專利名稱：步行式爬桿機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于圓柱、類圓柱塔攀爬的步行式爬桿機(jī)器人，屬于機(jī)器人和工程機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的爬桿機(jī)器人種類繁多，主要依靠復(fù)雜的機(jī)電控制來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移步爬升，具有雙夾持機(jī)構(gòu)，爬桿過程中往往有一半甚至更多時(shí)間是在提拉下部的夾持機(jī)構(gòu)，做下一步的爬升準(zhǔn)備，可想而知爬升速度是很慢的，這類機(jī)器人一般應(yīng)用在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)或者極少的被用在不要求爬升速度的建筑、采礦等領(lǐng)域；還有雙輥?zhàn)訆A持，滾動(dòng)爬升類機(jī)器人，這類也僅適用于較細(xì)并且等徑桿的爬升，對于大型的圓柱塔或具有一定錐度的高塔就無能為力了 ；美國Boston Dynamics研制了能夠爬木質(zhì)電線桿或粗糙壁面的具有尖刺腳爪的仿生 機(jī)器人，但穩(wěn)定性和載重量都極其有限，主要應(yīng)用于軍事偵查和災(zāi)難救援等方面。對于純機(jī)械式的爬桿機(jī)器人，現(xiàn)有資料顯示并無人涉足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種主要用于圓柱、類圓柱塔攀爬的步行式爬桿機(jī)器人，單電機(jī)拖動(dòng)，純機(jī)械式結(jié)構(gòu)，能夠有一定的載重量。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，見圖I所示，主體結(jié)構(gòu)由循環(huán)運(yùn)動(dòng)部件、動(dòng)力傳遞部件以及攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件組成。循環(huán)運(yùn)動(dòng)部件由成180°角安裝于(I)可擴(kuò)展搭載平臺(tái)兩側(cè)的
(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄及其順次聯(lián)接的(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿、(5)支撐座組成；動(dòng)力傳遞部件由同心固聯(lián)在(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄關(guān)節(jié)處的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪、安裝在(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿中間位置上的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪和安裝在(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿與(5)支撐座鉸接處的一個(gè)
(3)動(dòng)力傳遞齒輪組成；攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件由固聯(lián)在動(dòng)力傳遞部件末級(3)動(dòng)力傳遞齒輪上的(6)動(dòng)作控制凸輪、(5)支撐座、(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)、與攀爬臂成15°角安裝的(9)摩擦頂桿、(10)滑銷組成。


圖I是步行式爬桿機(jī)器人結(jié)構(gòu)模型圖，該圖同時(shí)作為摘要附圖。圖2是本發(fā)明之正視圖。
具體實(shí)施例方式下面具體說明本發(fā)明之方案，見圖I所示，該步行式爬桿機(jī)器人主要機(jī)械結(jié)構(gòu)由由循環(huán)運(yùn)動(dòng)部件、動(dòng)力傳遞部件以及攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件組成。循環(huán)運(yùn)動(dòng)部件由成180°角安裝于(I)可擴(kuò)展搭載平臺(tái)兩側(cè)的(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄及其順次聯(lián)接的(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿、
(5)支撐座組成，兩曲柄成180°角安裝可保證其交替循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使(I)可擴(kuò)展搭載平臺(tái)做連續(xù)不間斷運(yùn)動(dòng)；動(dòng)力傳遞部件由同心固聯(lián)在(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄關(guān)節(jié)處的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪、安裝在(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿中間位置上的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪和安裝在(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿與(5)支撐座鉸接處的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪組成，動(dòng)力傳遞部件能夠把(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成末級齒輪的圓周運(yùn)動(dòng)，并由安裝于(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿中間位置上的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪的反向作用使末級齒輪與(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，便于(6)動(dòng)作控制凸輪對下級運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制；攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件由固聯(lián)在動(dòng)力傳遞部件末級(3)動(dòng)力傳遞齒輪上的(6)動(dòng)作控制凸輪、(5)支撐座、(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)、與攀爬臂成15°角安裝的(9)摩擦頂桿、(10)滑銷組成，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)靠杠桿原理以自身重力壓緊(6)動(dòng)作控制凸輪，(6)動(dòng)作控制凸輪固聯(lián)在末級(3)動(dòng)力傳遞齒輪上，隨(3)動(dòng)力傳遞齒輪旋轉(zhuǎn)并推動(dòng)(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)做前后搖桿運(yùn)動(dòng)，左右兩攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件中的(6)動(dòng)作控制凸輪成180°角安裝，使左右兩只攀爬臂能夠交替運(yùn)動(dòng)，完成爬升自鎖，凸輪遠(yuǎn)休止角> 180°，保證了兩只攀爬臂自鎖時(shí)有一定的重合度，使兩只攀爬臂在交替運(yùn)動(dòng)的臨界位置不會(huì)同時(shí)松脫，凸輪基圓位置保證了攀爬臂外展繞行運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)與另一攀爬臂發(fā)生碰撞干涉，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)在鎖緊工作狀態(tài)時(shí)的自鎖角度設(shè)計(jì)為15°，(9)摩擦頂桿與攀爬臂成15°角安裝，與攀爬臂自鎖角度相反，使其在攀爬臂自鎖時(shí)能以90°角壓在攀爬物上，產(chǎn)生最大摩擦力并自鎖，(10) 滑銷固聯(lián)在(9)摩擦頂桿后端并插入(5)支撐座上的滑槽，使(9)摩擦頂桿在攀爬臂做前后搖桿運(yùn)動(dòng)時(shí)能被向前推或向后拉，起到自鎖和解除自鎖的作用；本發(fā)明步行式爬桿機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制極其簡單，只要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)即可使爬桿機(jī)器人上升或下降。
