CN218398139U - 一种基于柔性臂的攀爬机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了机械控制领域的一种基于柔性臂的攀爬机器人，包括总支架，总支架的顶部设置有电机小支架，电机小支架的一侧固定连接有电机，且电机的转轴固定连接有联轴器，且联轴器的表面套设有绕线盘，总支架的底部设置有小电磁铁。本实用新型中，通过总支架，可对电机小支架和第一固定架进行支撑，通过电机、联轴器和绕线盘，可对软细铁丝进行缠绕，通过小电磁铁和大电磁铁，达到吸附在金属表面，通过弹簧，达到对第二固定架支撑的效果，也方便第二固定架进行复位，通过铁丝收束器和软细铁丝，达到辅助总支架移动的效果，该攀爬机器人可在不同地方进行使用，替代人工进行进行作业。

Description

一种基于柔性臂的攀爬机器人

技术领域

本实用新型涉及机械控制领域，具体是一种基于柔性臂的攀爬机器人。

背景技术

随着社会的发展，出现了许多机械臂。其中包括刚性机械臂和柔性机械臂。其中刚醒机械臂在攀爬过程中若用实现较高自由度，则整体结构十分繁琐，容易出现重心不稳等情况；若整体结构轻便则会出现各部分动作僵硬、运动自由度不高等缺陷。而与刚性机械臂相比较，柔性机械臂具有结构轻、载重自重比高等特性，因而具有较低的能耗、较大的操作空间和很高的效率，其响应快速而准确，有着很多潜在的优点，在工业、国防等应用领域中占有十分重要的地位。随着宇航业及机器人业的飞速发展，越来越多地采用由若干个柔性构件组成的多柔体系统。传统的多刚体动力学的分析方法及控制方法己不能满足多柔体系统的动力分析及控制的要求。柔性机械臂作为最简单的非平凡多柔体系统，被广泛地用作多柔体系统的研究模型。因此，近年来对柔性机械臂的应用研究已受到广泛的关注，引起了国内外许多学者和专家的兴趣。

以电力领域为例随着现代电力行业的不断发展，人们对电的需求急剧上升，高压、特高压电力传输的技术已经达到了很高的水平。但是对于输电线铁塔巡检与维护的智能化程度还很落后，主要依赖人工或半人工方式进行输电线及相关装置的维护。且输电线电力铁塔大部分都架设在郊区，有些甚至是山上，加之输电线铁塔的架设高度往往都是十几米甚至几十米高，靠人工巡检不仅劳动强度很大，且危险系数极高。因此，利用机器人代替人来完成上述任务是一种必然趋势，因此，本领域技术人员提供了一种基于柔性臂的攀爬机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于柔性臂的攀爬机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于柔性臂的攀爬机器人，包括总支架，所述总支架的顶部设置有电机小支架，所述电机小支架的一侧固定连接有电机，且电机的转轴固定连接有联轴器，且联轴器的表面套设有绕线盘，所述总支架的底部设置有小电磁铁，所述总支架的一侧设置有第一固定架，所述第一固定架的一侧固定连接有弹簧，所述弹簧远离第一固定架的一侧固定连接有第二固定架，所述第二固定架的一侧固定连接有铁丝收束器，且铁丝收束器的一端固定连接有软细铁丝，所述软细铁丝远离铁丝收束器的一端与绕线盘接触，且缠绕于绕线盘的表面，所述第二固定架的顶部设置有拍摄记录仪，所述第二固定架的底部设置有大电磁铁。

作为本实用新型进一步的方案：所述电机小支架的数量为四个，且分布在总支架顶部的四角，所述电机小支架的表面螺纹连接有第一螺栓，且第一螺栓与总支架螺纹连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述小电磁铁和大电磁铁的表面均螺纹连接有第二螺栓，且第二螺栓分别与总支架和第二固定架螺纹连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述总支架底部前端的两侧均设置有车轮，两个所述车轮通过车轴传动连接。

