專利名稱：爬線機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可攀爬裝置，尤其是一種在細(xì)軟繩索上連續(xù)攀爬的爬線機(jī)器人，適用于各類運(yùn)輸、掛載等高空作業(yè)。
背景技術(shù)：
在已知的爬升機(jī)器人中，攀爬裝置的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式有液壓式、滾輪式、電動(dòng)式、氣壓氣動(dòng)式等，動(dòng)力傳遞速度較慢；并且所攀爬的載體是具有一定剛度與直度的竿、電纜，或直徑較大的粗繩。如目前公開介紹的資料見到天津大學(xué)一發(fā)明人提出的“爬桿機(jī)器人”要求載體是直徑較大的直桿；蘇州大學(xué)一發(fā)明人和Sloth(尺蠖)提出的“爬繩機(jī)器人”均要求繩子直徑較大；也就是說使用中的爬繩機(jī)器人也要求載體具有一定的剛度和直度。但在實(shí)際應(yīng)用這種機(jī)器人的特殊場合中，如在高空作業(yè)和隔著洪流時(shí)，不太可能存在上述那么理想的輸送載體，也無法使較粗的繩子和直竿直接用作載體。同時(shí)，由于目前公開的氣動(dòng)、液動(dòng)式等爬升裝置都必須用有線傳遞的動(dòng)力源作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，因此攀爬距離受限制，無法攀升到足夠的高度。
因此，提出一種適用性更為廣闊的攀升移動(dòng)機(jī)器人，減少對(duì)載體的限制和對(duì)有線傳遞動(dòng)力源的依賴，就成為攀升移動(dòng)機(jī)器人研發(fā)者為將這一裝置真正廣泛投入應(yīng)用是必須解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種爬線機(jī)器人，它能改善目前僅爬粗繩和直竿的局限，保證適用于細(xì)軟繩和細(xì)剛性桿，且在此類攀爬介質(zhì)上靈活、連續(xù)地任意角度移動(dòng)、攀爬。
這種爬線機(jī)器人，由攀爬裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2組成，其特征在于所述的攀爬裝置包括由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1，由傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4，所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1和攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件3連接成一體組成攀爬組合主體，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中的傳動(dòng)輪與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4中的傳動(dòng)輪呈錯(cuò)位狀排布、并使兩者的傳動(dòng)帶呈緊密夾持中間繩索狀態(tài)，應(yīng)用傳動(dòng)帶與載體繩索間的摩擦力形成攀爬位移動(dòng)力。
攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1由槽形主機(jī)架1-1、設(shè)于該槽架內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)輪1-3及一個(gè)帶傘齒輪組件1-4的傳動(dòng)輪1-3構(gòu)成的主傳動(dòng)輪1-2、與主傳動(dòng)輪主軸連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)2以及套繞于傳動(dòng)輪組上環(huán)形傳動(dòng)帶1-5組成；所述的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4由輔助機(jī)架4-1、設(shè)于該槽架內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)輪4-2及套繞于傳動(dòng)輪組上環(huán)形傳動(dòng)帶4-3組成。
所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件3連接成一體組成攀爬組合裝置，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中的傳動(dòng)輪1-3與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4中的傳動(dòng)輪4-2呈錯(cuò)位狀排布、并將兩者的繞置傳動(dòng)帶緊密壓合。
所述的傳動(dòng)輪1-3和傳動(dòng)輪4-2的輪面為齒輪面。
所述的傳動(dòng)輪1-3和傳動(dòng)輪4-2的柱形輪面的設(shè)有防止環(huán)形傳動(dòng)帶脫落的擋邊1-31和擋邊4-21。
所述的環(huán)形傳動(dòng)帶1-5和4-3的內(nèi)帶面為與傳動(dòng)輪面相匹配的齒面。
所述槽形主機(jī)架1-1至少在一端設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是與傳動(dòng)帶中線在同一軸線方向的限位槽，用以保證繩子始終保持在傳動(dòng)帶中間位置，避免運(yùn)行中的裝置脫軌。此外，在所有傳動(dòng)輪的輪軸與機(jī)架殼體之間設(shè)置滾動(dòng)軸承由此可以減小輪軸與殼體之間的摩擦力。
根據(jù)以上技術(shù)方案提出的這種可連續(xù)攀爬的爬線機(jī)器人，利用攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)因直流驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力源，使環(huán)形傳動(dòng)帶形成位移動(dòng)作，并又通過與其緊密貼合在一起的輔助攀爬傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的共同作用，能使該攀爬裝置沿著夾持兩者之間的細(xì)軟繩索實(shí)現(xiàn)攀升和位移；同時(shí)由于該裝置采用可控直流電源驅(qū)動(dòng)，因此可以免去有線傳遞的動(dòng)力源，使該裝置的使用空間范圍得以擴(kuò)大。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明裝置中攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 1-1主機(jī)架 1-2主傳動(dòng)輪 1-3傳動(dòng)輪 1-31擋邊 1-4傘齒輪組件 1-5環(huán)形傳動(dòng)帶 2-驅(qū)動(dòng)電機(jī) 3-夾緊組合件 4-攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 4-1輔助機(jī)架 4-2傳動(dòng)輪 4-21擋邊 4-3環(huán)形傳動(dòng)帶 5-緊固螺栓 6-繩索具體實(shí)施方式
