CN216185581U - 一种爬杆机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种爬杆机器人，包括：环形框架、N组爬行小车、N组连杆结构、M组调径结构以及N组水平保持结构，锁合结构的环形框架可以对灯杆合围，及用于周向均匀安装连杆结构的上端；调径结构通过调控可变形连杆结构可使爬行小车以一定的压紧力贴杆爬行；因每相邻两组连杆结构之间活动连接一组水平保持结构，水平保持结构可以用于控制相邻两组连杆结构下端连接的爬行小车同步改变相对环形框架中心轴的距离，故各组爬行小车在水平保持结构的作用下能统一实现适杆爬行。本申请实施例的爬杆机器人具有自适应调节功能，能应对不同杆径的杆段实现适杆爬行，以提高其爬杆过程中的稳定性，此外还具有防坠落功能。

Description

一种爬杆机器人

技术领域

本申请实施例涉及机器人技术领域，尤其涉及一种爬杆机器人。

背景技术

高杆灯，一般是指由钢制锥形灯杆和大功率组合式灯架构成的照明装置，被广泛应用于广场、车站、公路和体育场等需要开阔照明的场所；其中，灯杆高度越高的地方其杆径通常越小。而为预防灯杆坍塌引发事故，定期检查灯杆的病害状况是必要的，包括检查灯杆表面的破损程度、部件的老化和故障等状况。

目前，灯杆的检测多由人工进行，一般是在高杆灯上安装吊篮或使用云梯车搭载作业人员升降进行检查，但现实中，高杆灯的高度较高，人工检查属于高空作业且过程繁琐，存在一定的高空作业风险。此外，不可忽视的是，一方面，人工检测过程中，检测人员目视到的检测范围有限(例如难以检查到锥形灯杆背面的表面状况)，不能一次性地对灯杆完成360度的环形检测，检测效率低；另一方面，高杆灯常使用于开阔的环境或场所，周围无遮挡物，高空作业时如遇有风天气，检修人员的生命安全易受到威胁。因此，利用灯杆检测机器人(搭载有相机)代替人工高空作业以检测灯杆表面的病害状况，逐渐成为了一种主流方式。

但现有的检测机器人在沿灯杆攀爬过程中，如果灯杆的上下杆径不一致，会导致检测机器人难以自适应地贴杆爬行，容易发生倾斜或晃动甚至坠落的状况。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种爬杆机器人，用以提高机器人整体适杆爬行过程中的稳定性。

本申请实施例提供的一种爬杆机器人，包括：环形框架、N组爬行小车、N组连杆结构、M组调径结构以及N组水平保持结构，所述N大于1，所述M大于等于1且小于等于N；

所述环形框架为锁合结构，通过打开和锁闭所述环形框架以使所述环形框架环绕灯杆；

N组所述连杆结构的上端沿所述环形框架的周向均匀安装于所述环形框架，且每组所述连杆结构的下端分别活动连接一组爬行小车，所述爬行小车可沿所述灯杆爬行；

所述N组连杆结构包括M组可变形连杆结构，每组所述可变形连杆结构分别装设一组所述调径结构，所述调径结构用于通过调控所述可变形连杆结构的连杆组成的形状，以改变所述可变形连杆结构下端连接的爬行小车相对环形框架中心轴的距离；

每相邻两组所述连杆结构之间活动连接一组所述水平保持结构，所述水平保持结构用于控制相邻两组所述连杆结构下端连接的爬行小车同步改变相对所述环形框架中心轴的距离。

可选地，所述可变形连杆结构为由相互平行的两条横边及相互平行的两条竖向边组成的平行四边形结构，且所述平行四边形结构的四条边转动连接；

其中一条横边为固定安装于环形框架外围的横向平台；另一条横边靠近所述环形框架中心轴的一端活动连接一组所述爬行小车；所述调径结构用于通过调控两条所述竖向边的间距以改变所述爬行小车相对所述环形框架中心轴的距离。

可选地，所述调径结构包括伺服丝杆电机和导向槽；

一条所述竖向边的外侧固定安装所述伺服丝杆电机，另一条所述竖向边的外侧设置有滑轨且所述导向槽安装于所述滑轨上；

所述伺服丝杆电机的丝杆延伸至所述导向槽内；所述伺服丝杆电机通过驱动所述丝杆改变两条所述竖向边的间距，以调整所述导向槽在所述滑轨上的位置。

可选地，所述导向槽包括弹性结构、丝杆螺母、第一传感器和第一感应片；所述弹性结构和所述丝杆螺母沿槽底到槽顶的方向依次装设于导向槽内；所述第一感应片装设于所述弹性结构靠近所述槽顶的一端，所述第一传感器固定安装于所述导向槽且靠近所述槽底的位置；

