CN209258285U - 一种爬杆机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种爬杆机器人，包括带有电池和控制单元的躯体，所述躯体的上端设有上电动滑动件、下端设有下电动滑动件，所述躯体、上电动滑动件、下电动滑动件上均设有电动夹持机构，且所有电动夹持机构布置于躯体同一侧，所述上电动滑动件、下电动滑动件、电动夹持机构均与控制单元以及电池相连。本实用新型能够可靠地携带相关检修维护设备，依附于电杆等高层杆状物表面进行爬行，替代人完成相关高危任务，具有结构简单、成本低廉以及运动控制简单的优点。

Description

一种爬杆机器人

技术领域

本实用新型涉及电力线路检修设备，具体涉及一种爬杆机器人。

背景技术

配电线路遍布我国城市和农村，线路上的导线以及绝缘子在运行中受外界条件影响常出现故障。因此常需要人员攀爬至高空对线路设备进行检修维护，存在极大的安全风险。在目前环境之下，爬杆机器人应运而生。

爬杆机器人作为移动机器人领域一个重要组成部分，其主要功能是可靠地携带相关检修维护设备，依附于电杆等高层杆状物表面进行爬行，替代人完成相关高危任务。同时，它也可通过功能扩展，作为其他电力作业机器人的“躯体”，进一步实现机器人自主检修这一重要目标。但是，现有的爬杆机器人存在结构繁琐、运动控制方式复杂的缺点。如何提供一种结构简单、成本低廉以及运动控制简单的爬杆机器人，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的上述问题，提供一种爬杆机器人，本实用新型能够可靠地携带相关检修维护设备，依附于电杆等高层杆状物表面进行爬行，替代人完成相关高危任务，具有结构简单、成本低廉以及运动控制简单的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种爬杆机器人，包括带有电池和控制单元的躯体，所述躯体的上端设有上电动滑动件、下端设有下电动滑动件，所述躯体、上电动滑动件、下电动滑动件上均设有电动夹持机构，且所有电动夹持机构布置于躯体同一侧，所述上电动滑动件、下电动滑动件、电动夹持机构均与控制单元以及电池相连。

所述电动夹持机构包括支架，所述支架的两侧各设有一根中部通过转轴活动连接的夹持臂，两个夹持臂的一端形成用于夹持杆塔的夹持位、另一端均设有滑块，所述支架中设有夹持电机、与夹持电机的输出轴相连的夹持丝杆，所述夹持丝杆上设有方向相反的两个螺纹段，且每一个螺纹段各穿过一个夹持臂的滑块且与滑块螺纹配合，所述夹持电机与控制单元以及电池相连。

所述支架的两侧设有转动轴管，所述躯体、上电动滑动件、下电动滑动件上均设有固定套，所述转动轴管插设布置在固定套中且可自由转动，且所述固定套的一侧设有主动齿轮和转动电机，所述转动电机的输出轴和主动齿轮相连，所述支架的一端设有从动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮相互啮合，所述转动电机与控制单元以及电池相连。

所述支架两侧的夹持臂的端部设有相互错开的台阶槽，且夹持臂的外侧且台阶槽的边缘处设有导角。

所述支架上还设有固定撑脚，所述固定撑脚的端部设有弧形挡板，所述固定撑脚和两个夹持臂共同形成用于夹持杆塔的夹持位。

所述上电动滑动件包括上滑轨、上滑电机、上滑杆，所述上滑轨、上滑电机分别安装在躯体上，所述上滑杆滑动布置在上滑轨中且与上滑电机驱动连接，所述上滑电机与控制单元以及电池相连。

所述上滑轨包括双面上轨道和分别设于双面上轨道两侧的单面上轨道，所述上滑杆包括端部相互连接的双面上滑条和分别设于双面上滑条两侧的单面上滑条，所述双面上滑条插设滑动布置于双面上轨道中，所述单面上滑条和单面上轨道滑动配合。

所述下电动滑动件包括下滑轨、下滑电机、下滑杆，所述下滑轨、下滑电机分别安装在躯体下，所述下滑杆滑动布置在下滑轨中且与下滑电机驱动连接，所述下滑电机与控制单元以及电池相连。

所述下滑轨包括双面下轨道和分别设于双面下轨道两侧的单面下轨道，所述下滑杆包括端部相互连接的双面下滑条和分别设于双面下滑条两侧的单面下滑条，所述双面下滑条插设滑动布置于双面下轨道中，所述单面下滑条和单面下轨道滑动配合。

