CN2727001Y - 两用机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两用机器人，包括执行机构、遥控装置和电源，其执行机构的上支脚通过铰链与立柱的一端连接，立柱的另一端通过铰链与下支脚连接，横杆通过铰链与连接杆连接，横杆卡合在立柱上，爬行轮安装在上、下支脚的端部，电机可以安装在上、下支脚内通过皮带轮或者齿轮传动驱动爬行轮运动。该机器人可任意打开一个节点实现向外或向内翻转组成两用机器人，其结构设计简单，拆卸、组装方便；执行机构采用单元模块化结构，可随爬行物体表面或内部形状扩充执行机构以适应爬行物体的需求。该机器人可作为载体装载工具来执行维修、清洗、检测等任务。

Description

两用机器人

技术领域

本实用新型涉及一种爬行机器人，具体的是指一种可在柱形结构物体外表面或空心柱形结构物体内部行走的两用机器人。

背景技术

随着社会的飞速发展，生活、工作环境的智能化、人性化进程越来越快。目前在采矿业、军事、高空作业、煤气管道维修、清洗旗杆、清洗路灯柱等作业中开始广泛采用机器人。

管道机器人一般采用小车式或伸缩式，其速度较慢，越障能力差，结构涉及的器件较多。且改装条件较弱，不能在柱形结构外表面或内部行走，功能单一。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够在柱形结构上爬杆爬管的两用机器人。该机器人能有效的跨越障碍物，且径向行走稳定，结构设计简单，重量轻。

本实用新型的两用机器人，包括执行机构、遥控装置和电源装置，其执行机构的上支脚手柄处安装有爬行轮，其另一端通过铰链与立柱一端连接，立柱另一端通过铰链与下支脚一端连接，下支脚另一端部安装有爬行轮，横杆卡槽与立柱卡槽卡合，并通过螺钉固定，横杆一端通过铰链与连接杆一端连接，连接杆另一端同另一执行机构的横杆一端连接；上支脚上设有凹槽，调节板安装在凹槽内，电机安装在调节板上，电机输出轴与主动皮带轮连接，主动皮带轮通过皮带与从动皮带轮实现传动，爬行轮通过轴与从动皮带轮实现在同一轴向上运动。上支脚和下支脚结构相同，其上设有供弹簧挂柱穿过的挂柱孔，挂柱孔为齿轮形状，齿尖为圆孔形。

所述的两用机器人，取消主动皮带轮、从动皮带轮和调节板的结构设计，采用齿轮传动结构，其电机安装在固定板上，固定板安装在上支脚支柄处的凹槽内，电机的输出轴连接主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮齿合，从动齿轮、爬行轮和爬行轮通过轴安装在上支脚的支柄端。

所述的两用机器人，其挂柱孔上设有4个可放置弹簧挂柱的孔，实现弹簧四级可调。

所述的两用机器人，其上支脚与立柱连接时其夹角为110°～160°，下支脚与立柱连接时其夹角也应为110°～160°，上支脚和下支脚安装在立柱的同侧。

所述的两用机器人，其爬行轮上涂有硅胶。

所述的两用机器人，其执行机构可组装成正六边形机器人或正八边形机器人或正十边形机器人或正十二边形机器人。

本实用新型机器人的优点是：(1)执行机构采用单元模块化结构，不仅有利于拆卸更换，而且可以增加单元数量进行扩充以适应更大的杆径及管径要求；(2)接触轮与物体表面接触，靠弹簧提供产生摩擦所需的正压力，弹簧的拉力大小四级可调，以适应不同直径杆和管道；(3)通过拆一个横杆的连接点便可实现整体机器人向外翻转重新组装成一个可在管道中爬行的机器人结构。

附图说明

图1是本实用新型执行机构的结构图。

图2是本实用新型横杆的结构图。

图3是本实用新型立柱的结构图。

图4是本实用新型支脚的结构图。

图5是本实用新型调节板的结构图。

图6是实施例爬杆机器人的结构图。

图7是实施例管道机器人的结构图。

图8是本实用新型齿轮传动结构图。

图中：   1a.上支脚    1b.下支脚      101.电机孔     102.挂柱孔103.四级孔   104.三级孔   105.二级孔     106.一级孔     107.手柄2a.爬行轮    2b.爬行轮    3.立柱         301.卡槽       4a.横杆4b.连接杆    401.卡槽     5a.主动皮带轮  5b.从动皮带轮  6.电机7a.轴        7b.轴        8a.弹簧挂柱    8b.弹簧挂柱    9a.铰链9b.铰链      9c.铰链      10.调节板      111.电机孔     112.安装孔11.从动齿轮  12.主动齿轮  13a.接触轮     13b.接触轮     14.固定板