權(quán)利要求
1.一種主要用于圓柱、類圓柱塔攀爬的步行式爬桿機(jī)器人，主體結(jié)構(gòu)由循環(huán)運(yùn)動(dòng)部件、動(dòng)力傳遞部件以及攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件組成。其特征在于循環(huán)運(yùn)動(dòng)部件由成180°角安裝于(I)可擴(kuò)展搭載平臺(tái)兩側(cè)的(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄及其順次聯(lián)接的(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿、(5)支撐座組成，兩曲柄成180°角安裝可保證其交替循環(huán)運(yùn)動(dòng)，使(I)可擴(kuò)展搭載平臺(tái)做連續(xù)不間斷運(yùn)動(dòng)；動(dòng)力傳遞部件由同心固聯(lián)在(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄關(guān)節(jié)處的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪、安裝在(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿中間位置上的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪和安裝在(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿與(5)支撐座鉸接處的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒 輪組成，動(dòng)力傳遞部件能夠把(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成末級齒輪的圓周運(yùn)動(dòng)，并由安裝于(4)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)連桿中間位置上的一個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪的反向作用使末級齒輪與(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，便于(6)動(dòng)作控制凸輪對下級運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制；攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件由固聯(lián)在動(dòng)力傳遞部件末級(3)動(dòng)力傳遞齒輪上的(6)動(dòng)作控制凸輪、(5)支撐座、(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)、與攀爬臂成15°角安裝的(9)摩擦頂桿、(10)滑銷組成，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)靠杠桿原理以自身重力壓緊(6)動(dòng)作控制凸輪，(6)動(dòng)作控制凸輪固聯(lián)在末級(3)動(dòng)力傳遞齒輪上，隨(3)動(dòng)力傳遞齒輪旋轉(zhuǎn)并推動(dòng)(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)做前后搖桿運(yùn)動(dòng)，左右兩攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件中的(6)動(dòng)作控制凸輪成180°角安裝，使左右兩只攀爬臂能夠交替運(yùn)動(dòng)，完成爬升自鎖，凸輪遠(yuǎn)休止角> 180°，保證了兩只攀爬臂自鎖時(shí)有一定的重合度，使兩只攀爬臂在交替運(yùn)動(dòng)的臨界位置不會(huì)同時(shí)松脫，凸輪基圓位置保證了攀爬臂外展繞行運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)與另一攀爬臂發(fā)生碰撞干涉，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)在鎖緊工作狀態(tài)時(shí)的自鎖角度設(shè)計(jì)為15°，(9)摩擦頂桿與攀爬臂成15°角安裝，與攀爬臂自鎖角度相反，使其在攀爬臂自鎖時(shí)能以90°角壓在攀爬物上，產(chǎn)生最大摩擦力并自鎖，(10)滑銷固聯(lián)在(9)摩擦頂桿后端并插入(5)支撐座上的滑槽，使(9)摩擦頂桿在攀爬臂做前后搖桿運(yùn)動(dòng)時(shí)能被向前推或向后拉，起到自鎖和解除自鎖的作用；本發(fā)明步行式爬桿機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制極其簡單，只要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)即可使爬桿機(jī)器人上升或下降。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的步行式爬桿機(jī)器人，其特征在于，左右兩(2)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)曲柄成180°安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的步行式爬桿機(jī)器人，其特征在于，動(dòng)力傳遞部件由三個(gè)(3)動(dòng)力傳遞齒輪組成，借助曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的平面運(yùn)動(dòng)完成動(dòng)力傳遞。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的步行式爬桿機(jī)器人，其特征在于，攀爬臂運(yùn)動(dòng)控制部件中的兩個(gè)(6)動(dòng)作控制凸輪成180°安裝，遠(yuǎn)休止角> 180°。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的步行式爬桿機(jī)器人，其特征在于，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)在鎖緊工作狀態(tài)時(shí)的自鎖角度設(shè)計(jì)為15°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的步行式爬桿機(jī)器人，其特征在于，(9)摩擦頂桿與攀爬臂成15°角安裝，與攀爬臂的工作自鎖角度相反。
全文摘要
步行式爬桿機(jī)器人是一套以單電機(jī)為動(dòng)力的純機(jī)械結(jié)構(gòu)的機(jī)器人，主要用于圓柱、類圓柱塔的攀爬，利用其可擴(kuò)展的搭載平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)載人、起重，實(shí)施對圓柱、類圓柱塔類建筑、工程設(shè)備的安裝、維修等工作，屬于機(jī)器人和工程機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域。本發(fā)明以摩擦自鎖為基本原理，以電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)配合齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的上升下降以及動(dòng)力傳遞；以凸輪機(jī)構(gòu)配合搖桿滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與攀爬物之間的摩擦自鎖與攀爬臂的外展繞行運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的純機(jī)械結(jié)構(gòu)使得機(jī)器人工作穩(wěn)定性高，攀爬速度快，工況適應(yīng)性強(qiáng)，拆裝便捷，便于轉(zhuǎn)場。
文檔編號(hào)B62D57/024GK102745276SQ20111010171
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者史國權(quán), 呂瓊瑩, 王志勝 申請人:呂瓊瑩, 王志勝, 長春理工大學(xué)