CN208576620U - 一种智能攀爬机器人用水平滑移机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，包括E型机架、U型机架、载物箱、水平驱动机构及控制电路，U型机架嵌于E型机架前端面并通过水平滑移机构相互连接，载物箱安装在U型机架上端面并与U型机架同轴分布，载物箱下端面均布至少四个导向轮，并通过导向轮与E型机架上端面连接，控制电路位于E型机架外侧面，并分别水平驱动机构电气连接，水平驱动机构包括丝杆、分合丝套、延伸套管、导向柱、扇形齿轮组、分合电机、行程传感器、压力传感器、限位传感器。本实用新型结构简单，生产及维护成本低，安装、操作及维护简单，结构可靠性好，通用性好，极大的提高了设备运行的稳定性和可靠性，并可有效延长使用寿命及降低使用成本和劳动强度。

Description

一种智能攀爬机器人用水平滑移机构

技术领域

本实用新型涉及一种升降驱动机构，确切地说是一种智能攀爬机器人用水平滑移机构。

背景技术

目前攀爬机器人在运行过程中，往往需要攀爬机器人在较大仰俯角度范围内进行升降攀爬作业，并在升降攀爬作业需要实现对攀爬机器人的整体机身或局部机身进行沿水平面或地平面方向水平移动，以满足攀爬机器人在在进行升降攀爬的作业的同时进行水平方向上位移的目的，同时也辅助提高攀爬机器人进行攀爬作业的工作效率和可靠性，为了满足这一需要，当前各类攀爬机器人设备中所使用的水平位移机构往往均采用的基于传动行走轮系结构实现水平位移，或基于导向滑轨、液压缸、气压缸等滑动机械组件结构时间攀爬机器人进行水平位移，虽然可以慢速使用的需要，但均不同程度存在当攀爬机器人处于较大仰俯角度状态下进行水平位移或水平定位时，严重影响攀爬机器人设备运行的稳定性和可靠性，同时为了提高该类情况下攀爬机器人设备定位稳定性和可靠性性，另均需为攀爬机器人的水平位移机构上增设专用的制动机构，从而导致攀爬机器人自重、结构复杂程度及能耗增加的同时，也导致攀爬机器人有效的承载空间受到较大的影响，于此同时，传统的基于传动行走轮系结构实现水平位移，或基于导向滑轨、液压缸、气压缸等滑动机械组件结构设备其自身均存在结构复杂，安装及维护难度大，零部件更换作业效率和故障修复率低下等缺陷，且对外力冲击和磨损等损耗也缺乏有效的抵御能力，极易因外力冲击或磨损而导致关键部件损坏，在导致攀爬机器人设备运行稳定性下降的同时，也增加了攀爬机器人设备运行及维护作业的成本，，因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的攀爬机器人水平驱动机构，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，该实用新型结构简单，生产及维护成本低，安装、操作及维护简单，结构可靠性好，通用性好，一方面在满足对机器人整体进行水平移动作业的同时，具有良好承载力和定位能力，且承载力输出稳定，可有效满足对攀爬机器人进行攀爬作业中在大仰俯角度条件下进行水平位置作业的需要，并防止侧滑现象发生，提高攀爬机器人升降作业的可靠性和稳定性，另一方面在有效的提高了控制精度和抗外力冲击造成故障的同时，另有效的提高了设备的抗磨损能力和零部件更换能力，从而极大的提高了设备运行的稳定性和可靠性，并可有效延长使用寿命及降低使用成本和劳动强度。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，包括E型机架、U型机架、载物箱、水平驱动机构及控制电路，其中E型机架、U型机架同轴分布，且U型机架嵌于E型机架前端面并与E型机架间通过水平滑移机构相互连接，水平滑移机构分别与E型机架、U型机架同轴分布，并与水平面平行分布，载物箱安装在U型机架上端面并与U型机架同轴分布，载物箱下端面均布至少四个导向轮，并通过导向轮与E型机架上端面连接，控制电路位于E型机架外侧面，并分别水平驱动机构电气连接，水平驱动机构包括丝杆、分合丝套、延伸套管、导向柱、扇形齿轮组、分合电机、行程传感器、压力传感器、限位传感器，其中分合丝套和延伸套管均嵌于U型机架内，其中分合丝套与U型机架同轴分布，并包覆在丝杆外且与丝杠相互啮合，延伸套管以分合丝套轴线对称分布，并与分合丝套轴线平行分布，延伸套管包覆在导向柱外并与导向柱间滑动连接，丝杆和导向柱末端均与E型机架后端面相互连接，其中丝杆末端位于E型机架后端面外并通过扇形齿轮组与分合电机相互连接，分合电机和扇形齿轮组均安装在E型机架后端，所述的限位传感器至少两个，均布在U型机架后端面与E型机架接触面上，且限位传感器轴线与U型机架同轴分布，压力传感器至少两个，分别位于载物箱对应的E型机架、U型机架上端面，沿载物箱轴线均布并与载物箱下端面相抵，行程传感器数量与延伸套管数量一致，且每个延伸套管内均设至少一个行程传感器，各行程传感器分别与导向柱连接，分合电机、行程传感器、压力传感器、限位传感器分别与控制电路电气连接。

