CN210149448U - 一种爬杆机器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种爬杆机器，包括外框架，外框架上安装有轮式爬杆机构与滚筒机械爪爬杆机构；轮式爬杆机构包括轮式驱动电机、第一轮式轴、传动组件、第二轮式轴和驱动轮，驱动电机安装在外框架上，其输出轴连接第一轮式轴，第一轮式轴转动安装在外框架上，其通过传动组件连接第二轮式轴，第二轮式轴转安装在外框架上，其上安装驱动轮，驱动轮的轮面存在凸出外框架的部分；滚筒机械爪爬杆机构位于轮式爬杆机构的正上方，其包括曲杆驱动电机、曲杆机构、两机械臂、滚筒和张力弹簧，本实用新型能够适应不同直径的杆，且攀爬效果较好。

Description

一种爬杆机器

技术领域

本实用新型涉及环保清洁辅助设备技术领域，特别涉及一种爬杆机器。

背景技术

管状外壁清洁机器人是环境清洁的一种工具载体，用来辅助管壁清洁的机器人，为清洁管壁提供方便，以往爬杆机器只注重运动载体的结构设计，但是，对于变直径杆，攀爬的效果并不理想，同时，也没有针对变直径杆相适应的清洁机构，也就是说，现有清洁机器人缺乏对清洁机构如何适应变直径杆清洁工作的具体设计研究。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种爬杆机器，以适应不同直径的杆，且攀爬效果较好。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种爬杆机器，包括外框架，所述外框架上安装有轮式爬杆机构与滚筒机械爪爬杆机构；

所述轮式爬杆机构包括轮式驱动电机、第一轮式轴、传动组件、第二轮式轴和驱动轮，所述驱动电机安装在外框架上，其输出轴连接所述第一轮式轴，所述第一轮式轴转动安装在外框架上，其通过所述传动组件连接第二轮式轴，所述第二轮式轴转安装在外框架上，其上安装所述驱动轮，所述驱动轮的轮面存在凸出外框架的部分；

所述滚筒机械爪爬杆机构位于轮式爬杆机构的正上方，其包括曲杆驱动电机、曲杆机构、两机械臂、滚筒和张力弹簧，所述曲杆驱动电机安装在外框架上，其输出轴连接所述曲杆机构的传送初端，所述曲杆机构具有两传送末端，每一传送末端转动连接一机械臂，两机械臂分设在曲杆驱动电机和曲杆机构的相对两侧，且位于所述驱动轮的相对两侧，所述机械臂转动安装在外框架上，转动轴线为竖直方向，每一所述机械臂的前端位于驱动轮所在侧，其上均转动套设有所述滚筒，所述滚筒的转动轴线垂直于机械臂的转动轴线，所述滚筒位于外框架外，每一所述机械臂的后端均转动设置有弹簧固定杆，所述弹簧固定杆垂直机械臂设置，其转动轴线与所述机械臂的转动轴线平行，所述张力弹簧的两端分别通过两机械臂上的弹簧固定杆安装在机械臂的后端，所述张力弹簧自然状态下，两滚筒构成夹角，夹角的开口背离张力弹簧。

进一步地，所述轮式驱动电机为步进电机，所述第一轮式轴和第二轮式轴的轴线平行设置，所述第一轮式轴和第二轮式轴均通过轴承安装外框架上，所述传动组件为链传动组件，其包括主动齿轮、从动齿轮和链条，所述主动齿轮安装在第一轮式轴上，所述从动齿轮安装在第二轮式轴上，其通过所述链条连接主动齿轮。

进一步地，所述滚筒的安装高度略高于驱动轮的安装高度。

进一步地，每一所述机械臂后端的顶部和底部均设置有弹簧固定杆，同位于顶部的两弹簧固定杆之间通过一张力弹簧连接，同位于底部的两弹簧固定杆之间通过一张力弹簧连接，所述弹簧固定杆与张力弹簧的连接处设置有挂环，所述张力弹簧通过钩扣挂环连接弹簧固定杆。

