CN211076117U - 一种用于拉杆检测的攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于拉杆检测的攀爬机器人，包括外壳以及安装在外壳上的多个电机驱动单元和多个紧固单元；电机驱动单元包括轮子支架、轮子和第一驱动装置，轮子支架的一端可伸缩的连接在外壳上，另一端连接轮子，第一驱动装置用于驱动轮子沿拉杆轴向方向运动；紧固单元包括第二驱动装置和紧固闸片，第二驱动装置的一端和外壳相连接，另一端和紧固闸片相连接，第二驱动装置驱动紧固闸片夹紧拉杆或松开拉杆；使用本装置在拉杆攀爬检测代替人工检测具有效率高的优点，且防止了人工检测发生事故的可能，提高了安全性能。

Description

一种用于拉杆检测的攀爬机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种用于拉杆检测的攀爬机器人。

背景技术

目前机器人已经应用于智能制造业、物流自动化、医疗、家庭服务、军事、太空和水下探测等方面，并向新的领域拓展。可以在陆地上行走、空中飞行、水下潜行的机器人技术已经非常可靠成熟，但高空攀爬的机器人技术也是研究热点，且有很多方式已申请专利。随着我国港口、建筑、高铁等基础建设发展，起重设备检测的攀爬机器人逐渐成为热门研究领域，起重设备检验部门迫切需要能代替人工攀爬铁塔进行检测的自动化设备，然而用于起重设备的检测攀爬机器人在国内外市场尚未见到成品。

目前装卸桥式起重机检测主要依靠人工攀爬来完成，有些部件检测工作依靠人工也没法完成，比如拉杆。装卸桥起重机的拉杆周围没有辅助梯子，检测人员只能目测来大致了解拉杆的情况，尽管现在依靠无人机可以代替人工攀爬，但只能看到拉杆表面的情况，无法进行内部检测，检测精度较低。况且装卸桥式起重机主要用于港口，环境条件较为恶劣，风的影响较大，无人机代替人工目测也收到极大的限制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于拉杆检测的攀爬机器人，以解决现有技术中装卸桥式起重机中的拉杆检测自动化水平低、检测作业危险性高的问题。

本专利攀爬机器人主要研究解决装卸桥式起重机拉杆检测人力无法进行的问题，增加了起重机安全检测，提高装卸桥拉杆检测的精度，降低高空作业坠落的危险，创造良好的经济效益和社会效益。

为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：

一种用于拉杆检测的攀爬机器人，包括外壳以及安装在所述外壳上的多个电机驱动单元和多个紧固单元；

所述电机驱动单元包括轮子支架、轮子和第一驱动装置，所述轮子支架的一端可伸缩的连接在所述外壳上，另一端连接所述轮子，所述第一驱动装置用于驱动所述轮子沿拉杆轴向方向运动；

所述紧固单元包括第二驱动装置和紧固闸片，所述第二驱动装置的一端和所述外壳相连接，另一端和所述紧固闸片相连接，所述第二驱动装置驱动所述紧固闸片夹紧拉杆或松开拉杆。

进一步地，所述轮子支架包括支架主体和圆柱体，所述圆柱体连接在所述外壳的通孔中，所述圆柱体的外周套接有弹簧，所述弹簧位于所述支架主体和外壳之间；

所述弹簧变形带动所述圆柱体在所述外壳的通孔中运动。

进一步地，所述支架主体上螺栓连接有电机支架，所述第一驱动装置固定在所述电机支架上；所述第一驱动装置通过联轴器和所述轮子中心的连接轴相连接。

进一步地，所述紧固单元还包括丝杠，所述丝杠的一端和所述第二驱动装置相连接，另一端和所述紧固闸片相连接。

进一步地，所述紧固闸片为圆弧形；多个所述紧固闸片处在同一圆周上。

进一步地，所述紧固闸片为摩擦片。

进一步地，所述外壳包括两块外壳板，两个所述外壳板通过螺栓连接。

进一步地，所述轮子为磁性轮子。

进一步地，所述电机驱动单元的和所述紧固单元交替布置在所述外壳上。

进一步地，还包括安装在所述外壳内的电气控制模块和电源模块，所述电源模块为所述第一驱动装置、第二驱动装置提供电能，所述电气控制模块控制所述第一驱动装置、第二驱动装置启停。

本实用新型的优点在于：

1、通过外壳上电机驱动单元中的轮子在拉杆上沿拉杆轴线运动，实现了本装置在拉杆上攀爬，通过紧固单元中的紧固闸片对拉杆的夹紧或松开，实现了对本装置的固定，使用本装置在拉杆攀爬检测代替人工检测具有效率高的优点，且防止了人工检测发生事故的可能，提高了安全性能。

2、电气驱动单元中弹簧带动轮子支架伸缩运动，使本装置可以攀爬直径不同的拉杆，又可以攀爬同一变半径的拉杆。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式攀爬机器人的整体装配示意图；

