塔架攀爬機器人的制作方法
塔架攀爬機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種塔架攀爬機器人，屬于機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。包括由上機械臂（4）、下機械臂（6）、手臂張合電動機（5）、手臂張合驅(qū)動電機支座（15）、手臂張合絲杠（12）、帶柱銷螺母（14）、上連接板（13-1）、下連接板（13-2）組成的機器人主體結(jié)構(gòu)。還包括分別安裝于上機械臂（4）第二端和下機械臂（6）第二端的上機械手和下機械手；每個機械手均由俯仰關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、夾持爪組成。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，多關(guān)節(jié)聯(lián)動可完成越障、轉(zhuǎn)彎等復雜動作，可攀爬不同結(jié)構(gòu)類型的鐵塔，使用范圍廣，并具有一定的負載能力，可以攜帶必要的檢修設(shè)備，代替工人攀爬電力鐵塔，完成相應的檢修任務(wù)。
【專利說明】塔架攀爬機器人
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種塔架攀爬機器人，可對不同類型規(guī)格的輸電鐵塔進行檢測維護，屬于機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的不斷擴建，為了提高電力系統(tǒng)自動化綜合能力，針對電力系統(tǒng)檢測和維護的攀爬和巡線機器人逐漸成為熱門的研究之一，電力部門迫切需要能的代替人工攀爬鐵塔進行監(jiān)測和維護的自動化設(shè)備。國內(nèi)外已經(jīng)先后成功研發(fā)出一些巡線機器人，并在進一步的投入人力物力進行巡線機器人的研發(fā)工作，然而用于巡檢與維護電力鐵塔的攀爬機器人還未多見到相關(guān)的研究與報道，國內(nèi)外市場尚未見到成品。此類攀爬鐵塔機器人的研究能減輕工人勞動強度，降低觸電和高空和墜落的危險，提高檢修、維護的效率和質(zhì)量，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決電力系統(tǒng)檢測和維護這一難題，本實用新型提供一種電力鐵塔攀爬機器人，其可以在鐵塔各個區(qū)域攀爬，通過攜帶的傳感器檢測塔身，及時排除鐵塔存在的安全隱患，并且其攜帶的清掃裝置可以取代人力清掃絕緣子串，同時有一定負載能力的攀爬鐵塔機器人可以背負巡線機器人至橫擔，后者分離至高壓輸電線進行巡檢。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:所述的機器人主體機構(gòu)由上機械臂、下機械臂、手臂張合電動機、手臂張合驅(qū)動電機支座、手臂張合絲杠、帶柱銷螺母、上連接板、下連接板組成；其中手臂張合電動機安裝于手臂張合驅(qū)動電機支座上，手臂張合絲杠安裝于手臂張合電動機的輸出軸，上連接板的第一端和下連接板的第一端鉸接于手臂張合驅(qū)動電機支座上，上連接板的第二端和下連接板的第二端分別鉸接于上機械臂和下機械臂的中部，上機械臂的第一端和下機械臂的第一端分別鉸接于帶柱銷螺母的柱銷部位，帶柱銷螺母安裝于手臂張合絲杠上；
[0005]還包括分別安裝于上機械臂第二端和下機械臂第二端的上機械手和下機械手；每個機械手均由俯仰關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、夾持爪組成；
[0006]所述俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪、俯仰連接柱銷、俯仰關(guān)節(jié)絲杠、俯仰關(guān)節(jié)支承箱、俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機組成；其中俯仰蝸輪固定安裝于俯仰連接柱銷，并通過柱銷與機械臂固連，俯仰關(guān)節(jié)支承箱通過所述俯仰連接柱銷鉸接，俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機固定安裝于俯仰關(guān)節(jié)支承箱上，俯仰關(guān)節(jié)絲杠安裝于俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的輸出軸，俯仰關(guān)節(jié)絲杠與俯仰蝸輪相嚙合；