进一步地，所述曲杆机构的传送末端与机械臂的连接处位于机械臂与外框架的连接处和张力弹簧之间。

进一步地，所述张力弹簧至机械臂与外框架的连接处的距离大于滚筒至机械臂与外框架的连接处的距离。

进一步地，所述曲杆机构包括第一曲杆、第二曲杆、第三曲杆和两第四曲杆，所述第一曲杆的一端连接曲杆驱动电机的输出轴，另一端转动连接所述第二曲杆的一端，所述第二曲杆的另一端转动连接第三曲杆的一端，所述第三曲杆呈T型结构，其中部转动安装在所述外框架上，所述第三曲杆位于同一直线上的两端分别转动连接一第四曲杆的一端，所述第四曲杆的另一端再转动连接机械臂，两第四曲杆长度相同，且两者与第三曲杆的转动连接处至第三曲杆与外框架的转动连接处的距离相同；所述曲杆机构水平放置，其上的所有转动轴线均平行于所述机械臂的转动轴线。

进一步地，两机械臂相对驱动轮对称设置，但两者的转动方向相反。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所设计的爬杆机器的运动机构结合了轮式爬杆和爪式爬杆两种中方式，从而使得爬杆机器稳定的攀爬，其中，轮式爬杆机构的驱动轮能够为爬杆机器提供向上攀爬的爬升力，爪式爬杆即滚筒机械爪爬杆机构的机械臂则能够使得爬杆机器稳定的夹紧待清洗的杆，且能够适应不同直径的杆，具体是，滚筒机械爪爬杆机构的机械臂在曲杆驱动电机和曲杆机构的作用下实现张合并夹紧，在张力弹簧的作用下实现张开，以在机器未启动时使两机械臂保持张开状态，从而方便待清洗的杆可以轻松且正确地套进两机械手之间，无需额外地进行人工辅助进行，提高操作的简便性。

附图说明

图1是本实用新型一种爬杆机器的立体结构图。

图2是图1的主视图。

图3是图1中轮式爬杆机构的俯视图。

图4是图1中滚筒机械爪爬杆机构的主视图。

图5是图4的俯视图。

主要元件符号说明

图中：外框架1、轮式爬杆机构2、轮式驱动电机21、第一轮式轴22、传动组件23、第二轮式轴24、驱动轮25、滚筒机械爪爬杆机构3、曲杆驱动电机31、曲杆机构32、第一曲杆321、第二曲杆323、第三曲杆323、第四曲杆324、机械臂33、滚筒34、张力弹簧35、弹簧固定杆36。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

请参阅图1-5，在本实用新型的一种较佳实施方式中，一种爬杆机器，包括外框架1，所述外框架1上安装有轮式爬杆机构2与滚筒机械爪爬杆机构3。

所述轮式爬杆机构2包括轮式驱动电机21、第一轮式轴22、传动组件23、第二轮式轴24和驱动轮25，所述驱动电机安装在外框架1上，其输出轴连接所述第一轮式轴22，所述第一轮式轴22转动安装在外框架1上，其通过所述传动组件23连接第二轮式轴24，所述第二轮式轴24转安装在外框架1上，其上安装所述驱动轮25，所述驱动轮25的轮面存在凸出外框架1的部分，以与待清洗的杆接触并攀爬；进一步地，所述轮式驱动电机21为步进电机，所述第一轮式轴22和第二轮式轴24的轴线平行设置，所述第一轮式轴22和第二轮式轴24均通过轴承安装外框架1上，所述传动组件23为链传动组件23，其包括主动齿轮、从动齿轮和链条，所述主动齿轮安装在第一轮式轴22上，所述从动齿轮安装在第二轮式轴24上，其通过所述链条连接主动齿轮。

