[發(fā)明專利]一種仿生式越障爬桿機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110139658.0
• 申請(qǐng)日: 2021-02-02
• 公開（公告）號(hào): CN112894854B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;張旭;周宇;王剛;吳凱;馮玉;吳少雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B62D57/024;H02G1/02
• 代理公司: 合肥九道和專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34154
• 代理人: 張飛

本發(fā)明涉及一種仿生式越障爬桿機(jī)器人，包括伸縮機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)上設(shè)置有至少兩組夾持機(jī)構(gòu)，所述兩組夾持機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端上布置，所述伸縮機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩組夾持機(jī)構(gòu)相互靠近或遠(yuǎn)離，所述夾持機(jī)構(gòu)分別與各自的控制單元連接，所述控制單元驅(qū)動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)啟停，以實(shí)施對(duì)桿的夾緊與松開，該機(jī)器人在實(shí)際爬桿操作時(shí)，通過在伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮方向兩端設(shè)置的夾持機(jī)構(gòu)，控制單元控制其中一組夾持機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)，使得夾持機(jī)構(gòu)與桿子松開，控制單元控制另外一組夾持機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)，使得夾持機(jī)構(gòu)與桿子夾緊，啟動(dòng)伸縮機(jī)構(gòu)，使得該機(jī)器人位于桿子上呈現(xiàn)模擬尺蠖攀爬的動(dòng)作，因此該機(jī)器人更為靈活，結(jié)構(gòu)也更為簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)維護(hù)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種仿生式越障爬桿機(jī)器人。

背景技術(shù)

移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人的一個(gè)重要分支，應(yīng)用非常廣泛且發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｅ罈U機(jī)器人作為移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)重要組成部分，其主要功能是可靠地?cái)y帶相關(guān)清洗與檢修設(shè)備，克服重力的作用依附于管道、電線桿、路燈桿、大橋斜拉索和變電站避雷針等高層桿狀物表面進(jìn)行爬行，代替人工安全、高效、低成本地完成清洗、檢測、維護(hù)等相關(guān)任務(wù)。它將地面移動(dòng)技術(shù)拓展到桿件表面，充實(shí)了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。

現(xiàn)有的爬桿機(jī)器人主要有滾動(dòng)式、夾持式、仿生式和吸附式。滾動(dòng)式爬桿機(jī)器人以其平穩(wěn)、快速、簡單的特點(diǎn)成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選，商業(yè)應(yīng)用水平較高，但其基本不具備越障能力且適應(yīng)性差。夾持式裝置的越障能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，但其結(jié)構(gòu)和控制較為復(fù)雜。吸附式結(jié)構(gòu)則對(duì)爬行表面有較高的要求，負(fù)載能力也受到限制。仿生式機(jī)器人因其為研究人員提供了另一種更為新穎可行的方案而日漸成為研究的熱點(diǎn)。并且隨著城鎮(zhèn)化發(fā)展，路燈、電線桿等成為鄉(xiāng)鎮(zhèn)城市必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，桿上作業(yè)也日益變得復(fù)雜和重要。以往都是通過人工進(jìn)行作業(yè)，其勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境惡劣，并且相當(dāng)一部分的作業(yè)因空間和環(huán)境的限制無法人工完成。因此爬桿機(jī)器人的研究和發(fā)展愈發(fā)體現(xiàn)出巨大的商業(yè)潛力和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種仿生式越障爬桿機(jī)器人，能夠適應(yīng)變徑桿的攀爬越障工作，使得該機(jī)器人動(dòng)作更為靈活，以完成對(duì)電纜系統(tǒng)的正常檢修等工作，并且結(jié)構(gòu)更為簡單。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

仿生式越障爬桿機(jī)器人，包括伸縮機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)上設(shè)置有至少兩組夾持機(jī)構(gòu)，所述兩組夾持機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端上布置，所述伸縮機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩組夾持機(jī)構(gòu)相互靠近或遠(yuǎn)離，所述夾持機(jī)構(gòu)分別與各自的控制單元連接，所述控制單元驅(qū)動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)啟停，以實(shí)施對(duì)桿的夾緊與松開。

本發(fā)明還存在以下特征：

所述夾持機(jī)構(gòu)包括多組夾持輪，所述多組夾持輪的輪芯平行布置，所述多組夾持輪的輪芯與伸縮機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)的伸縮方向一致。

所述夾持機(jī)構(gòu)還包括兩組夾持臂，所述兩組夾持臂平行間隔布置，所述兩組夾持臂的一端通過滑塊滑動(dòng)設(shè)置設(shè)置在導(dǎo)軌板上，夾持驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)兩組夾持臂靠近或遠(yuǎn)離，所述夾持輪分別設(shè)置在兩組夾持臂上。

所述夾持輪位于兩組夾持臂分別設(shè)置有兩組，所述夾持輪的輪架設(shè)置在支撐角鋼上，所述支撐角鋼通過螺栓分別固定在兩組夾持臂上，四組夾持輪的輪心連線整體呈矩形，所述兩組夾持臂的移動(dòng)方向位于四組夾持輪的的輪心連線所在的平面內(nèi)。

所述兩組夾持臂一端的滑塊分別設(shè)置有夾持螺母，所述夾持螺母均與夾持絲桿配合，所述夾持絲桿的一端與夾持電機(jī)連接，所述夾持電機(jī)固定在導(dǎo)軌板的一端，所述夾持絲桿與夾持螺母的配合螺紋段螺旋旋向相反。

所述伸縮機(jī)構(gòu)包括四根伸縮連桿，所述四根伸縮連桿的一端相互鉸接且構(gòu)成菱形四連桿機(jī)構(gòu)，所述菱形四連桿機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)對(duì)角分別設(shè)置有伸縮螺母，所述伸縮螺母內(nèi)分別設(shè)置有伸縮絲桿，所述伸縮絲桿的一端與伸縮電機(jī)的一端連接，所述伸縮絲桿與伸縮螺母的配合螺紋段螺旋旋向相反，所述夾持機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌板分別固定在菱形四連桿機(jī)構(gòu)中的另外兩個(gè)對(duì)角上。

所述仿生式越障爬桿機(jī)器人的越障方法包括如下步驟：