一种适应不同直径的爬杆清洁机器人的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种适应不同直径的爬杆清洁机器人。

背景技术：

城市中，各类集实用性与美观性于一体的路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等杆件由于常年裸露在大气中,表面会形成灰尘层，从而影响美观，同时空气中混合的酸性物质也会加速这些杆件特别是金属杆件的损坏过程，缩短使用寿命。目前，这些杆件的清洁工作大多采用人工进行操作，存在劳动强度大、效率低、危险性大、成本高等问题。虽然目前也有一些杆件清洗机械，但大都存在不能适应变直径杆件等问题。

技术实现要素：

本发明为解决传统杆件清洁过程中的效率低、劳动强度大、适应性差以及人工费较高的问题，进而提出一种适应不同直径的爬杆清洁机器人。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

适应不同直径的爬杆清洁机器人，包括第一导杆2、第二导杆1、第一套筒3、第二套筒11、第一定位套筒4、第二定位套筒6、第三定位套筒12、第四定位套筒14、第一清洁刷支架5、第二清洁刷支架13、第一从动锥齿轮支架7、第二从动锥齿轮支架15、第一传动丝杠8、第二传动丝杠16、上机械手主动锥齿轮10、上机械手控制电机支架9、第一齿轮轴40、第二齿轮轴52、连杆18、曲柄19、第五定位套筒20、第六定位套筒22、第七定位套筒28、第八定位套筒30、第三清洁刷支架21、第四清洁刷支架29、第三从动锥齿轮支架24、第四从动锥齿轮支架31、曲柄连杆控制电机支架23、下机械手控制电机支架26、第三传动丝杠25、第四传动丝杠32、下机械手主动锥齿轮27、上机械手右从动锥齿轮34、上机械手左从动锥齿轮35、下机械手右从动锥齿轮42、下机械手左从动锥齿轮43、第三齿轮轴48、第四齿轮轴57，所述第一从动锥齿轮支架7和第二从动锥齿轮支架15均通过过盈配合分别套在第一套筒3和第二套筒11上；所述上机械手控制电机支架9的两侧加工有通孔，通过过盈配合套在第一套筒3和第二套筒11上；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13分别套在第一套筒3和第二套筒11上，并且能够绕着第一套筒3和第二套筒11自由转动；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13不在同一水平面上，在竖直方向上具有间距；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13上分别安装有半圆形的第一清洁刷37和第二清洁刷38；所述第一清洁刷37和第二清洁刷38上均装有清洗液喷头；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13之间连接有第一拉紧弹簧41。

所述第一定位套筒4和第二定位套筒6均通过过盈配合套在第一套筒3上；所述第二定位套筒6位于第一清洁刷支架5和第一从动锥齿轮支架7之间；所述第一定位套筒4位于第一清洁刷支架5的上方；所述第三定位套筒12和第四定位套筒14均通过过盈配合套在第二套筒11上；所述第四定位套筒14位于第二清洁刷支架13和第二从动锥齿轮支架15之间；所述第三定位套筒12位于第二清洁刷支架13的上方。

所述第一套筒3和第二套筒11分别套在第一导杆2和第二导杆1上，且可沿第一导杆2和第二导杆1上下滑动；所述第一导杆2和第二导杆1是平行的；所述上机械手控制电机支架9上安装有上机械手控制电机17；所述上机械手主动锥齿轮10固定在上机械手控制电机17的输出轴上；所述第一齿轮轴40通过第一轴承53与第一从动锥齿轮支架7相连；所述上机械手右从动锥齿轮34固定在第一齿轮轴40上，并与上机械手主动锥齿轮10啮合；所述第一齿轮轴40内加工有通轴的平键槽；所述第一传动丝杠8上安装有第一平键54；所述第一平键54与第一齿轮轴40相连接，并可沿着第一齿轮轴40内的平键槽左右滑动；所述第一传动丝杠8上加工有螺纹；所述第一从动锥齿轮支架7上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第一传动丝杠8上的螺纹相连接。

所述第二齿轮轴52通过第二轴承55与第二从动锥齿轮支架15相连；所述上机械手左从动锥齿轮35固定在第二齿轮轴52上，并与上机械手主动锥齿轮10啮合；所述第二齿轮轴52内加工有通轴的平键槽；所述第二传动丝杠16上安装有第二平键56；所述第二平键56与第二齿轮轴52相连接，并可沿着第二齿轮轴52内的平键槽左右滑动；所述第二传动丝杠16上加工有螺纹；所述第二从动锥齿轮支架15上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第二传动丝杠16上的螺纹相连接。

