CN115817669A - 越障爬杆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了越障爬杆机器人，属于爬杆机器人技术领域，现有的爬升机器人在针对锥形杆爬升时不能够自适应调节行走单元的支撑半径和不具备越障能力的问题，本发明所提爬杆机器人出包括机器人车座、自适应收缩部，自适应收缩部包括X型铰接架体和收缩控制件，X型铰接架体四角一侧对称安装有四个行走单元，行走单元两两成对夹持在杆的侧壁上；机器人车座相对于自适应收缩部向上移动时，通过收缩控制件来控制X型铰接架体上下开口张开；反之，X型铰接架体上下开口聚拢；位于下方的行走单元通过减震件与相邻侧机器人车座连接，通过以上结构实现针对不同直径电线杆进行爬升，同时能够在爬升过程中进行自适应压力调节，适应锥形杆，同时能够越障。
Description
技术领域
本发明涉及爬杆机器人技术领域，具体涉及越障爬杆机器人。
背景技术
在进行电力施工或电力维保时，作业或检修人员经常要攀爬电线杆，同时在进行上下设备或材料传递时，现有的方式主要为人员通过绳索手动将设备或材料提升并获取，此种作业方式对人员体力消耗较大，同时一旦操作不当绳索滑落容易导致设备或材料坠落，不管是对作业人员还是下方的人员都存在安全隐患。
为解决以上问题，市面上出现很多爬杆机器人，如中国专利CN201810989367.9、CN201110359574.4、CN201910809537.5、CN201910791421.3、CN201711407657.X等所提出的爬杆机器人，其主要工作原理为通过设置半包围或全包围的设备座，并将设备座套装在杆上，同时设备上安装有至少两组环状分布的行走单元，行走单元朝向杆的径向设置，并通过控制行走单元与杆外壁间的压力来增加行走单元所包括的行走轮与杆外壁的摩擦力，在爬升过程中摩擦力提升牵引力，由此实现爬升动作；以上爬杆机器人利用对行走单元施加沿杆的径向挤压来提供摩擦力(即牵引力)，一方面针对类似于锥形的杆时，行走单元在爬升的过程中会伴随径向位移，部分爬杆机器人不能满足持续自动控制行走单元径向挤压力的要求，挤压力会发生变化，一旦控制不当会发生机器人失去动力或滑落的情况；另一方面不管是柱形杆还是锥形杆，一旦杆的外侧壁存在不平、凸起或泥巴等，会阻碍爬升机器人进行爬升。
基于以上问题，本发明提出越障爬杆机器人。
发明内容
针对上述技术背景中的问题，本发明目的是提供越障爬杆机器人，一方面能够爬升机器人能够利用自身重力对锥形杆在爬升过程中自适应调节行走单元的支撑半径，另一方面能够实现针对不管是柱形杆还是锥形杆，在爬升过程中能够具备一定的额越障能力，解决了背景技术中所提出现有的爬升机器人在针对锥形杆爬升时不能够自适应调节行走单元的支撑半径和不具备越障能力的问题。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
越障爬杆机器人，包括机器人车座，该机器人车座呈U型，同时该机器人车座用于盛置货物，所述机器人车座中部安装有自适应收缩部，所述自适应收缩部包括X型铰接架体和收缩控制件，所述X型铰接架体四角朝向所述机器人车座中部一侧对称安装有四个行走单元，位于上下的行走单元两两成对夹持在杆的侧壁上；所述机器人车座相对于所述自适应收缩部向上移动时，通过收缩控制件来控制X型铰接架体上下开口张开；所述机器人车座相对于所述自适应收缩部向下移动时，X型铰接架体上下开口聚拢；位于下方的行走单元通过减震件与相邻侧所述机器人车座连接。
在上述技术方案中，通过将机器人车座卡装在电线杆上，使得X型铰接架体一侧安装的四个行走单元两两成对夹持在电线杆的侧壁上，机器人车座的自身重力通过收缩控制件来控制四个行走单元两两成对夹持在电线杆的侧壁上，同时机器人车座用于盛置货物，货物以及机器人车座的自身重力通过收缩控制件持续对X型铰接架体上下开口进行聚拢，由于四个行走单元为通过X型铰接架体安装，当上方的一个行走单元遇到障碍物迫使其沿着电线杆径向外侧移动时，此时下方与其安装在同一根板上的另一个行走单元也会经向外侧移动，同时收缩控制件会控制另一个板上的上下两个反向安装的行走单元径向内侧移动卡紧，保障行走的稳定性，径向外侧移动的两个行走单元所受的径向挤压力始终由货物以及机器人车座的自身重力通过收缩控制件、X型铰接架提供，确保爬升的稳定性，同时减震件也会驱动越障时发生径向外侧位移的行走单元复位；当攀爬在锥形杆上时，由于货物以及机器人车座的自身重力收缩控制件持续对X型铰接架体上下开口进行聚拢，当爬升过程中电线杆直径缩小，即X型铰接架体上下开口缩小，此时机器人车座相对于自适应收缩部向下移动，移动后的货物以及机器人车座的自身重力始终能够通过收缩控制件动态的对X型铰接架体施加上下开口收缩挤压力，即能够稳定的为上下四个行走单元提供稳定的径向内侧的挤压力，无需外界的驱动控制部件的控制调节，即可根据自身重力进行子适应调节行走，适用于多种不同直径的柱形或锥形电线杆。
