CN115123417A - 一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，包括驱动电机、支撑平台、丝杠、联动装置、夹持组、定向轮，驱动电机驱动丝杠并带动联动装置上下升降，联动装置下降时，第一、第二夹持组凸轮爪松开塔材，夹持臂下放打开，联动装置上升时，夹持臂回收提升，第一、第二夹持组凸轮爪抱紧塔材。本发明作为电力爬塔施工机器人的重要组成机构，夹持组的设计可有效避开脚钉干扰并保证夹持的可靠性，为配装此机构的电力机器人爬塔施工提供保障，进而解决电力人员高空爬塔作业安全问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力施工智能自动化设备技术领域，尤其涉及一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构。
背景技术
随着国家电力行业的快速发展，传统人工爬塔的铁塔组立与运维方式在安全和高效的作业标准上已不能完全满足要求，输电铁塔的组立和运维对机械化和智能化的作业需求越来越迫切，由此，电力爬塔施工机器人的研发成为机器人研究领域的一个热点方向。
电力爬塔施工机器人的研发，首先要解决的问题就是机器人的可靠攀爬，因此攀爬夹持机构的合理设计尤为重要。目前可查的几种机器人攀爬机构设计在面对塔材上遍布脚钉和外界不确定环境因素等复杂工况下大多不能实现可靠的攀爬。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，以有效克服背景技术中存在的技术问题，从而为机器人可靠爬塔施工提供保障。
为实现本发明的目的，本发明提供的技术方案如下：
一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，包括驱动电机、上支撑台、下支撑台、丝杠、联动装置、第一夹持组、第二夹持组、定向轮；所述上支撑台与下支撑台相连接，两者围成方形支撑台架结构；所述驱动电机安装于上支撑台上端，其纵向设置，所述驱动电机的输出轴与丝杠上端通过键连接，所述的丝杠安装于上支撑台和下支撑台之间，所述丝杠穿过所述联动装置且螺纹连接，所述联动装置两侧分别与第一夹持组和第二夹持组连接，所述第一夹持组和第二夹持组结构对称设置，所述第一夹持组和第二夹持组均分别包括结构对称设置的两个夹持臂，所述驱动电机驱动丝杠旋转带动联动装置向上或向下运动，同步带动第一夹持组和第二夹持组向上或向下运动，进而带动第一夹持组和第二夹持组的两个夹持臂闭合或张开。
其中，所述驱动电机为双向旋转电机。
其中，所述联动装置包括安装壳体、丝母、挡板、侧联动杆，所述丝母安装于所述安装壳体内，所述安装壳体两侧下端均设置有卡槽，所述丝母两侧均设置有卡块，所述卡块卡在所述卡槽内，所述安装壳体设置有卡槽的两侧分别通过螺钉连接一个挡板，所述挡板内侧均连接一个下卡块，下卡块上端设置有弧形槽，所述下卡块卡入卡槽内，所述卡块下端设置在弧形槽内，通过卡槽与挡板的下卡块将丝母进行固定。
其中，所述第一夹持组包括升降台、T型架、两个结构相同的夹持臂和凸轮爪、升降台导柱、T型架导柱；所述升降台右端两侧分别与两个夹持臂通过销轴铰接连接，所述升降台左端与联动装置相连接，所述升降台左侧纵向设置的第一柱孔套于升降台导柱中且滑动连接，所述升降台下侧的两个升降台导柱上套接有升降台弹簧，所述升降台导柱上端和下端分别上支撑台和下支撑台相连接。需要说明的是，所述的升降台导柱与升降台弹簧实现升降台的上下稳定运行。所述T型架两端分别与两个夹持臂通过一根连杆铰接连接，所述T型架纵向设置的第二柱孔套于所述T型架导柱中且滑动连接，所述T型架中间结构孔设置有T型架弹簧，所述的T型架导柱两端分别与上支撑台和下支撑台相连接，所述的T型架导柱和T型架弹簧实现T型架的上下稳定运行；所述升降台与T型架通过升降台上的结构槽与T型架上的T形块搭接；联动装置带动升降台向下的运行时，两个夹持臂同时逐渐下放，当升降台与T型架上的T形块分离且升降台继续向下运行，两个夹持臂逐渐同步张开，联动装置带动升降台向上的运行时，两个夹持臂逐渐同步回收，当升降台与T型架上的T形块接触且升降台继续向上运行，两个夹持臂同时逐渐提升。