所述第一传动丝杠8和第二传动丝杠16的前端分别安装有上机械手右爪36和上机械手左爪39；所述上机械手右爪36和上机械手左爪39均安装有压力传感器。

所述曲柄19和连杆18相连，组成曲柄连杆机构；所述连杆18的上端通过圆柱销与上机械手控制电机支架9相连；所述下机械手控制电机支架26和曲柄连杆控制电机支架23的两侧均加工有通孔，均通过过盈配合套在第一导杆2和第二导杆1上；所述曲柄连杆控制电机支架23上安装有曲柄连杆控制电机50；所述曲柄连杆控制电机50通过联接轴51与曲柄19相连。

所述第三从动锥齿轮支架24和第四从动锥齿轮支架31均通过过盈配合安装在第一导杆2和第二导杆1上；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29分别套在第一导杆2和第二导杆1上，并且能够绕着第一导杆2和第二导杆1自由转动；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29不在同一水平面上，在竖直方向上具有间距；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29上分别安装有半圆形的第三清洁刷46和第四清洁刷47；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29之间连接有第二拉紧弹簧49。

所述第五定位套筒20和第六定位套筒22均通过过盈配合套在第一导杆2上；所述第六定位套筒22位于第三清洁刷支架21和第三从动锥齿轮支架24之间；所述第五定位套筒20位于第三清洁刷支架21的上方；所述第七定位套筒28和第八定位套筒30均通过过盈配合套在第二导杆1上；所述第八定位套筒30位于第四清洁刷支架29和第四从动锥齿轮支架31之间；所述第七定位套筒28位于第四清洁刷支架29的上方。

所述下机械手控制电机支架26上安装有下机械手控制电机33；所述下机械手主动锥齿轮27固定在下机械手控制电机33的输出轴上；所述第三齿轮轴48通过第三轴承58与第三从动锥齿轮支架24相连；所述下机械手右从动锥齿轮42固定在第三齿轮轴48上，并与下机械手主动锥齿轮27啮合；所述第三齿轮轴48内加工有通轴的平键槽；所述第三传动丝杠25上安装有第三平键59；所述第三平键59与第三齿轮轴48相连接，并可沿着第三齿轮轴48内的平键槽左右滑动；所述第三传动丝杠25上加工有螺纹；所述第三从动锥齿轮支架24上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第三传动丝杠25上的螺纹相连接。

所述第四齿轮轴57通过第四轴承60与第四从动锥齿轮支架31相连；所述下机械手左从动锥齿轮43固定在第四齿轮轴57上，并与下机械手主动锥齿轮27啮合；所述第四齿轮轴57内加工有通轴的平键槽；所述第四传动丝杠32上安装有第四平键61；所述第四平键61与第四齿轮轴57相连接，并可沿着第四齿轮轴57内的平键槽左右滑动；所述第四传动丝杠32上加工有螺纹；所述第四从动锥齿轮支架31上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第四传动丝杠32上的螺纹相连接。

所述第三传动丝杠25和第四传动丝杠32的前端分别安装有下机械手右爪44和下机械手左爪45；所述下机械手右爪44和下机械手左爪45均安装有压力传感器。

本发明的有益效果是：本发明提供一种适应不同直径的爬杆清洁机器人，可以对不同直径的杆件进行清洁，满足人们的多样化需求；另外，通过调节机械手的不同工作状态，可以实现对杆件某一部位的反复清洁。