作为本实用新型再进一步的方案：所述铁丝收束器的数量为四个，且均匀分别在第二固定架的四角。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中，通过总支架，可对电机小支架和第一固定架进行支撑，通过电机、联轴器和绕线盘，可对软细铁丝进行缠绕，通过小电磁铁和大电磁铁，达到吸附在金属表面，通过弹簧，达到对第二固定架支撑的效果，也方便第二固定架进行复位，通过铁丝收束器和软细铁丝，达到辅助总支架移动的效果，通过拍摄记录仪，方便对周围环境进行拍摄，该攀爬机器人可在不同地方进行使用，替代人工进行进行作业。

2、本实用新型中，通过第一螺栓，可将电机小支架固定在总支架上，通过第二螺栓，方便对小电磁铁和大电磁铁进行固定，也方便对其进行更换，通过车轮，方便辅助总支架进行移动。

3、本实用新型中，通过总支架内部长方形空间可对少量的物品进行储存，也方便对物品进行运输。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型结构第一固定架的示意图；

图3为本实用新型电机小支架和电机的连接示意图。

图中：1、总支架；2、电机小支架；3、电机；4、联轴器；5、绕线盘；6、小电磁铁；7、第一固定架；8、弹簧；9、第二固定架； 10、铁丝收束器；11、软细铁丝；12、拍摄记录仪；13、大电磁铁； 14、第一螺栓；15、第二螺栓；16、车轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种基于柔性臂的攀爬机器人，包括总支架1，总支架1的顶部设置有电机小支架2，电机小支架2的一侧固定连接有电机3，且电机3的转轴固定连接有联轴器 4，且联轴器4的表面套设有绕线盘5，具体的，绕线盘5上开设有小孔，使用螺栓通过绕线盘5和联轴器4上的孔，实现绕线盘5及联轴器4在电机3转轴部分的周向转动，电机3转动时，会带动联轴器 4和绕线盘5的转动，从而实现细软铁丝11的收缩和放松，总支架1 的底部设置有小电磁铁6，总支架1的一侧设置有第一固定架7，具体的，第一固定架7上开设有安装弹簧8的孔，并使用玻璃胶进行连接，第一固定架7的一侧固定连接有弹簧8，弹簧8远离第一固定架7的一侧固定连接有第二固定架9，第二固定架9的一侧固定连接有铁丝收束器10，且铁丝收束器10的一端固定连接有软细铁丝11，软细铁丝11远离铁丝收束器10的一端与绕线盘5接触，且缠绕于绕线盘5的表面，第二固定架9的顶部设置有拍摄记录仪12，第二固定架9的底部设置有大电磁铁13，小电磁铁6和大电磁铁13在拆卸后，可替换为吸盘吸附或者机械爪抓取，这样可以实现在光滑的表面或者有可供抓取着力的不同环境中爬行，还可以在此机器人的基础上附加一个能自动控制的机械臂(拆卸机械臂)，可以在人所不能到达的地方比如高塔上进行高空作业，逐步取代人工，具体的，攀爬机器人可采用控制器，控制部分采用51单片机STC89C52编写程序，使用矩阵按键能独立控制电机3的转速、正反方向，电磁铁电流大小等功能，通过总支架1内部长方形空间可对少量的物品进行储存，也方便对物品进行运输。

通过总支架1，可对电机小支架2和第一固定架7进行支撑，通过电机3、联轴器4和绕线盘5，可对软细铁丝11进行缠绕，通过小电磁铁6和大电磁铁13，达到吸附在金属表面，通过弹簧8，达到对第二固定架9支撑的效果，也方便第二固定架9进行复位，通过铁丝收束器10和软细铁丝11，达到辅助总支架1移动的效果，通过拍摄记录仪12，方便对周围环境进行拍摄，该攀爬机器人可在不同地方进行使用，替代人工进行进行作业。

在本实施例中，电机小支架2的数量为四个，且分布在总支架1 顶部的四角，电机小支架2的表面螺纹连接有第一螺栓14，且第一螺栓14与总支架1螺纹连接，通过第一螺栓14，可将电机小支架2 固定在总支架1上。

在本实施例中，小电磁铁6和大电磁铁13的表面均螺纹连接有第二螺栓15，且第二螺栓15分别与总支架1和第二固定架9螺纹连接，通过第二螺栓15，方便对小电磁铁6和大电磁铁13进行固定，也方便对其进行更换。