[0007]所述手腕關(guān)節(jié)由手腕蝸輪、手腕連接柱銷、手腕關(guān)節(jié)絲杠、手腕關(guān)節(jié)支承箱、手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機組成；其中手腕蝸輪固定安裝于手腕連接柱銷，手腕連接柱銷鉸接于上述俯仰關(guān)節(jié)支承箱上，并與下機械手夾持爪固連，手腕關(guān)節(jié)支承箱與俯仰關(guān)節(jié)支承箱固連，手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機固定安裝于手腕關(guān)節(jié)支承箱上，手腕關(guān)節(jié)絲杠安裝于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的輸出軸，手腕關(guān)節(jié)絲杠與手腕蝸輪相嚙合；[0008]所述夾持爪包括兩個呈60-150度的機械手指，每個機械手指上均安裝有手指驅(qū)動電機、手指絲杠、帶螺紋夾緊滑塊；其中機械手指具有內(nèi)部安裝腔和側(cè)面導向槽，手指絲杠安裝于內(nèi)部安裝腔，帶螺紋夾緊滑塊安裝于手指絲杠上并伸出側(cè)面導向槽，手指驅(qū)動電機安裝于機械手指的一端其輸出軸與手指絲杠相連。
[0009]本實用新型可實現(xiàn)沿鐵塔主材或斜材攀爬、跨越障礙物，轉(zhuǎn)彎等功能。具體體現(xiàn)在
1、機械臂下端與俯仰機構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸相連，可使機械臂繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)越障功能。俯仰機構(gòu)蝸輪箱與機械手腕關(guān)節(jié)固連，使得機械臂帶著另一處于自由狀態(tài)的機械手可繞夾緊狀態(tài)的機械手腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)彎功能，亦可實現(xiàn)手爪姿態(tài)調(diào)整；2、當其中一機械手固定時，機械臂帶著處于自由狀態(tài)的另一機械手亦可繞蝸輪軸旋轉(zhuǎn)；3、通過控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和方向可以控制雙臂張開的速度和角度；4、所有傳動機構(gòu)均采用了具有自鎖功能的絲杠螺母傳動或蝸輪蝸桿傳動方式，確保了在斷電的情況下，機器人仍保持當前的位姿，提高了機器人工作的安全系數(shù)；5、機器人左右對稱，結(jié)果緊湊，提高了手臂的結(jié)構(gòu)強度，同時降低了機體的重量，電源和驅(qū)動裝置的控制單元安裝在手臂框架內(nèi)部。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]附圖1是本實用新型的攀爬機器人的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0011]附圖2是本實用新型的攀爬機器人兩機械臂與電動機的裝配立體示意圖；
[0012]附圖3是本實用新型的攀爬機器人俯仰關(guān)節(jié)的立體示意圖；
[0013]附圖4是本實用新型的攀爬機器人抓持機構(gòu)的立體示意圖；
[0014]附圖5是本實用新型的攀爬機器人沿鐵塔主材直線前進的步態(tài)示意圖；
[0015]圖中標號名稱:1_上機械手夾持爪；2_上機械手手腕關(guān)節(jié)；3_上俯仰關(guān)節(jié)；4-上機械臂；5_手臂張合電動機；6_下機械臂；7_下俯仰關(guān)節(jié)；8_下機械手手腕關(guān)節(jié)；9-下機械手夾持爪；10-柱銷；11-薄板；12-手臂張合絲杠；13-1上連接板；13-2下連接板；14-帶螺母柱銷；15-手臂張合驅(qū)動電機支座；16_俯仰蝸輪；17_仰臥關(guān)節(jié)連接柱銷；18_仰臥關(guān)節(jié)絲杠；19_仰臥關(guān)節(jié)支承箱；20_仰臥關(guān)節(jié)驅(qū)動電機；21_手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機；22_手腕關(guān)節(jié)支承箱；23_手腕連接柱銷；24_手腕蝸輪；25_手腕關(guān)節(jié)絲杠；26_帶螺紋夾緊滑塊；27-手指絲杠；28_機械手指；29_手指驅(qū)動電機；30_內(nèi)部安裝腔；31_側(cè)面導向槽；32_角鋼。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】本實用新型的一個實施例，通過實施例對本實用新型做進一步的說明。需要特別指出的是，本實用新型的【具體實施方式】不限于實施例所描述的形式。
[0017]本實用新型提供的輸電鐵塔攀爬機器人，其整體結(jié)構(gòu)如附圖1所示，包括兩個機械臂4和6，驅(qū)動機械臂張合的電動機5，該裝置包括能對不同規(guī)格角鋼進行夾持的夾持爪I和調(diào)整夾持爪姿態(tài)的腕關(guān)節(jié)2，用于連接手臂下端與機械手的俯仰關(guān)節(jié)3和7。