一种前述爬杆机器人的应用方法，包括爬升电杆的操作，且爬升电杆的实施步骤包括：

1）分别将躯体、上电动滑动件、下电动滑动件的电动夹持机构分别抓紧电杆作为运动的初始状态；

2）控制上电动滑动件的电动夹持机构松开电杆，然后控制上电动滑动件展开拉开和躯体之间的距离使得上电动滑动件高度提升；控制上电动滑动件的电动夹持机构抓紧电杆；

3）控制躯体的电动夹持机构松开电杆，然后控制上电动滑动件收缩拉近和躯体之间的距离、控制下电动滑动件展开拉开和躯体之间的距离使得躯体高度提升；控制躯体的电动夹持机构抓紧电杆；

4）控制下电动滑动件的电动夹持机构松开电杆，然后控制下电动滑动件收缩拉近和躯体之间的距离使得下电动滑动件高度提升；控制下电动滑动件的电动夹持机构抓紧电杆，完成一次整体向上位移。

和现有技术相比，本实用新型具有下述优点：本实用新型包括带有电池和控制单元的躯体，所述躯体的上端设有上电动滑动件、下端设有下电动滑动件，所述躯体、上电动滑动件、下电动滑动件上均设有电动夹持机构，且所有电动夹持机构布置于躯体同一侧，上电动滑动件、下电动滑动件、电动夹持机构均与控制单元以及电池相连，躯体、上电动滑动件、下电动滑动件三者的电动夹持机构形成了三段式夹持结构，通过上电动滑动件、下电动滑动件的分步运动，以及躯体、上电动滑动件、下电动滑动件三者的电动夹持机构配合，能够可靠地携带相关检修维护设备，依附于电杆等高层杆状物表面进行爬行，替代人完成相关高危任务，具有结构简单、成本低廉以及运动控制简单的优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的立体结构示意图。

图2为本实用新型实施例的侧视结构示意图。

图3为本实用新型实施例中的电动夹持机构的立体结构示意图。

图4为图1中上电动滑动件部分的局部放大结构示意图。

图5为图1中下电动滑动件部分的局部放大结构示意图。

图例说明：1、躯体；11、固定套；12、主动齿轮；13、转动电机；2、上电动滑动件；21、上滑轨；211、双面上轨道；212、单面上轨道；22、上滑电机；23、上滑杆；231、双面上滑条；232、单面上滑条；3、下电动滑动件；31、下滑轨；311、双面下轨道；312、单面下轨道；32、下滑电机；33、下滑杆；331、双面下滑条；332、单面下滑条；4、电动夹持机构；41、支架；411、转动轴管；412、从动齿轮；413、固定撑脚；414、弧形挡板；42、夹持臂；421、台阶槽；422、导角；43、滑块；44、夹持电机；45、夹持丝杆。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例的爬杆机器人，包括带有电池和控制单元的躯体1，躯体1的上端设有上电动滑动件2、下端设有下电动滑动件3，躯体1、上电动滑动件2、下电动滑动件3上均设有电动夹持机构4，且所有电动夹持机构4布置于躯体1同一侧，上电动滑动件2、下电动滑动件3、电动夹持机构4均与控制单元以及电池相连。躯体1、上电动滑动件2、下电动滑动件3三者的电动夹持机构形成了三段式夹持结构，通过上电动滑动件2、下电动滑动件3的分步运动，以及躯体1、上电动滑动件2、下电动滑动3件三者的电动夹持机构4配合，能够可靠地携带相关检修维护设备，依附于电杆等高层杆状物表面进行爬行，替代人完成相关高危任务，具有结构简单、成本低廉以及运动控制简单的优点。躯体1可承载一定重量，除了内置的电池和控制单元以外，还可以用于装配检修、清洁器具等。

如图3所示，电动夹持机构4包括支架41，支架41的两侧各设有一根中部通过转轴活动连接的夹持臂42，两个夹持臂42的一端形成用于夹持杆塔的夹持位、另一端均设有滑块43，支架41中设有夹持电机44、与夹持电机44的输出轴相连的夹持丝杆45，夹持丝杆45上设有方向相反的两个螺纹段，且每一个螺纹段各穿过一个夹持臂42的滑块43且与滑块43螺纹配合，夹持电机44与控制单元以及电池相连。通过上述结构，夹持电机44通过夹持丝杆45能够控制两个夹持臂42实现夹紧或者松开操作，同步性好。工作时，夹持电机44的输出轴转动时带动夹持丝杆45转动，由于夹持丝杆45上设有方向相反的两个螺纹段，且每一个螺纹段各穿过一个夹持臂42的滑块43且与滑块43螺纹配合，因此使得两个滑块43要么发生相对运动、要么发生相向运动。当发生相对运动运动时，两个滑块43之间的距离变短，由于夹持臂42中部通过转轴活动连接在支架41上，由于杠杆原理，使得两个夹持臂42的夹持端之间的距离变大，从而可以实现两个夹持臂42的张开操作；当发生相向运动运动时，两个滑块43之间的距离变长，由于夹持臂42中部通过转轴活动连接在支架41上，由于杠杆原理，使得两个夹持臂42的夹持端之间的距离变小，从而可以实现两个夹持臂42的夹紧操作；从而通过三个电动夹持机构4的张开操作、夹紧操作配合即可实现在电杆上的爬行操作。