进一步的，所述的E型机架、U型机架下端面均设行走机构，且所述的行走机构为行走轮、导向滑轨中的任意一种。

进一步的，所述的导向轮对应的E型机架上端面设导向轨。

进一步的，所述的延伸套管内设复位弹簧，所述的复位弹簧与延伸套管同轴分布，且复位弹簧前端与延伸套管顶部内表面相抵，后端面与导向柱前端端面相抵。

进一步的，所述的控制电路为基于工业单片机为基础的自动控制电路，且所述的控制系统另设至少一个数据串口通讯模块和至少一个无线数据通讯模块。

本实用新型结构简单，生产及维护成本低，安装、操作及维护简单，结构可靠性好，通用性好，一方面在满足对机器人整体进行水平移动作业的同时，具有良好承载力和定位能力，且承载力输出稳定，可有效满足对攀爬机器人进行攀爬作业中在大仰俯角度条件下进行水平位置作业的需要，并防止侧滑现象发生，提高攀爬机器人升降作业的可靠性和稳定性，另一方面在有效的提高了控制精度和抗外力冲击造成故障的同时，另有效的提高了设备的抗磨损能力和零部件更换能力，从而极大的提高了设备运行的稳定性和可靠性，并可有效延长使用寿命及降低使用成本和劳动强度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型剖视结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1和2的一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，包括E型机架1、U型机架2、载物箱3、水平驱动机构及控制电路4，其中E型机架1、U型机架2同轴分布，且U型机架2嵌于E型机架1前端面并与E型机架1间通过水平滑移机构相互连接，水平滑移机构分别与E型机架1、U型机架2同轴分布，并与水平面平行分布，载物箱3安装在U型机架2上端面并与U型机架2同轴分布，载物箱3下端面均布至少四个导向轮5，并通过导向轮5与E型机架1上端面连接，控制电路4位于E型机架1外侧面，并分别水平驱动机构电气连接，水平驱动机构包括丝杆6、分合丝套7、延伸套管8、导向柱9、扇形齿轮组10、分合电机11、行程传感器12、压力传感器13、限位传感器14，其中分合丝套7和延伸套管8均嵌于U型机架2内，其中分合丝套7与U型机架2同轴分布，并包覆在丝杆6外且与丝杠6相互啮合，延伸套管8以分合丝套7轴线对称分布，并与分合丝套7轴线平行分布，延伸套管8包覆在导向柱9外并与导向柱9间滑动连接，丝杆6和导向柱9末端均与E型机架1后端面相互连接，其中丝杆6末端位于E型机架1后端面外并通过扇形齿轮组10与分合电机11相互连接，分合电机11和扇形齿轮组10均安装在E型机架1后端，限位传感器14至少两个，均布在U型机架2后端面与E型机架1接触面上，且限位传感器14轴线与U型机架2同轴分布，压力传感器13至少两个，分别位于载物箱3对应的E型机架1、U型机架2上端面，沿载物箱3轴线均布并与载物箱3下端面相抵，行程传感器12数量与延伸套管8数量一致，且每个延伸套管8内均设至少一个行程传感器12，各行程传感器12分别与导向柱9连接，分合电机11、行程传感器12、压力传感器13、限位传感器14分别与控制电路4电气连接。

本实施例中，所述的E型机架1、U型机架2下端面均设行走机构15，且所述的行走机构15为行走轮、导向滑轨中的任意一种。

本实施例中，所述的导向轮5对应的E型机架1上端面设导向轨16。

本实施例中，所述的延伸套管8内设复位弹簧，17所述的复位弹簧17与延伸套管8同轴分布，且复位弹簧17前端与延伸套管8顶部内表面相抵，后端面与导向柱9前端端面相抵。

本实施例中，所述的控制电路4为基于工业单片机为基础的自动控制电路，且所述的控制系统另设至少一个数据串口通讯模块和至少一个无线数据通讯模块。

本实用新型在具体实施中，首先根据使用需要，确定水平驱动机构中丝杆、分合丝套、延伸套管、导向柱、扇形齿轮组、分合电机的结构类型、力学要求等参数，然后对括E型机架、U型机架、载物箱、水平驱动机构及控制电路进行组装，并将组装后的本实用新型通过E型机架、U型机架与攀爬机器人机体间连接，同时将控制电路与攀爬机器人的操控电路间进行连接，即可完成本实用新型的装配定位。

