CN208759565U - 一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手及机器人，它解决了现有技术人工操作电柜按钮存在危险、响应不及时的问题，具有减小工人工作量，避免因为人工操作按钮带来的安全隐患的有益效果，其方案如下：一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，包括与机器人连接的支撑座，支撑座设置伸缩机构，伸缩机构端部设置直线驱动机构或旋转机构，直线驱动机构端部设置用于按压按钮的机械爪，或旋转机构的端部设置用于夹持按钮的机械爪。

Description

一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手及机器人。

背景技术

目前吊挂式机器人智能承担巡检任务，但当出现紧急情况需要按下按钮或旋转开关时，往往还需要人工去操作，此时，人工去操作电柜按钮不仅时间上响应不及时(需要机器人先报警然后在人工操作)，操作不及时容易在操作之前已经诱发较大的危险，而且在特殊环境因为高度或者其他环境因素不便于人工去操作，而且人工操作危险系数也比较高。

因此，需要对一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手进行研究。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，该机械手能由机器人带动实现伸缩或旋转，从而控制电柜按钮的开启或闭合。

一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手的具体方案如下：

一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，包括与机器人连接的支撑座，支撑座设置伸缩机构，伸缩机构端部设置直线驱动机构或旋转机构，直线驱动机构端部设置用于按压按钮的机械爪，或旋转机构的端部设置用于夹持按钮的机械爪。

上述的机械手，由机器人带动实现大范围的运动，节省动力，而且伸缩机构带动直线驱动机构或旋转机构实现设定范围的直线运动，然后由直线驱动机构带动机械爪按压电柜的按钮，或者旋转机构旋转带动机械爪旋转以夹持设定角度实现按钮的关闭或开启，简单方便。

进一步地，为了方便操控，所述伸缩机构为电动丝杠机构。

进一步地，所述电动丝杠机构包括由伺服电机驱动的丝杠，丝杠套设丝杠螺母，丝杠端部固设于支撑座；所述伺服电机设于丝杠的上方，伺服电机通过传动机构与所述的丝杠连接。伺服电机驱动主动同步带轮旋转，主动同步带轮通过皮带带动安装于丝杠的从动同步带轮旋转，从而带动丝杠旋转，伺服电机设于丝杠上方有利于节约空间。

进一步地，所述丝杠的两侧分别设置导向轴，导向轴与丝杠平行设置，导向轴与所述丝杠螺母固定，丝杠旋转，通过丝杠螺母带动导向轴的往复运动，导向轴与所述的直线驱动机构或旋转机构连接，导向轴与丝杠平行设置。

进一步地，所述直线驱动机构包括直线驱动电机，直线驱动电机的驱动轴与所述的机械爪连接。

进一步地，所述旋转机构包括旋转电机，旋转电机的旋转轴与机械爪连接以带动机械爪的旋转。

进一步地，所述直线驱动机构或旋转机构固设于支撑板，支撑板与导向轴固连，所述丝杠端部通过丝杠固定座固定，导向轴与丝杠固定座通过直线轴承连接；支撑板通过支撑架连接摄像头，丝杠旋转，因丝杠固定座被固定于支撑座，因此通过丝杆螺母带动导向轴的直线运动。

摄像头与机器人的控制器连接，旋转机构或直线驱动机构和伸缩机构的动力源分别与控制器单独连接，机器人的控制器为PLC可编程控制器，由控制器根据摄像头获得的电柜按钮的位置及姿态信息，控制伸缩机构伸缩，控制旋转机构或直线驱动机构的相应动作。

进一步地，所述机械爪包括两根间隔设定距离设置的夹持杆。

进一步地，所述支撑座包括底座和吊装支架，底座与所述伸缩机构通过支架固连，丝杠靠近伺服电机的端部通过丝杠安装座安装于支架，支架为L型支架，支架底部与底座连接，且伺服电机通过支架固定，丝杠另一端通过丝杠固定座固定于底座，丝杠固定座同样为L型，且丝杠固定座内侧设置三角加筋板，底座设于伸缩机构的下方，底座上表面跨过伸缩机构设置用于与机器人连接的吊装支架。

