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)：

國內(nèi)外提出的一些依附于桿體表面的自動爬行機(jī)器人主要有電動機(jī)械式爬桿機(jī)器人、電動液壓式爬桿機(jī)器人和氣動蠕行式爬桿機(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，對于不同桿爬行的適用性很差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(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，底盤設(shè)置有容納待爬桿的缺口，對稱設(shè)置在底盤缺口外周的導(dǎo)軌和滑動連接于導(dǎo)軌的夾緊爬桿單元，所述夾緊爬桿單元包括與導(dǎo)軌滑動連接的第一電機(jī)、第一電機(jī)驅(qū)動的摩擦輪以及用于驅(qū)動第一電機(jī)沿導(dǎo)軌移動的移位機(jī)構(gòu)，所述移位機(jī)構(gòu)工作時夾緊爬桿單元沿導(dǎo)軌向底盤缺口中心處移動，摩擦輪夾緊穿于底盤缺口處的待爬桿并沿其表面滾動。

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)工作運轉(zhuǎn)的更加流暢平穩(wěn)。

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

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)的自鎖功能可實現(xiàn)定位懸停，減少耗電量，直流電機(jī)運轉(zhuǎn)角度精確，有利于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)夾緊爬桿單元的移動距離。

所述底盤設(shè)有用于驅(qū)動其轉(zhuǎn)移的滾動輪，機(jī)器人可通過滾動輪在地面上移動到待爬桿。

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)和紅外測距感應(yīng)器，所述陀螺儀獲取底盤的水平角度，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，所述紅外測距感應(yīng)器測量待爬桿直徑的變化，所述紅外測距感應(yīng)器將數(shù)據(jù)信號傳輸至單片機(jī)驅(qū)動第二電機(jī)轉(zhuǎn)動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)器人運動過程中遇到桿直徑變化時，紅外測距感應(yīng)器將直徑變化數(shù)據(jù)信號傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動第二電機(jī)帶動絲杠正反方向旋轉(zhuǎn)，改變螺母相對于絲杠的位置，進(jìn)而推拉絲杠螺母組件上連接的兩個第一電機(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)軌運動，實現(xiàn)夾緊爬桿單元沿導(dǎo)軌相對于底盤缺口靠近或遠(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，同時保證摩擦輪與待爬桿表面滾動摩擦。

有益效果：通過夾緊爬桿單元相對于底盤缺口的靠近或遠(yuǎn)離，適應(yīng)不同待爬桿的直徑變化，保證其爬行過程流暢穩(wěn)定不打滑，爬桿到指定位置時，通過蝸輪蝸桿電機(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)器人通過滾動輪自由的在地面移動主動尋找待爬桿，不需要手動放置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體圖；

