CN211969612U - 一种攀爬梯子机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种攀爬梯子机器人，包括履带小车、载物台、仿形前爪机构、仿形后爪机构、前爪升降机构和后爪支撑架，载物台设于履带小车上，仿形前爪机构包括可替换的仿形前爪和用于调节仿行前爪角度的前爪舵机，仿形后爪机构包括可替换的仿形后爪和用于调节仿形后爪角度的后爪舵机，仿形前爪和仿形后爪上据设有与梯子台阶形状配合的配合部，仿形前爪依次经由前爪舵机和前爪升降机构安装于载物台上，仿形后爪依次经由后爪舵机和后爪支撑架安装于载物台上。与现有技术相比，本实用新型可以用于需要爬梯子的场合，解决了人工爬梯效率低和具有安全隐患的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人领域，尤其是涉及一种攀爬梯子机器人。
背景技术
机器人是自动执行工作的机器装置，用于协助或取代人类工作。而实际生产中，高空作业必不可少，梯子是到离地面一定高度进行作业必备的借力登高的工具，无论是人还是机械装置在高空作业，都需要某种可靠稳定且易调节的方式完成爬梯的过程，而传统的爬梯方式为人工爬梯，过程缓慢，且距离地面基准有一定高度而存在坠落的安全隐患，采用机械装置甚至机器人以代替人完成自下而上的爬梯过程，它与人工爬梯相比，优势明显，安全省力，操作简单，稳定快捷。国内市场上此类机器类型少，效率低，功能不够完善合理，市场对此类爬梯升降装置的需求量较大，针对此问题，设计爬梯机器人以补充该类产品线的相应缺口。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种攀爬梯子机器人，可以用于需要爬梯子的场合，解决了人工爬梯效率低和具有安全隐患的问题。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种攀爬梯子机器人，包括履带小车、载物台、仿形前爪机构、仿形后爪机构、前爪升降机构和后爪支撑架，所述载物台设于履带小车上，所述仿形前爪机构包括可替换的仿形前爪和用于调节仿行前爪角度的前爪舵机，所述仿形后爪机构包括可替换的仿形后爪和用于调节仿形后爪角度的后爪舵机，所述仿形前爪和仿形后爪上据设有与梯子台阶形状配合的配合部，所述仿形前爪依次经由前爪舵机和前爪升降机构安装于载物台上，所述仿形后爪依次经由后爪舵机和后爪支撑架安装于载物台上；
所述机器人还包括控制器，该控制器分别与履带小车、前爪升降机构、前爪舵机和后爪舵机连接，并在爬梯时实现：
控制前爪升降机构抬升仿形前爪至第一预设高度后，通过前爪舵机调节仿形前爪的角度使仿形前爪的配合部位于梯子台阶的正上方，并控制前爪升降机构下降，带动仿形前爪下降直至仿形前爪的配合部与梯子台阶卡合后，复位仿形后爪，在梯子台阶的支撑下，载物台和履带小车连同仿形后爪机构实现抬升，并在仿形后爪抬升至指定高度后，通过后爪舵机调节仿形后爪的角度使仿形后爪位于梯子台阶的正上方，并控制前爪升降机构动作使仿形后爪下降直至仿形后爪的配合部与梯子台阶卡合，复位仿形前爪，并进行下一次攀爬直至爬梯结束。
所述载物台上安装有竖直设置的载物台前型材，所述前爪升降机构包括升降电机、活动板和攀升直线导轨，所述攀升直线导轨安装于载物台前型材上，所述活动板上设有齿条以及与所述攀升直线导轨配合的攀升滑块，所述升降电机的输出轴连接有齿轮，该齿轮与所述齿条配合，所述前爪舵机安装于活动板上。
所述载物台前型材共设有两根，所述每一根载物台前型材上均安装有攀升直线导轨，所述活动板上的攀升滑块共设有两组，分别与两根攀升直线导轨对应连接并配合，所述齿条位于两组攀升滑块的中央。
所述载物台上还设有电机支撑架，该电极支撑架包括电机支撑架型材和电机支撑架板材，所述电机支撑架板材通过电机支撑架型材固定于载物台上，所述升降电机的底座安装于电机支撑架板材上。
所述后爪支撑架包括后爪支撑架第一型材、后爪支撑架第一板材、后爪支撑架第二板材、后爪支撑架第二型材，所述后爪舵机通过后舵机连接件固定在后爪支撑架第二板材上，所述后爪支撑架第二板材通过后爪支撑架第二型材、后爪支撑架第一板材和后爪支撑架第一型材安装于载物台上。
所述载物台上设有载物台型材，该载物台型材横置于载物台上，所述后爪支撑架第一型材通过载物台型材安装于载物台上。
所述仿形后爪机构共设有两组，所述后爪支撑架共设有两组，分别与两组仿形后爪机构对应，且两组仿形后爪机构分别通过对应后爪支撑架安装于载物台上。
所述仿形前爪机构共设有两组。
所述机器人还包括用于在攀爬时维持平衡的重心稳定机构，该重心稳定机构包括曲柄滑块结构和第五舵机，所述第五舵机固定于电机支撑架型材上，所述曲柄滑块结构的一端连接第五舵机，另一端连接载物台前型材。
