本發明屬于高空作業機械領域，涉及一種利用輔助桿爬桿的復合型機器人。

背景技術：

目前高空作業越來越普遍，相關技術人員需要沿桿攀爬到高處進行高空作業，進行檢測和維修等任務，例如電線桿、風電塔桿、路燈桿等。由于目前高空技術主要是由大型設備或者依靠人工來完成的，這種作業方法成本高，風險大，效率低，在工作過程中難免會出現一些意外情況發生，導致人身安全或者財產損失，因此很有必要設計出一種借助輔助桿來攀爬至目標桿的復合型爬桿機器人來代替人工高空作業。

目前爬桿機器人種類較多，但大多數是采用上下夾持結構來直接攀爬目標桿結構，這樣在爬桿的過程中一旦遇到障礙物導致機器人夾持不穩定導致掉落等現象，而且只能適應于比較細的等直徑桿，對于粗細不一或者較細的桿則無能為力，且機器人體積較大，結構復雜，成本較高，實用性差，難以普及。

技術實現要素：

本發明所解決現有技術中存在的技術問題是：在機器人爬桿過程中不能適應直桿爬行，遇到障礙物無法超越障礙，對于粗細不一的桿無法穩定固定以及爬桿范圍受限等問題，希望設計出一種利用輔助桿來攀爬的機器人，可以使機器人靈活自由攀爬到目標桿上，并配合多自由度靈活自由的作業臂，機器人可以到高處進行綜合作業。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種利用輔助桿爬桿的復合型機器人，由攀爬部、固定部和作業臂三個部分組成，三個部分相互連接；所述攀爬部由上板、下板、異步小夾具、導桿、傳動絲桿及齒輪組成；所述固定部由同步大夾具、齒輪對及齒輪組成；所述作業臂由支撐架、固定爪、水平回轉關節、肩彎曲關節、肘彎曲關節、腕關節、夾具組成。

進一步，所述傳動絲桿11的上端固定于上板，傳動絲桿11的下端與第一齒輪9內圈之間進行絲桿螺母傳動，齒輪9通過傳動螺母固定連接于底部軸承內環上，底部軸承通過軸承蓋21固定連接于下板上，第二齒輪10下端連接變速電機并與第一齒輪9相嚙合，從而帶動第一齒輪9與傳動絲杠11進行絲杠傳動。

進一步，所述導桿3共有兩個，導桿3的上端分別固定安裝在上板上，導桿3的下端穿過下板上相對應的預設小孔，兩個相對分列設置，以防止下板升降移動時向兩邊偏離。

進一步，所述異步小夾具共有兩個，分別設置在上板和下板上相對應的中心通孔處，即上部小夾具17和下部小夾具8，上部小夾具17通過與第一電機12連接的上部帶動齒輪18的帶動進行開合活動，下部小夾具8通過與第二電機19連接的下部帶動齒輪14的帶動進行開合活動。

進一步，所述同步大夾具共有兩個，即上部大夾具4和下部大夾具6，分別連接在上板和下板上，上部大夾具4與上板連接處有上部嚙合齒輪對15，上部嚙合齒輪對15中的一個齒輪與上部主動齒輪16相嚙合，上部主動齒輪16與第三電機13通過銷釘連接，下部大夾具6與下板連接處有下部嚙合齒輪對5，下部嚙合齒輪對5中的一個齒輪與下部主動齒輪7嚙合，下部主動齒輪7與第四電機20通過銷釘連接。

進一步，所述作業臂通過固定爪27固定連接在支撐架1上，所述支撐架1焊接在上部大夾具4上，所述作業臂由水平回轉關節26、肩彎曲關節25、肘彎曲關節24、腕關節23、夾具22依次連接組成。

進一步，所述固定爪27為四爪結構，四爪結構的中心有圓形通孔，通孔內壁有與螺桿連接的螺紋，所述螺桿焊接在水平回轉關節26下端中心處

本發明與現有技術相比所具有的有益效果是：本發明涉及的輔助桿爬桿的復合型機器人基于絲杠傳動原理，在靈活可移動的輔助桿上攀爬，實現了作業位置靈活可變，機器人在攀爬到目標桿位置后，大夾具鎖定在目標桿上，可進行綜合作業，同時作業臂可360度自由旋轉的設計，可實現多角度的檢修作業；本發明結構輕巧，重量輕，工作地點靈活，可靠性強，效率高，可代替人工在高處的綜合作業，并且成本低，實用性強。