圖2為本發(fā)明的俯視圖；

圖3為本發(fā)明的正視圖；

圖4為本發(fā)明的左視圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實施例。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的變直徑爬桿機(jī)器人，包括底盤1，底盤1設(shè)置有容納待爬桿的缺口，對稱設(shè)置在底盤1缺口外周的導(dǎo)軌2和滑動連接于導(dǎo)軌2的夾緊爬桿單元3，夾緊爬桿單元3包括與導(dǎo)軌2滑動連接的第一電機(jī)4、第一電機(jī)4驅(qū)動的摩擦輪5以及用于驅(qū)動第一電機(jī)4沿導(dǎo)軌2移動的移位機(jī)構(gòu)6，移位機(jī)構(gòu)6工作時夾緊爬桿單元3沿導(dǎo)軌2向底盤1缺口中心處移動，摩擦輪5夾緊穿于底盤1缺口處的待爬桿并沿其表面滾動，移位機(jī)構(gòu)6包括第二電機(jī)7和絲杠螺母組件，第二電機(jī)7、絲杠螺母組件的螺母8分別固定于同側(cè)兩相鄰的第一電機(jī)4，第二電機(jī)7、絲杠螺母組件的螺母8分別通過l型角鐵9固定于第一電機(jī)4，當(dāng)絲杠螺母組件兩端連接的第一電機(jī)4出現(xiàn)輕微不同步時，絲杠11會發(fā)生輕微偏移，為防止第二電機(jī)7的輸出軸與絲杠11連接處出現(xiàn)受力不均，產(chǎn)生震動或斷裂，第二電機(jī)7的輸出軸通過聯(lián)軸器10與絲杠螺母組件的絲杠11端部連接，摩擦輪5垂直于底盤1表面固定在第一電機(jī)4的輸出軸上，摩擦輪5相對于待爬桿表面滾動的阻力最小，第一電機(jī)4為蝸輪蝸桿電機(jī)，第二電機(jī)7為直流電機(jī)，蝸輪蝸桿電機(jī)的自鎖功能可實現(xiàn)定位懸停，減少耗電量，直流電機(jī)運轉(zhuǎn)角度精確，有利于準(zhǔn)確調(diào)節(jié)夾緊爬桿單元的位移大小，底盤1設(shè)有用于驅(qū)動其轉(zhuǎn)移的滾動輪12，爬桿機(jī)器人通過滾動輪12自由尋找待爬桿，不需要人工放置，相鄰導(dǎo)軌2之間的夾角大于0°且小于180°，使得絲杠螺母組件和與其相連的第一電機(jī)4沿導(dǎo)軌2方向不會處于自由度為零的位置，為防止第一電機(jī)4相對于導(dǎo)軌2卡殼無法移動，最為優(yōu)選的，導(dǎo)軌2設(shè)有兩組，每組設(shè)有兩個導(dǎo)軌2，同側(cè)導(dǎo)軌2夾角為45°，與導(dǎo)軌2滑動連接的兩組夾緊爬桿單元3帶動四個摩擦輪5夾緊在待爬桿上，這樣的設(shè)計使得爬桿機(jī)器人運行的既穩(wěn)定又順暢，且用材最少耗電量底，本發(fā)明的爬桿機(jī)器人，還包括陀螺儀、單片機(jī)和紅外測距感應(yīng)器，陀螺儀獲取底盤1的水平角度，控制第一電機(jī)4調(diào)節(jié)摩擦輪5轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)爬桿姿態(tài)，待爬桿直徑變化時，紅外測距感應(yīng)器測量待爬桿直徑的變化，紅外測距感應(yīng)器將數(shù)據(jù)信號傳輸至單片機(jī)驅(qū)動第二電機(jī)7轉(zhuǎn)動改變夾緊爬桿單元3位置，調(diào)節(jié)摩擦輪5與待爬桿之間的間隙，使用時，變直徑爬桿機(jī)器人通過滾動輪12運動至待爬桿位置進(jìn)行爬行，爬桿過程中遇到桿直徑變化時，紅外測距感應(yīng)器將直徑變化數(shù)據(jù)信號傳輸至單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動第二電機(jī)7帶動絲杠11正反方向旋轉(zhuǎn)，改變螺母8相對于絲杠11的位置，進(jìn)而推拉絲杠螺母組件上連接的兩個第一電機(jī)4，第一電機(jī)4沿絲杠11軸向方向受力的分力沿導(dǎo)軌2方向，第一電機(jī)4受分力作用使其沿導(dǎo)軌2運動，實現(xiàn)夾緊爬桿單元3沿導(dǎo)軌2相對于底盤1缺口靠近或遠(yuǎn)離，調(diào)節(jié)摩擦輪5與待爬桿之間的間隙，保證摩擦輪5與待爬桿表面滾動摩擦，當(dāng)爬行到預(yù)定位置時，啟動第一電機(jī)4的自鎖功能進(jìn)而定位懸停。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋為對本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。

技術(shù)特征：

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

技術(shù)研發(fā)人員：吳閆明;雷世英
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.28
技術(shù)公布日：2017.08.11