在所述爬行小车沿所述灯杆上爬过程中：

所述弹性结构在预张力的作用下可推动所述第一感应片远离所述第一传感器；所述第一传感器用于在检测不到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送开启信号以启动所述伺服丝杆电机；在所述伺服丝杆电机的驱动下，所述丝杆螺母沿所述丝杆朝所述槽底的方向移动以减小两条所述竖向边的间距，使得所述导向槽因所述平行四边形结构变化沿所述滑轨向上滑动；

所述弹性结构因所述丝杆螺母朝所述槽底的方向移动发生压缩，以带动所述第一感应片朝靠近所述第一传感器的方向移动；所述第一传感器还用于检测到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送关闭信号以关闭所述伺服丝杆电机。

可选地，所述导向槽包括弹性结构、丝杆螺母、第一传感器和第一感应片；所述弹性结构和所述丝杆螺母沿槽底到槽顶的方向依次装设于导向槽内；所述第一感应片装设于所述弹性结构靠近所述槽顶的一端，所述第一传感器固定安装于所述导向槽且靠近所述槽底的位置；

在所述爬行小车沿所述灯杆下爬过程中：

所述弹性结构在预压力的作用下可推动所述第一感应片靠近所述第一传感器；所述第一传感器用于在检测到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送开启信号以启动所述伺服丝杆电机；在所述伺服丝杆电机的驱动下，所述丝杆螺母沿所述丝杆朝所述槽顶的方向移动以增大两条所述竖向边的间距，使得所述导向槽因所述平行四边形结构变化沿所述滑轨向下滑动；

所述弹性结构因所述丝杆螺母朝所述槽顶的方向移动发生伸张，以带动所述第一感应片朝远离所述第一传感器的方向移动；所述第一传感器还用于检测不到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送关闭信号以关闭所述伺服丝杆电机。

可选地，所述调径结构还包括定位结构，所述定位结构安装于滑轨所在的竖向边；

所述M大于等于2时，各个所述定位结构在各自竖向边的安装位置相同，用于控制各个定位结构对应的各个导向槽在各自滑轨上的初始位置相同，使得每个导向槽对应的爬行小车相对所述环形框架中心轴的初始距离相同。

可选地，所述定位结构包括第二传感器和第二感应片；

各个所述第二传感器在各自滑轨所在的竖向边的安装位置相同；

各个所述第二感应片在对应的各个导向槽的安装位置相同。

可选地，所述水平保持结构包括一根导向杆及两根长度相同的水平杆；

N根所述导向杆的上端沿所述环形框架的周向均匀安装于所述环形框架，每根所述导向杆的下端活动连接两根所述水平杆的一端，两根所述水平杆的另一端分别活动连接相邻两组所述连杆结构，且各个水平杆与各个所述连杆结构的连接点等高；

所述可变形连杆结构形状的改变可带动与所述可变形连杆结构连接的两根水平杆沿各自对应的导向杆同步上下移动，以控制与所述可变形连杆结构相邻的两组所述连杆结构下端连接的爬行小车同步改变相对所述环形框架中心轴的距离。

可选地，所述N组连杆结构为N组可变形连杆结构，每组所述可变形连杆结构的相同位置装设相同的所述调径结构，每组所述水平保持结构在相邻两组所述可变形连杆结构之间的安装位置相同；

每相邻两组所述可变形连杆结构在所述水平保持结构的平衡作用下，使得相邻两组所述可变形连杆结构下端连接的爬行小车相对所述环形框架中心轴的距离一致，以保持所述爬杆机器人整体相对水平面平行。