在上述技术方案中，进一步的，所述机器人车座包括呈U型的车架，所述车架两侧板底部具有相向设置的置物板，所述置物板上用于存放货物。
在上述技术方案中，更进一步的，所述X型铰接架体中部的转轴朝向所述车架中部连接板具有突出端，该突出端上转动套装有滑块，所述车架中部连接板上设有截面呈工字形的夹持滑槽，所述夹持滑槽顶部和内侧贯穿所述车架中部连接板顶部和内侧面，所述滑块滑动安装在所述夹持滑槽内，且所述滑块与所述夹持滑槽配合。
在上述技术方案中，更进一步的，所述X型铰接架体底部通过收缩控制件与所述车架中部连接板的底端连接，所述X型铰接架体的底部两端对称设有转动连接耳，所述收缩控制件包括呈U型的连接座，所述连接座的上方两侧对称转动连接有张合杆，所述张合杆的顶端与同侧的转动连接耳铰接，所述车架中部连接板的底端设有驱动杆，所述驱动杆的底端转动安装在所述连接座的上中部。
在上述技术方案中，更进一步的，所述车架中部连接板下方朝向内侧对称设有凹槽。
在上述技术方案中，更进一步的，所述X型铰接架体四角朝向所述机器人车座中部一侧对称安装有设备座，位于上方或下方的所述设备座相向向外侧对称设有架板，所述架板向所述机器人车座中部延伸，同时设备座上设有贯穿槽，所述行走单元安装在所述设备座上。
在上述技术方案中，更进一步的，所述行走单元包括呈U型的轮座，所述轮座上转动安装有轮面内凹的行走轮，所述轮座一侧安装有驱动行走轮转动的伺服电机，所述轮座通过螺栓安装在架板上，所述伺服电机安装在贯穿槽内。
在上述技术方案中，更进一步的，所述置物板上内侧设有第一转动槽，所述减震件包括伸缩杆，所述伸缩杆的一端转动安装在第一转动槽内，所述轮座的另一侧面上安装有固定轴，所述伸缩杆的另一端转动安装在固定轴上，所述伸缩杆上安装有弹性件。
在上述技术方案中，更进一步的，所述置物板上内侧连接有呈角形的挡板，所述挡板对应所述第一转动槽处设有第二转动槽，两侧挡板顶角相向设置，且挡板与所述X型铰接架体的同侧转板间具有缓冲间隙。
在上述技术方案中，更进一步的，所述置物板与所述车架外侧端安装有防护杆，防护杆的两端通过销钉分别安装在所述车架外侧端与所述置物板的外侧。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
通过将机器人车座卡装在电线杆上，使得X型铰接架体一侧安装的四个行走单元两两成对夹持在电线杆的侧壁上，机器人车座的自身重力通过收缩控制件来控制四个行走单元两两成对夹持在电线杆的侧壁上，同时机器人车座用于盛置货物，货物以及机器人车座的自身重力通过收缩控制件持续对X型铰接架体上下开口进行聚拢，由于四个行走单元为通过X型铰接架体安装，当上方的一个行走单元遇到障碍物迫使其沿着电线杆径向外侧移动时，此时下方与其安装在同一根板上的另一个行走单元也会经向外侧移动，同时收缩控制件会控制另一个板上的上下两个反向安装的行走单元径向内侧移动卡紧，保障行走的稳定性，径向外侧移动的两个行走单元所受的径向挤压力始终由货物以及机器人车座的自身重力通过收缩控制件、X型铰接架提供，确保爬升的稳定性，同时减震件也会驱动越障时发生径向外侧位移的行走单元复位；当攀爬在锥形杆上时，由于货物以及机器人车座的自身重力收缩控制件持续对X型铰接架体上下开口进行聚拢，当爬升过程中电线杆直径缩小，即X型铰接架体上下开口缩小，此时机器人车座相对于自适应收缩部向下移动，移动后的货物以及机器人车座的自身重力始终能够通过收缩控制件动态的对X型铰接架体施加上下开口收缩挤压力，即能够稳定的为上下四个行走单元提供稳定的径向内侧的挤压力，无需外界的驱动控制部件的控制调节，即可根据自身重力进行子适应调节行走，适用于多种不同直径的柱形或锥形电线杆。
附图说明
图1为本发明实施例提供的越障爬杆机器人安装立体示意图一；
图2为本发明实施例提供的越障爬杆机器人安装立体示意图二；
