[發明專利]腳扣連續式爬桿裝置及其爬桿方法

有效

• 申請號: 201610381491.8
• 申請日: 2016-06-01
• 公開（公告）號: CN105833479B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 周省邦;李傳起;李祖裕;陸葉;蔣顏輝;黃磊
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: B62D57/024
• 分類號: B62D57/024
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司45107
• 代理人: 廖世傳

技術領域

本發明涉及攀爬機器人，具體為一種腳扣連續式爬桿裝置及其爬桿方法。

背景技術

我們在日常生活中很多時候需要進行高空作業，比如高空攝像、播音、照明、測量、清潔和高空修理等。這些作業帶有極大的不安全性，隨著人們對自身保護意識的提高，人們學會了研發機器人來代替自身的危險性工作，同時用機器來幫助人類完成一些繁瑣沉重的工作，以解放人類雙手。

爬桿機器人的特征在于機器人需要克服本體和其載體的重力，沿著桿的軸方向做功，使得機器人的高度發生變化，以完成特定的其他工作。

現有爬桿機器人主要有幾種：電動機械式爬桿機器人、氣動蠕行式爬桿機器人和電動蠕行式爬桿機器人。

電動機械式爬桿機器人主要是以電動機作為主動力源，結合鏈輪、齒輪、帶輪、蝸輪蝸桿和曲柄滑塊等機構進行上升和下降運動，其支撐是依靠輪子和桿件之間的摩擦力來保持平衡，或者依靠夾緊手臂與桿件之間摩擦力保持平衡——這類機器人需要控制的電機多，控制部分設計復雜，機械結構笨重，負載能力非常有限。

氣動蠕行式爬桿機器人是依靠氣缸驅動夾緊手臂進行夾緊和松開的交替運動，并配合其它機構對上下夾緊手臂進行上下交替運動，從而實現機器人的上升與下降，其支撐是依靠夾緊手臂與桿件之間摩擦力保持平衡——這類機器人優點是載重較大，機器人本體結構簡單，但控制其工作的氣動系統龐大，不適于戶外移動使用，而且費用高昂。

電動蠕行爬桿機器人是以電動機為動力源，采取夾緊機構進行夾緊和松開的交替運動，并配合其它機構對上下夾緊手臂進行上下交替運動，從而實現機器人的攀爬功能——這類機器人采用了曲柄滑塊作為主運動機構，使得機器人結構簡單，易實現，但是由于夾緊裝置本身受摩擦力的限制，使得此類型機器人的負載能力有限，不適用于強負載的工作環境。

目前，攀爬機器人的攀爬運動都是間歇式運動，非連續運動，攀爬效率低，適應性差或負載能力差或系統龐大。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提出了一種負載大、非間歇性、高效、安全、穩定及結構簡單的腳扣連續式爬桿裝置及其爬桿方法。

能夠解決上述技術問題的腳扣連續式爬桿裝置，其技術方案包括基于機架設置的左、右執行機構、對應于左、右執行機構設置的左、右升降機構以及同時控制左、右升降機構的傳動機構，其中：

1、所述執行機構包括支撐臂和可松開和扣緊桿件的腳扣，所述支撐臂的后端鉸連于機架，所述腳扣設于支撐臂的前端，支撐臂上設有控制腳扣放松和扣緊桿件的腳扣控制組件。

2、所述升降機構為機架上設置的曲柄滑塊機構，包括鉸連的曲柄和連桿以及豎直滑動的滑塊，所述連桿鉸連在滑塊上，所述滑塊上設置的滑動銷滑動設于對應支撐臂上開設的滑動槽內。

3、所述傳動機構包括由具有降速傳動比的齒輪傳動副帶動的傳動軸，所述傳動軸的左、右軸端分別連接對應的曲柄。

左、右執行機構的支撐臂與機架的鉸連點處于上、下不同的高度位置上且分別向上、下斜伸。

所述腳扣優選半圓形環扣，所述半圓形環扣通過扣環座鉸連在支撐臂的內側，所述腳扣控制組件的一種方案為轉動扣環座調節半圓形環扣與水平面夾角的曲柄搖桿組件。

所述半圓形環扣平行于水平面為松開桿件狀態，半圓形環扣與水平面形成夾角為扣緊桿件狀態。

為使半圓形環扣有效扣緊桿件，所述半圓形環扣與水平面的夾角為5°～30°。

所述曲柄搖桿構件的驅動優選舵機，所述舵機由裝置上設置的電控系統控制。

所述齒輪傳動副的驅動為減速電機，所述減速電機由裝置上設置的電控系統控制。

本發明腳扣連續式爬桿裝置的爬桿方法，其攀爬方式為：

1、左、右執行機構的腳扣于上、下位置圍住桿件。

2、左或右執行機構的腳扣卡緊桿件，機架通過左或右升降機構上升左或右執行機構而得到提升，右或左執行機構的腳扣松開桿件，在隨機架提升的同時，右或左執行機構通過右或左升降機構而得到提升。

3、右或左執行機構的腳扣卡緊桿件，機架通過右或左升降機構上升右或左執行機構而得到提升，左或右執行機構的腳扣松開桿件，在隨機架提升的同時，左或右執行機構通過左或右升降機構而得到提升。

4、左、右執行機構的交替動作，從而實現爬桿裝置于桿件上的連續性攀爬。

本發明的有益效果：

1、本發明可實現裝置大負載，并且可連續性、高效、安全爬桿。

2、本發明技術方案簡單，設計和制作成本，工作效率高。