所述重心稳定机构包括曲柄、圆柱连接件、曲柄连接件、滑块连接件、支撑杆，第二滑块，所述载物台前型材上还设有第二直线导轨，所述曲柄、圆柱连接件、曲柄连接件、滑块连接件依次连接，所述滑块连接件分别连接支撑杆和第二滑块，所述第二滑块与第二直线导轨连接并配合。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1)可以用于需要爬梯子的场合，解决了人工爬梯效率低和具有安全隐患的问题。
2)重心稳定机构可保证机器人的伸展长度始终大于两节梯阶，保证机器人不会因为重心问题而倾斜出现安全隐患，攀升装置设计合理，采用齿轮齿条的传动，本实用新型具有控制方式简单、质量轻、成本低、效率高等特点。
附图说明
图1为本实用新型的轴测图结构示意图；
图2为本实用新型的左视示意图；
图3为本实用新型的右视示意图；
图4为本实用新型的内部结构示意图；
图5为本实用新型的俯视示意图；
图6为本实用新型的第一攀升阶段示意图；
图7为本实用新型的第二攀升阶段示意图；
图8舵机和舵机连接件的装备体示意图；
图9为升降电机和齿轮的装备体示意图；
图10为另一个实施例中的主体部分示意图；
图11为再一个实施例的结构示意图；
图中：1、履带小车，2、活动板，3、齿条，4、齿轮，5、升降电机，6、载物台，601、载物台板材，602、载物台型材，603、载物台前型材，701、第一前爪，702、第二前爪，801、第一后爪，802、第二后爪，901、曲柄，902、曲柄连接件，903、滑块连接件，904、支撑杆，905、第二滑块，906、第二直线导轨，907、圆柱连接件，10、攀升滑块，11、第五舵机，12、第五舵机连接件，13、电机连接件，14、垫片，1501、第三舵机，1502、第四舵机，1601、第一舵机，1602、第二舵机，17、前舵机连接件，18、后爪支撑架，1801、后爪支撑架第一型材，1802、后爪支撑架第一板材，1803、后爪支撑架第二板材，1804、后爪支撑架第二型材，1901、电极支撑架板材，1902、电极支撑架型材，20、攀升直线导轨，21、第五舵机连接板，22、后舵机连接件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
一种攀爬梯子机器人，如图1～5所示，包括履带小车1、载物台6、仿形前爪机构、仿形后爪机构、前爪升降机构和后爪支撑架，载物台6通过垫片14安装于履带小车1上，仿形前爪机构包括可替换的仿形前爪和用于调节仿行前爪角度的前爪舵机，仿形后爪机构包括可替换的仿形后爪和用于调节仿形后爪角度的后爪舵机，仿形前爪和仿形后爪上据设有与梯子台阶形状配合的配合部，仿形前爪依次经由前爪舵机和前爪升降机构安装于载物台6上，仿形后爪依次经由后爪舵机和后爪支撑架安装于载物台6上；
机器人还包括控制器，该控制器分别与履带小车1、前爪升降机构、前爪舵机和后爪舵机连接，并在爬梯时实现：
控制前爪升降机构抬升仿形前爪至第一预设高度后，通过前爪舵机调节仿形前爪的角度使仿形前爪的配合部位于梯子台阶的正上方，并控制前爪升降机构下降，带动仿形前爪下降直至仿形前爪的配合部与梯子台阶卡合后，复位仿形后爪，在梯子台阶的支撑下，载物台6和履带小车1连同仿形后爪机构实现抬升，并在仿形后爪抬升至指定高度后，通过后爪舵机调节仿形后爪的角度使仿形后爪位于梯子台阶的正上方，并控制前爪升降机构动作使仿形后爪下降直至仿形后爪的配合部与梯子台阶卡合，复位仿形前爪，并进行下一次攀爬直至爬梯结束。
载物台6上安装有竖直设置的载物台前型材603，前爪升降机构包括升降电机5、活动板2和攀升直线导轨20，攀升直线导轨20安装于载物台前型材603上，活动板2上设有齿条3以及与攀升直线导轨20配合的攀升滑块10，如图9所示，升降电机5的输出轴连接有齿轮4，该齿轮4与齿条3配合，前爪舵机安装于活动板2上。
载物台前型材603共设有两根，每一根载物台前型材603上均安装有攀升直线导轨20，活动板2上的攀升滑块10共设有两组，分别与两根攀升直线导轨20对应连接并配合，齿条3位于两组攀升滑块10的中央。
载物台6上还设有电机支撑架，该电极支撑架包括电机支撑架型材1902和电机支撑架板材1901，电机支撑架板材1901通过电机支撑架型材1902固定于载物台6上，升降电机5的底座安装于电机支撑架板材1901上。
后爪支撑架包括后爪支撑架第一型材1801、后爪支撑架第一板材1802、后爪支撑架第二板材1803、后爪支撑架第二型材1804，如图8所示，后爪舵机通过后舵机连接件22固定在后爪支撑架第二板材1803上，后爪支撑架第二板材1803通过后爪支撑架第二型材1804、后爪支撑架第一板材1802和后爪支撑架第一型材1801安装于载物台6上。
