一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種爬桿機(jī)器人，特別涉及一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人。適用于各種不同技術(shù)領(lǐng)域的高空作業(yè)，如高空水管、天然氣管道檢漏、高空燈管的維修等工作，能給檢測的工作人員帶來很大便利，使高空作業(yè)減小危險(xiǎn)性。
技術(shù)背景
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平日益提升，人們的物質(zhì)需求逐步提高，我們身邊出現(xiàn)了越來越多的桿件機(jī)構(gòu)，高空作業(yè)成為現(xiàn)今社會越來越普遍的工作任務(wù)。各種桿體或管體結(jié)構(gòu)在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛，如水管、天然氣管道、電線桿、路燈桿等。當(dāng)前各種相關(guān)的企業(yè)機(jī)構(gòu)需要一款能夠在桿體上爬行的機(jī)器人，從而代替人工爬桿的高空作業(yè)，一方面，使工作的效率得到了大大的提高；另一方面，也使人們從危險(xiǎn)、惡劣的工作環(huán)境中解脫出來。現(xiàn)在社會上已有的一些爬桿設(shè)備大多數(shù)是通過氣動(dòng)或液壓傳動(dòng)來提供動(dòng)力的，但兩者都需要傳動(dòng)的管道來傳動(dòng)動(dòng)力，受到工作條件和能源輸送的極大限制。同時(shí)隨著機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，以及人們自我安全意識的增強(qiáng)，研宄、設(shè)計(jì)一款能在各種桿件上實(shí)現(xiàn)上桿、抱桿固定、下桿運(yùn)動(dòng)且能夠?qū)U壁進(jìn)行檢測的爬桿機(jī)器人是十分迫切的。
[0003]近年來，國內(nèi)外學(xué)者對爬桿機(jī)器人進(jìn)行了深入的研宄。如國內(nèi)專利《一種氣動(dòng)爬桿機(jī)器人》(ZL200620088771.1)公開了一種氣體驅(qū)動(dòng)的爬桿機(jī)器人，該發(fā)明在水平與垂直的氣缸帶動(dòng)下，完成循環(huán)上升的過程，雖然該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，但氣缸容易出現(xiàn)輸出力不足，動(dòng)態(tài)不平穩(wěn)的現(xiàn)象，而且活塞與潤滑的問題會導(dǎo)致內(nèi)外泄露，不利于爬桿機(jī)器人的正常工作；發(fā)明專利《整體式爬桿機(jī)器人》(ZL201220172033.0)公開的一種通過齒輪齒條傳動(dòng)的爬桿機(jī)器人，由于齒輪齒條的精度較高，且磨損大，無法保證高效運(yùn)行，不適用于長期工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有的爬桿機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)較難的問題，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、能夠檢測桿體情況的絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0006]一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，其特征在于，包括至少一個(gè)爬行單元、以及設(shè)置在爬行單元上的檢測單元；所述爬行單元包括兩個(gè)對稱設(shè)置的I形支撐架，分別為第一 I形支撐架和第二 I形支撐架，I形支撐架上下端均設(shè)有固定架；絲桿的上下兩端通過軸承蓋、軸承和固定架連接后固定在第一 I形支撐架上；光桿的上下兩端通過軸承蓋、軸承和固定架連接后固定在第二 I形支撐架上；絲桿通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述絲桿和光桿上套有至少一個(gè)夾緊單元，所述夾緊單元包括套在絲桿和光桿上的機(jī)械手臂臺，所述機(jī)械手臂臺上對稱設(shè)有兩個(gè)機(jī)械臂；兩個(gè)機(jī)械臂一端固定有相互嗤合的不完全齒輪，另一端固定有機(jī)械手，其中一個(gè)不完全齒輪通過設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制器控制轉(zhuǎn)動(dòng)；所述檢測單元包括兩端固定在第一 I形支撐架和第二 I形支撐架上的固定臺，所述固定臺上設(shè)有內(nèi)齒輪以及與內(nèi)齒輪嚙合的外齒輪圈，所述內(nèi)齒輪通過設(shè)有齒輪電機(jī)的控制箱控制其轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]在上述的一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，所述爬行單元為兩個(gè)，上下設(shè)置，且上部爬行單元的I形支撐架底部通過雙頭螺柱與下部爬行單元的I形支撐架的頂端固定，外齒輪圈上設(shè)有弧形槽，雙頭螺柱穿過弧形槽后將上下兩個(gè)爬行單元固定。