具体实施方式

下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的机器人采用多个相同的执行机构单元组合而成，在组合时，只需将执行机构的连接杆(图1中4b)与另一执行机构的横杆(图1中4a)相互通过铰链连接即可。

请参见附图1～5所示，本实用新型的机器人，包括执行机构、电源装置和遥控装置，遥控装置和电源装置安装在执行机构上。电源给遥控装置提供9V电源，并给电机6提供12V电源，遥控装置采用遥控继电器。本实用新型执行机构采用皮带传动时由上支脚1a、下支脚1b、立柱3、横杆4a、连接杆4b、弹簧、弹簧挂柱、电机、爬行轮、皮带轮(图1所示)构成。采用齿轮传动时由上支脚1a、下支脚1b、立柱3、横杆4a、连接杆4b、弹簧、弹簧挂柱、电机、爬行轮、齿轮(图8所示)构成。上支脚1a和下支脚1b结构设计相同。横杆4a和连接杆4b结构设计可以相同，不同时只是连接杆4b少一个加工卡槽的工序(图1所示无卡槽设计)。爬行轮2a和爬行轮2b与爬行轮13a和爬行轮b的结构是不同的两种形式轮子，爬行轮2a和爬行轮2b为一体设计的中间有凹陷的轮，是安装在上支脚1a支柄107处的两侧面板内，而爬行轮13a和爬行轮b是一种常用的轮，安装在上支脚1a支柄107处的两侧面板外(图8所示)。

实施例1适用于在柱形结构表面爬行(爬杆运动)的六脚结构机器人。

请参见图7所示，图中，在上支脚1a支柄107端处安装有爬行轮2a，上支脚1a的另一端通过铰链9a与立柱3的一端连接，立柱3的另一端通过铰链9b与下支脚1b的一端连接，下支脚1b的另一端部安装有爬行轮2b；横杆4a中部的卡槽401与立柱3中部的卡槽301卡合，并通过螺钉连接，横杆4a的一端通过铰链9c与连接杆4b的一端连接，连接杆4b的另一端同另一执行机构的横杆4a一端连接，形成多个执行机构的组合。在上支脚1a内安装有调节板10，电机6输出轴穿过调节板10上的孔111与上支脚1a上安装的皮带轮5a连接，皮带轮5b安装在上支脚1a的端部且同爬行轮2a通过轴7a实现与爬行轮2a在同一轴向上。上支脚1a和下支脚1b上有凹槽，其两侧面板上设有供挂柱8a和挂柱8b穿过的挂柱孔，其挂柱孔为M形状，挂柱孔上设有多个可放置弹簧挂柱8a和弹簧挂柱8b两端的孔，其中，四级孔103的孔径比其它三个孔径约大，利于弹簧挂柱8a和弹簧挂柱8b穿上弹簧后穿过，且挂紧在三级孔104或二级孔105或一级孔106上，调节孔(四级孔、三级孔、二级孔、一级孔)的设计是用于调节弹簧的拉力。因机器人在径向方向上爬行时，爬行轮2a所需动力由电机6提供给皮带轮5a，经皮带传动给皮带轮5b，因皮带轮5b与爬行轮2a通过轴7a连接在一起，故爬行轮2a便得到电机6的驱动。爬行轮2a在爬行时产生的摩擦力所需的正压力由弹簧来提供，力大小根据机器人工作的环境和任务的性能来调整。为了增大爬行轮的摩擦系数，在爬行轮上可涂有硅胶。上支脚1a和下支脚1b的结构不同，相同时有利于在下支脚1b是再安装一电机，实现扩充增加动力。上支脚1a与立柱3连接时其夹角为110°～160°。下支脚1b与立柱3连接时其夹角也应为110°～160°，上支脚1a和下支脚1b安装在立柱3的同侧。挂柱孔102上设有的调节孔可用于弹簧挂柱8a在挂上弹簧后在上支脚1a的两侧边上的挂柱孔进行调节，从而同下支脚1b上的弹簧挂柱8b实现拉力的四级可调。

在本实用新型中，调节板10用于调节皮带轮5a和皮带轮5b的中心距，是移动皮带轮5a实现的，皮带轮5a安装在电机6的输出轴上。

请参看图3所示，图中卡槽301为对称，立柱3的中心有一空槽。

请参看图4所示，图中挂柱孔102与上支脚1a的另一侧边对称，弹簧挂柱8a于此(图中未表示出)。调节板10通过安装孔112安装在上支脚1a的内上板上，且与电机输出轴伸出的电机孔101两边的孔通过螺钉安装。

选取上述3个执行机构，将每一个执行机构的连接杆和另一执行机构的横杆通过铰链连接，形成一个正六边形的爬杆机器人。该机器人的六个爬行轮与所爬的杆接触，且上支脚的爬行轮为主动爬行轮，驱动机器人运动。请参见图6所示。