其中，每个所述夹持臂内侧均连接一个凸轮爪，所述凸轮爪通过凸轮轴与夹持臂连接，凸轮爪随夹持臂的运动对铁塔主材角钢做松开和抱紧的动作，所述凸轮爪连接有定位弹簧销，所述定位弹簧销用于凸轮爪的限位和复位。
其中，所述定向轮为两个，分别安装与下支撑台的两端，分别通过轮轴连接，能够旋转，使用时，所述定向轮中间的沟槽卡在铁塔主材角钢上实现攀爬夹持机构的定向爬行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的包括一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，包括驱动电机、支撑平台、丝杠、联动装置、夹持组、定向轮，驱动电机驱动丝杠并带动联动装置上下升降，联动装置下降时，第一、第二夹持组夹持臂下放打开，联动装置上升时，第一、第二夹持组夹持臂回收提升，夹持组的设计可有效避开脚钉干扰并保证夹持的可靠性。本攀爬夹持机构在机器人底盘上前后布局两个，使机器人在爬行时始终保持一个攀爬夹持机构处于夹持状态，机器人施工时两个攀爬夹持机构均处于夹持状态，从而保障机器人的攀爬和施工，有效解决电力人员高空爬塔作业安全问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构闭合状态第一示意图；
图2为本申请实施例提供的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构闭合状态第二示意图；
图3为本申请实施例提供的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构支撑导向件示意图；
图4为本申请实施例提供的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构张开状态示意图；
图5为本申请实施例提供的联动装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的升降台的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的T型架的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的第一夹持组结构第一示意图；
图9为本申请实施例提供的第一夹持组结构第二示意图；
图中：1-驱动电机、2-上支撑台、3-下支撑台、4-定向轮、5-第一夹持组、6-联动装置、7-丝杠、8-第二夹持组、9-丝母、10-挡板、11-升降台导柱、12-升降台弹簧、13-升降台、14-T型架弹簧、15-T型架导柱、16-T型架、17-销轴、18-连杆、19-夹持臂、20-定位弹簧销、21-凸轮爪、22-凸轮轴、23-轮轴、61-安装壳体，62-侧联动杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
请参阅图1-图9所示，为本发明提供的实施例结构。
本实施例提供的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，包括驱动电机1、上支撑台2、下支撑台3、丝杠7、联动装置6、第一夹持组5、第二夹持组8、定向轮4；所述上支撑台2与下支撑台3相连接，两者围成方形支撑台架结构；所述驱动电机1安装于上支撑台2上端，其纵向设置，所述驱动电机1的输出轴与丝杠7上端通过键连接，所述的丝杠7安装于上支撑台2和下支撑台3之间，所述丝杠7穿过所述联动装置6且螺纹连接，所述联动装置6两侧分别与第一夹持组5和第二夹持组8连接，所述第一夹持组5和第二夹持组8结构对称设置，所述第一夹持组5和第二夹持组8均分别包括结构对称设置的两个夹持臂19，所述驱动电机1驱动丝杠7旋转带动联动装置6向上或向下运动，同步带动第一夹持组5和第二夹持组8向上或向下运动，进而带动第一夹持组5和第二夹持组8的两个夹持臂19闭合或张开。
在优选的实施例中，所述驱动电机1为双向旋转电机。