所述滚筒机械爪爬杆机构3位于轮式爬杆机构2的正上方，其包括曲杆驱动电机31、曲杆机构32、两机械臂33、滚筒34和张力弹簧35，所述曲杆驱动电机31安装在外框架1上，其输出轴连接所述曲杆机构32的传送初端，所述曲杆机构32具有两传送末端，每一传送末端转动连接一机械臂33，两机械臂33分设在曲杆驱动电机31和曲杆机构32的相对两侧，且位于所述驱动轮25的相对两侧，所述机械臂33转动安装在外框架1上，转动轴线为竖直方向，每一所述机械臂33的前端位于驱动轮25所在侧，其上均转动套设有所述滚筒34，所述滚筒34的转动轴线垂直于机械臂33的转动轴线，所述滚筒34位于外框架1外，优选地，所述滚筒34的安装高度略高于驱动轮25的安装高度；每一所述机械臂33的后端均转动设置有弹簧固定杆36，所述弹簧固定杆36垂直机械臂33设置，其转动轴线与所述机械臂33的转动轴线平行，所述张力弹簧35的两端分别通过两机械臂33上的弹簧固定杆36安装在机械臂33的后端，具体是勾挂在弹簧固定杆36远离机械臂33的一端端部的挂环上，所述张力弹簧35自然状态下，两滚筒34构成夹角，夹角的开口背离张力弹簧35，即，两机械臂33呈张开状态，该状态为机器未启动时的状态，以方便待清洗的杆可以轻松且正确地套进两机械臂33之间，无需额外地进行人工辅助进行，提高操作的简便性，两机械臂33上滚筒34的设置可使得机械臂33夹紧杆的同时不妨碍攀爬，其起到爬升辅助作用，而曲杆驱动电机31和曲杆机构32电机则使得两机械臂33转动且相互转动的方向相反，从而实现夹紧的目的，优选的，两机械臂33相对驱动轮25对称设置。

进一步地，每一所述机械臂33后端的顶部和底部均设置有弹簧固定杆36，同位于顶部的两弹簧固定杆36之间通过一张力弹簧35连接，同位于底部的两弹簧固定杆36之间通过一张力弹簧35连接，所述弹簧固定杆36与张力弹簧35的连接处设置有挂环，所述张力弹簧35通过钩扣挂环连接弹簧固定杆36，以克服单一张力弹簧35给机械臂33带来的上下扭力的不平衡。

进一步地，本实用新型两机械臂33的夹紧力通过杠杆原理放大扭力的，从而使得两机械臂33上的滚筒34夹紧待爬升的杆，且可以适应不同直径的杆，也就是可以攀爬变直径杆，因此，在本实用新型中，所述曲杆机构32的传送末端与机械臂33的连接处位于机械臂33与外框架1的连接处和张力弹簧35之间；所述张力弹簧35至机械臂33与外框架1的连接处的距离大于滚筒34至机械臂33与外框架1的连接处的距离。

进一步地，本实用新型中，所述曲杆机构32包括第一曲杆321、第二曲杆322、第三曲杆323和两第四曲杆，所述第一曲杆321的一端连接曲杆驱动电机31的输出轴，另一端转动连接所述第二曲杆322的一端，所述第二曲杆322的另一端转动连接第三曲杆323的一端，所述第三曲杆323呈T型结构，其中部转动安装在所述外框架1上，所述第三曲杆323位于同一直线上的两端分别转动连接一第四曲杆的一端，所述第四曲杆的另一端再转动连接机械臂33，两第四曲杆长度相同，且两者与第三曲杆323的转动连接处至第三曲杆323与外框架1的转动连接处的距离相同；所述曲杆机构32水平放置，其上的所有转动轴线均平行于所述机械臂33的转动轴线。

需要说明的是，本实用新型所采用的轮式驱动电机21为步进电机，其可利用步进电机的通电自锁特性，满足爬升时驱动轮25行进以及停止时驱动轮25自身不发生旋转的功能要求。

