所述导轨滑动连接。通过第一驱动装置驱动丝杆进行转动进而带动所述主攀爬机构和副攀爬机构相互靠近或远离。

进一步可选的，所述主螺纹段和副螺纹段的螺距相同。

可选的，所述主攀爬机构包括与所述主丝杆座固定连接的主夹持臂，所述主夹持臂上至少设有四个滚轮座，所述滚轮座中分别转动连接有所述主动轮，其中四个所述滚轮座均分成两个分组，每个分组中的两个滚轮座处于主轴线的同一轴向位置，且两个滚轮座的轴线之间夹角为钝角；不同分组中分别对应的两个滚轮座沿主轴线间隔设置。

进一步可选的，其一所述分组中的两个滚轮座转动连接有所述主动轮，另一所述分组中的两个滚轮座转动连接有第二从动轮。

进一步可选的，所述副攀爬机构包括与主丝杆座固定连接的副夹持臂，所述副夹持臂上设有至少两个滚轮座，所述滚轮座中转动连接有第三从动轮，两个所述滚轮座沿主轴线间隔设置。

可选的，所述转动轮为橡胶轮或表面覆盖有尼龙层。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明实施例提供的一种具有防走偏功能的攀爬装置，通过连接件作用抵靠在攀爬杆件上的第一从动轮，与所述主攀爬机构和副攀爬机构的转动轮组配合对所述电杆形成一个力封闭，确保机器人在攀爬过程中始终处于水平状态，避免走偏的发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的侧视图；

图3为本发明实施例1的主视图；

图4为本发明实施例1的俯视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-装置基座、11-第一驱动装置、12-丝杆、13-导轨、14-连接座、15-侧板、16-主丝杆座、17-副丝杆座、2-主攀爬机构、21-主夹持臂、22-主动轮、23-第二从动轮、24-第二驱动装置、3-副攀爬机构、31-副夹持臂、32-第三从动轮、4-调节臂、41-第一从动轮、42-弹簧。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1：

一种具有防走偏功能的攀爬装置，如图1到图4所示，包括装置基座1，所述装置基座1的同一侧设有主攀爬机构2、副攀爬机构3以及调节臂4；

所述主攀爬机构2、副攀爬机构3与所述装置基座1活动连接，所述装置基座1上设有用于驱动所述主攀爬机构2和副攀爬机构3相互远离或靠近的第一驱动装置11，所述主攀爬机构2和副攀爬机构3的自由端上设有能够贴合在攀爬杆件上的转动轮，所述转动轮包括受第二驱动装置24驱动的主动轮22；

所述调节臂4的自由端与所述主攀爬机构2和副攀爬机构3之间位于主轴线的不同轴线位置，所述调节臂4的自由端设有第一从动轮41，所述调节臂4与所述装置基座1之间设有用于使所述第一从动轮41抵靠在所述攀爬杆件上的连接件。

在使用时，使主攀爬机构2和副攀爬机构3处于攀爬杆件的两侧，此时调节臂4的自由端位于所述主攀爬机构2和副攀爬机构3的下方；所述主攀爬机构2和副攀爬机构3在第一驱动装置11的驱动线相互靠近并通过所述转动轮组对攀爬杆件进行夹持，同时调节臂4的自由端受弹性作用抵靠在攀爬杆件上。此时整个装置在主动轮22的带动下在攀爬杆件上移动。

其中所述连接件可以是一个驱动装置，用于驱动第一从动轮41抵靠在攀爬杆件上；也可以是一个弹性元件，通过弹性带动所述第一从动轮41抵靠在攀爬杆件上。

因此，在一个或多个实施例中，所述调节臂4与所述装置基座1通过转动副连接，该转动轴线与所述主轴线相互垂直，所述调节臂4与所述装置基座1之间还连接有用于使所述第一从动轮41抵靠在所述攀爬杆件上的弹性元件。

其中，通过弹性元件带动所述第一从动轮41抵靠在所述攀爬杆件上，能够确保所述调节臂4具有一个较为稳定的挤压力，其中弹性元件所需的成本较低，且能够根据攀爬杆件直径的不同进行更换。

其中，所述弹性元件可以为扭簧，也可以为弹簧42。此外，也可以是所述调节臂4自身为弹性材料。

其中可以是在所述调节臂4上设置一个挂钩，在所述装置基座1上设置一个挂钩，通过两个挂钩对弹簧42的两端进行固定，便于弹簧42的更换。

其中对于所述主攀爬机构2和副攀爬机构3，可以是与所述装置基座1转动连接，通过转动的方式相互靠近或远离；也可以是与所述装置基座1滑动连接，通过在所述装置基座1上沿同一直线滑动，以此实现二者的相对靠近或远离。