可选地，所述N组连杆结构包括M组可变形连杆结构和L组定形连杆结构，所述M加所述L等于所述N；

在N组所述水平保持结构的传动作用下，所述L组定形连杆结构下端连接的爬行小车相对所述环形框架中心轴的距离，因M组所述可变形连杆结构形状的改变发生变化。

可选地，所述爬行小车包括轮架、多组爬行轮和驱轮电机结构；

所述轮架与所述连杆结构的下端连接；

各组所述爬行轮中的两个爬行轮呈v形安装于所述轮架；

所述驱轮电机结构安装于所述轮架，用于驱动所述爬行轮转动以使所述爬行小车沿所述灯杆爬行。

可选地，所述环形框架由多组通过锁合件首尾连接的弧形框架拼合组成。

可选地，还包括固定装载于所述环形框架的信息采集装置。

可选地，所述弹性结构包括弹簧和弹簧导向块，所述弹簧导向块装设于所述弹簧和所述丝杆螺母之间，所述第一感应片固定安装于所述弹簧导向块。

可选地，所述M大于等于2时，每个所述伺服丝杆电机的功率一致，且每根丝杆的导程一致，以控制M组所述平行四边形结构的两条所述竖向边的间距变化速率相同。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请实施例的爬杆机器人，包括：环形框架、N组爬行小车、N组连杆结构、M组调径结构以及N组水平保持结构，N大于1，M大于等于1且小于等于N。锁合结构的环形框架作为整个机器人的安装连接架，可以对灯杆做360度的合围，及用于周向均匀安装N组连杆结构的上端。N组连杆结构包括分别装设一组调径结构的M组可变形连杆结构，调径结构通过调控对应的可变形连杆结构的连杆组成的形状，可以改变可变形连杆结构下端连接的爬行小车相对环形框架中心轴的距离，即调径结构通过调控可变形连杆结构可使爬行小车以一定的压紧力贴杆爬行。因每相邻两组连杆结构之间活动连接一组水平保持结构，水平保持结构可以用于控制相邻两组连杆结构下端连接的爬行小车同步改变相对环形框架中心轴的距离，故可以理解为，各组爬行小车在水平保持结构的作用下能统一实现适杆爬行；可见，本申请实施例的爬杆机器人具有自适应调节功能，能应对不同杆径的杆段实现适杆爬行，以提高其爬杆过程中的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例爬杆机器人的一个作业示意图；

图2为本申请实施例爬杆机器人的一个结构示意图；

图3为本申请实施例环形框架的一个结构示意图；

图4为本申请实施例爬杆机器人的另一个结构示意图；

图5为本申请实施例调径结构的一个结构示意图；

图6为本申请实施例爬杆机器人的另一个结构示意图；

图7为本申请实施例爬行小车的一个结构示意图；

其中，附图标记为：

10、环形框架；11、第一框架；12、第二框架；20、爬行小车；201、轮架；202、爬行轮；203、驱轮电机结构；30、连杆结构；31、可变形连杆结构；311、横边；312、竖向边；32、滑轨；40、调径结构；401、伺服丝杆电机；4011、丝杆；402、导向槽；4021、槽顶；4022、丝杆螺母；4023、第一传感器；4024、第一感应片；4025、弹簧；4026、弹簧导向块；403、第二传感器；404、第二感应片；50、水平保持结构；501、导向杆；502、水平杆；503、导向滑块；504、水平杆连接块；60、信息采集装置；61、灯杆；611、灯杆棱边。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

下面将结合图1至图7对本申请提供的爬杆机器人做实施例说明，其中主要以高度越高的地方，杆径越小的灯杆为应用场景做说明，需要说明的是，图示中的结构仅用以示例说明而非对其限定，例如连杆结构30的构造及其组数可由需而定；本申请中的适径调整，应当理解为，为适应不同杆径的杆段而做调整，以实现爬行小车20的贴杆爬行；本申请提供的爬杆机器人不但可以应用于可变直径的杆状结构(例如灯杆)，也可以用于统一杆径的杆状结构。

请参阅图1至图4，本申请提供一种爬杆机器人的一个实施例，包括：环形框架10、N组爬行小车20、N组连杆结构30、M组调径结构40以及N组水平保持结构50，N大于1，M大于等于1且小于等于N；环形框架10为锁合结构，通过打开和锁闭环形框架10以使环形框架10环绕灯杆61；N组连杆结构30的上端沿环形框架10的周向均匀安装于环形框架10，且每组连杆结构30的下端分别活动连接一组爬行小车20(爬行小车20可视为可以相对连杆结构30转动，以便其调整爬杆过程中的倾角而实现适杆爬行)，爬行小车20可沿灯杆61爬行；N组连杆结构30包括M组可变形连杆结构31，每组可变形连杆结构31分别装设一组调径结构40，调径结构40用于通过调控可变形连杆结构31的连杆组成的形状，以改变可变形连杆结构31下端连接的爬行小车20相对环形框架中心轴的距离；每相邻两组连杆结构30之间活动连接一组水平保持结构50，水平保持结构50用于控制相邻两组连杆结构30下端连接的爬行小车20同步改变相对环形框架中心轴的距离。