而通过采用轮式爬杆机构2与滚筒机械爪爬杆机构3，可使得所设计的爬杆机器的重心并不与待清洁的杆的中心相重合，即，驱动轮25所在的中心点与机械臂33所抱杆合力在杆上公共的作用点(即杆的横截面的圆心)之间存在一定的竖直距离，在本实用新型中，驱动轮25的材料采用丁基橡胶材料，当驱动轮25的位置合适时，在所述爬杆机器因重力产生的偏向力矩和机械臂33抱紧力的同时作用下，停止转动的驱动轮25与杆的摩擦力将会大于整个机器重力，所述爬杆机器将会在清洁杆上达成重力自锁，因此，本实用新型能够在待清洗的杆上稳定的停留。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种爬杆机器，包括外框架，其特征在于：所述外框架上安装有轮式爬杆机构与滚筒机械爪爬杆机构；

所述轮式爬杆机构包括轮式驱动电机、第一轮式轴、传动组件、第二轮式轴和驱动轮，所述轮式驱动电机安装在外框架上，其输出轴连接所述第一轮式轴，所述第一轮式轴转动安装在外框架上，其通过所述传动组件连接第二轮式轴，所述第二轮式轴转安装在外框架上，其上安装所述驱动轮，所述驱动轮的轮面存在凸出外框架的部分；

所述滚筒机械爪爬杆机构位于轮式爬杆机构的正上方，其包括曲杆驱动电机、曲杆机构、两机械臂、滚筒和张力弹簧，所述曲杆驱动电机安装在外框架上，其输出轴连接所述曲杆机构的传送初端，所述曲杆机构具有两传送末端，每一传送末端转动连接一机械臂，两机械臂分设在曲杆驱动电机和曲杆机构的相对两侧，且位于所述驱动轮的相对两侧，所述机械臂转动安装在外框架上，转动轴线为竖直方向，每一所述机械臂的前端位于驱动轮所在侧，其上均转动套设有所述滚筒，所述滚筒的转动轴线垂直于机械臂的转动轴线，所述滚筒位于外框架外，每一所述机械臂的后端均转动设置有弹簧固定杆，所述弹簧固定杆垂直机械臂设置，其转动轴线与所述机械臂的转动轴线平行，所述张力弹簧的两端分别通过两机械臂上的弹簧固定杆安装在机械臂的后端，所述张力弹簧自然状态下，两滚筒构成夹角，夹角的开口背离张力弹簧。

2.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：所述轮式驱动电机为步进电机，所述第一轮式轴和第二轮式轴的轴线平行设置，所述第一轮式轴和第二轮式轴均通过轴承安装外框架上，所述传动组件为链传动组件，其包括主动齿轮、从动齿轮和链条，所述主动齿轮安装在第一轮式轴上，所述从动齿轮安装在第二轮式轴上，其通过所述链条连接主动齿轮。

3.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：所述滚筒的安装高度略高于驱动轮的安装高度。

4.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：每一所述机械臂后端的顶部和底部均设置有弹簧固定杆，同位于顶部的两弹簧固定杆之间通过一张力弹簧连接，同位于底部的两弹簧固定杆之间通过一张力弹簧连接，所述弹簧固定杆与张力弹簧的连接处设置有挂环，所述张力弹簧通过钩扣挂环连接弹簧固定杆。

5.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：所述曲杆机构的传送末端与机械臂的连接处位于机械臂与外框架的连接处和张力弹簧之间。

6.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：所述张力弹簧至机械臂与外框架的连接处的距离大于滚筒至机械臂与外框架的连接处的距离。

7.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：所述曲杆机构包括第一曲杆、第二曲杆、第三曲杆和两第四曲杆，所述第一曲杆的一端连接曲杆驱动电机的输出轴，另一端转动连接所述第二曲杆的一端，所述第二曲杆的另一端转动连接第三曲杆的一端，所述第三曲杆呈T型结构，其中部转动安装在所述外框架上，所述第三曲杆位于同一直线上的两端分别转动连接一第四曲杆的一端，所述第四曲杆的另一端再转动连接机械臂，两第四曲杆长度相同，且两者与第三曲杆的转动连接处至第三曲杆与外框架的转动连接处的距离相同；所述曲杆机构水平放置，其上的所有转动轴线均平行于所述机械臂的转动轴线。

8.如权利要求1所述的爬杆机器，其特征在于：两机械臂相对驱动轮对称设置，但两者的转动方向相反。

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