在优选的实施例中，所述联动装置6包括安装壳体61、丝母9、挡板10、侧联动杆62，所述丝母9安装于所述安装壳体61内，所述安装壳体61两侧下端均设置有卡槽，所述丝母9两侧均设置有卡块，所述卡块卡在所述卡槽内，所述安装壳体61设置有卡槽的两侧分别通过螺钉连接一个挡板10，所述挡板10内侧均连接一个下卡块，下卡块上端设置有弧形槽，所述下卡块卡入卡槽内，所述卡块下端设置在弧形槽内，通过卡槽与挡板10的下卡块将丝母9进行固定。
在优选的实施例中，所述第一夹持组5包括升降台13、T型架16、两个结构相同的夹持臂19和凸轮爪21、升降台导柱11、T型架导柱15；所述升降台13右端两侧分别与两个夹持臂19通过销轴17铰接连接，所述升降台13左端与联动装置6相连接，所述升降台13左侧纵向设置的第一柱孔套于升降台导柱11中且滑动连接，所述升降台13下侧的两个升降台导柱11上套接有升降台弹簧12，所述升降台导柱11上端和下端分别上支撑台2和下支撑台3相连接。需要说明的是，所述的升降台导柱11与升降台弹簧12实现升降台13的上下稳定运行。所述T型架16两端分别与两个夹持臂19通过一根连杆18铰接连接，所述T型架16纵向设置的第二柱孔套于所述T型架导柱15中且滑动连接，所述T型架16中间结构孔设置有T型架弹簧14，所述的T型架导柱15两端分别与上支撑台2和下支撑台3相连接，所述的T型架导柱15和T型架弹簧14实现T型架16的上下稳定运行；所述升降台13与T型架16通过升降台13上的结构槽与T型架16上的T形块搭接；联动装置6带动升降台13向下的运行时，两个夹持臂19同时逐渐下放，当升降台13与T型架16上的T形块分离且升降台13继续向下运行，两个夹持臂19逐渐同步张开，联动装置6带动升降台13向上的运行时，两个夹持臂19逐渐同步回收，当升降台13与T型架16上的T形块接触且升降台13继续向上运行，两个夹持臂19同时逐渐提升。
在优选的实施例中，每个所述夹持臂19内侧均连接一个凸轮爪21，所述凸轮爪21通过凸轮轴22与夹持臂19连接，凸轮爪21随夹持臂19的运动对铁塔主材角钢做松开和抱紧的动作，所述凸轮爪21连接有定位弹簧销20，所述定位弹簧销20用于凸轮爪21的限位和复位。
在优选的实施例中，所述定向轮4为两个，分别安装与下支撑台3的两端，分别通过轮轴23连接，能够旋转，使用时，所述定向轮4中间的沟槽卡在铁塔主材角钢上实现攀爬夹持机构的定向爬行。
所述第一夹持组5和第二夹持组8结构相同，对称设置，因此，对于第二夹持组8的结构不再详述。
夹持组两夹持臂开合过程：
驱动电机1驱动丝杠7正向旋转，丝杠7带动联动装置6下降，联动装置6下压两侧升降台13，升降台13沿升降台导柱11向下运动并挤压升降台弹簧12，与升降台13通过销轴17连接的两个夹持臂19跟随一起下降，凸轮爪21松开铁塔主材角钢，同时与升降台13搭接的T型架16因重力及T型架弹簧14复位作用沿T型架导柱15也跟随下降，随着升降台13的持续下降，当T型架16上的T形块与升降台13上的结构槽分离时，两个夹持臂19开始同步张开，直到升降台13下降至最低位置时，两个夹持臂19张开至最大角度，驱动电机停止旋转并用扭矩保持结构锁定。
驱动电机1驱动丝杠7反向旋转，丝杠7带动联动装置6上升，联动装置6上抬两侧升降台13，升降台13在联动装置和升降台弹簧12复位作用下沿升降台导柱11向上运动，此时两个夹持臂19开始同步回收，当升降台13持续上升到其结构槽与T型架16上的T形块搭接位置时，两个夹持臂19回收至闭合状态，升降台13保持上升带动T型架16沿T型架导柱15向上运动并挤压T型架弹簧14，同时两个夹持臂19跟随升降台13上升直至凸轮爪21抱紧铁塔主材角钢，驱动电机5停止旋转并用扭矩保持结构锁定。
需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，其特征在于，包括驱动电机(1)、上支撑台(2)、下支撑台(3)、丝杠(7)、联动装置(6)、第一夹持组(5)、第二夹持组(8)、定向轮(4)；所述上支撑台(2)与下支撑台(3)相连接，两者围成方形支撑台架结构；所述驱动电机(1)安装于上支撑台(2)上端，其纵向设置，所述驱动电机(1)的输出轴与丝杠(7)上端通过键连接，所述的丝杠(7)安装于上支撑台(2)和下支撑台(3)之间，所述丝杠(7)穿过所述联动装置(6)且螺纹连接，所述联动装置(6)两侧分别与第一夹持组(5)和第二夹持组(8)连接，所述第一夹持组(5)和第二夹持组(8)结构对称设置，所述第一夹持组(5)和第二夹持组(8)均分别包括结构对称设置的两个夹持臂(19)，所述驱动电机(1)驱动丝杠(7)旋转带动联动装置(6)向上或向下运动，同步带动第一夹持组(5)和第二夹持组(8)向上或向下运动，进而带动第一夹持组(5)和第二夹持组(8)的两个夹持臂(19)闭合或张开。