载物台6上设有载物台型材602，该载物台型材602横置于载物台6上，后爪支撑架第一型材1801通过载物台型材602安装于载物台6上。
仿形后爪机构共设有两组，后爪支撑架共设有两组，分别与两组仿形后爪机构对应，且两组仿形后爪机构分别通过对应后爪支撑架安装于载物台6上。两组仿形后爪机构中的仿形后爪分别为第一后爪801和第二后爪802，分别通过第三舵机1501和第四舵机1502固定在两个后爪支撑架上的后爪支撑架第二板材1803上。
仿形前爪机构共设有两组，两组仿形前爪机构的仿形前爪分别为第一前爪701和第二前爪702，分别由第一舵机1601和第二舵机1602固定，第一舵机1601和第二舵机1602则分别由两块前舵机连接件17固定在活动板2上。
机器人还包括用于在攀爬时维持平衡的重心稳定机构，该重心稳定机构包括曲柄滑块结构和第五舵机11，第五舵机11固定于电机支撑架型材1902上，曲柄滑块结构的一端连接第五舵机11，另一端连接载物台前型材603，第五舵机11通过第五舵机连接件12固定在第五舵机连接板21上，第五舵机连接板21则固定在电机支撑架型材1902上。
重心稳定机构包括曲柄901、圆柱连接件907、曲柄连接件902、滑块连接件903、支撑杆904，第二滑块905，载物台前型材603上还设有第二直线导轨906，曲柄901、圆柱连接件907、曲柄连接件902、滑块连接件903依次连接，滑块连接件903分别连接支撑杆904和第二滑块905，第二滑块905与第二直线导轨906连接并配合。
在进行爬梯时，需要先由履带小车1移动至到梯子前，此时，第一前爪701、第二前爪702、第一后爪801、第二后爪802复位，使活动板2靠近梯子。
之后进行第一攀升阶段：
如图6所示，控制升降电机5正转带动齿轮4正转使齿条3相对于齿轮4开始上升，从而使活动板2达到上升的目的，当第一前爪701和第二前爪702超过第一节梯阶的水平面时，控制第一舵机1601、第二舵机1602同时转向使第一前爪701和第二前爪702的小凸台对准铝型材的槽，此时再控制升降电机5反转使活动板2下降，从而第一前爪701和第二前爪702的小凸台能深入型材的槽内。
再之后进行第二攀升阶段：
如图7所示，基于第一攀升阶段继续控制升降电机5反转，由于此时第一前爪701和第二前爪702已经牢牢抓住第一节梯阶，齿条3相对于梯子为静止，齿轮4相对于齿条3做上升运动，带动机器人整体开始上升，上升过程中控制第五舵机11转向带动曲柄滑块结构开始运转从而使支撑杆904下降。当第一后爪801、第二后爪802超过第一节梯阶水平面时，控制第三舵机1501、第四舵机1502转向使第一后爪801、第二后爪802的小凸台对准铝型材的槽，微调升降电机5正转使第一后爪801、第二后爪802下降从而小凸台能深入铝型材槽内。此时支撑杆904的下端接触到地面(在之后的攀升中支撑杆一直保持伸展状态，当前后爪同时抓住某一节梯阶时，支撑杆靠着前一节梯阶外表面，使机器人的下半部分不会悬空)。与开始准备阶段状态相同，完成一个周期的运动。
如此反复，这样完成一节又一节梯阶的攀爬，达到机器人爬梯子的最终目的。
在本申请的另一个实施例中，如图10所示，仿形前爪和仿形后爪采用另一种配合另一种梯子形状的设计。
如图11所示，在本申请的机器人平台上还可以搭载一些设备，例如机械手等，从而拓宽机器人的用途。
Claims (10)
1.一种攀爬梯子机器人，其特征在于，包括履带小车(1)、载物台(6)、仿形前爪机构、仿形后爪机构、前爪升降机构和后爪支撑架，所述载物台(6)设于履带小车(1)上，所述仿形前爪机构包括可替换的仿形前爪和用于调节仿行前爪角度的前爪舵机，所述仿形后爪机构包括可替换的仿形后爪和用于调节仿形后爪角度的后爪舵机，所述仿形前爪和仿形后爪上据设有与梯子台阶形状配合的配合部，所述仿形前爪依次经由前爪舵机和前爪升降机构安装于载物台(6)上，所述仿形后爪依次经由后爪舵机和后爪支撑架安装于载物台(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述载物台(6)上安装有竖直设置的载物台前型材(603)，所述前爪升降机构包括升降电机(5)、活动板(2)和攀升直线导轨(20)，所述攀升直线导轨(20)安装于载物台前型材(603)上，所述活动板(2)上设有齿条(3)以及与所述攀升直线导轨(20)配合的攀升滑块(10)，所述升降电机(5)的输出轴连接有齿轮(4)，该齿轮(4)与所述齿条(3)配合，所述前爪舵机安装于活动板(2)上。
3.根据权利要求2所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述载物台前型材(603)共设有两根，所述每一根载物台前型材(603)上均安装有攀升直线导轨(20)，所述活动板(2)上的攀升滑块(10)共设有两组，分别与两根攀升直线导轨(20)对应连接并配合，所述齿条(3)位于两组攀升滑块(10)的中央。