[0018]附圖2是機器人手臂的實施機構(gòu)。機械臂由薄板11和柱銷10組合而成。驅(qū)動電機5輸出軸連接絲杠12，通過螺紋與絲杠12連接的螺母14相配合，電動機支座15和連接板13通過柱銷與薄板11連接，電動機5驅(qū)動絲杠12旋轉(zhuǎn)，螺母14沿絲杠12直線運動，驅(qū)動上手臂4和下手臂6以螺母柱銷14為軸旋轉(zhuǎn)。[0019]附圖3是機器人手臂俯仰和手腕關(guān)節(jié)的實施結(jié)構(gòu)。俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪16、俯仰連接柱銷17、俯仰關(guān)節(jié)絲杠18、俯仰關(guān)節(jié)支承箱19、俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20組成；其中俯仰蝸輪16固定安裝于俯仰連接柱銷17，并通過俯仰連接柱銷17與機械臂固連，俯仰關(guān)節(jié)支承箱19通過所述俯仰連接柱銷17鉸接，俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20固定安裝于俯仰關(guān)節(jié)支承箱19上，俯仰關(guān)節(jié)絲杠18安裝于俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20的輸出軸，俯仰關(guān)節(jié)絲杠18與俯仰蝸輪16相嚙合。俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20驅(qū)動俯仰關(guān)節(jié)絲杠18，帶動俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪16旋轉(zhuǎn)，機械臂下端通過柱銷與俯仰蝸輪16固連，從而實現(xiàn)手臂俯仰運動。
[0020]所述手腕關(guān)節(jié)由手腕蝸輪24、手腕連接柱銷23、手腕關(guān)節(jié)絲杠25、手腕關(guān)節(jié)支承箱22、手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21組成；其中手腕蝸輪24固定安裝于手腕連接柱銷23，手腕連接柱銷23鉸接于上述俯仰關(guān)節(jié)支承箱19上，手腕關(guān)節(jié)支承箱22與俯仰關(guān)節(jié)支承箱19固連，手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21固定安裝于手腕關(guān)節(jié)支承箱22上，手腕關(guān)節(jié)絲杠25安裝于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21的輸出軸，手腕關(guān)節(jié)絲杠25與手腕蝸輪24相嚙合。手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21驅(qū)動手腕關(guān)節(jié)絲杠25，帶動手腕蝸輪24旋轉(zhuǎn)，由于夾持爪與手腕連接柱銷23固連，在單爪夾持時可使機械臂及另一機械手繞該機械手爪部腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)該機器人的轉(zhuǎn)向運動。俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20和手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21的軸線垂直。
[0021]附圖4是機器人抓持手爪的實施機構(gòu)。該機構(gòu)由帶螺紋夾緊滑塊26，手指絲杠27，機械手指28，手指驅(qū)動電機29，內(nèi)部安裝腔30，側(cè)面導向槽31組成。機械手指28與手腕關(guān)節(jié)的蝸輪輸出軸固連，手指驅(qū)動電機29輸出軸連接手指絲杠27，驅(qū)動帶螺母夾緊滑塊26沿著側(cè)面導向槽31直線運動，從而實現(xiàn)對角鋼的夾緊。另外該攀爬鐵塔機器人的夾持機構(gòu)左右手爪的爪臂相對角度固定。每個爪臂均固定在手爪爪座上，并且兩條爪臂之間的相對角度不變，爪子角鋼邊緣的接觸部分必須緊密接觸，所以爪子的弧度必須完全契合角鋼的邊緣，盡量實現(xiàn)爪子和角鋼的面接觸，避免單純線接觸、點接觸的情況。
[0022]附圖5是攀爬輸電鐵塔的工作姿態(tài)，當機器人沿直線運動時，下爪處于夾緊狀態(tài)，上爪處于松開狀態(tài)，對手臂俯仰關(guān)節(jié)和張合驅(qū)動電機聯(lián)合控制，使上爪沿角鋼25直線前移，與下爪的距離拉大到最大位置時，然后夾緊上爪，松開下爪，再由手臂俯仰關(guān)節(jié)和張合驅(qū)動電機聯(lián)合控制，收縮下爪，與上爪的距離縮小到最小位置時，夾緊上爪，松開上爪，一個工作循環(huán)完成，如此周而復始，使機器人沿角鋼一步一步向上攀爬。