锁合结构的环形框架10作为整个机器人的安装连接架，可以对灯杆61做360度的合围，及用于周向均匀安装N组连杆结构30的上端。N组连杆结构30包括分别装设一组调径结构40的M组可变形连杆结构31，调径结构40通过调控对应的可变形连杆结构31的连杆组成的形状，可以改变可变形连杆结构31下端连接的爬行小车20相对环形框架中心轴的距离，即调径结构40通过调控可变形连杆结构31可使爬行小车20以一定的压紧力贴杆爬行。因每相邻两组连杆结构30之间活动连接一组水平保持结构50，水平保持结构50可以用于控制相邻两组连杆结构30下端连接的爬行小车20同步改变相对环形框架中心轴的距离，故可以理解为，各组爬行小车20在水平保持结构50的作用下能统一实现适杆爬行；可见，本申请实施例的爬杆机器人具有自适应调节功能，能应对不同杆径的杆段实现适杆爬行，以提高其爬杆过程中的稳定性。

请参阅图1至图4，在一个具体实施方式中，可变形连杆结构31为由相互平行的两条横边311及相互平行的两条竖向边312组成的平行四边形结构，且平行四边形结构的四条边转动连接，该平行四边形结构可视为相对环形框架10转动；其中一条横边311为固定安装于环形框架10外围的横向平台，另一条横边311靠近环形框架中心轴的一端活动连接一组爬行小车20；调径结构40用于通过调控两条竖向边312的间距以改变爬行小车20相对环形框架中心轴的距离，使得爬行小车20可以适应灯杆61的杆径变化。可选地，调径结构40包括伺服丝杆电机401和导向槽402；一条竖向边312的外侧固定安装伺服丝杆电机401，另一条竖向边312的外侧设置有滑轨32且导向槽402安装于滑轨32上，此处的外侧是指平行四边形结构合围起来的区域之外；伺服丝杆电机401的丝杆4011延伸至导向槽402内；伺服丝杆电机通过驱动丝杆改变两条竖向边的间距，以调整导向槽在滑轨上的位置，从而可使得爬行小车20实现对不同杆径的适应。

请参阅图1至图5，在一个具体实施方式中，导向槽402包括弹性结构、丝杆螺母4022、第一传感器4023和第一感应片4024；远离环形框架中心轴的竖向边312固定安装伺服丝杆电机401，导向槽402的槽底安装于滑轨32上且槽顶4021位于平行四边形结构的外侧；弹性结构和丝杆螺母4022沿槽底到槽顶4021的方向依次装设于导向槽402内；第一感应片4024装设于弹性结构靠近槽顶4021的一端，第一传感器4023固定安装于导向槽402且靠近槽底的位置。可选地，弹性结构包括弹簧4025和弹簧导向块4026，弹簧导向块4026装设于弹簧4025和丝杆螺母4022之间，弹簧4025、弹簧导向块4026和丝杆螺母4022可视为依次串接在丝杆4011上，第一感应片4024固定安装于弹簧导向块4026。为便于理解和说明，本申请中的弹性结构可具体理解成弹簧4025；故可见，弹簧导向块4026和丝杆螺母4022可理解为用于调控弹簧4025的压缩程度，第一传感器4023和第一感应片4024则用于检测弹簧4025的压缩程度以开启或关闭伺服丝杆电机401，使得两条竖向边312的间距发生改变，从而调整爬行小车20对灯杆61的压紧力。

在爬行小车20沿灯杆61上爬过程中：

弹簧4025在预张力的作用下可推动第一感应片4024远离第一传感器4023，该预张力的存在可理解为，爬行小车20上爬过程中会与小杆径的杆面产生间隔(爬行小车20以原来的倾角上爬会贴合不到小杆径的杆面)，相当于缺少了抵制物(杆面)抵住弹簧4025而让弹簧4025得以释放弹性张力，进而可推动弹簧导向块4026上的第一感应片4024远离第一传感器4023。而第一传感器4023因弹簧4025的预张力检测不到第一感应片4024时，会向伺服丝杆电机401发送开启信号以启动伺服丝杆电机401，使得运转的伺服丝杆电机401驱动丝杆螺母4022朝槽底方向移动。其中，因伺服丝杆电机401固定安装于一条竖向边，而丝杆螺母4022朝槽底方向的移动可减小两条竖向边的间距，即平行四边形结构的形状发生变化，因此，为适应这种形变自由度，导向槽会沿滑轨向上滑动，以使得横边311末端的爬行小车20朝杆贴紧，从而实现爬行小车20从大杆径到小杆径的变径调整，完成贴杆上爬。另一方面，直到第一传感器4023因弹簧4025被压缩而检测到第一感应片4024，伺服丝杆电机401才会接收到第一传感器4023发送的关闭信号以停止驱动丝杆螺母4022。

