CN220862118U - 一种仿生爬杆路灯清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种仿生爬杆路灯清洁机器人,具体涉及清洁机器人技术领域。该爬杆路灯清洁机器人包括清扫机构、竖直移动机构、水平移动机构、扭转机构、进给机构和夹紧机构；所述清扫机构滑动设置在竖直移动机构上；所述竖直移动机构滑动设置在水平移动机构的顶部；所述水平移动机构的底部通过扭转机构与进给机构的顶部相连；所述夹紧机构设置在进给机构上。本实用新型通过竖直移动机构、水平移动机构、扭转机构实现机器人多方向、多角度的清洁；通过进给机构和夹紧机构稳定的爬杆，安全性强、操作简便，解决了人工攀爬与清洁工作带来的安全隐患。

Description

一种仿生爬杆路灯清洁机器人

技术领域

本实用新型涉及清洁机器人技术领域，具体涉及一种仿生爬杆路灯清洁机器人。

背景技术

随着我国现代化水平逐渐提高，人民生活水平也在不断提高，人们也享受着现代化设施所提供的便捷；但随着现代化设施日益增多，公共空间逐渐减少，因此需要提高对公共资源的利用率。提高公共空间利用率的方法之一便是通过提高一些公共设施的高度，如电线杆、红绿灯、路灯、监控设施等。

但设施高度的提高也带来了其他问题，如因一直暴露在空气中导致易受雨水腐蚀、太阳暴晒、风沙侵蚀、氧气氧化、需要频繁对设施进行检测、清洗和维修，安装与拆除的难度提高，检测维修过程复杂，更换步骤繁琐，且因杆具有一定的高度，传统方法便是利用高压水枪冲洗或依靠梯子、吊篮、云梯、高空作业车、搭建高架，甚至徒手攀爬，通过人工的方法进行安装、检测、清洗、维护、更换等，因而导致耗费的人力、物力、财力提高，且灵活性差，效率低下，若设施高度过高，或设施带有电流，甚至会对工人的生命安全产生威胁。

针对上述人工操作的缺点，需要一种既能代替人工进行攀爬，且能灵活处理上述问题的工具。随着科技的不断进步与发展，机械的智能化与专业化的水平不断提高，机器人领域也得到了重大突破，机器人可以代替人类进行诸多活动与工作，因此可以通过分析自然界各种生物的攀爬动作，选择合适的攀爬动作，并将动作进行进一步解析细化，根据所分析的运动步骤设计运动机构。通过设计出能够攀爬杆状的设施来代替工人攀爬，还可将相关的智能设备搭载在仿生爬杆机器人上进行一系列操作，以代替人类工作。因此，本实用新型提供一种仿生爬杆路灯清洁机器人，便是通过将清洁设备搭载在仿生爬杆机器人上进行路灯、红绿灯甚至监控设备等公共设施的清洁，代替工人的攀爬与清洁工作。

实用新型内容

为克服上述现有技术的不足，解决传统利用高压水枪冲洗或搭架攀爬的方法灵活性差、效率低下，且存在较多安全隐患的问题。本实用新型提供了一种仿生爬杆路灯清洁机器人，具体技术方案如下：

一种仿生爬杆路灯清洁机器人,包括清扫机构、竖直移动机构、水平移动机构、扭转机构、进给机构和夹紧机构；

所述清扫机构滑动设置在竖直移动机构上；所述竖直移动机构滑动设置在水平移动机构的顶部；所述水平移动机构的底部通过扭转机构与进给机构的顶部相连；所述夹紧机构设置在进给机构上。

优选地，所述清扫机构包括清洁刷、第一减速电机；所述第一减速电机的输出轴通过联轴器与清洁刷的刷轴相连。

优选地，所述竖直移动机构包括安装架、主动齿轮、从动齿轮、竖向设置在安装架内的两根第一滑轨、套设在第一滑轨上的竖直连接座以及第二减速电机；

所述清扫机构固定在竖直连接座上；所述第二减速电机的输出轴通过联轴器与主动齿轮通过键配合固定；所述主动齿轮和从动齿轮表面套设有同步传送带；所述竖直连接座设置有供第一滑轨穿过的通孔以及供同步传送带穿过的通槽；所述竖直连接座通过同步传送带带动沿着第一滑轨上下移动；所述安装架的底部设置有水平连接座。