如圖所示的這種可連續(xù)攀爬機(jī)器人，它是對(duì)現(xiàn)有沿直桿和繩索攀爬機(jī)器人的一種創(chuàng)造性改進(jìn)，尤其適宜利用細(xì)軟繩索和鋼絲作載體時(shí)的攀爬之用。其具體結(jié)構(gòu)如下這種爬線機(jī)器人，由攀爬裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2組成，其特征在于所述的攀爬裝置包括由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1，由傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4，所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1和攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件3連接成一體組成攀爬組合主體，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中的傳動(dòng)輪與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4中的傳動(dòng)輪呈錯(cuò)位狀排布、并使兩者的傳動(dòng)帶呈緊密夾持中間繩索狀態(tài)，應(yīng)用傳動(dòng)帶與載體繩索間的摩擦力形成攀爬位移動(dòng)力。
所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1由槽形主機(jī)架1-1、設(shè)于該槽架內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)輪1-3及一個(gè)帶傘齒輪組件1-4的傳動(dòng)輪1-3構(gòu)成的主傳動(dòng)輪1-2、與主傳動(dòng)輪主軸連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)2以及套繞于傳動(dòng)輪組上環(huán)形傳動(dòng)帶1-5組成；所述的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4由輔助機(jī)架4-1、設(shè)于該槽架內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)輪4-2及套繞于傳動(dòng)輪組上環(huán)形傳動(dòng)帶4-3組成。
所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件3連接成一體組成攀爬組合裝置，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中的傳動(dòng)輪1-3與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4中的傳動(dòng)輪4-2呈錯(cuò)位狀排布、并將兩者的繞置傳動(dòng)帶緊密壓合。
所述的傳動(dòng)輪1-3和傳動(dòng)輪4-2的輪面為齒輪面。
所述的傳動(dòng)輪1-3和傳動(dòng)輪4-2的柱形輪面的設(shè)有防止環(huán)形傳動(dòng)帶脫落的擋邊1-31和擋邊4-21。
所述的環(huán)形傳動(dòng)帶1-5和4-3的內(nèi)帶面為與傳動(dòng)輪面相匹配的齒面。
所述槽形主機(jī)架1-1至少在一端設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是與傳動(dòng)帶中線在同一軸線方向的限位槽，用以保證繩子始終保持在傳動(dòng)帶中間位置，避免運(yùn)行中的裝置脫軌。
此外，在所有傳動(dòng)輪的輪軸與機(jī)架殼體之間設(shè)置滾動(dòng)軸承由此可以減小輪軸與殼體之間的摩擦力。
這種爬線機(jī)器人進(jìn)行攀爬和移動(dòng)的原理如下首先將機(jī)器人組件中的夾緊組合件3卸開，分成獨(dú)立的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4，而后將借助攀爬的載體繩索6(或者是細(xì)鋼纜或其它材質(zhì)的繩索)放置在兩攀爬機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)帶之間，最后仍用夾緊組合件3(該夾緊組合件可以螺栓、螺帽及墊片等)將已分開的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1、攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4組合成一體形成攀爬裝置，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)2啟動(dòng)以后，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)2通過傘齒輪組件1-4的作用，使攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中的主傳動(dòng)輪1-2以及傳動(dòng)輪1-3同步轉(zhuǎn)動(dòng)，由于該傳動(dòng)輪的輪面上均布有齒槽，因此就會(huì)帶動(dòng)設(shè)置在傳動(dòng)輪組上的環(huán)形傳動(dòng)帶1-5隨之同步傳動(dòng)；與此同時(shí)，因?yàn)樵诒驹O(shè)計(jì)方案中的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4是與攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1緊密地貼合在一起的，因此當(dāng)攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中的傳動(dòng)輪及環(huán)形傳動(dòng)帶開始移動(dòng)時(shí)，組成攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)4中的環(huán)形傳動(dòng)帶4-3也會(huì)同步移動(dòng)。由于在兩夾緊環(huán)形傳動(dòng)帶與夾于兩環(huán)形傳動(dòng)帶之間的載體—繩索6之間產(chǎn)生摩擦力，所以正是由于這種摩擦力的作用，是該攀爬裝置能沿繩索移動(dòng)。