图2为本实用新型具体实施方式中电机驱动单元的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中紧固单元的结构示意图；

图4为本实用新型具体实施方式中外壳板的结构示意图；

图5为本实用新型具体实施方式中轮子支架的结构示意图；

图6为本实用新型具体实施方式中轮子的结构示意图；

图7为本实用新型具体实施方式中连接轴的结构示意图；

图8为本实用新型具体实施方式中电机支架的结构示意图。

其中：1、外壳；2、电机驱动单元；3、紧固单元；4、电气控制模块；5、电源模块；6、轮子支架；7、弹簧；8、电机支架；9、联轴器；10、第一电机； 11、轮子；12、连接轴；13、第二电机；14、丝杠；15、紧固闸片；16、固定螺母。

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。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

该攀爬机器人可以代替人工攀爬起重机的拉杆，需要人工将其安装固定在拉杆外侧，启动电机，在轮子的作用下沿着拉杆由下往上运动，外壳随着轮子一起沿着拉杆运动，外壳承载的检测仪器也一起运动，进而可以准确的检测，当需要在某处检测点静止时，紧固装置在电机驱动下旋紧，防止机器人滑落。起重机检测人员只需在安全区域通过操作遥控装置操作机器人运动，提高了检测的安全性和准确性。遥控装置具有前进、后退、停止等基本功能。

如图1至图8所示，一种用于拉杆检测的攀爬机器人，包括外壳1，如图4 所示外壳1是由两块外壳板螺栓连接组成。外壳1的形状为正多边形，可以为正六边形、正八边形，具体的边数根据固定的紧固单元3和电机驱动单元的数量确定。本实用新型以正六边形举例进行说明。外壳板上设有通孔和螺孔，通孔和螺孔用于连接电源模块5、电气控制模块4、紧固单元3以及电机驱动单元2。电机驱动单元2用于驱动本装置在沿拉杆轴向方向运动，紧固单元3用于使本装置固定在拉杆上或使本装置和拉杆脱离固定。

如图1所示，两块外壳板通过螺栓连接成外壳1，螺栓连接便于外壳1的拆卸，外壳1采用剖分式结构便于后续安装紧固单元3、电机驱动单元2、电气控制模块4和电源模块5。本实用新型中电机驱动单元2有三个，紧固单元3有三个，紧固单元3和电机驱动单元2交替布置在外壳1上。即正六边形的外壳1的每个边上都装有一个紧固单元3或一个电机驱动单元2，且相邻的两个边上安装有紧固单元3和电机驱动单元2。交替布置增加了电机驱动单元2的爬行效果和紧固单元的紧固效果。

电气控制模块4、电源模块5辅助检测单元安装在外壳1内即可，电气控制模块5采用外部交流，电源线具有一定的抗拉能力，保证本装置在拉杆上爬行时电源线不会断开。电气控制模块5也可选用蓄电池或发电机。电气控制模块4和外部无线遥控器信号连接，且遥控器具有显示功能，能够观测到辅助检测单元检测出拉杆的信息。

如图2、图5-图8所示电机驱动单元2包括轮子支架6、弹簧7、电机支架8、联轴器9、第一电机10、轮子11和连接轴12。轮子支架6包括支架主体和圆柱体，圆柱体连接在外壳1的通孔中，圆柱体的外周套接有弹簧7，弹簧7位于支架主体和外壳1之间；弹簧7变形带动圆柱体在外壳1的通孔中运动。圆柱体位于外壳1外侧的一端设有螺纹，并连接有固定螺母16，固定螺母16为防松螺母。螺母能够保证圆柱体不会穿过外壳1上的通孔，保证轮子支架6在外壳1上的通孔内运动。圆柱体位于外壳1外侧的一端可不用螺母，可直接焊接限位板，起到和螺母相同的效果。电机支架8螺栓连接在轮子支架6上，第一电机10螺栓连接在电机支架6上。第一电机10选用交流伺服电机，且具有电磁抱闸功能。第一电机10通过联轴器9和轮子11中心的连接轴12相连接。连接轴12的中间设有方形连接块，轮子11中心设有方形凹槽，连接轴12的方形连接块连接至方形凹槽内，保证轮子11和连接轴12连接的稳定，其之间不会发生相对转动。轮子 11选用带有磁性的轮子，磁性轮子能够保证轮子11和拉杆之间贴合，轮子11可以选用全向轮子。

紧固单元3的形状如图3所示，紧固单元3包括第二电机13、丝杠14和紧固闸片15，紧固闸片15的形状为圆弧形，且三个紧固单元3上的紧固闸片15 在同一圆周上。紧固闸片15在同一圆周上，能够保证紧固闸片15有效的对拉杆进行夹紧。第二电机13通过螺栓安装在外壳1的外部，第二电机13通过联轴器和丝杠14相连接。第二电机13为步进电机，第二电机13转动带动丝杠14伸缩，紧固闸片15位于外壳1内，丝杠14和紧固闸片15相连接，丝杠14伸缩带动紧固闸片工作。本实用新型中紧固闸片15选用摩擦片，保证其具有足够的使用寿命。