优选地，所述水平移动机构包括安装板、第一滚珠丝杠副、第三减速电机以及水平设置在第一滚珠丝杠副左右两侧的第二滑轨；

所述第三减速电机的输出轴通过联轴器与第一滚珠丝杠副丝杆的一端连接；所述第一滚珠丝杠副的丝杆两端及第二滑轨的两端均通过轴承座固定在安装板顶部；所述水平连接座套设在第一滚珠丝杠副和第二滑轨上；所述第一滚珠丝杠副的第一丝母与水平连接座固定；所述安装板底部设置有第一传动轴。

还优选地，所述扭转机构包括外壳和第四减速电机；

所述第四减速电机固定在外壳上；所述外壳内部设置有第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮套设在第四减速电机的输出轴上，并通过键配合固定；所述第一齿轮和第二齿轮啮合；所述第二齿轮套设在第一传动轴上并通过键配合固定。

还优选地，所述进给机构包括安装机架以及设置在安装机架内的第二滚珠丝杠副、设置在第二滚珠丝杠副左右两侧的第一导轨、第五减速电机、第一夹爪固定座、第二夹爪固定座；

所述第五减速电机的输出轴与第二滚珠丝杠副的丝杆一端相连；所述第二滚珠丝杠副丝杆的两端和第一导轨的两端均通过轴承座与安装机架固定；所述第一夹爪固定座和第二夹爪固定座套设在第一导轨和第二滚珠丝杠副上。

所述第二滚珠丝杠副采用双旋向丝杠，包括第一丝杠段和第二丝杠段，所述第一丝杠段和第二丝杠段的表面螺纹方向相反；所述第一丝杠段的第二丝母与第一夹爪固定座固定；所述第二丝杠段的第三丝母与第二夹爪固定座固定。

进一步优选地，所述夹紧机构共两组，分别固定在第一夹爪固定座和第二夹爪固定座远离第一导轨的一侧。

所述夹紧机构包括夹爪安装架、第一夹爪连接座、第二夹爪连接座、第一齿条、第二齿条、传动齿轮、电机固定架和安装在电机固定架上的第六减速电机；

还进一步优选地，所述夹爪安装架远离进给机构的一侧水平设置有两根第二导轨；所述第一夹爪连接座和第二夹爪连接座的两端均滑动设置在第二导轨上；所述第一齿条和第二齿条水平设置在两根第二导轨之间；所述第一齿条的一端与第一夹爪连接座靠近夹爪安装架的一侧固定，另一端为自由端；所述第二齿条的一端与第二夹爪连接座靠近夹爪安装架的一侧固定，另一端为自由端；所述传动齿轮与第一齿条、第二齿条均啮合；所述传动齿轮套设在第六减速电机的输出轴上，并通过键配合固定；所述第一夹爪连接座远离夹爪安装架的一侧固定有第一爪手；所述第二夹爪连接座远离夹爪安装架的一侧固定有第二爪手和第三爪手。

更进一步优选地，所述夹爪安装架通过连接耳与第一夹爪固定座、第二夹爪固定座固定。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型具有充足的驱动力，结构简单、操作简便轻巧，各部件可拆卸更换，携带方便，安装简便，操作简单，标准件较多，维护便捷，工作稳定可靠，对工作环境的适应力强，可根据搭载的工作执行机构的不同完成不同的工作任务等诸多优点；本实用新型安全性强，可解决了人工攀爬与清洁工作带来的安全隐患。

附图说明

构成本申请的说明书附图用于提供对本申请的进一步理解，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型中清扫机构和竖直移动机构的结构示意图；