【權(quán)利要求】
1.一種塔架攀爬機器人，其特征在于: 包括機器人主體結(jié)構(gòu)；所述的機器人主體機構(gòu)由上機械臂(4)、下機械臂(6)、手臂張合電動機(5)、手臂張合驅(qū)動電機支座(15)、手臂張合絲杠(12)、帶柱銷螺母(14)、上連接板(13-1)、下連接板(13-2)組成；其中手臂張合電動機(5)安裝于手臂張合驅(qū)動電機支座(15)上，手臂張合絲杠(12)安裝于手臂張合電動機(5)的輸出軸，上連接板(13-1)的第一端和下連接板(13-2)的第一端鉸接于手臂張合驅(qū)動電機支座(15)上，上連接板(13-1)的第二端和下連接板(13-2)的第二端分別鉸接于上機械臂(4)和下機械臂(6)的中部，上機械臂(4)的第一端和下機械臂(6)的第一端分別鉸接于帶柱銷螺母(14)的柱銷部位，帶柱銷螺母(14)安裝于手臂張合絲杠(12)上； 還包括分別安裝于上機械臂(4)第二端和下機械臂(6)第二端的上機械手和下機械手；每個機械手均由俯仰關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、夾持爪組成； 所述俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪(16)、俯仰連接柱銷(17)、俯仰關(guān)節(jié)絲杠(18)、俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)、俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)組成；其中俯仰蝸輪(16)固定安裝于俯仰連接柱銷(17),并通過俯仰連接柱銷(17)與機械臂固連，俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)通過所述俯仰連接柱銷(17)鉸接，俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)固定安裝于俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)上，俯仰關(guān)節(jié)絲杠(18)安裝于俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)的輸出軸，俯仰關(guān)節(jié)絲杠(18)與俯仰蝸輪(16)相嚙合；所述手腕關(guān)節(jié)由手腕蝸輪(24)、手腕連接柱銷(23)、手腕關(guān)節(jié)絲杠(25)、手腕關(guān)節(jié)支承箱(22)、手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)組成；其中手腕蝸輪(24)固定安裝于手腕連接柱銷(23),手腕連接柱銷(23)鉸接于上述俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)上，手腕關(guān)節(jié)支承箱(22)與俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)固連，手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)固定安裝于手腕關(guān)節(jié)支承箱(22)上，手腕關(guān)節(jié)絲杠(25 )安裝于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)的輸出軸，手腕關(guān)節(jié)絲杠(25 )與手腕蝸輪(24 )相哨合； 所述夾持爪與上述手腕連接柱銷(23)固連，該夾持爪包括兩個呈60-150度的機械手指(28 )，每個機械手指(28 )上均安裝有手指驅(qū)動電機(29)、手指絲杠(27)、帶螺紋夾緊滑塊(26);其中機械手指(28 )具有內(nèi)部安裝腔(30)和側(cè)面導向槽(31)，手指絲杠(27)安裝于內(nèi)部安裝腔(30)，帶螺紋夾緊滑塊(26)安裝于手指絲杠(27)上并伸出側(cè)面導向槽，手指驅(qū)動電機(29)安裝于機械手指(28 )的一端其輸出軸與手指絲杠(27)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔架攀爬機器人，其特征在于: 所述俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)和手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)的軸線垂直。
【文檔編號】B25J18/00GK203680285SQ201320818727
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】王兆冬, 朱玉, 李庚 , 陳文杰 申請人:南京工程學院