相反地，在爬行小车20沿灯杆61下爬过程中：

弹簧4025在预压力的作用下可推动第一感应片4024靠近第一传感器4023，该预压力的存在可理解为，爬行小车20下爬过程中，大杆径的杆面给其的抵制力会比小杆径的大，相当于使得弹簧4025受到更大的压紧力。而第一传感器4023因弹簧4025受预压力检测到第一感应片4024时，会向伺服丝杆电机401发送开启信号以启动伺服丝杆电机401，使得丝杆螺母4022在伺服丝杆电机401的驱动下朝槽顶4021的方向移动。其中，丝杆螺母4022朝槽顶方向的移动，可增大两条竖向边的间距，使得导向槽因平行四边形结构变化沿滑轨向下滑动，从而带动横边311末端的爬行小车20使之朝杆贴紧，实现爬行小车20从小杆径到大杆径的变径调整，完成贴杆下爬。另一方面，第一传感器4023因弹簧4025伸张检测不到第一感应片4024后，第一传感器4023会向伺服丝杆电机401发送关闭信号以关闭伺服丝杆电机401，即停止驱动丝杆螺母4022。

请参阅图1至图5，在一个具体实施方式中，调径结构40还包括定位结构，定位结构安装于滑轨32所在的竖向边312；M大于等于2时，各个定位结构在各自竖向边312的安装位置相同，可用于控制各个定位结构对应的各个导向槽402在各自滑轨32上的初始位置(即机械零点)相同，使得每个导向槽402对应的爬行小车20相对环形框架中心轴的初始距离相同。可选地，定位结构包括第二传感器403和第二感应片404，各个第二传感器403在各自滑轨32所在的竖向边312的安装位置相同，各个第二感应片404在对应的各个导向槽402的安装位置相同；设置第二传感器403的目的主要在于，让导向槽402在各自的滑轨32上有位置参考点，而在相同位置上设置该参考点，则可保证每个导向槽402的机械零点相同，即在源头上控制各组的两条竖向边312的间距初始时相同，以便各爬行小车20在同起点的基础上实现同步爬杆。

通过以上实施例可知，只要一致地控制好各丝杆螺母4022的运动状况(例如移动速率)，即可促进各爬行小车20同步爬杆这一目的的实现。优选地，为了在控制上进一步实现各爬行小车20的同步爬杆，每个伺服丝杆电机401的功率应一致，且每根丝杆4011的导程一致，以控制M组平行四边形结构的两条竖向边312的间距变化速率相同，具体表现包括，保证每个平行四边形结构的偏转速度和偏转角度相同。得益于丝杆4011的使用，若爬杆机器人故障，爬杆机器人的重力很难或不能反向驱动丝杆4011，这使得平行四边形结构的摆动角度不变化或缓慢变化，爬杆机器人所合围成的圈经不变化或缓慢变化，从而使得机器人可以悬停在灯杆上或缓慢下降，实现防坠落的功能。

可选地，本申请实施例中的第一传感器4023和第二传感器403具体可以是激光对射传感器，此传感器可有U型槽，在U型槽两侧有光束发射点和接收点，而感应片的作用可以是通过隔断U型槽中的光束以触发激光对射传感器，使得激光对射传感器发送信号，例如发送关闭伺服丝杆电机401的信号。