图3为本实用新型中水平移动机构的结构示意图；

图4为本实用新型中扭转机构的结构示意图；

图5为本实用新型中进给机构的结构示意图；

图6为本实用新型中夹紧机构的结构示意图；

图中，1-清扫机构；11-清洁刷；12-第一减速电机；2-竖直移动机构；21-安装架；22-第一滑轨；23-竖直连接座；24-第二减速电机；25-主动齿轮；26-从动齿轮；27-同步传送带；3-水平移动机构；31-水平连接座；32-安装板；33-第一滚珠丝杠副；34-第三减速电机；35-第二滑轨；36-第一丝母；37-第一传动轴；4-扭转机构；41-外壳；42-第四减速电机；43-第一齿轮；44-第二齿轮；5-进给机构；51-安装机架；52-第二滚珠丝杠副；53-第一导轨；54-第五减速电机；55-第一夹爪固定座；56-第二夹爪固定座；6-夹紧机构；61-夹爪安装架；611-连接耳；62-第二导轨；63-第一夹爪连接座；64-第二夹爪连接座；65-第一齿条；66-第二齿条；67-传动齿轮；68-电机固定架；69-第六减速电机；70-第一爪手；71-第二爪手；72-第三爪手；7-联轴器；8-轴承座。

具体实施方式

结合附图和实施例对本实用新型提供的一种仿生爬杆路灯清洁机器人的具体实施方式进行进一步说明。

如图1所示，一种仿生爬杆路灯清洁机器人,包括清扫机构1、竖直移动机构2、水平移动机构3、扭转机构4、进给机构5和夹紧机构6。其中，清扫机构1滑动设置在竖直移动机构1上；竖直移动机构2滑动设置在水平移动机构3的顶部；水平移动机构3的底部通过扭转机构4与进给机构5的顶部相连；夹紧机构6设置在进给机构5上。

如图2所示，清扫机构1包括清洁刷11和第一减速电机12；其中，第一减速电机12的输出轴通过联轴器7与清洁刷11的刷轴相连，用于控制刷头转动；优选地，清扫机构1其整体固定在竖直移动机构2的竖直连接座23上。

竖直移动机构2包括安装架21、竖向设置在安装架21内的两根第一滑轨22、套设在第一滑轨22上的竖直连接座23、第二减速电机24、主动齿轮25以及从动齿轮26；其中，安装架21的底部设置有水平连接座31,用于连接竖直移动机构2和水平移动机构3；第二减速电机24的输出轴通过联轴器7与主动齿轮25通过键配合固定；优选地，主动齿轮25和从动齿轮24表面套设有同步传送带27；竖直连接座23设置有供第一滑轨21穿过的通孔以及供同步传送带27穿过的通槽；固定在竖直连接座23上的清扫机构1通过同步传送带27的带动可实现沿着第一滑轨22上下移动。

如图3所示，水平移动机构3包括安装板32、第一滚珠丝杠副33、第三减速电机34以及水平设置在第一滚珠丝杠副33左右两侧的第二滑轨35；其中，第三减速电机34的输出轴通过联轴器7与第一滚珠丝杠副33丝杆的一端连接；第一滚珠丝杠副33的丝杆两端及第二滑轨35的两端均通过轴承座8固定在安装板32的顶部；安装板32的底部设置有第一传动轴37，第一传动轴37与扭转机构4相连。优选地，水平连接座31套设在第一滚珠丝杠副33和第二滑轨35上；第一滚珠丝杠副33的第一丝母36与水平连接座31固定，通过水平连接座31可实现竖直移动机构2沿第一滚珠丝杠副33和第二滑轨35水平移动。

如图4所示，扭转机构4包括外壳41和第四减速电机42；其中，第四减速电机42固定在外壳41上；外壳41的内部设置有相互啮合的第一齿轮43和第二齿轮44；优选地，第一齿轮43套设在第四减速电机42的输出轴上，并通过键配合固定；第二齿轮44套设在第一传动轴37上并通过键配合固定，通过扭转机构4可实现水平移动机构3在水平面内作旋转运动。

如图5所示，进给机构5包括安装机架51、设置在安装机51内的第二滚珠丝杠副52、设置在第二滚珠丝杠副52左右两侧的第一导轨53、第五减速电机54、第一夹爪固定座55、第二夹爪固定座56。其中，第五减速电机54的输出轴与第二滚珠丝杠副52的丝杆一端相连；第二滚珠丝杠副52丝杆的两端和第一导轨53的两端均通过轴承座8与安装机架51的内壁固定；第一夹爪固定座55和第二夹爪固定座56套设在第二滚珠丝杠副52和第一导轨53上。