在一个或多个实施例中，所述主攀爬机构2和副攀爬机构3均与所述装置基座1滑动连接，其滑动路径处于同一直线上，所述直线垂直于所述主轴线。

此时所述主攀爬机构2、副攀爬机构3均沿垂直于所述攀爬杆件的轴向方向进行移动，此时主攀爬机构2和副攀爬机构3通过其间距的改变，能够适用于不同直径的攀爬杆件，或用于攀爬直径存在变化的攀爬杆件。同时使得在对攀爬杆件进行夹持时，其夹持的点位始终位于攀爬杆件的向背的两侧，其夹持效果最好，由此能够便于提高攀爬装置的稳定性。此外，所述第二从动轮23与攀爬杆件的表面间距不会发生过大的变化，由此确保了弹簧42的弹力变化幅度较小，避免其影响调节臂4的纠偏功能。

其中，所述主攀爬机构2、副攀爬机构3与所述装置基座1的滑动连接方式可以是通过气缸等驱动装置分别对所述主攀爬机构2和副攀爬机构3进行驱动；或是，通过丝杆12传动的方式同时对主攀爬机构2、副攀爬机构3进行驱动。

因此，在一个或多个实施例中，所述装置基座1包括与所述主轴线垂直的丝杆12和导轨13，所述导轨13的中间部位固定连接有连接座14，所述连接座14与所述调节臂4连接，所述导轨13的两端固定连接有侧板15，所述侧板15分别与所述丝杆12的两端转动连接，其一侧板15上设置有用于驱动所述丝杆12进行转动的所述第一驱动装置11，另一侧板15上设有用于记录所述丝杆12转动述的编码器，所述丝杆12上设有旋向相反的主螺纹段和副螺纹段，所述主螺纹段上螺纹连接有与所述主攀爬机构2固定连接的主丝杆座16，所述副螺纹段上螺纹连接有与所述副攀爬机构3固定连接的副丝杆座17，所述主丝杆座16和副丝杆座17与所述导轨13滑动连接。

通过第一驱动装置11驱动丝杆12进行转动进而带动所述主攀爬机构2和副攀爬机构3相互靠近或远离。

在需要所述主攀爬机构2和副攀爬机构3相互靠近或远离时，通过所述第一驱动装置11驱动所述丝杆12进行转动，由于所述主螺纹段和副螺纹段的螺纹旋向相反，当其进行转动时，所述主攀爬机构2和副攀爬机构3沿相反的方向进行移动，由此实现所述主攀爬机构2和副攀爬机构3相互靠近或远离。

其中，通过丝杆12对主攀爬机构2和副攀爬机构3进行驱动的方式还具有一个优点，即该结构具有自锁的功能，当机器人攀爬到工作位置时可进行断电，此时所述主攀爬机构2和副攀爬机构3仍旧会固定在攀爬杆件上，以此减少了装置的耗电量，提高了整个装置的单次最大工作时长；同时避免了装置因故断电时夹持不牢，装置从攀爬杆件上脱落造成损坏。

其中为了避免在攀爬杆件直径发生变化时装置基座1的位置发生变化，在一个或多个实施例中，所述主螺纹段和副螺纹段的螺距相同。

此时，所述主攀爬机构2、副攀爬机构3受丝杆12驱动的移动速度大小相同且方向相反，所述主攀爬机构2、副攀爬机构3的中间位置始终固定不变，此时便于第一从动轮41始终抵靠在攀爬杆件上的一个固定位置，以此避免调节臂4对攀爬杆件的挤压方向产生变化，导致影响到调节臂4与主攀爬机构2、副攀爬机构3的配合。

其中，所述丝杆12即为左右旋丝杆12。

在一个或多个实施例中，所述主攀爬机构2包括与所述主丝杆座16固定连接的主夹持臂21，所述主夹持臂21上至少设有四个滚轮座，所述滚轮座中分别转动连接有所述主动轮22，此时四个滚轮座中至少连接有一个主动轮22，其余转动轮即为第二从动轮23，其中四个所述滚轮座均分成两个分组，每个分组中的两个滚轮座处于主轴线的同一轴向位置，且两个滚轮座的轴线之间夹角为钝角；不同分组中分别对应的两个滚轮座沿主轴线间隔设置。

其中所述滚轮座的轴线即为其连接的转动轮的轴线。该四个滚轮座呈两层两列状均匀分布，其中每层中的两个滚轮座作为一个分组，两个滚轮座的轴线之间夹角为钝角，不同分组中的滚轮座按照与装置基座1的距离相互对应，即相对靠近所述装置基座1的两个滚轮座相互对应，相对远离所述装置基座1的两个滚轮座相互对应。