请参阅图2和图6，在一个具体实施方式中，水平保持结构50包括一根导向杆501及两根长度相同的水平杆502；N根导向杆501的上端沿环形框架10的周向均匀安装于环形框架10，每根导向杆501的下端活动连接两根水平杆502的一端，两根水平杆502的另一端分别活动连接相邻两组连杆结构30，且各个水平杆502与各个连杆结构30的连接点等高，其中，各个连接点等高的设置可有效发挥各水平保持结构50对整个机器人的水平保持效力(具体表现例如，使得机器人整体不产生水平偏转)。每根导向杆501的下端活动连接两根水平杆502的一端具体可以为：每根导向杆501上设置有导向滑块503，导向滑块503与水平杆连接块504铰接，水平杆连接块504用于铰接两根水平杆502的一端。如图6所示，导向杆501和导向滑块503的组合方式，是一种直线导向并限制导向滑块503周向转动的方式，而通过其他结构实现的方案也可以认为是本申请实施例的替代方案，例如选用线性滑轨结构实现。可变形连杆结构31形状的改变可带动与可变形连杆结构31连接的两根水平杆502沿各自对应的导向杆501同步上下移动，以控制与可变形连杆结构31相邻的两组连杆结构30下端连接的爬行小车20同步改变相对环形框架中心轴的距离，即使得所有爬行小车20实现同步地贴杆爬行。其中，连杆结构30在环形框架10的安装位置与导向杆501在环形框架10的安装位置不重合。实际应用中，合围起来的水平杆502可视为类伞骨结构。

下面将就N组连杆结构30中是否为N组可变形连杆结构31两种情况，分析水平保持结构50在爬杆机器人中的作用；为便于说明和理解，N为数值三，N组连杆结构30包括M组可变形连杆结构31(M为数值一)和L组定形连杆结构(L为数值二)，其中，可变形连杆结构31为平行四边形结构，定形连杆结构为一根粗杆：

三组连杆结构30均为三组平行四边形结构时：每组平行四边形结构的相同位置装设相同的调径结构40，每组水平保持结构50在相邻两组平行四边形结构之间的安装位置相同；每相邻两组平行四边形结构在水平保持结构50的平衡作用下，使得相邻两组平行四边形结构下端连接的爬行小车20相对环形框架中心轴的距离一致，以保持爬杆机器人整体相对水平面平行。因每组平行四边形结构在各自调径结构40的调控作用下，可以独立地实现适径调整，即改变两条竖向边312的间距以实现爬行小车20在不同杆径上的贴杆爬行；故此种情况下的水平保持结构50可以使相邻两组平行四边形结构的偏转角度始终一致，从而保证周向所有的平行四边形结构的偏转角度一致，对应表现为，所有爬行小车20的同步调整使得环形框架10与水平面平行，爬杆机器人整体不产生水平偏转(即在各个水平方向上不发生倾斜)，同时该结构可保证灯杆始终处于爬杆机器人的中心位置。

三组连杆结构30包括一组平行四边形结构和两根粗杆时：在三组水平保持结构50的传动作用下，两根粗杆下端连接的爬行小车20相对环形框架中心轴的距离，可因一组平行四边形结构形状的改变(主动性的，受调径结构40调控而发生变化)发生变化。此种情况下的水平保持结构50主要起的是传动作用，目的是带动粗杆下端连接的爬行小车20(被动性的)做适径调整，以实现所有的爬行小车20同步改变相对环形框架中心轴的距离；不同的是，此处的水平保持结构50虽可对爬杆机器人整体做一定水平方向上的不倾斜保持，但此处的水平保持效果不如三组连杆结构30均为平行四边形结构时的效果。

实际应用中，灯杆的一般高度是15米以上，常为八棱、十二棱和十八棱的锥形独体结构。请参阅图1和图7，在一个具体实施方式中，爬行小车20包括轮架201、多组爬行轮202和驱轮电机结构203，轮架201与连杆结构30的下端连接；各组爬行轮中的两个爬行轮202呈v形安装于轮架201，爬行小车20与灯杆的接触为V形设计，可使得爬行小车20两边的爬行轮202分别处于灯杆棱边611的两侧，起到限制机器人周向转动的作用。驱轮电机结构203安装于轮架201，用于驱动爬行轮202转动以使爬行小车20沿灯杆61爬行；可选地，驱轮电机结构203包括与爬行轮202连接的驱轮电机。

请参阅图2和图3，在一个具体实施方式中，环形框架10由多组通过锁合件首尾连接的弧形框架拼合组成。可选地，环形框架10由第一框架11和第二框架12组合而成，两者之间通过两个销轴连接，使用时松开其中一个销轴(可以理解为铰链销)，环形框架10可以打开，打开的环形框架10抱合灯杆后，插入铰链销即可将爬杆机器人安装到灯杆上。需要说明的是，机器人安装时需要拆下影响机器人对半打开的水平保持结构50上的一条水平杆502，机器人安装完成后再将水平杆502原样连接上；若水平杆502与连杆结构30是通过插销连接的，则机器人安装完成后需要再将用于连接水平杆502的插销(可以理解为铰链销)插上。本申请实施例的环形框架10不一定是圆形结构，也可以为多边形结构；该环形框架10可以用两个铰链销连接，也可以用一个铰链销和一个锁扣连接。