实施例2适用于内部空心柱形结构(管道)爬行的六脚结构机器人。

将实施例1结构的机器人进行改装便得到实施例2结构的机器人。将其中一个执行机构的连接杆上铰链拆卸，并向外翻转，再将连接杆与横杆用铰链连接，这样就构成了可以在管道内爬行的机器人。机器人在管道内爬行是将支脚上的爬行轮向外翻转，通过爬行轮与管道壁接触来实现爬行。请参见图7所示。

通过实施例1和实施例2的拆装后再安装，其拆卸、组装方便，可以实现两种功能的机器人。

在实施例1和实施例2中，传动关系可以由齿轮实现，取消主动皮带轮5a、从动皮带轮5b和调节板10的结构设计，采用齿轮传动结构，其电机6安装在固定板14上，固定板14安装在上支脚1a支柄107处的凹槽110内，电机6的输出轴连接主动齿轮12，主动齿轮12与从动齿轮11齿合，从动齿轮11、爬行轮13a和爬行轮13b通过轴7a安装在上支脚1a的支柄107端。

本实用新型机器人也可适用于大尺寸的柱形结构的杆或管，如，当管的直径较大时，可通过增加执行机构单元来达到所加大的尺寸要求。

本实用新型机器人成功的实现了在管道中和杆上运动的两用功能，可作为其他执行机构和智能部分的载体平台，在军事，生产，生活，科学研究，多个领域哟广泛的应用前景。如煤气管道的检修，矿业中地下甲烷气体的检测，旗杆路灯的清洗维护等等。采用遥控控制，加上摄相头以及视频传输，可实现在恶劣环境工作时的远距离操控。

Claims (7)

1、一种两用机器人，至少包括执行机构、遥控装置和电源装置，其特征在于：执行机构包括上支脚(1a)、下支脚(1b)、立柱(3)、横杆(4a)、连接杆(4b)、弹簧、弹簧挂柱、电机、爬行轮、皮带轮，上支脚(1a)支柄(107)处安装有爬行轮(2a)，上支脚(1a)另一端通过铰链(9a)与立柱(3)一端连接，立柱(3)另一端通过铰链(9b)与下支脚(1b)一端连接，下支脚(1b)另一端部安装有爬行轮(2b)，横杆(4a)上的卡槽(401)与立柱(3)上的卡槽(301)卡合，并通过螺钉固定，横杆(4a)一端通过铰链(9c)与连接杆(4b)一端连接，连接杆(4b)另一端同另一执行机构的横杆一端连接，上支脚(1a)上设有凹槽(110)，调节板(10)安装在凹槽(110)内，电机(6)安装在调节板(10)上，电机(6)输出轴与主动皮带轮(5a)连接，主动皮带轮(5a)通过皮带与从动皮带轮(5b)连接，从动皮带轮(5b)安装在上支脚(1a)上，爬行轮(2a)通过轴(7a)与从动皮带轮(5b)实现在同一轴向运动，上支脚(1a)的两侧面板上对称设有供弹簧挂柱(8a)穿过的挂柱孔(102)和电机(6)安装孔(101)，下支脚(1b)两侧面板的结构与上支脚(1a)相同。

2、根据权利要求1所述的两用机器人，其特征在于：取消主动皮带轮(5a)、从动皮带轮(5b)和调节板(10)的结构设计，采用齿轮传动结构，其电机(6)安装在固定板(14)上，固定板(14)安装在上支脚(1a)支柄(107)处的凹槽(110)内，电机(6)的输出轴连接主动齿轮(12)，主动齿轮(12)与从动齿轮(11)齿合，从动齿轮(11)、爬行轮(13a)和爬行轮(13b)通过轴(7a)安装在上支脚(1a)的支柄(107)端。

3、根据权利要求1所述的两用机器人，其特征在于：上支脚(1a)与立柱(3)连接时其夹角为110°～160°，下支脚(1b)与立柱(3)连接时其夹角也应为110°～160°，上支脚(1a)和下支脚(1b)安装在立柱(3)的同侧。

4、根据权利要求1所述的两用机器人，其特征在于：挂柱孔上设有4个可放置弹簧挂柱的孔，实现弹簧四级可调。

5、根据权利要求1所述的两用机器人，其特征在于：挂柱孔设计成齿轮形状，齿尖为圆孔形。

6、根据权利要求1所述的两用机器人，其特征在于：爬行轮(2a、2b、13a、13b)上可涂有硅胶。

7、根据权利要求1所述的两用机器人，其特征在于：执行机构可组装成正六边形机器人或正八边形机器人或正十边形机器人或正十二边形机器人。

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