所述紧固单元3包括第二驱动装置和紧固闸片15，所述第二驱动装置的一端和所述外壳相连接，另一端和所述紧固闸片15相连接，所述第二驱动装置驱动所述紧固闸片15夹紧拉杆或松开拉杆。

下面通过本装置安装和在拉杆上升降静止工作对本装置的原理进行说明。

安装过程：首先攀爬机器人的电机驱动单元2和紧固单元3安装固定在外壳板上，尽量让轮子11的底部与外壳板的内表面靠近，即让弹簧7处于最大压缩位置，紧固单元3中的紧固闸片15尽量贴近外壳板的内表面，通过螺栓将预先装有电机驱动单元2和紧固单元3的两块外壳板固定形成外壳1，将本装置从外部将拉杆包围起来，通过调节紧固螺母和弹簧7压缩量，将轮子11与拉杆表面紧密贴合，旋转紧固单元中丝杠14，调节紧固闸片15的位置，将其与拉杆表面紧密贴合。整个攀爬机器人的安装过程需要人工完成。

本装置沿拉杆上升的过程：首先触发遥控装置的前进功能，此时第一电机10 工作，驱动轮子11旋转，第二电机13工作，将紧固闸片15旋松，与拉杆表面脱离，当紧固闸片15与外壳1内表面的距离达到一定值后，第二电机13停止工作。当遇到拉杆的直径发生变化时或者到达拉杆间的连接处时，由于弹簧作用，仍可保持轮子11与拉杆表面的紧密贴合，使攀爬机器人继续沿着拉杆轴向方向上升。

本装置在拉杆某处静止的过程：首先触发遥控装置上的停止功能，第一电机 10停止工作，第二电机13工作，将紧固闸片15旋紧，使紧固闸片15与拉杆表面紧密贴合。

本装置沿拉杆下降的过程：首先触发遥控装置上的后退功能，第二电机13 工作，将紧固闸片15稍微旋松，依靠自身的重力，攀爬机器人会在重力作用下沿拉杆加速下降，第一电机10每隔一段时间会反向工作，来降低机器人下降的速度。当攀爬机器人下降到一段距离后，第二电机13工作，将紧固闸片15旋紧。同时第一电机10继续保持反向工作，利用电机制动原理来将攀爬机器人静止。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (10)

1.一种用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，包括外壳(1)以及安装在所述外壳(1)上的多个电机驱动单元(2)和多个紧固单元(3)；

所述电机驱动单元(2)包括轮子支架(6)、轮子(11)和第一驱动装置，所述轮子支架(6)的一端可伸缩的连接在所述外壳(1)上，另一端连接所述轮子(11)，所述第一驱动装置用于驱动所述轮子(11)沿拉杆轴向方向运动；

所述紧固单元(3)包括第二驱动装置和紧固闸片(15)，所述第二驱动装置的一端和所述外壳相连接，另一端和所述紧固闸片(15)相连接，所述第二驱动装置驱动所述紧固闸片(15)夹紧拉杆或松开拉杆。

2.根据权利要求1所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述轮子支架(6)包括支架主体和圆柱体，所述圆柱体连接在所述外壳(1)的通孔中，所述圆柱体的外周套接有弹簧(7)，所述弹簧(7)位于所述支架主体和外壳(1)之间；

所述弹簧(7)变形带动所述圆柱体在所述外壳(1)的通孔中运动。

3.根据权利要求2所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述支架主体上螺栓连接有电机支架(8)，所述第一驱动装置固定在所述电机支架(8)上；所述第一驱动装置通过联轴器(9)和所述轮子(11)中心的连接轴(12)相连接。

4.根据权利要求1所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述紧固单元(3)还包括丝杠(14)，所述丝杠(14)的一端和所述第二驱动装置相连接，另一端和所述紧固闸片(15)相连接。

5.根据权利要求4所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述紧固闸片(15)为圆弧形；多个所述紧固闸片(15)处在同一圆周上。

6.根据权利要求5所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述紧固闸片(15)为摩擦片。

7.根据权利要求1所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述外壳(1)包括两块外壳板，两个所述外壳板通过螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述轮子(11)为磁性轮子。

9.根据权利要求1所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，所述电机驱动单元(2)和所述紧固单元(3)交替布置在所述外壳(1)上。

10.根据权利要求1所述的用于拉杆检测的攀爬机器人，其特征在于，还包括安装在所述外壳(1)内的电气控制模块(4)和电源模块(5)，所述电源模块(5)为所述第一驱动装置、第二驱动装置提供电能，所述电气控制模块(4)控制所述第一驱动装置、第二驱动装置启停。

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