【專利摘要】本實用新型涉及一種塔架攀爬機器人，屬于機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。包括由上機械臂（4）、下機械臂（6）、手臂張合電動機（5）、手臂張合驅(qū)動電機支座（15）、手臂張合絲杠（12）、帶柱銷螺母（14）、上連接板（13-1）、下連接板（13-2）組成的機器人主體結(jié)構(gòu)。還包括分別安裝于上機械臂（4）第二端和下機械臂（6）第二端的上機械手和下機械手；每個機械手均由俯仰關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、夾持爪組成。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，多關(guān)節(jié)聯(lián)動可完成越障、轉(zhuǎn)彎等復雜動作，可攀爬不同結(jié)構(gòu)類型的鐵塔，使用范圍廣，并具有一定的負載能力，可以攜帶必要的檢修設(shè)備，代替工人攀爬電力鐵塔，完成相應的檢修任務(wù)。
【專利說明】塔架攀爬機器人
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種塔架攀爬機器人，可對不同類型規(guī)格的輸電鐵塔進行檢測維護，屬于機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的不斷擴建，為了提高電力系統(tǒng)自動化綜合能力，針對電力系統(tǒng)檢測和維護的攀爬和巡線機器人逐漸成為熱門的研究之一，電力部門迫切需要能的代替人工攀爬鐵塔進行監(jiān)測和維護的自動化設(shè)備。國內(nèi)外已經(jīng)先后成功研發(fā)出一些巡線機器人，并在進一步的投入人力物力進行巡線機器人的研發(fā)工作，然而用于巡檢與維護電力鐵塔的攀爬機器人還未多見到相關(guān)的研究與報道，國內(nèi)外市場尚未見到成品。此類攀爬鐵塔機器人的研究能減輕工人勞動強度，降低觸電和高空和墜落的危險，提高檢修、維護的效率和質(zhì)量，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
實用新型內(nèi)容
[0003]為了解決電力系統(tǒng)檢測和維護這一難題，本實用新型提供一種電力鐵塔攀爬機器人，其可以在鐵塔各個區(qū)域攀爬，通過攜帶的傳感器檢測塔身，及時排除鐵塔存在的安全隱患，并且其攜帶的清掃裝置可以取代人力清掃絕緣子串，同時有一定負載能力的攀爬鐵塔機器人可以背負巡線機器人至橫擔，后者分離至高壓輸電線進行巡檢。
[0004]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:所述的機器人主體機構(gòu)由上機械臂、下機械臂、手臂張合電動機、手臂張合驅(qū)動電機支座、手臂張合絲杠、帶柱銷螺母、上連接板、下連接板組成；其中手臂張合電動機安裝于手臂張合驅(qū)動電機支座上，手臂張合絲杠安裝于手臂張合電動機的輸出軸，上連接板的第一端和下連接板的第一端鉸接于手臂張合驅(qū)動電機支座上，上連接板的第二端和下連接板的第二端分別鉸接于上機械臂和下機械臂的中部，上機械臂的第一端和下機械臂的第一端分別鉸接于帶柱銷螺母的柱銷部位，帶柱銷螺母安裝于手臂張合絲杠上；
[0005]還包括分別安裝于上機械臂第二端和下機械臂第二端的上機械手和下機械手；每個機械手均由俯仰關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、夾持爪組成；
[0006]所述俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪、俯仰連接柱銷、俯仰關(guān)節(jié)絲杠、俯仰關(guān)節(jié)支承箱、俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機組成；其中俯仰蝸輪固定安裝于俯仰連接柱銷，并通過柱銷與機械臂固連，俯仰關(guān)節(jié)支承箱通過所述俯仰連接柱銷鉸接，俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機固定安裝于俯仰關(guān)節(jié)支承箱上，俯仰關(guān)節(jié)絲杠安裝于俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的輸出軸，俯仰關(guān)節(jié)絲杠與俯仰蝸輪相嚙合；