图3为本发明实施例提供的越障爬杆机器人立体图；
图4为本发明实施例提供的机器人车座立体图一；
图5为本发明实施例提供的机器人车座立体图二；
图6为本发明实施例提供的自适应收缩部、行走单元和减震件安装立体图一；
图7为本发明实施例提供的自适应收缩部、行走单元和减震件安装立体图二；
图8为本发明实施例提供的行走单元和自适应收缩部拆解立体图；
图9为本发明实施例提供的自适应收缩部立体图。
图中：100、机器人车座；110、车架；120、置物板；121、第一转动槽；130、防护杆；140、挡板；141、第二转动槽；150、夹持滑槽；160、凹槽；170、驱动杆；
200、自适应收缩部；210、X型铰接架体；211、转轴；220、设备座；221、贯穿槽；222、架板；223、转动连接耳；230、滑块；240、张合杆；250、连接座；
300、行走单元；310、轮座；320、行走轮；330、伺服电机；
400、减震件；410、固定轴；420、伸缩杆；430、弹性件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
如图1-9所示，越障爬杆机器人，包括机器人车座100，该机器人车座100呈U型，同时该机器人车座100用于盛置货物，机器人车座100包括呈U型的车架110，车架110两侧板底部具有相向设置的置物板120，置物板120为一体设置或焊接安装，置物板120上用于存放货物，包括检修设备或施工设备材料等，置物板120与车架110外侧端安装有防护杆130，防护杆130一方面可以增加置物板120存放货物的重量，另一方面还能够防止货物脱出，起到防护的作用；防护杆130的两端通过销钉分别安装在车架110外侧端与置物板120的外侧，机器人车座100中部安装有自适应收缩部200，自适应收缩部200包括X型铰接架体210和收缩控制件，X型铰接架体210四角朝向机器人车座100中部一侧对称安装有四个行走单元300，行走单元300包括轮面内凹的行走轮320，位于上下的行走单元300两两成对夹持在杆的侧壁上，利用，X型铰接架体210上下开口收缩的特点进行夹持安装；
在拆卸时，机器人车座100相对于自适应收缩部200向上移动时，通过收缩控制件来控制X型铰接架体210上下开口张开，X型铰接架体210带动四个行走单元300张开，实现从电线杆上拆除的目的；在安装时，首先通过架空安装爬升机器人，然后松开，机器人车座100以及货物的自身重力作用下，机器人车座100相对于自适应收缩部200向下移动时，X型铰接架体210上下开口聚拢，从而驱动四个行走单元300两两成对夹持在电线杆上；位于下方的行走单元300通过减震件400与相邻侧机器人车座100连接，一方面起到越障时行走单元300的及时复位减震效果，另一方面能够增加X型铰接架体210上下开口张合的稳定性，确保爬升机器人爬升过程中的稳定性，在初始阶段能够使得X型铰接架体210上下开口聚拢带动行走单元300卡装在电线杆上。
自适应爬升原理：
通过将机器人车座100卡装在电线杆上，使得X型铰接架体210一侧安装的四个行走单元300两两成对夹持在电线杆的侧壁上，机器人车座100的自身重力通过收缩控制件来控制四个行走单元300两两成对夹持在电线杆的侧壁上，同时机器人车座100用于盛置货物，货物以及机器人车座100的自身重力通过收缩控制件持续对X型铰接架体210上下开口进行聚拢，由于四个行走单元300为通过X型铰接架体210安装，当上方的一个行走单元300遇到障碍物迫使其沿着电线杆径向外侧移动时，此时下方与其安装在同一根板上的另一个行走单元300也会经向外侧移动，下方一个行走单元300通过收缩控制件会控制另一个板上的上下两个反向安装的行走单元300径向内侧移动卡紧，保障行走的稳定性，径向外侧移动的两个行走单元300所受的径向挤压力始终由货物以及机器人车座100的自身重力通过收缩控制件、X型铰接架体210提供，确保爬升的稳定性，同时减震件400也会驱动越障时发生径向外侧位移的行走单元复位；当攀爬在锥形杆上时，由于货物以及机器人车座100的自身重力收缩控制件持续对X型铰接架体210上下开口进行聚拢，当爬升过程中电线杆直径缩小，即X型铰接架体210上下开口缩小，此时机器人车座100相对于自适应收缩部200向下移动，移动后的货物以及机器人车座100的自身重力始终能够通过收缩控制件动态的对X型铰接架体210施加上下开口收缩挤压力，即能够稳定的为上下四个行走单元300提供稳定的径向内侧的挤压力，无需外界的驱动控制部件的控制调节，即可根据自身重力进行子适应调节行走，适用于多种不同直径的柱形或锥形电线杆。