4.根据权利要求3所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述载物台(6)上还设有电机支撑架，该电极支撑架包括电机支撑架型材(1902)和电机支撑架板材(1901)，所述电机支撑架板材(1901)通过电机支撑架型材(1902)固定于载物台(6)上，所述升降电机(5)的底座安装于电机支撑架板材(1901)上。
5.根据权利要求1所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述后爪支撑架包括后爪支撑架第一型材(1801)、后爪支撑架第一板材(1802)、后爪支撑架第二板材(1803)、后爪支撑架第二型材(1804)，所述后爪舵机通过后舵机连接件(22)固定在后爪支撑架第二板材(1803)上，所述后爪支撑架第二板材(1803)通过后爪支撑架第二型材(1804)、后爪支撑架第一板材(1802)和后爪支撑架第一型材(1801)安装于载物台(6)上。
6.根据权利要求5所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述载物台(6)上设有载物台型材(602)，该载物台型材(602)横置于载物台(6)上，所述后爪支撑架第一型材(1801)通过载物台型材(602)安装于载物台(6)上。
7.根据权利要求5所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述仿形后爪机构共设有两组，所述后爪支撑架共设有两组，分别与两组仿形后爪机构对应，且两组仿形后爪机构分别通过对应后爪支撑架安装于载物台(6)上。
8.根据权利要求2所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述仿形前爪机构共设有两组。
9.根据权利要求4所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述机器人还包括用于在攀爬时维持平衡的重心稳定机构，该重心稳定机构包括曲柄滑块结构和第五舵机(11)，所述第五舵机(11)固定于电机支撑架型材(1902)上，所述曲柄滑块结构的一端连接第五舵机(11)，另一端连接载物台前型材(603)。
10.根据权利要求9所述的一种攀爬梯子机器人，其特征在于，所述重心稳定机构包括曲柄(901)、圆柱连接件(907)、曲柄连接件(902)、滑块连接件(903)、支撑杆(904)，第二滑块(905)，所述载物台前型材(603)上还设有第二直线导轨(906)，所述曲柄(901)、圆柱连接件(907)、曲柄连接件(902)、滑块连接件(903)依次连接，所述滑块连接件(903)分别连接支撑杆(904)和第二滑块(905)，所述第二滑块(905)与第二直线导轨(906)连接并配合。
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Cited By (2)
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| CN111071358A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-04-28 | 上海工程技术大学 | 一种攀爬梯子机器人 |
| CN112678085A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-20 | 上海建桥学院 | 一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置 |
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| CN111071358B (zh) * | 2020-01-10 | 2024-09-24 | 上海工程技术大学 | 一种攀爬梯子机器人 |
| CN112678085A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-20 | 上海建桥学院 | 一种直动式四足导轨爬楼梯机器人装置 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201120 |
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