本实用新型还提供了一种吊挂式巡检机器人，包括机器人本体，机器人本体与所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手连接，机械手支撑座的吊装支架同巡检机器人伸缩杆与机器人本体之间的连接轴连接，吊装支架中部设置开孔用于活动设置连接轴，支撑座底板通过安装管与机器人本体连接，同样底座设置开孔，用于实现连接轴与安装管的连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型整个机械手，可以在发现问题时及时进行解决，避免事故的发生，其次采用巡检机器人去操作机械手，不仅可以减小工人工作量，高空及其他特殊环境下控制按钮都无需人的操控，相应能避免因为人工操作按钮带来的安全隐患。

2)本实用新型采用电动丝杠和直线驱动机构或旋转机构的配合，有效节约机械手的设置空间，而且能实现操纵按钮的精确性。

3)本实用新型整体设置合理，结构简单且巧妙，能快速控制机械手操作电柜按钮，工作效率高，且整体设置合理，不会影响到巡检机器人的基本动作，充分利用机器人的动力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型结构安装于巡检机器人后侧视图；

图2为本实用新型机械手剖视图；

图3为本实用新型机械手俯视图；

图4为本实用新型机械手示意图；

其中，1-伸缩杆 2-连接轴 3-机器人本体 4-主动同步带轮 5-伺服电机 6-丝杆7-吊装支架 8-丝杠固定座 9-旋转电机 10-轴承座 11-摄像头 12-从动同步带轮 13-丝杠安装座 14-支架 15-丝杆螺母 16-安装管 17-过渡杆 18-机械爪 19-直线轴承 20-导向轴 21-支撑板 22-底座。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1和图2所示，一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，包括与机器人连接的支撑座，支撑座设置伸缩机构，伸缩机构端部设置直线驱动机构或旋转机构，直线驱动机构端部设置用于按压按钮的机械爪，或旋转机构的端部设置用于夹持按钮的机械爪。

为了方便操控，伸缩机构为电动丝杠机构。电动丝杠机构包括由伺服电机5驱动的丝杠6，丝杠6的两端分别通过丝杠安装座13、丝杠固定座8固定，丝杠固定座8固设于支撑座，伺服电机5、丝杠6的丝杠安装座通过支架14固定于支撑座的底座，丝杠固定座8通过直线轴承与所述的直线驱动机构或旋转机构连接。丝杠6的两侧分别设置导向轴，导向轴20与丝杠平行设置，且丝杠固定座的竖直段与所述的导向轴垂直设置，且丝杠固定座为L型。

伺服电机5设于丝杠6的上方，伺服电机5通过传动机构与所述的丝杠6连接，伺服电机5驱动主动同步带轮4旋转，主动同步带轮4通过皮带带动安装于丝杠6的从动同步带轮12旋转，从而带动丝杠6旋转，传动比稳定，传动精度高，伺服电机设于丝杠上方有利于节约空间。

直线驱动机构包括直线驱动电机，直线驱动电机的驱动轴与所述的机械爪连接。旋转机构包括旋转电机9，旋转电机9的旋转轴与机械爪18连接以带动机械爪的旋转，旋转电机端部或者直线驱动电机的端部通过过渡杆17与机械爪18连接，机械爪相对于过渡杆17可拆卸设置，过渡杆17通过直线轴承或旋转轴承与支撑板21连接，以实现过渡杆的直线运动或旋转运动，从而保证机械爪的动作，而且当选用旋转电机时，旋转电机旋转轴与支撑板之间设置轴承座10，可以保证旋转电机只提供转矩，不用承担侧倾力矩，可以提供电机的使用性能及寿命，过渡杆17为圆柱段，一端通过螺钉与支撑板21连接，另一端设置卡槽用于与机械爪的连接(机械爪端部设置卡扣)，或者另一端通过螺栓与机械爪连接。

直线驱动机构或旋转机构固设于支撑板，如图4所示，支撑板21通过支撑架连接摄像头11，导向轴20包括两根，丝杠固定座8与导向轴20之间设置直线轴承19，丝杠6旋转，丝杠固定座与底座固连，因丝杠固定座被固定，导向轴在直线轴承19作用下被推出，导向轴的长度大于丝杠的长度，直线轴承19与导向轴始终保证有一部分配合的长度，可以有效提高导向机构的抗弯性能，在全部伸出后，可以保证导向机构的直线度。

摄像头11与机器人的控制器连接，旋转机构或直线驱动机构和伸缩机构的动力源分别与控制器单独连接，机器人的控制器为PLC可编程控制器，由控制器根据摄像头获得电柜按钮的位置及姿态信息，控制伸缩机构伸缩，控制旋转机构或直线驱动机构的相应动作。