在进行具体水平移动作业时，由分合电机通过扇形齿轮组驱动丝杆运行，然后由丝杠通过分合丝套运行，通过分合丝套驱动U型机架沿E型机架、U型机架轴线方向上进行水平移动并从E型机架内伸出到E型机架外部，在伸出到E型机架外部的同时，载物箱随U型机架同步运行，使得中心转移到U型机架所在位置，E型机架此时处于无承载状态，然后再由分合电机反向运行，驱动丝杆反向运行，并由丝杠通过分合丝套反向运行，驱动E型机架、U型机架间进行再次组合，由于重心位于U型机架上，因此当进行反向驱动时，U型机架由承载箱定位保持静置，E型机架沿轴线方向水平位置包覆到U型机架外侧，从而实现一个水平移动动作，然后再次重复驱动即可实现攀爬机器人水平位置的需要。

在进行水平位移驱动过程中，一方面通过丝杆、分合丝套和扇形齿轮组组合方式为移动提供驱动力，且通过螺纹啮合方式来达到提高驱动力输出稳定且驱动力保持稳定性好，省去制动机构的目的，另一方面通过延伸套管、导向柱组合，在对水平移动进行导向确保运行方向稳定的同时，另可有效的减少丝杆、分合丝套机构承载的负荷，降低丝杆、分合丝套运行时的磨损和因重力、外力冲击造成的结构损伤，提高丝杆、分合丝套核心驱动部件运行的稳定性和延长使用寿命，在日常维护中仅需对延伸套管、导向柱进行维护或更换即可保持水平驱动机构运行稳定性，且由于延伸套管、导向柱的成本比丝杆、分合丝套成本低，且更换装配简单以掌握，从而实现降低攀爬机器人设备运行及维护成本，提高故障排除率的目的，除此之外，丝杆、分合丝套发生损坏等故障时，均无法修复或修复成本较高，而延伸套管、导向柱发生故障后和直接进行修复且修复简单，成本低廉，也进一步提高了攀爬机器人设备的通用性，并降低了运行成本。

本实用新型结构简单，生产及维护成本低，安装、操作及维护简单，结构可靠性好，通用性好，一方面在满足对机器人整体进行水平移动作业的同时，具有良好承载力和定位能力，且承载力输出稳定，可有效满足对攀爬机器人进行攀爬作业中在大仰俯角度条件下进行水平位置作业的需要，并防止侧滑现象发生，提高攀爬机器人升降作业的可靠性和稳定性，另一方面在有效的提高了控制精度和抗外力冲击造成故障的同时，另有效的提高了设备的抗磨损能力和零部件更换能力，从而极大的提高了设备运行的稳定性和可靠性，并可有效延长使用寿命及降低使用成本和劳动强度。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型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说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，其特征在于：所述的智能攀爬机器人用水平滑移机构包括E型机架、U型机架、载物箱、水平驱动机构及控制电路，其中所述的E型机架、U型机架同轴分布，且所述的U型机架嵌于E型机架前端面并与E型机架间通过水平滑移机构相互连接，所述的水平滑移机构分别与E型机架、U型机架同轴分布，并与水平面平行分布，所述的载物箱安装在U型机架上端面并与U型机架同轴分布，载物箱下端面均布至少四个导向轮，并通过导向轮与E型机架上端面连接，所述的控制电路位于E型机架外侧面，并分别水平驱动机构电气连接，所述的水平驱动机构包括丝杆、分合丝套、延伸套管、导向柱、扇形齿轮组、分合电机、行程传感器、压力传感器、限位传感器，其中所述的分合丝套和延伸套管均嵌于U型机架内，其中所述的分合丝套与U型机架同轴分布，并包覆在丝杆外且与丝杠相互啮合，所述的延伸套管以分合丝套轴线对称分布，并与分合丝套轴线平行分布，所述的延伸套管包覆在导向柱外并与导向柱间滑动连接，所述的丝杆和导向柱末端均与E型机架后端面相互连接，其中所述的丝杆末端位于E型机架后端面外并通过扇形齿轮组与分合电机相互连接，所述的分合电机和扇形齿轮组均安装在E型机架后端，所述的限位传感器至少两个，均布在U型机架后端面与E型机架接触面上，且所述的限位传感器轴线与U型机架同轴分布，所述压力传感器至少两个，分别位于载物箱对应的E型机架、U型机架上端面，沿载物箱轴线均布并与载物箱下端面相抵，所述的行程传感器数量与延伸套管数量一致，且每个延伸套管内均设至少一个行程传感器，各行程传感器分别与导向柱连接，所述的分合电机、行程传感器、压力传感器、限位传感器分别与控制电路电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，其特征在于：所述的E型机架、U型机架下端面均设行走机构，且所述的行走机构为行走轮、导向滑轨中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，其特征在于：所述的导向轮对应的E型机架上端面设导向轨。

4.根据权利要求1所述的一种智能攀爬机器人用水平滑移机构，其特征在于：所述的延伸套管内设复位弹簧，所述的复位弹簧与延伸套管同轴分布，且复位弹簧前端与延伸套管顶部内表面相抵，后端面与导向柱前端端面相抵。