[0007]所述手腕關(guān)節(jié)由手腕蝸輪、手腕連接柱銷、手腕關(guān)節(jié)絲杠、手腕關(guān)節(jié)支承箱、手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機組成；其中手腕蝸輪固定安裝于手腕連接柱銷，手腕連接柱銷鉸接于上述俯仰關(guān)節(jié)支承箱上，并與下機械手夾持爪固連，手腕關(guān)節(jié)支承箱與俯仰關(guān)節(jié)支承箱固連，手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機固定安裝于手腕關(guān)節(jié)支承箱上，手腕關(guān)節(jié)絲杠安裝于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的輸出軸，手腕關(guān)節(jié)絲杠與手腕蝸輪相嚙合；[0008]所述夾持爪包括兩個呈60-150度的機械手指，每個機械手指上均安裝有手指驅(qū)動電機、手指絲杠、帶螺紋夾緊滑塊；其中機械手指具有內(nèi)部安裝腔和側(cè)面導向槽，手指絲杠安裝于內(nèi)部安裝腔，帶螺紋夾緊滑塊安裝于手指絲杠上并伸出側(cè)面導向槽，手指驅(qū)動電機安裝于機械手指的一端其輸出軸與手指絲杠相連。
[0009]本實用新型可實現(xiàn)沿鐵塔主材或斜材攀爬、跨越障礙物，轉(zhuǎn)彎等功能。具體體現(xiàn)在
1、機械臂下端與俯仰機構(gòu)旋轉(zhuǎn)軸相連，可使機械臂繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)越障功能。俯仰機構(gòu)蝸輪箱與機械手腕關(guān)節(jié)固連，使得機械臂帶著另一處于自由狀態(tài)的機械手可繞夾緊狀態(tài)的機械手腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機器人的轉(zhuǎn)彎功能，亦可實現(xiàn)手爪姿態(tài)調(diào)整；2、當其中一機械手固定時，機械臂帶著處于自由狀態(tài)的另一機械手亦可繞蝸輪軸旋轉(zhuǎn)；3、通過控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和方向可以控制雙臂張開的速度和角度；4、所有傳動機構(gòu)均采用了具有自鎖功能的絲杠螺母傳動或蝸輪蝸桿傳動方式，確保了在斷電的情況下，機器人仍保持當前的位姿，提高了機器人工作的安全系數(shù)；5、機器人左右對稱，結(jié)果緊湊，提高了手臂的結(jié)構(gòu)強度，同時降低了機體的重量，電源和驅(qū)動裝置的控制單元安裝在手臂框架內(nèi)部。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]附圖1是本實用新型的攀爬機器人的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0011]附圖2是本實用新型的攀爬機器人兩機械臂與電動機的裝配立體示意圖；
[0012]附圖3是本實用新型的攀爬機器人俯仰關(guān)節(jié)的立體示意圖；
[0013]附圖4是本實用新型的攀爬機器人抓持機構(gòu)的立體示意圖；
[0014]附圖5是本實用新型的攀爬機器人沿鐵塔主材直線前進的步態(tài)示意圖；
[0015]圖中標號名稱:1_上機械手夾持爪；2_上機械手手腕關(guān)節(jié)；3_上俯仰關(guān)節(jié)；4-上機械臂；5_手臂張合電動機；6_下機械臂；7_下俯仰關(guān)節(jié)；8_下機械手手腕關(guān)節(jié)；9-下機械手夾持爪；10-柱銷；11-薄板；12-手臂張合絲杠；13-1上連接板；13-2下連接板；14-帶螺母柱銷；15-手臂張合驅(qū)動電機支座；16_俯仰蝸輪；17_仰臥關(guān)節(jié)連接柱銷；18_仰臥關(guān)節(jié)絲杠；19_仰臥關(guān)節(jié)支承箱；20_仰臥關(guān)節(jié)驅(qū)動電機；21_手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機；22_手腕關(guān)節(jié)支承箱；23_手腕連接柱銷；24_手腕蝸輪；25_手腕關(guān)節(jié)絲杠；26_帶螺紋夾緊滑塊；27-手指絲杠；28_機械手指；29_手指驅(qū)動電機；30_內(nèi)部安裝腔；31_側(cè)面導向槽；32_角鋼。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】本實用新型的一個實施例，通過實施例對本實用新型做進一步的說明。需要特別指出的是，本實用新型的【具體實施方式】不限于實施例所描述的形式。
[0017]本實用新型提供的輸電鐵塔攀爬機器人，其整體結(jié)構(gòu)如附圖1所示，包括兩個機械臂4和6，驅(qū)動機械臂張合的電動機5，該裝置包括能對不同規(guī)格角鋼進行夾持的夾持爪I和調(diào)整夾持爪姿態(tài)的腕關(guān)節(jié)2，用于連接手臂下端與機械手的俯仰關(guān)節(jié)3和7。