如图3 所示，支架41的两侧设有转动轴管411，躯体1、上电动滑动件2、下电动滑动件3上均设有固定套11，转动轴管411插设布置在固定套11中且可自由转动，且固定套11的一侧设有主动齿轮12和转动电机13，转动电机13的输出轴和主动齿轮12相连，支架41的一端设有从动齿轮412，主动齿轮12和从动齿轮412相互啮合，转动电机13与控制单元以及电池相连。通过上述结构，使得每一个电动夹持机构4还具有上下转动的运动功能，爬杆时操作更灵活，越障碍能力更好。工作时，转动电机13带动主动齿轮12、从动齿轮412旋转，从动齿轮412带动转动轴管411旋转，从而使得转动轴管411相对躯体1的固定套11发送转动，从而使得电动夹持机构4相对躯体1发生转动。

如图3所示，支架41两侧的夹持臂42的端部设有相互错开的台阶槽421，使得支架41两侧的夹持臂42在闭合时能够相互错开形成重合段，使得夹持更加牢固可靠；且夹持臂42的外侧且台阶槽421的边缘处设有导角422，能够防止支架41两侧的夹持臂42在夹持闭合时发生碰撞，使得结构更加稳定可靠。

如图3和图5所示，支架41上还设有固定撑脚413，固定撑脚413的端部设有弧形挡板414，弧形挡板414和两个夹持臂42共同形成用于夹持杆塔的夹持位，通过上述结构，确保弧形挡板414和两个夹持臂42共同形成的夹持能够更加牢固地夹持杆塔。

如图4所示，上电动滑动件2包括上滑轨21、上滑电机22、上滑杆23，上滑轨21、上滑电机22分别安装在躯体1上，上滑杆23滑动布置在上滑轨21中且与上滑电机22驱动连接，上滑电机22与控制单元以及电池相连。

如图4所示，上滑轨21包括双面上轨道211和分别设于双面上轨道211两侧的单面上轨道212，上滑杆23包括端部相互连接的双面上滑条231和分别设于双面上滑条231两侧的单面上滑条232，双面上滑条231插设滑动布置于双面上轨道211中，单面上滑条232和单面上轨道212滑动配合，通过上述结构在爬升过程中上电动滑动件2不易发生晃动，能够确保上电动滑动件2结构牢固稳定。

如图5所示，下电动滑动件3包括下滑轨31、下滑电机32、下滑杆33，下滑轨31、下滑电机32分别安装在躯体1下，下滑杆33滑动布置在下滑轨31中且与下滑电机32驱动连接，下滑电机32与控制单元以及电池相连。

如图5所示，下滑轨31包括双面下轨道311和分别设于双面下轨道311两侧的单面下轨道312，下滑杆33包括端部相互连接的双面下滑条331和分别设于双面下滑条331两侧的单面下滑条332，双面下滑条331插设滑动布置于双面下轨道311中，单面下滑条332和单面下轨道312滑动配合，通过上述结构在爬升过程中下电动滑动件3不易发生晃动，能够确保下电动滑动件3结构牢固稳定。

在躯体1内设计的电池和控制单元用于实现对爬杆机器人的操作控制和持续供电。本实施例中，控制单元包括依次相连的驱动电路、微处理器、通讯模块，微处理器通过驱动电路来控制各路电机的运动，且微处理器通过通讯模块和外部的控制设备进行通讯，本实施例中通讯模块具体采用Wifi通信模块，采用WiFi通信方式实现与地面操作系统的信息互通，通信更加方便和通用。

本实施例的爬杆机器人的应用方法，包括爬升电杆的操作，且爬升电杆的实施步骤包括：

1）分别将躯体1、上电动滑动件2、下电动滑动件3的电动夹持机构4分别抓紧电杆作为运动的初始状态；

2）控制上电动滑动件2的电动夹持机构4松开电杆，然后控制上电动滑动件2展开拉开和躯体1之间的距离使得上电动滑动件2高度提升；控制上电动滑动件2的电动夹持机构4抓紧电杆；