请参阅图2，在一个具体实施方式中，爬杆机器人还包括固定装载于环形框架10的信息采集装置60，具体可以是用于采集灯杆表面信息的视觉相机。视觉相机可以通过相机支架固定在环形框架10上，在爬杆机器人爬行时对灯杆进行快速检测，以替代人工高空作业；视觉相机的个数可以根据相机视野和灯杆杆径确定，不一定如图所示的六个。

可见，在实际应用中，面对变径灯杆，本申请的调径结构40可视为实时的自动调整结构，其通过调控对应的可变形连杆结构31的形状，可使得爬行小车20以理想的压紧力贴杆爬行于不同杆径的杆段，且能防止爬杆机器人倾斜晃动或坠落；此外，得益于水平保持结构50的使用，本申请中周向布置的各爬行小车20与环形框架中心轴的距离相同，爬杆机器人在水平方向上的稳定性可得以提高，从而保证了信息采集装置60能稳定地采集数据。优选地，本申请的连杆结构30均为平行四边形结构时，在水平保持结构50的配合作用下，本申请中各爬行小车20的偏转角度始终一致，爬杆机器人整体不产生水平偏转，具体表现包括各爬行小车20的爬行高度一致，以及环形框架10相对于水平面平行，从而可保证信息采集时的稳定性，并提高机器人爬杆作业的时效性。

以上说明中若出现转动连接或活动连接的连接方式，具体可以理解为铰接方式。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。

Claims (13)

1.一种爬杆机器人，其特征在于，包括：环形框架、N组爬行小车、N组连杆结构、M组调径结构以及N组水平保持结构，所述N大于1，所述M大于等于1且小于等于N；

所述环形框架为锁合结构，通过打开和锁闭所述环形框架以使所述环形框架环绕灯杆；

N组所述连杆结构的上端沿所述环形框架的周向均匀安装于所述环形框架，且每组所述连杆结构的下端分别活动连接一组爬行小车，所述爬行小车可沿所述灯杆爬行；

所述N组连杆结构包括M组可变形连杆结构，每组所述可变形连杆结构分别装设一组所述调径结构，所述调径结构用于通过调控所述可变形连杆结构的连杆组成的形状，以改变所述可变形连杆结构下端连接的爬行小车相对环形框架中心轴的距离；

每相邻两组所述连杆结构之间活动连接一组所述水平保持结构，所述水平保持结构用于控制相邻两组所述连杆结构下端连接的爬行小车同步改变相对所述环形框架中心轴的距离。

2.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述可变形连杆结构为由相互平行的两条横边及相互平行的两条竖向边组成的平行四边形结构，且所述平行四边形结构的四条边转动连接；

其中一条横边为固定安装于所述环形框架外围的横向平台；另一条横边靠近所述环形框架中心轴的一端活动连接一组所述爬行小车；所述调径结构用于通过调控两条所述竖向边的间距以改变所述爬行小车相对所述环形框架中心轴的距离。

3.根据权利要求2所述的爬杆机器人，其特征在于，所述调径结构包括伺服丝杆电机和导向槽；

一条所述竖向边的外侧固定安装所述伺服丝杆电机，另一条所述竖向边的外侧设置有滑轨且所述导向槽安装于所述滑轨上；

所述伺服丝杆电机的丝杆延伸至所述导向槽内；所述伺服丝杆电机通过驱动所述丝杆改变两条所述竖向边的间距，以调整所述导向槽在所述滑轨上的位置。

4.根据权利要求3所述的爬杆机器人，其特征在于，所述导向槽包括弹性结构、丝杆螺母、第一传感器和第一感应片；所述弹性结构和所述丝杆螺母沿槽底到槽顶的方向依次装设于导向槽内；所述第一感应片装设于所述弹性结构靠近所述槽顶的一端，所述第一传感器固定安装于所述导向槽且靠近所述槽底的位置；