此处值得说明的是，第二滚珠丝杠副52采用双旋向丝杠，包括第一丝杠段和第二丝杠段。其中，第一丝杠段和第二丝杠段的表面螺纹方向相反；第一丝杠段的第二丝母与第一夹爪固定座55固定；所述第二丝杠段的第三丝母与第二夹爪固定座56固定，双旋向的丝杠可实现第一夹爪固定座55和第二夹爪固定座56相向或相背的运动，以此实现机器人的攀爬。

如图6所示，夹紧机构6共两组，分别通过连接耳611固定在第一夹爪固定座55和第二夹爪固定座56远离第一导轨53的一侧。其中，每组夹紧机构6包括夹爪安装架61、第一夹爪连接座63、第二夹爪连接座64、第一齿条65、第二齿条66、传动齿轮67、电机固定架68和安装在电机固定架68上的第六减速电机69。

优选地，夹爪安装架61远离进给机构5的一侧水平设置有两根第二导轨62；第一夹爪连接座63和第二夹爪连接座64的两端均滑动套设在第二导轨62上；第一齿条65和第二齿条水66水平设置在两根第二导轨62中间，传动齿轮67套设在第六减速电机69的输出轴上，并通过键配合固定，且传动齿轮67与第一齿条65、第二齿条66均啮合；其中，第一齿条65的一端与第一夹爪连接座63靠近夹爪安装架61的一侧固定，另一端为自由端；所述第二齿条66的一端与第二夹爪连接座64靠近夹爪安装架61的一侧固定，另一端为自由端；第一夹爪连接座63和第二夹爪连接座64通过传动齿轮67与第一齿条65、第二齿条66之间的啮合方式可沿着第二导轨62相向或相背的运动，以此实现夹紧机构6的抓紧与放松。

为了提高攀爬时的稳定性，第一夹爪连接座65远离夹爪安装架61的一侧固定有第一爪手70；第二夹爪连接座64远离夹爪安装架61的一侧固定有第二爪手71和第三爪手72。

使用时，首先控制两组夹紧机构6的第六减速电机69的转向，使下部夹紧机构6抓紧灯杆，同时位于上部的夹紧机构6放松；再通过控制进给机构5的第五减速电机54转向，控制第一夹爪固定座55和第二夹爪固定座56相背的运动，此时位于下部的夹紧机构6抓紧灯杆无法向下移动，由于相对运动，此时第二滚珠丝杠副52会带动进给机构5整体向上移动，即位于上部的夹紧机构6会随着进给机构5向上移动；直至上部的夹紧机构6移动到第二滚珠丝杠副52的最顶端，此时下部的夹紧机构6位于第二滚珠丝杠副52的最底端；控制上部夹紧机构6抓紧灯杆并调整下部夹紧机构6松开灯杆，完成一次移动；再反方向转动第二滚珠丝杠副52，使位于上部的夹紧机构6和下部的夹紧机构6相向移动，此时位于上部的夹紧机构6抓紧灯杆无法向下移动，由于相对运动，此时第二滚珠丝杠副52会带动进给机构5整体向上移动，即位于下部的夹紧机构6会随着进给机构5向上移动，直至位于上部的夹紧机构6和下部的夹紧机构6移动到第二滚珠丝杠副52中间位置，再次抓紧下部的夹紧机构6并放松上部的夹紧机构…如此循环交替操作，通过控制两组夹紧机构6一抓一放以及调整双旋向的第二滚珠丝杠副52正反转实现清洁机器人的爬杆。当机器人抵达需要清洁的部位时，通过调整竖直移动机构2、水平移动机构3和扭转机构4来控制清扫机构1的清洁位置，最后开启第一减速电机，启动清洁刷进行清洁即可。

本实用新型结构简单、操作灵活，通过竖直移动机构2、水平移动机构3、扭转机构4可调整清洁刷的清洁角度，解决了传统清洁方式或人工清洁的弊端和安全隐患问题，通过进给机构5和两组独立操作的夹紧机构6实现机器人平稳攀爬，且很好的保证了工作时的稳定性。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，包括清扫机构、竖直移动机构、水平移动机构、扭转机构、进给机构和夹紧机构；