其中，机械爪18包括两根间隔设定距离设置的夹持杆，或者机械爪为一末端触杆，两根夹持杆用于从周侧卡住按钮，进行旋转控制，末端触杆可直接实现按压，末端触杆用于与直线驱动电机的驱动轴连接，两根夹持杆可与直线驱动电机或者旋转驱动电机连接。

支撑座包括底座22，底座22与所述伸缩机构的伺服电机通过支架14固连，支架为L型结构件，支架14设置丝杠安装座13，底座22设于伸缩机构的下方，底座上表面跨过伸缩机构的导向轴和丝杠设置用于与机器人连接的吊装支架7，吊装支架7呈门框型结构布置，表面设置螺栓孔用于对机器人的固定，可实现机械手的任意方向安装，满足不同的使用需求，导向轴、支撑板突出底座设置，安装管安装于底座的下表面。

上述的机械手，由机器人带动实现大范围的运动，节省动力，而且伸缩机构带动直线驱动机构或旋转机构实现设定范围的直线运动，然后由直线驱动机构带动机械爪按压电柜的按钮，或者旋转机构旋转带动机械爪旋转以夹持设定角度实现按钮的关闭或开启，简单方便。支撑座设有吊装支架7及安装管16，可以根据不同的吊挂机器人进行设计，图1示为双杆吊挂巡检机器人用伸缩机械手机构，上部设计为吊装支架7，可以同吊挂机器人伸缩杆1连接，下部设计为安装管16，可以跟吊挂巡检机器人的机器人本体3进行连接。该连接机构结构稳定、适用性强。

机械爪可以根据不同的按钮或开关进行设计，保证能够满足电柜上所有不同的按钮及开关，机械爪与过渡杆17的安装尺寸设计为通用格式(具体可通过螺栓拆卸连接，或者通过可拆卸式卡扣连接)，这样面对不同的按钮开关只需更换机械爪即可，大大提高了机械手的适用性；其次在机械爪上部安装有高清摄像头，可以准确捕捉按钮及开关的位置、姿态，摄像头将按钮开关的位置、姿态等信息反馈给控制器，由控制器发出指令，控制伸缩机构的动作。

此外，本实用新型还提供了一种吊挂式巡检机器人，包括机器人本体，机器人本体与所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手连接，机械手支撑座的吊装支架同巡检机器人伸缩杆与机器人本体之间的连接轴2连接，吊装支架中部设置开孔用于活动设置连接轴2，支撑座底板通过安装管与机器人本体连接，同样底座设置开孔，用于实现连接轴与安装管的连接。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，包括与机器人连接的支撑座，支撑座设置伸缩机构，伸缩机构端部设置直线驱动机构或旋转机构，直线驱动机构端部设置用于按压按钮的机械爪，或旋转机构的端部设置用于夹持按钮的机械爪。

2.根据权利要求1所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述伸缩机构为电动丝杠机构。

3.根据权利要求2所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述电动丝杠机构包括由伺服电机驱动的丝杠，丝杠套设丝杠螺母，丝杠端部固设于支撑座；

所述伺服电机设于丝杠的上方，伺服电机通过传动机构与所述的丝杠连接。

4.根据权利要求3所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述丝杠的两侧分别设置导向轴，导向轴与所述丝杠螺母固定，丝杠旋转，通过丝杠螺母带动导向轴的往复运动，导向轴与所述的直线驱动机构或旋转机构连接。

5.根据权利要求1所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述直线驱动机构包括直线驱动电机，直线驱动电机的驱动轴与所述的机械爪连接。

6.根据权利要求1所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述旋转机构包括旋转电机，旋转电机的旋转轴与机械爪连接以带动机械爪的旋转。

7.根据权利要求4所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述直线驱动机构或旋转机构固设于支撑板，支撑板与导向轴固连，所述丝杠端部通过丝杠固定座固定，导向轴与丝杠固定座通过直线轴承连接；支撑板通过支撑架连接摄像头。

8.根据权利要求1所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述机械爪包括两根间隔设定距离设置的夹持杆。

9.根据权利要求1所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手，其特征在于，所述支撑座包括底座和吊装支架，底座与所述伸缩机构通过支架固连，底座设于伸缩机构的下方，底座上表面跨过伸缩机构设置用于与机器人连接的吊装支架。

10.一种吊挂式巡检机器人，其特征在于，包括机器人本体，机器人本体与权利要求1-9中任一项所述的一种吊挂式巡检机器人按钮操作机械手连接。