[發(fā)明專(zhuān)利]一種變直徑爬桿機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710190419.1
• 申請(qǐng)日: 2017-03-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107031747B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳閆明;雷世英
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B62D57/024
• 分類(lèi)號(hào): B62D57/024
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開(kāi)了一種變直徑爬桿機(jī)器人，包括底盤(pán)，底盤(pán)設(shè)置有容納待爬桿的缺口，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在底盤(pán)缺口外周的導(dǎo)軌和滑動(dòng)連接于導(dǎo)軌的夾緊爬桿單元，所述夾緊爬桿單元包括與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接的第一電機(jī)、第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的摩擦輪以及用于驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)沿導(dǎo)軌移動(dòng)的移位機(jī)構(gòu)，所述移位機(jī)構(gòu)工作時(shí)夾緊爬桿單元沿導(dǎo)軌向底盤(pán)缺口中心處移動(dòng)，摩擦輪夾緊穿于底盤(pán)缺口處的待爬桿并沿其表面滾動(dòng)。本發(fā)明的變直徑爬桿機(jī)器人通過(guò)夾緊爬桿單元相對(duì)于底盤(pán)缺口的移動(dòng)，來(lái)適應(yīng)不同待爬桿的直徑變化，保證其爬行過(guò)程流暢穩(wěn)定不打滑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，具體涉及一種爬桿機(jī)器人。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)外提出的一些依附于桿體表面的自動(dòng)爬行機(jī)器人主要有電動(dòng)機(jī)械式爬桿機(jī)器人、電動(dòng)液壓式爬桿機(jī)器人和氣動(dòng)蠕行式爬桿機(jī)器人等，但這些機(jī)器人大多采用凸輪機(jī)構(gòu)夾緊，由于凸輪機(jī)構(gòu)具有不可伸縮性，每款爬行機(jī)器人只能爬特定直徑的等直桿，對(duì)于不同桿爬行的適用性很差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種變直徑爬桿機(jī)器人，使得該機(jī)器人可以爬行在不同直徑的桿上。

技術(shù)方案：本發(fā)明的變直徑爬桿機(jī)器人，包括底盤(pán)，底盤(pán)設(shè)置有容納待爬桿的缺口，對(duì)稱(chēng)設(shè)置在底盤(pán)缺口外周的導(dǎo)軌和滑動(dòng)連接于導(dǎo)軌的夾緊爬桿單元，所述夾緊爬桿單元包括與導(dǎo)軌滑動(dòng)連接的第一電機(jī)、第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的摩擦輪以及用于驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)沿導(dǎo)軌移動(dòng)的移位機(jī)構(gòu)，所述移位機(jī)構(gòu)工作時(shí)夾緊爬桿單元沿導(dǎo)軌向底盤(pán)缺口中心處移動(dòng)，摩擦輪夾緊穿于底盤(pán)缺口處的待爬桿并沿其表面滾動(dòng)。

所述移位機(jī)構(gòu)包括第二電機(jī)和絲杠螺母組件，所述第二電機(jī)、絲杠螺母組件的螺母分別固定于同側(cè)兩相鄰的第一電機(jī)。

所述第二電機(jī)、絲杠螺母組件的螺母分別通過(guò)L型角鐵固定于第一電機(jī)。

所述第二電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠螺母組件的絲杠端部連接，使得機(jī)構(gòu)工作運(yùn)轉(zhuǎn)的更加流暢平穩(wěn)。

所述摩擦輪垂直于底盤(pán)表面固定在第一電機(jī)的輸出軸上，摩擦輪相對(duì)于待爬桿表面滾動(dòng)的阻力最小。

所述第一電機(jī)為蝸輪蝸桿電機(jī)，第二電機(jī)為直流電機(jī)，蝸輪蝸桿電機(jī)的自鎖功能可實(shí)現(xiàn)定位懸停，減少耗電量，直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)角度精確，有利于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)夾緊爬桿單元的移動(dòng)距離。

所述底盤(pán)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)移的滾動(dòng)輪，機(jī)器人可通過(guò)滾動(dòng)輪在地面上移動(dòng)到待爬桿。

所述相鄰導(dǎo)軌之間的夾角大于0°且小于180°，防止第一電機(jī)和導(dǎo)軌發(fā)生卡殼。

所述導(dǎo)軌設(shè)有兩組，每組設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)軌，這樣的設(shè)置機(jī)器人爬桿平穩(wěn)且用材最少。

變直徑爬桿機(jī)器人還包括陀螺儀、單片機(jī)和紅外測(cè)距感應(yīng)器，所述陀螺儀獲取底盤(pán)的水平角度，控制第一電機(jī)調(diào)節(jié)摩擦輪轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)爬桿姿態(tài)，待爬桿直徑變化時(shí)，所述紅外測(cè)距感應(yīng)器測(cè)量待爬桿直徑的變化，所述紅外測(cè)距感應(yīng)器將數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至單片機(jī)驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)改變夾緊爬桿單元位置，調(diào)節(jié)摩擦輪與待爬桿之間的間隙。

工作原理：變直徑爬桿機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遇到桿直徑變化時(shí)，紅外測(cè)距感應(yīng)器將直徑變化數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)第二電機(jī)帶動(dòng)絲杠正反方向旋轉(zhuǎn)，改變螺母相對(duì)于絲杠的位置，進(jìn)而推拉絲杠螺母組件上連接的兩個(gè)第一電機(jī)，第一電機(jī)沿絲杠軸向方向受力的分力沿導(dǎo)軌方向，第一電機(jī)受該分力作用使其沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾緊爬桿單元沿導(dǎo)軌相對(duì)于底盤(pán)缺口靠近或遠(yuǎn)離，調(diào)節(jié)摩擦輪與待爬桿之間的間隙，使其表面摩擦力能夠有效克服機(jī)器人重力，同時(shí)保證摩擦輪與待爬桿表面滾動(dòng)摩擦。

有益效果：通過(guò)夾緊爬桿單元相對(duì)于底盤(pán)缺口的靠近或遠(yuǎn)離，適應(yīng)不同待爬桿的直徑變化，保證其爬行過(guò)程流暢穩(wěn)定不打滑，爬桿到指定位置時(shí)，通過(guò)蝸輪蝸桿電機(jī)的自鎖功能穩(wěn)定懸停，使爬桿機(jī)器人具有一定的載重能力且耗能量小，爬桿機(jī)器人通過(guò)滾動(dòng)輪自由的在地面移動(dòng)主動(dòng)尋找待爬桿，不需要手動(dòng)放置。

附圖說(shuō)明