如图4、9所示，X型铰接架体210中部的转轴211外侧转动套装有滑块230，滑块230截面呈工字形，车架110中部连接板上设有截面呈工字形的夹持滑槽150，夹持滑槽150顶部和内侧贯穿车架110中部连接板顶部和内侧面，通过此种设计便于安装和拆卸，滑块230滑动安装在夹持滑槽150内，且滑块230与夹持滑槽150配合，通过设置滑块230来确保X型铰接架体210与车架110相对滑动的稳定性。
如图2、4、9所示，X型铰接架体210底部通过收缩控制件与车架110中部连接板的底端连接，X型铰接架体210的底部两端对称设有转动连接耳223，收缩控制件包括呈U型的连接座250，连接座250的上方两侧对称转动连接有张合杆240，张合杆240的顶端与同侧的转动连接耳223铰接，车架110中部连接板的底端设有驱动杆170，驱动杆170的底端转动安装在连接座250的上中部，车架110中部连接板下方朝向内侧对称设有凹槽160，通过设置凹槽160，避免在发生相对滑动时张合杆240上升过程中车架110中部连接板堆砌限位，车架110受制于自身和货物重力作用下相对于X型铰接架体210向下移动，在向下移动的过程中通过驱动杆170推动连接座250向下移动，连接座250向下移动过程中通过张合杆240带动X型铰接架体210底部两侧收缩，由此实现控制X型铰接架体210上下开口收缩的目的。
如图8、9所示，X型铰接架体210四角朝向机器人车座100中部一侧对称安装有设备座220，设备座220外侧设有架板222，架板222向机器人车座100中部延伸，同时设备座220上设有贯穿槽221，行走单元300安装在设备座220上；行走单元300包括呈U型的轮座310、行走轮320和伺服电机330，轮座310上转动安装有轮面内凹的行走轮320，轮座310一侧安装有驱动行走轮320转动的伺服电机330，轮座310通过螺栓安装在架板222上，伺服电机330安装在贯穿槽221内，X型铰接架体210在上下开口收缩时，带动四个行走轮320向电线杆径向内侧移动，实现夹持挤压，然后通过控制电线杆两侧的行走轮反向转动实现在电线杆上上下移动的功能。
如图3-5所示，置物板120上内侧设有第一转动槽121，减震件400包括伸缩杆420的一端转动安装在第一转动槽121内，轮座310的另一侧面上安装有固定轴410，伸缩杆420的另一端转动安装在固定轴410上，伸缩杆420上安装有弹性件430；一方面起到越障时对行走单元300的及时复位减震效果，另一方面能够增加X型铰接架体210上下开口张合的稳定性，确保爬升机器人爬升过程中的稳定性，在初始阶段能够使得X型铰接架体210上下开口聚拢带动行走单元300卡装在电线杆上；
置物板120上内侧连接有呈角形的挡板140，增加结构的稳定性，同时避免货物等支脚意外进入行走轮320轮面与电线杆侧壁间对爬升的影响，挡板140对应第一转动槽121处设有第二转动槽141，避免对伸缩杆420的转动限位，两侧挡板140顶角相向设置，且挡板140与X型铰接架体210的同侧转板间具有缓冲间隙，避免在安装状态下对X型铰接架体210上下滑动的张开口的限位。
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只是本发明的原理，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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.越障爬杆机器人，包括机器人车座(100)，该机器人车座(100)呈U型，同时该机器人车座(100)用于盛置货物，其特征在于：所述机器人车座(100)中部安装有自适应收缩部(200)，所述自适应收缩部(200)包括X型铰接架体(210)和收缩控制件，所述X型铰接架体(210)四角朝向所述机器人车座(100)中部一侧对称安装有四个行走单元(300)，位于上下的行走单元(300)两两成对夹持在杆的侧壁上；