所述清扫机构滑动设置在竖直移动机构上；所述竖直移动机构滑动设置在水平移动机构的顶部；所述水平移动机构的底部通过扭转机构与进给机构的顶部相连；所述夹紧机构设置在进给机构上。

2.根据权利要求1所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述清扫机构包括清洁刷、第一减速电机；所述第一减速电机的输出轴通过联轴器与清洁刷的刷轴相连。

3.根据权利要求2所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述竖直移动机构包括安装架、主动齿轮、从动齿轮、竖向设置在安装架内的两根第一滑轨、套设在第一滑轨上的竖直连接座以及第二减速电机；

所述清扫机构固定在竖直连接座上；所述第二减速电机的输出轴通过联轴器与主动齿轮通过键配合固定；所述主动齿轮和从动齿轮表面套设有同步传送带；所述竖直连接座设置有供第一滑轨穿过的通孔以及供同步传送带穿过的通槽；所述竖直连接座通过同步传送带带动沿着第一滑轨上下移动；所述安装架的底部设置有水平连接座。

4.根据权利要求3所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述水平移动机构包括安装板、第一滚珠丝杠副、第三减速电机以及水平设置在第一滚珠丝杠副左右两侧的第二滑轨；

所述第三减速电机的输出轴通过联轴器与第一滚珠丝杠副丝杆的一端连接；所述第一滚珠丝杠副的丝杆两端及第二滑轨的两端均通过轴承座固定在安装板顶部；所述水平连接座套设在第一滚珠丝杠副和第二滑轨上；所述第一滚珠丝杠副的第一丝母与水平连接座固定；所述安装板底部设置有第一传动轴。

5.根据权利要求4所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述扭转机构包括外壳和第四减速电机；

所述第四减速电机固定在外壳上；所述外壳内部设置有第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮套设在第四减速电机的输出轴上，并通过键配合固定；所述第一齿轮和第二齿轮啮合；所述第二齿轮套设在第一传动轴上并通过键配合固定。

6.根据权利要求1所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述进给机构包括安装机架、设置在安装机架内的第二滚珠丝杠副、设置在第二滚珠丝杠副左右两侧的第一导轨、第五减速电机、第一夹爪固定座以及第二夹爪固定座；

所述第五减速电机的输出轴与第二滚珠丝杠副的丝杆一端相连；所述第二滚珠丝杠副丝杆的两端和第一导轨的两端均通过轴承座与安装机架固定；所述第一夹爪固定座和第二夹爪固定座套设在第一导轨和第二滚珠丝杠副上。

7.根据权利要求6所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述第二滚珠丝杠副采用双旋向丝杠，包括第一丝杠段和第二丝杠段，所述第一丝杠段和第二丝杠段的表面螺纹方向相反；所述第一丝杠段的第二丝母与第一夹爪固定座固定；所述第二丝杠段的第三丝母与第二夹爪固定座固定。

8.根据权利要求7所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述夹紧机构共两组，分别固定在第一夹爪固定座和第二夹爪固定座远离第一导轨的一侧。

9.根据权利要求8所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述夹紧机构包括夹爪安装架、第一夹爪连接座、第二夹爪连接座、第一齿条、第二齿条、传动齿轮、电机固定架和安装在电机固定架上的第六减速电机；

所述夹爪安装架远离进给机构的一侧水平设置有两根第二导轨；所述第一夹爪连接座和第二夹爪连接座的两端均滑动设置在第二导轨上；所述第一齿条和第二齿条水平设置在两根第二导轨之间；所述第一齿条的一端与第一夹爪连接座靠近夹爪安装架的一侧固定，另一端为自由端；所述第二齿条的一端与第二夹爪连接座靠近夹爪安装架的一侧固定，另一端为自由端；所述传动齿轮与第一齿条、第二齿条均啮合；所述传动齿轮套设在第六减速电机的输出轴上，并通过键配合固定；所述第一夹爪连接座远离夹爪安装架的一侧固定有第一爪手；所述第二夹爪连接座远离夹爪安装架的一侧固定有第二爪手和第三爪手。

10.根据权利要求9所述的仿生爬杆路灯清洁机器人,其特征在于，所述夹爪安装架通过连接耳与第一夹爪固定座、第二夹爪固定座固定。