[0018]附圖2是機器人手臂的實施機構(gòu)。機械臂由薄板11和柱銷10組合而成。驅(qū)動電機5輸出軸連接絲杠12，通過螺紋與絲杠12連接的螺母14相配合，電動機支座15和連接板13通過柱銷與薄板11連接，電動機5驅(qū)動絲杠12旋轉(zhuǎn)，螺母14沿絲杠12直線運動，驅(qū)動上手臂4和下手臂6以螺母柱銷14為軸旋轉(zhuǎn)。[0019]附圖3是機器人手臂俯仰和手腕關(guān)節(jié)的實施結(jié)構(gòu)。俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪16、俯仰連接柱銷17、俯仰關(guān)節(jié)絲杠18、俯仰關(guān)節(jié)支承箱19、俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20組成；其中俯仰蝸輪16固定安裝于俯仰連接柱銷17，并通過俯仰連接柱銷17與機械臂固連，俯仰關(guān)節(jié)支承箱19通過所述俯仰連接柱銷17鉸接，俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20固定安裝于俯仰關(guān)節(jié)支承箱19上，俯仰關(guān)節(jié)絲杠18安裝于俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20的輸出軸，俯仰關(guān)節(jié)絲杠18與俯仰蝸輪16相嚙合。俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20驅(qū)動俯仰關(guān)節(jié)絲杠18，帶動俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪16旋轉(zhuǎn)，機械臂下端通過柱銷與俯仰蝸輪16固連，從而實現(xiàn)手臂俯仰運動。
[0020]所述手腕關(guān)節(jié)由手腕蝸輪24、手腕連接柱銷23、手腕關(guān)節(jié)絲杠25、手腕關(guān)節(jié)支承箱22、手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21組成；其中手腕蝸輪24固定安裝于手腕連接柱銷23，手腕連接柱銷23鉸接于上述俯仰關(guān)節(jié)支承箱19上，手腕關(guān)節(jié)支承箱22與俯仰關(guān)節(jié)支承箱19固連，手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21固定安裝于手腕關(guān)節(jié)支承箱22上，手腕關(guān)節(jié)絲杠25安裝于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21的輸出軸，手腕關(guān)節(jié)絲杠25與手腕蝸輪24相嚙合。手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21驅(qū)動手腕關(guān)節(jié)絲杠25，帶動手腕蝸輪24旋轉(zhuǎn)，由于夾持爪與手腕連接柱銷23固連，在單爪夾持時可使機械臂及另一機械手繞該機械手爪部腕關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)該機器人的轉(zhuǎn)向運動。俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機20和手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機21的軸線垂直。
[0021]附圖4是機器人抓持手爪的實施機構(gòu)。該機構(gòu)由帶螺紋夾緊滑塊26，手指絲杠27，機械手指28，手指驅(qū)動電機29，內(nèi)部安裝腔30，側(cè)面導向槽31組成。機械手指28與手腕關(guān)節(jié)的蝸輪輸出軸固連，手指驅(qū)動電機29輸出軸連接手指絲杠27，驅(qū)動帶螺母夾緊滑塊26沿著側(cè)面導向槽31直線運動，從而實現(xiàn)對角鋼的夾緊。另外該攀爬鐵塔機器人的夾持機構(gòu)左右手爪的爪臂相對角度固定。每個爪臂均固定在手爪爪座上，并且兩條爪臂之間的相對角度不變，爪子角鋼邊緣的接觸部分必須緊密接觸，所以爪子的弧度必須完全契合角鋼的邊緣，盡量實現(xiàn)爪子和角鋼的面接觸，避免單純線接觸、點接觸的情況。
[0022]附圖5是攀爬輸電鐵塔的工作姿態(tài)，當機器人沿直線運動時，下爪處于夾緊狀態(tài)，上爪處于松開狀態(tài)，對手臂俯仰關(guān)節(jié)和張合驅(qū)動電機聯(lián)合控制，使上爪沿角鋼25直線前移，與下爪的距離拉大到最大位置時，然后夾緊上爪，松開下爪，再由手臂俯仰關(guān)節(jié)和張合驅(qū)動電機聯(lián)合控制，收縮下爪，與上爪的距離縮小到最小位置時，夾緊上爪，松開上爪，一個工作循環(huán)完成，如此周而復始，使機器人沿角鋼一步一步向上攀爬。