[0008]在上述的一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，所述每個(gè)爬行單元中的夾緊單元為兩個(gè)，上下設(shè)置并同時(shí)穿過絲桿和光桿。
[0009]上述的機(jī)械手臂由機(jī)械手與帶有不完全齒輪的機(jī)械臂組成，機(jī)械臂之間通過不完全齒輪進(jìn)行嚙合。
[0010]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):能夠?qū)⑷藦奈ｋU(xiǎn)的高空作業(yè)中解脫出來，并且對桿壁能夠起到檢測與維修作用，機(jī)器人結(jié)構(gòu)較簡單，操作起來方便，安裝與拆卸更便捷。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型的后視圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型的機(jī)械手臂臺圖。
[0014]圖4是本實(shí)用新型的內(nèi)外齒輪檢測裝置。
[0015]圖5是本實(shí)用新型的固定臺的軸測圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。圖中，軸承蓋1、光桿2、I形支撐架3、機(jī)械手臂臺4、電機(jī)5、固定臺6、控制箱7、固定架8、絲桿9、雙頭螺柱10、桿或管體11、機(jī)械臂12、機(jī)械手13、控制器14、內(nèi)齒輪15、外齒輪圈16、軸承17。
[0017]如圖2，該絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人由光桿(2)、“1”形支撐架(3)、機(jī)械手臂臺(4)、控制箱(7)和絲桿(9)組成。
[0018]如圖2，絲桿與光桿上下兩端都由軸承蓋、軸承和固定架連接，并固定在“I”型支撐架上，支撐架并排在機(jī)器人的兩端，且上下支撐架由雙頭螺柱連接。初始狀態(tài)，爬桿機(jī)器人上的機(jī)械手臂臺都在桿件的最下端。上下兩部分之間通過兩個(gè)電機(jī)分別帶動(dòng)絲桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，且由絲桿與光桿之間的控制箱控制。
[0019]如圖3，機(jī)械手臂通過不完全齒輪嚙合在機(jī)械手臂臺上，且臺上攜帶有控制器。如圖4，內(nèi)齒輪與帶有圓弧形槽道的外齒輪相互嚙合。
[0020]本實(shí)用新型的工作過程如下:當(dāng)機(jī)器人放置在桿上的時(shí)候，首先下部分機(jī)械手臂抱緊桿壁，通過控制器控制機(jī)械臂上不完全齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而嚙合的另一個(gè)機(jī)械臂也轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上部分機(jī)械手臂的張開。這時(shí)通過電機(jī)帶動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，由于絲桿旁的另外一個(gè)桿件是光桿，起到導(dǎo)向的作用，這樣機(jī)械手臂就會隨絲桿的旋轉(zhuǎn)向上平動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)最高點(diǎn)處，由相應(yīng)傳感器識別，停止電機(jī)旋轉(zhuǎn)。然后控制器控制機(jī)械手壁上不完全齒輪反向旋轉(zhuǎn)，則機(jī)械手臂由張開狀態(tài)轉(zhuǎn)為抱緊桿壁。然后下部分機(jī)械手臂通過同樣的方式張開，并向上移動(dòng)。當(dāng)上下兩個(gè)部分在交替下都已經(jīng)移動(dòng)到機(jī)器人支撐架的最高點(diǎn)后，兩部分機(jī)械手都對桿壁進(jìn)行抱緊。然后通過控制箱控制絲桿的電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，使后架向上移動(dòng)，直至后架上升達(dá)到起初的位置，這樣就形成了一個(gè)向上爬行的運(yùn)動(dòng)周期。在與上述反向控制下也可以進(jìn)行向下爬行。通過這樣來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在桿上的爬行工作。