2.根据权利要求1所述的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，其特征在于，所述驱动电机(1)为双向旋转电机。
3.根据权利要求1所述的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，其特征在于，所述联动装置(6)包括安装壳体(61)、丝母(9)、挡板(10)、侧联动杆(62)，所述丝母(9)安装于所述安装壳体(61)内，所述安装壳体(61)两侧下端均设置有卡槽，所述丝母(9)两侧均设置有卡块，所述卡块卡在所述卡槽内，所述安装壳体(61)设置有卡槽的两侧分别通过螺钉连接一个挡板(10)，所述挡板(10)内侧均连接一个下卡块，下卡块上端设置有弧形槽，所述下卡块卡入卡槽内，所述卡块下端设置在弧形槽内，通过卡槽与挡板(10)的下卡块将丝母(9)进行固定。
4.根据权利要求1所述的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，其特征在于，所述第一夹持组(5)包括升降台(13)、T型架(16)、两个结构相同的夹持臂(19)和凸轮爪(21)、升降台导柱(11)、T型架导柱(15)；所述升降台(13)右端两侧分别与两个夹持臂(19)通过销轴(17)铰接连接，所述升降台(13)左端与联动装置(6)相连接，所述升降台(13)左侧纵向设置的第一柱孔套于升降台导柱(11)中且滑动连接，所述升降台(13)下侧的两个升降台导柱(11)上套接有升降台弹簧(12)，所述升降台导柱(11)上端和下端分别上支撑台(2)和下支撑台(3)相连接。需要说明的是，所述的升降台导柱(11)与升降台弹簧(12)实现升降台(13)的上下稳定运行。所述T型架(16)两端分别与两个夹持臂(19)通过一根连杆(18)铰接连接，所述T型架(16)纵向设置的第二柱孔套于所述T型架导柱(15)中且滑动连接，所述T型架(16)中间结构孔设置有T型架弹簧(14)，所述的T型架导柱(15)两端分别与上支撑台(2)和下支撑台(3)相连接，所述的T型架导柱(15)和T型架弹簧(14)实现T型架(16)的上下稳定运行；所述升降台(13)与T型架(16)通过升降台(13)上的结构槽与T型架(16)上的T形块搭接；联动装置(6)带动升降台(13)向下的运行时，两个夹持臂(19)同时逐渐下放，当升降台(13)与T型架(16)上的T形块分离且升降台(13)继续向下运行，两个夹持臂(19)逐渐同步张开，联动装置(6)带动升降台(13)向上的运行时，两个夹持臂(19)逐渐同步回收，当升降台(13)与T型架(16)上的T形块接触且升降台(13)继续向上运行，两个夹持臂(19)同时逐渐提升。
5.根据权利要求1所述的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，其特征在于，每个所述夹持臂(19)内侧均连接一个凸轮爪(21)，所述凸轮爪(21)通过凸轮轴(22)与夹持臂(19)连接，凸轮爪(21)随夹持臂(19)的运动对铁塔主材角钢做松开和抱紧的动作，所述凸轮爪(21)连接有定位弹簧销(20)，所述定位弹簧销(20)用于凸轮爪(21)的限位和复位。
6.根据权利要求1所述的一种面向电力铁塔的机器人攀爬夹持机构，其特征在于，所述定向轮(4)为两个，分别安装与下支撑台(3)的两端，分别通过轮轴(23)连接，能够旋转，使用时，所述定向轮(4)中间的沟槽卡在铁塔主材角钢上实现攀爬夹持机构的定向爬行。
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