所述机器人车座(100)相对于所述自适应收缩部(200)向上移动时，通过收缩控制件来控制X型铰接架体(210)上下开口张开；所述机器人车座(100)相对于所述自适应收缩部(200)向下移动时，X型铰接架体(210)上下开口聚拢；
位于下方的行走单元(300)通过减震件(400)与相邻侧所述机器人车座(100)连接。
2.根据权利要求1所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述机器人车座(100)包括呈U型的车架(110)，所述车架(110)两侧板底部具有相向设置的置物板(120)，所述置物板(120)上用于存放货物。
3.根据权利要求2所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述X型铰接架体(210)中部的转轴(211)朝向所述车架(110)中部连接板具有突出端，该突出端上转动套装有滑块(230)，所述车架(110)中部连接板上设有截面呈工字形的夹持滑槽(150)，所述夹持滑槽(150)顶部和内侧贯穿所述车架(110)中部连接板顶部和内侧面，所述滑块(230)滑动安装在所述夹持滑槽(150)内，且所述滑块(230)与所述夹持滑槽(150)配合。
4.根据权利要求3所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述X型铰接架体(210)底部通过收缩控制件与所述车架(110)中部连接板的底端连接，所述X型铰接架体(210)的底部两端对称设有转动连接耳(223)，所述收缩控制件包括呈U型的连接座(250)，所述连接座(250)的上方两侧对称转动连接有张合杆(240)，所述张合杆(240)的顶端与同侧的转动连接耳(223)铰接，所述车架(110)中部连接板的底端设有驱动杆(170)，所述驱动杆(170)的底端转动安装在所述连接座(250)的上中部。
5.根据权利要求3所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述车架(110)中部连接板下方朝向内侧对称设有凹槽(160)。
6.根据权利要求4所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述X型铰接架体(210)四角朝向所述机器人车座(100)中部一侧对称安装有设备座(220)，位于上方或下方的所述设备座(220)相向向外侧对称设有架板(222)，所述架板(222)向所述机器人车座(100)中部延伸，同时设备座(220)上设有贯穿槽(221)，所述行走单元(300)安装在所述设备座(220)上。
7.根据权利要求5所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述行走单元(300)包括呈U型的轮座(310)，所述轮座(310)上转动安装有轮面内凹的行走轮(320)，所述轮座(310)一侧安装有驱动行走轮(320)转动的伺服电机(330)，所述轮座(310)通过螺栓安装在架板(222)上，所述伺服电机(330)安装在贯穿槽(221)内。
8.根据权利要求7所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述置物板(120)上内侧设有第一转动槽(121)，所述减震件(400)包括伸缩杆(420)，所述伸缩杆(420)的一端转动安装在第一转动槽(121)内，所述轮座(310)的另一侧面上安装有固定轴(410)，所述伸缩杆(420)的另一端转动安装在固定轴(410)上，所述伸缩杆(420)上安装有弹性件(430)。
9.根据权利要求8所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述置物板(120)上内侧连接有呈角形的挡板(140)，所述挡板(140)对应所述第一转动槽(121)处设有第二转动槽(141)，两侧挡板(140)顶角相向设置，且挡板(140)与所述X型铰接架体(210)的同侧转板间具有缓冲间隙。
10.根据权利要求9所述的越障爬杆机器人，其特征在于，所述置物板(120)与所述车架(110)外侧端安装有防护杆(130)，防护杆(130)的两端通过销钉分别安装在所述车架(110)外侧端与所述置物板(120)的外侧。
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