[0021 ] 機(jī)器人停在某一處時(shí)，通過中間的內(nèi)外齒輪來實(shí)現(xiàn)檢測工作。由內(nèi)齒輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)外齒輪旋轉(zhuǎn)，在桿件外圈上進(jìn)行掃動(dòng)，外齒輪下方的傳感器對桿壁外圈進(jìn)行檢測，是否有損壞的情況，然后通過控制箱回饋到人們電腦里。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0022]盡管本文較多地使用了軸承蓋1、光桿2、I形支撐架3、機(jī)械手臂臺4、電機(jī)5、固定臺6、控制箱7、固定架8、絲桿9、雙頭螺柱10、桿或管體11、機(jī)械臂12、機(jī)械手13、控制器14、內(nèi)齒輪15、外齒輪圈16、軸承17等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，其特征在于，包括至少一個(gè)爬行單元、以及設(shè)置在爬行單元上的檢測單元；所述爬行單元包括兩個(gè)對稱設(shè)置的I形支撐架(3)，分別為第一 I形支撐架和第二 I形支撐架，I形支撐架(3)上下端均設(shè)有固定架(8);絲桿(9)的上下兩端通過軸承蓋(1)、軸承(17)和固定架(8)連接后固定在第一 I形支撐架上；光桿(2)的上下兩端通過軸承蓋(1)、軸承(17)和固定架(8)連接后固定在第二 I形支撐架上；絲桿通過電機(jī)(5)驅(qū)動(dòng)，所述絲桿(9)和光桿(2)上套有至少一個(gè)夾緊單元，所述夾緊單元包括套在絲桿(9)和光桿(2)上的機(jī)械手臂臺(4)，所述機(jī)械手臂臺(4)上對稱設(shè)有兩個(gè)機(jī)械臂(12);兩個(gè)機(jī)械臂(12)—端固定有相互嚙合的不完全齒輪，另一端固定有機(jī)械手(13)，其中一個(gè)不完全齒輪通過設(shè)有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制器(14)控制轉(zhuǎn)動(dòng)；所述檢測單元包括兩端固定在第一 I形支撐架和第二 I形支撐架上的固定臺(6)，所述固定臺(6)上設(shè)有內(nèi)齒輪(15)以及與內(nèi)齒輪(15)嚙合的外齒輪圈(16)，所述內(nèi)齒輪(15)通過設(shè)有齒輪電機(jī)的控制箱(7)控制其轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，其特征在于，所述爬行單元為兩個(gè)，上下設(shè)置，且上部爬行單元的I形支撐架底部通過雙頭螺柱與下部爬行單元的I形支撐架的頂端固定，外齒輪圈上設(shè)有弧形槽，雙頭螺柱穿過弧形槽后將上下兩個(gè)爬行單元固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，其特征在于，所述每個(gè)爬行單元中的夾緊單元為兩個(gè)，上下設(shè)置并同時(shí)穿過絲桿(9)和光桿(2)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種絲桿移動(dòng)型爬桿機(jī)器人，分為上、中、下三個(gè)部分，上下部分都由軸承蓋、軸承、固定架將平行的絲桿、光桿與左右兩個(gè)I形支撐架固定在同一平面內(nèi)。且兩桿的兩端分別由軸承蓋、軸承與固定架連接，并由固定架固定在兩端的I形支撐架上。兩桿上配合有兩組機(jī)械手臂臺及機(jī)械手臂，機(jī)械手臂臺相互平行并兩個(gè)機(jī)械手臂臺中間攜帶有控制裝置。中間部分為檢測部分，由內(nèi)齒輪與外齒輪圈的相互嚙合，放置在控制箱的正上方。通過絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)與平行的光桿導(dǎo)向作用使機(jī)械手臂臺在I形支撐架上上下移動(dòng)，在移動(dòng)時(shí)候機(jī)械手交替張開與抱緊桿壁，最后以相對運(yùn)動(dòng)使機(jī)器人整體上升，并有中間檢測裝置對桿體進(jìn)行測量檢測。其結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠性強(qiáng)。
【IPC分類】B62D57-024
【公開號】CN204472948
【申請?zhí)枴緾N201520162878
【發(fā)明人】孫金風(fēng), 韓慶, 張兆龍, 杜文強(qiáng), 王君, 任軍, 游穎
【申請人】湖北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月20日