【權(quán)利要求】
1.一種塔架攀爬機器人，其特征在于: 包括機器人主體結(jié)構(gòu)；所述的機器人主體機構(gòu)由上機械臂(4)、下機械臂(6)、手臂張合電動機(5)、手臂張合驅(qū)動電機支座(15)、手臂張合絲杠(12)、帶柱銷螺母(14)、上連接板(13-1)、下連接板(13-2)組成；其中手臂張合電動機(5)安裝于手臂張合驅(qū)動電機支座(15)上，手臂張合絲杠(12)安裝于手臂張合電動機(5)的輸出軸，上連接板(13-1)的第一端和下連接板(13-2)的第一端鉸接于手臂張合驅(qū)動電機支座(15)上，上連接板(13-1)的第二端和下連接板(13-2)的第二端分別鉸接于上機械臂(4)和下機械臂(6)的中部，上機械臂(4)的第一端和下機械臂(6)的第一端分別鉸接于帶柱銷螺母(14)的柱銷部位，帶柱銷螺母(14)安裝于手臂張合絲杠(12)上； 還包括分別安裝于上機械臂(4)第二端和下機械臂(6)第二端的上機械手和下機械手；每個機械手均由俯仰關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、夾持爪組成； 所述俯仰關(guān)節(jié)由俯仰蝸輪(16)、俯仰連接柱銷(17)、俯仰關(guān)節(jié)絲杠(18)、俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)、俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)組成；其中俯仰蝸輪(16)固定安裝于俯仰連接柱銷(17),并通過俯仰連接柱銷(17)與機械臂固連，俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)通過所述俯仰連接柱銷(17)鉸接，俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)固定安裝于俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)上，俯仰關(guān)節(jié)絲杠(18)安裝于俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)的輸出軸，俯仰關(guān)節(jié)絲杠(18)與俯仰蝸輪(16)相嚙合；所述手腕關(guān)節(jié)由手腕蝸輪(24)、手腕連接柱銷(23)、手腕關(guān)節(jié)絲杠(25)、手腕關(guān)節(jié)支承箱(22)、手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)組成；其中手腕蝸輪(24)固定安裝于手腕連接柱銷(23),手腕連接柱銷(23)鉸接于上述俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)上，手腕關(guān)節(jié)支承箱(22)與俯仰關(guān)節(jié)支承箱(19)固連，手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)固定安裝于手腕關(guān)節(jié)支承箱(22)上，手腕關(guān)節(jié)絲杠(25 )安裝于手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)的輸出軸，手腕關(guān)節(jié)絲杠(25 )與手腕蝸輪(24 )相哨合； 所述夾持爪與上述手腕連接柱銷(23)固連，該夾持爪包括兩個呈60-150度的機械手指(28 )，每個機械手指(28 )上均安裝有手指驅(qū)動電機(29)、手指絲杠(27)、帶螺紋夾緊滑塊(26);其中機械手指(28 )具有內(nèi)部安裝腔(30)和側(cè)面導向槽(31)，手指絲杠(27)安裝于內(nèi)部安裝腔(30)，帶螺紋夾緊滑塊(26)安裝于手指絲杠(27)上并伸出側(cè)面導向槽，手指驅(qū)動電機(29)安裝于機械手指(28 )的一端其輸出軸與手指絲杠(27)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔架攀爬機器人，其特征在于: 所述俯仰關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(20)和手腕關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(21)的軸線垂直。
【文檔編號】B25J18/00GK203680285SQ201320818727
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】王兆冬, 朱玉, 李庚 , 陳文杰 申請人:南京工程學院
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