附圖說明

圖1為本發明整體結構示意圖。

圖2為本發明整體結構示意圖。

圖3為本發明中機械臂的結構示意圖。

圖4為本發明在輔助桿上的工作示意圖。

具體實施方式

下面通過實例，并結合說明書附圖1-4，對本機器人的技術方案作進一步具體的說明。

一種利用輔助桿爬桿的復合型機器人，由攀爬部、固定部和作業臂三個部分組成，三個部分相互連接。

所述攀爬部由上板、下板、異步小夾具、導桿、傳動絲桿及齒輪組成；所述傳動絲桿11的上端固定于上板，傳動絲桿11的下端與第一齒輪9內圈之間進行絲桿螺母傳動，齒輪9通過傳動螺母固定連接于底部軸承內環上，底部軸承通過軸承蓋21固定連接于下板上，第二齒輪10下端連接變速電機并與第一齒輪9相嚙合，從而帶動第一齒輪9與傳動絲杠11進行絲杠傳動，為了防止絲杠傳動時底部軸承縱向受力而導致損壞的問題，在底板軸承的兩側添加軸承蓋21以穩固結構；所述導桿3共有兩個，導桿3的上端分別固定安裝在上板上，導桿3的下端穿過下板上相對應的預設小孔，兩個相對分列設置，以防止下板升降移動時向兩邊偏離；所述異步小夾具共有兩個，分別設置在上板和下板上相對應的中心通孔處，即上部小夾具17和下部小夾具8，上部小夾具17通過與第一電機12連接的上部帶動齒輪18的帶動進行開合活動，下部小夾具8通過與第二電機19連接的下部帶動齒輪14的帶動進行開合活動，異步小夾具分別通過不同的電機驅動開合，協作夾緊并通過絲杠傳動在輔助桿上攀爬。

所述同步大夾具共有兩個，即上部大夾具4和下部大夾具6，分別連接在上板和下板上，上部大夾具4與上板連接處有上部嚙合齒輪對15，上部嚙合齒輪對15中的一個齒輪與上部主動齒輪16相嚙合，上部主動齒輪16與第三電機13通過銷釘連接，下部大夾具6與下板連接處有下部嚙合齒輪對5，下部嚙合齒輪對5中的一個齒輪與下部主動齒輪7嚙合，下部主動齒輪7與第四電機20通過銷釘連接；當電機轉動時，可帶動主動齒輪轉動，主動齒輪與齒輪對嚙合，從而帶動齒輪對嚙合轉動，齒輪對位于同步大夾具的后端，從而帶動同步大夾具開合，因為上部大夾具4和下部大夾具6是通過不同電機帶動，開合程度不同，因此可適應性在粗細不一的直桿上夾緊固定。

所述作業臂2通過固定爪27固定連接在支撐架1上，所述支撐架1焊接在上部大夾具4上，所述作業臂由水平回轉關節26、肩彎曲關節25、肘彎曲關節24、腕關節23、夾具22依次連接組成；所述固定爪27為四爪結構，四爪結構的中心有圓形通孔，通孔內壁有與螺桿連接的螺紋，所述螺桿焊接在水平回轉關節26下端中心處；水平回轉關節26可以實現機械臂原地旋轉，肩彎曲關節25、肘彎曲關節24以及腕關節23，可以實現機械臂在周圍空間中的任何位置作業，前端設置夾具22可進行檢修和安裝任務。

本發明的復合機器人工作方式和原理是，上部小夾具17和下部小夾具8在不同電機驅動下，通過絲杠傳動在輔助桿29上攀爬，當到達目標桿位置后，再通過第三電機13和第四電機20的驅動，帶動上部大夾具4和下部大夾具6在目標桿上進行鎖定，由于輔助桿29的可移動性，可通過輔助桿底座28在目標桿附近設定，所以作業地點比較靈活；具體來說，在輔助桿29上的攀爬活動是上板小夾具17在第一電機12驅動下先固定于輔助桿29上，此時下板小夾具8在第二電機19驅動下處于張開狀態，第二齒輪10在電機驅動下帶動第一齒輪9轉動，并帶動其固定連接的下板在導桿3的約束下通過絲桿螺母傳動向上移動，當上下兩板距離較近時，下板小夾具8在電機的驅動下固定于輔助桿29上，之后上板小夾具17在電機的驅動下張開，第二齒輪10在電機的驅動下進行反向轉動，帶動第一齒輪9在絲杠11上相對向下移動，上板相對于下低板向上運動，如此循環實現在輔助桿上的攀爬；當到達目標位置后的鎖定活動是第三電機13和第四電機20分別驅動主動齒輪16和7轉動，上部主動齒輪16通過上部嚙合齒輪對15帶動上部大夾具4張合，下部主動齒輪7通過下部嚙合齒輪對5帶動下部大夾具6張合，最后鎖定在目標桿上；當鎖定后，支撐架1上作業臂2開始工作，水平回轉關節26可以實現機械臂原地旋轉，肩彎曲關節25、肘彎曲關節24以及腕關節23，可以實現機械臂在周圍空間中的任何位置作業，前端設置夾具22可進行檢修和安裝任務。

實施例：

本發明符合機器人通過輔助桿攀爬到電線桿上，實現對輸電線路的巡檢任務，具體實現過程是:

把復合機器人套裝在輔助桿29上，輔助桿按照預設位置設定，通過輔助桿底座28固定，終端指向目標電線桿，當上部小夾具17夾緊輔助桿時，下部小夾具8松開輔助桿，同時電機帶動第二齒輪10給第一齒輪9傳動，第一齒輪9沿傳動絲杠11上升，帶動下板整體向上移動，此時傳動絲杠11伸出下底板，以縮短兩板間的距離，實現攀爬，同樣當下部小夾具8夾緊輔助桿，第一齒輪9逆轉，伸長兩底板之間的距離，當攀爬至最高處時通過遙控裝置使同步大夾具夾緊目標電線桿，同時作業手開始工作進行巡檢作業，水平回轉關節可以實現機械臂原地旋轉，肩彎曲關節和肘彎曲關節以及腕關節、夾具的聯合使用可以實現機械臂在周圍空間中的任何位置作業，這幾種運動結合后可以通過前端夾具靈活地進行檢修或安裝等工作。

本文所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明，本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但不會偏離本發明的精神或者超過所附權利要求書所定義的范圍。