在所述爬行小车沿所述灯杆上爬过程中：

所述弹性结构在预张力的作用下可推动所述第一感应片远离所述第一传感器；所述第一传感器用于在检测不到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送开启信号以启动所述伺服丝杆电机；在所述伺服丝杆电机的驱动下，所述丝杆螺母沿所述丝杆朝所述槽底的方向移动以减小两条所述竖向边的间距，使得所述导向槽因所述平行四边形结构变化沿所述滑轨向上滑动；

所述弹性结构因所述丝杆螺母朝所述槽底的方向移动发生压缩，以带动所述第一感应片朝靠近所述第一传感器的方向移动；所述第一传感器还用于检测到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送关闭信号以关闭所述伺服丝杆电机。

5.根据权利要求3所述的爬杆机器人，其特征在于，所述导向槽包括弹性结构、丝杆螺母、第一传感器和第一感应片；所述弹性结构和所述丝杆螺母沿槽底到槽顶的方向依次装设于导向槽内；所述第一感应片装设于所述弹性结构靠近所述槽顶的一端，所述第一传感器固定安装于所述导向槽且靠近所述槽底的位置；

在所述爬行小车沿所述灯杆下爬过程中：

所述弹性结构在预压力的作用下可推动所述第一感应片靠近所述第一传感器；所述第一传感器用于在检测到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送开启信号以启动所述伺服丝杆电机；在所述伺服丝杆电机的驱动下，所述丝杆螺母沿所述丝杆朝所述槽顶的方向移动以增大两条所述竖向边的间距，使得所述导向槽因所述平行四边形结构变化沿所述滑轨向下滑动；

所述弹性结构因所述丝杆螺母朝所述槽顶的方向移动发生伸张，以带动所述第一感应片朝远离所述第一传感器的方向移动；所述第一传感器还用于检测不到所述第一感应片时，向所述伺服丝杆电机发送关闭信号以关闭所述伺服丝杆电机。

6.根据权利要求3所述的爬杆机器人，其特征在于，所述调径结构还包括定位结构，所述定位结构安装于滑轨所在的竖向边；

所述M大于等于2时，各个所述定位结构在各自竖向边的安装位置相同，用于控制各个定位结构对应的各个导向槽在各自滑轨上的初始位置相同，使得每个导向槽对应的爬行小车相对所述环形框架中心轴的初始距离相同。

7.根据权利要求6所述的爬杆机器人，其特征在于，所述定位结构包括第二传感器和第二感应片；

各个所述第二传感器在各自滑轨所在的竖向边的安装位置相同；

各个所述第二感应片在对应的各个导向槽的安装位置相同。

8.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述水平保持结构包括一根导向杆及两根长度相同的水平杆；

N根所述导向杆的上端沿所述环形框架的周向均匀安装于所述环形框架，每根所述导向杆的下端活动连接两根所述水平杆的一端，两根所述水平杆的另一端分别活动连接相邻两组所述连杆结构，且各个水平杆与各个所述连杆结构的连接点等高；

所述可变形连杆结构形状的改变可带动与所述可变形连杆结构连接的两根水平杆沿各自对应的导向杆同步上下移动，以控制与所述可变形连杆结构相邻的两组所述连杆结构下端连接的爬行小车同步改变相对所述环形框架中心轴的距离。

9.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述N组连杆结构为N组可变形连杆结构，每组所述可变形连杆结构的相同位置装设相同的所述调径结构，每组所述水平保持结构在相邻两组所述可变形连杆结构之间的安装位置相同；

每相邻两组所述可变形连杆结构在所述水平保持结构的平衡作用下，使得相邻两组所述可变形连杆结构下端连接的爬行小车相对所述环形框架中心轴的距离一致，以保持所述爬杆机器人整体相对水平面平行。

10.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述N组连杆结构包括M组可变形连杆结构和L组定形连杆结构，所述M加所述L等于所述N；

在N组所述水平保持结构的传动作用下，所述L组定形连杆结构下端连接的爬行小车相对所述环形框架中心轴的距离，因M组所述可变形连杆结构形状的改变发生变化。

11.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述爬行小车包括轮架、多组爬行轮和驱轮电机结构；

所述轮架与所述连杆结构的下端连接；

各组所述爬行轮中的两个爬行轮呈v形安装于所述轮架；

所述驱轮电机结构安装于所述轮架，用于驱动所述爬行轮转动以使所述爬行小车沿所述灯杆爬行。

12.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，所述环形框架由多组通过锁合件首尾连接的弧形框架拼合组成。

13.根据权利要求1所述的爬杆机器人，其特征在于，还包括固定装载于所述环形框架的信息采集装置。

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