在本实施例中，总支架1底部前端的两侧均设置有车轮16，两个车轮16通过车轴传动连接。

在本实施例中，铁丝收束器10的数量为四个，且均匀分别在第二固定架9的四角。

本实用新型的工作原理是：先将机器人置于一金属表面，并将大电磁铁13通电吸附在金属表面上，同时驱动四个电机3转动，正转实现软细铁丝11收缩，反转实现软细铁丝11放松，先使各个电机3 正转带动细软铁丝实现弹簧8的拉压收缩步骤，带动弹簧8的始端总支架1部分向前移动，当移动到弹簧8可收缩范围最大值处附近时，后端两个小电磁铁6通电吸附，此时断开大电磁铁13的电流并驱使电机3反转放松软细铁丝11，机器人后端不动，前端在弹簧8弹性势能的作用下向前移动，往复此操作，即可实现机器人的平面运动；

在运动过程中，如若只控制同一侧的电机3转动，即可实现攀爬机器人的转向功能；

在运动过程中，如若遇到障碍物，先使弹簧8处于半压缩状态，前后大小电磁铁6保持通电吸附在运动表面，紧接着控制上侧两个电机3正转收线带动弹簧8收缩，控制下侧两个电机3反转并断开前端大电磁铁13的电流，此时，在弹簧8下端的弹性势能和上端的拉力机械能的作用下实现机器人前端的抬起功能，接着同时反转放松软细铁丝11，使半压缩状态下的弹簧8伸长，即可使机器人前端大电磁铁13附着在障碍物表面，最后重复平面运动过程，最终实现障碍翻越的功能；

在运动过程中，如若需要实现类似电力铁塔的垂直表面攀爬，则先使前后三个电磁铁正常通电吸附在垂直的金属铁架表面，然后减小后面两个小电磁铁6的电流，使其在正常吸附在铁架表面的情况下减小其吸附力；接着，驱动四个电机3正转收缩软细铁丝11，使得总支架1在线驱动的作用下实现保持小电磁铁6与铁架表面接触的状态下的沿接触面向上移动，随后，减小机器人前端的大电磁铁13的电流，使得机器人的前端在与接触面保持接触的状态下被弹簧8弹性势能作用，带动其沿接触面竖直向上运动，往复此操作，即可实现此种机器人的垂直面攀爬。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于柔性臂的攀爬机器人，包括总支架(1)，其特征在于：所述总支架(1)的顶部设置有电机小支架(2)，所述电机小支架(2)的一侧固定连接有电机(3)，且电机(3)的转轴固定连接有联轴器(4)，且联轴器(4)的表面套设有绕线盘(5)，所述总支架(1)的底部设置有小电磁铁(6)，所述总支架(1)的一侧设置有第一固定架(7)，所述第一固定架(7)的一侧固定连接有弹簧(8)，所述弹簧(8)远离第一固定架(7)的一侧固定连接有第二固定架(9)，所述第二固定架(9)的一侧固定连接有铁丝收束器(10)，且铁丝收束器(10)的一端固定连接有软细铁丝(11)，所述软细铁丝(11)远离铁丝收束器(10)的一端与绕线盘(5)接触，且缠绕于绕线盘(5)的表面，所述第二固定架(9)的顶部设置有拍摄记录仪(12)，所述第二固定架(9)的底部设置有大电磁铁(13)。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性臂的攀爬机器人，其特征在于：所述电机小支架(2)的数量为四个，且分布在总支架(1)顶部的四角，所述电机小支架(2)的表面螺纹连接有第一螺栓(14)，且第一螺栓(14)与总支架(1)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于柔性臂的攀爬机器人，其特征在于：所述小电磁铁(6)和大电磁铁(13)的表面均螺纹连接有第二螺栓(15)，且第二螺栓(15)分别与总支架(1)和第二固定架(9)螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于柔性臂的攀爬机器人，其特征在于：所述总支架(1)底部前端的两侧均设置有车轮(16)，两个所述车轮(16)通过车轴传动连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于柔性臂的攀爬机器人，其特征在于：所述铁丝收束器(10)的数量为四个，且均匀分别在第二固定架(9)的四角。

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