該機(jī)器人工作時(shí)，通過無線發(fā)射接受模塊，控制帶驅(qū)動(dòng)程序的驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控，改善由于有線控制而產(chǎn)生的工作距離的限制。
權(quán)利要求
1.一種爬線機(jī)器人，由攀爬裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)組成，其特征在于所述的攀爬裝置包括由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)，由傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)，所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)和攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件(3)連接成一體組成攀爬組合主體，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)中的傳動(dòng)輪與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)中的傳動(dòng)輪呈錯(cuò)位狀排布、并使兩者的傳動(dòng)帶呈緊密夾持中間繩索狀態(tài)，應(yīng)用傳動(dòng)帶與載體繩索間的摩擦力形成攀爬位移動(dòng)力。
2.如權(quán)利要求1所述的一種爬線機(jī)器人，其特征在于所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)由槽形主機(jī)架(1-1)、設(shè)于該槽架內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)輪(1-3)及一個(gè)帶傘齒輪組件(1-4)的傳動(dòng)輪(1-3)構(gòu)成的主傳動(dòng)輪(1-2)、與主傳動(dòng)輪主軸連接的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)以及套繞于傳動(dòng)輪組上環(huán)形傳動(dòng)帶(1-5)組成；所述的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)由輔助機(jī)架(4-1)、設(shè)于該槽架內(nèi)的多個(gè)傳動(dòng)輪(4-2)及套繞于傳動(dòng)輪組上環(huán)形傳動(dòng)帶(4-3)組成。
3.如權(quán)利要求1所述的一種爬線機(jī)器人，其特征在于所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件(3)連接成一體組成攀爬組合裝置，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)中的傳動(dòng)輪(1-3)與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)中的傳動(dòng)輪(4-2)呈錯(cuò)位狀排布、并將兩者的繞置傳動(dòng)帶緊密壓合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種爬線機(jī)器人，其特征在于所述的傳動(dòng)輪(1-3)和傳動(dòng)輪(4-2)的輪面為齒輪面。
5.如權(quán)利要求1所述的一種爬線機(jī)器人，其特征在于所述的傳動(dòng)輪(1-3)和傳動(dòng)輪(4-2)的柱形輪面的設(shè)有防止環(huán)形傳動(dòng)帶脫落的擋邊(1-31)和擋邊(4-21)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種爬線機(jī)器人，其特征在于所述的環(huán)形傳動(dòng)帶(1-5)和(4-3)的內(nèi)帶面為與傳動(dòng)輪面相匹配的齒面。
7.如權(quán)利要求1所述的一種可連續(xù)攀爬細(xì)軟繩索的裝置，其特征在于所述槽形主機(jī)架(1-1)至少在一端設(shè)有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是與傳動(dòng)帶中線在同一軸線方向的限位槽。
全文摘要
一種爬線機(jī)器人，由攀爬裝置、驅(qū)動(dòng)電機(jī)(2)組成，其特征在于所述的攀爬裝置包括由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)，由傳動(dòng)輪、傳動(dòng)輪帶組成的攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)，所述的攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)和攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)的兩端通過設(shè)于兩端的夾緊組合件(3)連接成一體組成攀爬組合主體，且攀爬主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(1)中的傳動(dòng)輪與攀爬輔助傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(4)中的傳動(dòng)輪呈錯(cuò)位狀排布、并使兩者的傳動(dòng)帶呈緊密夾持中間繩索狀態(tài)，應(yīng)用傳動(dòng)帶與載體繩索間的摩擦力形成攀爬位移動(dòng)力。
文檔編號(hào)B66F19/00GK101049898SQ20071004072
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月16日
發(fā)明者張春燕, 楊慧斌, 黃江偉, 倪天豪 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)