3）控制躯体1的电动夹持机构4松开电杆，然后控制上电动滑动件2收缩拉近和躯体1之间的距离、控制下电动滑动件3展开拉开和躯体1之间的距离使得躯体1高度提升；控制躯体1的电动夹持机构4抓紧电杆；

4）控制下电动滑动件3的电动夹持机构4松开电杆，然后控制下电动滑动件3收缩拉近和躯体1之间的距离使得下电动滑动件3高度提升；控制下电动滑动件3的电动夹持机构4抓紧电杆，完成一次整体向上位移。

继续循环这一过程，直到爬升到指定位置输送设备。在下爬阶段时，调整上电动滑动件2、下电动滑动件3的操作顺序（反过来操作），即可实现爬杆机器人向下爬行的目标。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种爬杆机器人，其特征在于：包括带有电池和控制单元的躯体（1），所述躯体（1）的上端设有上电动滑动件（2）、下端设有下电动滑动件（3），所述躯体（1）、上电动滑动件（2）、下电动滑动件（3）上均设有电动夹持机构（4），且所有电动夹持机构（4）布置于躯体（1）同一侧，所述上电动滑动件（2）、下电动滑动件（3）、电动夹持机构（4）均与控制单元以及电池相连。

2.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于：所述电动夹持机构（4）包括支架（41），所述支架（41）的两侧各设有一根中部通过转轴活动连接的夹持臂（42），两个夹持臂（42）的一端形成用于夹持杆塔的夹持位、另一端均设有滑块（43），所述支架（41）中设有夹持电机（44）、与夹持电机（44）的输出轴相连的夹持丝杆（45），所述夹持丝杆（45）上设有方向相反的两个螺纹段，且每一个螺纹段各穿过一个夹持臂（42）的滑块（43）且与滑块（43）螺纹配合，所述夹持电机（44）与控制单元以及电池相连。

3.根据权利要求2所述的爬杆机器人，其特征在于：所述支架（41）的两侧设有转动轴管（411），所述躯体（1）、上电动滑动件（2）、下电动滑动件（3）上均设有固定套（11），所述转动轴管（411）插设布置在固定套（11）中且可自由转动，且所述固定套（11）的一侧设有主动齿轮（12）和转动电机（13），所述转动电机（13）的输出轴和主动齿轮（12）相连，所述支架（41）的一端设有从动齿轮（412），所述主动齿轮（12）和从动齿轮（412）相互啮合，所述转动电机（13）与控制单元以及电池相连。

4.根据权利要求2所述的爬杆机器人，其特征在于：所述支架（41）两侧的夹持臂（42）的端部设有相互错开的台阶槽（421），且夹持臂（42）的外侧且台阶槽（421）的边缘处设有导角（422）。

5.根据权利要求2所述的爬杆机器人，其特征在于：所述支架（41）上还设有固定撑脚（413），所述固定撑脚（413）的端部设有弧形挡板（414），所述固定撑脚（413）和两个夹持臂（42）共同形成用于夹持杆塔的夹持位。

6.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于：所述上电动滑动件（2）包括上滑轨（21）、上滑电机（22）、上滑杆（23），所述上滑轨（21）、上滑电机（22）分别安装在躯体（1）上，所述上滑杆（23）滑动布置在上滑轨（21）中且与上滑电机（22）驱动连接，所述上滑电机（22）与控制单元以及电池相连。

7.根据权利要求6所述的爬杆机器人，其特征在于：所述上滑轨（21）包括双面上轨道（211）和分别设于双面上轨道（211）两侧的单面上轨道（212），所述上滑杆（23）包括端部相互连接的双面上滑条（231）和分别设于双面上滑条（231）两侧的单面上滑条（232），所述双面上滑条（231）插设滑动布置于双面上轨道（211）中，所述单面上滑条（232）和单面上轨道（212）滑动配合。

8.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于：所述下电动滑动件（3）包括下滑轨（31）、下滑电机（32）、下滑杆（33），所述下滑轨（31）、下滑电机（32）分别安装在躯体（1）下，所述下滑杆（33）滑动布置在下滑轨（31）中且与下滑电机（32）驱动连接，所述下滑电机（32）与控制单元以及电池相连。

9.根据权利要求8所述的爬杆机器人，其特征在于：所述下滑轨（31）包括双面下轨道（311）和分别设于双面下轨道（311）两侧的单面下轨道（312），所述下滑杆（33）包括端部相互连接的双面下滑条（331）和分别设于双面下滑条（331）两侧的单面下滑条（332），所述双面下滑条（331）插设滑动布置于双面下轨道（311）中，所述单面下滑条（332）和单面下轨道（312）滑动配合。