当所述主攀爬机构2和副攀爬机构3配合对攀爬杆件进行夹持时，所述滚轮座中的转动轮均贴合在攀爬杆件的表面，其中呈钝角设置的转动轮能够在进行攀爬的过程中进一步避免走偏的发生，并与所述调节臂4配合对所述电杆形成足够牢固的一个力封闭；此外，该四个滚轮座的设置，能够加强整个装置在攀附过程中的稳定性，减少晃动。

其中处于同一分组中的两个滚轮座之间夹角一般为120°，能够形成最佳的稳固效果，易于与副攀爬机构3配合。

其中，在一个或多个实施例中，其一所述分组中的两个滚轮座转动连接有所述主动轮22，另一所述分组中的两个滚轮座转动连接有第二从动轮23。此时，能够提高攀爬过程的稳定性。

而对于与主攀爬机构2配合的副攀爬机构3，在一个或多个实施例中，所述副攀爬机构3包括与主丝杆座16固定连接的副夹持臂31，所述副夹持臂31上设有至少两个滚轮座，所述滚轮座中转动连接有第三从动轮32，两个所述滚轮座沿主轴线间隔设置。

与主攀爬机构2的滚轮座相互配合，实现三点定心达到力平衡，确保整个装置的可靠附着，形成进一步加强整个装置在攀附过程中的稳定性，避免整个装置在移动的过程中发生走偏。

其中，所述转动轮为橡胶轮或表面覆盖有尼龙层。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，包括装置基座(1)，所述装置基座(1)的同一侧设有主攀爬机构(2)、副攀爬机构(3)以及调节臂(4)；

所述主攀爬机构(2)、副攀爬机构(3)与所述装置基座(1)活动连接，所述装置基座(1)上设有用于驱动所述主攀爬机构(2)和副攀爬机构(3)相互远离或靠近的第一驱动装置(11)，所述主攀爬机构(2)和副攀爬机构(3)的自由端上设有能够贴合在攀爬杆件上的转动轮，所述转动轮包括受第二驱动装置(24)驱动的主动轮(22)；

所述调节臂(4)的自由端与所述主攀爬机构(2)和副攀爬机构(3)之间位于主轴线的不同轴线位置，所述调节臂(4)的自由端设有第一从动轮(41)，所述调节臂(4)与所述装置基座(1)之间设有用于使所述第一从动轮(41)抵靠在所述攀爬杆件上的连接件。

2.根据权利要求1所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述调节臂(4)与所述装置基座(1)通过转动副连接，该转动轴线与所述主轴线相互垂直，所述调节臂(4)与所述装置基座(1)之间还连接有用于使所述第一从动轮(41)抵靠在所述攀爬杆件上的弹性元件。

3.根据权利要求2所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧(42)。

4.根据权利要求1所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述主攀爬机构(2)和副攀爬机构(3)均与所述装置基座(1)滑动连接，其滑动路径处于同一直线上，所述直线垂直于所述主轴线。

5.根据权利要求4所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述装置基座(1)包括与所述主轴线垂直的丝杆(12)和导轨(13)，所述导轨(13)的中间部位固定连接有连接座(14)，所述连接座(14)与所述调节臂(4)连接，所述导轨(13)的两端固定连接有侧板(15)，所述侧板(15)分别与所述丝杆(12)的两端转动连接，其一侧板(15)上设置有用于驱动所述丝杆(12)进行转动的所述第一驱动装置(11)，所述丝杆(12)上设有旋向相反的主螺纹段和副螺纹段，所述主螺纹段上螺纹连接有与所述主攀爬机构(2)固定连接的主丝杆座(16)，所述副螺纹段上螺纹连接有与所述副攀爬机构(3)固定连接的副丝杆座(17)，所述主丝杆座(16)和副丝杆座(17)与所述导轨(13)滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述主螺纹段和副螺纹段的螺距相同。

7.根据权利要求5所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述主攀爬机构(2)包括与所述主丝杆座(16)固定连接的主夹持臂(21)，所述主夹持臂(21)上至少设有四个滚轮座，所述滚轮座中分别转动连接有所述主动轮(22)，其中四个所述滚轮座均分成两个分组，每个分组中的两个滚轮座处于主轴线的同一轴向位置，且两个滚轮座的轴线之间夹角为钝角；不同分组中分别对应的两个滚轮座沿主轴线间隔设置。

8.根据权利要求7所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，其一所述分组中的两个滚轮座转动连接有所述主动轮(22)，另一所述分组中的两个滚轮座转动连接有第二从动轮(23)。

9.根据权利要求8所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述副攀爬机构(3)包括与主丝杆座(16)固定连接的副夹持臂(31)，所述副夹持臂(31)上设有至少两个滚轮座，所述滚轮座中转动连接有第三从动轮(32)，两个所述滚轮座沿主轴线间隔设置。

10.根据权利要求1所述的一种具有防走偏功能的攀爬装置，其特征在于，所述转动轮为橡胶轮或表面覆盖有尼龙层。

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