附图说明

图1是本发明适应不同直径的爬杆清洁机器人主视图。

图2是本发明适应不同直径的爬杆清洁机器人俯视图。

图3是图1中A-A的剖视图。

附图中

1—第二导杆 2—第一导杆 3—第一套筒 4—第一定位套筒 5—第一清洁刷支架

6—第二定位套筒 7—第一从动锥齿轮支架 8—第一传动丝杠 9—上机械手控制电机支架

10—上机械手主动锥齿轮 11—第二套筒 12—第三定位套筒 13—第二清洁刷支架

14—第四定位套筒 15—第二从动锥齿轮支架 16—第二传动丝杠 17—上机械手控制电机

18—连杆 19—曲柄 20—第五定位套筒 21—第三清洁刷支架 22—第六定位套筒

23—曲柄连杆控制电机支架 24—第三从动锥齿轮支架 25—第三传动丝杠

26—下机械手控制电机支架 27—下机械手主动锥齿轮 28—第七定位套筒 29—第四清洁刷支架

30—第八定位套筒 31—第四从动锥齿轮支架 32—第四传动丝杠 33—下机械手控制电机

34—上机械手右从动锥齿轮 35—上机械手左从动锥齿轮 36—上机械手右爪 37—第一清洁刷

38—第二清洁刷 39—上机械手左爪 40—第一齿轮轴 41—第一拉紧弹簧

42—下机械手右从动锥齿轮 43—下机械手左从动锥齿轮 44—下机械手右爪

45—下机械手左爪 46—第三清洁刷 47—第四清洁刷 48—第三齿轮轴

49—第二拉紧弹簧 50—曲柄连杆控制电机 51—连接轴 52—第二齿轮轴

53—第一轴承 54—第一平键 55—第二轴承 56—第二平键 57—第四齿轮轴

58—第三轴承 59—第三平键 60—第四轴承 61—第四平键

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，但它们不是对本发明的限制：

如图1、图2和图3所示，适应不同直径的爬杆清洁机器人，包括第一导杆2、第二导杆1、第一套筒3、第二套筒11、第一定位套筒4、第二定位套筒6、第三定位套筒12、第四定位套筒14、第一清洁刷支架5、第二清洁刷支架13、第一从动锥齿轮支架7、第二从动锥齿轮支架15、第一传动丝杠8、第二传动丝杠16、上机械手主动锥齿轮10、上机械手控制电机支架9、第一齿轮轴40、第二齿轮轴52、连杆18、曲柄19、第五定位套筒20、第六定位套筒22、第七定位套筒28、第八定位套筒30、第三清洁刷支架21、第四清洁刷支架29、第三从动锥齿轮支架24、第四从动锥齿轮支架31、曲柄连杆控制电机支架23、下机械手控制电机支架26、第三传动丝杠25、第四传动丝杠32、下机械手主动锥齿轮27、上机械手右从动锥齿轮34、上机械手左从动锥齿轮35、下机械手右从动锥齿轮42、下机械手左从动锥齿轮43、第三齿轮轴48、第四齿轮轴57，所述第一从动锥齿轮支架7和第二从动锥齿轮支架15均通过过盈配合分别套在第一套筒3和第二套筒11上；所述上机械手控制电机支架9的两侧加工有通孔，通过过盈配合套在第一套筒3和第二套筒11上；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13分别套在第一套筒3和第二套筒11上，并且能够绕着第一套筒3和第二套筒11自由转动；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13不在同一水平面上，在竖直方向上具有间距；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13上分别安装有半圆形的第一清洁刷37和第二清洁刷38；所述第一清洁刷37和第二清洁刷38上均装有清洗液喷头；所述第一清洁刷支架5和第二清洁刷支架13之间连接有第一拉紧弹簧41。

所述第一定位套筒4和第二定位套筒6均通过过盈配合套在第一套筒3上；所述第二定位套筒6位于第一清洁刷支架5和第一从动锥齿轮支架7之间；所述第一定位套筒4位于第一清洁刷支架5的上方；所述第三定位套筒12和第四定位套筒14均通过过盈配合套在第二套筒11上；所述第四定位套筒14位于第二清洁刷支架13和第二从动锥齿轮支架15之间；所述第三定位套筒12位于第二清洁刷支架13的上方。

所述第一套筒3和第二套筒11分别套在第一导杆2和第二导杆1上，且可沿第一导杆2和第二导杆1上下滑动；所述第一导杆2和第二导杆1是平行的；所述上机械手控制电机支架9上安装有上机械手控制电机17；所述上机械手主动锥齿轮10固定在上机械手控制电机17的输出轴上；所述第一齿轮轴40通过第一轴承53与第一从动锥齿轮支架7相连；所述上机械手右从动锥齿轮34固定在第一齿轮轴40上，并与上机械手主动锥齿轮10啮合；所述第一齿轮轴40内加工有通轴的平键槽；所述第一传动丝杠8上安装有第一平键54；所述第一平键54与第一齿轮轴40相连接，并可沿着第一齿轮轴40内的平键槽左右滑动；所述第一传动丝杠8上加工有螺纹；所述第一从动锥齿轮支架7上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第一传动丝杠8上的螺纹相连接。

所述第二齿轮轴52通过第二轴承55与第二从动锥齿轮支架15相连；所述上机械手左从动锥齿轮35固定在第二齿轮轴52上，并与上机械手主动锥齿轮10啮合；所述第二齿轮轴52内加工有通轴的平键槽；所述第二传动丝杠16上安装有第二平键56；所述第二平键56与第二齿轮轴52相连接，并可沿着第二齿轮轴52内的平键槽左右滑动；所述第二传动丝杠16上加工有螺纹；所述第二从动锥齿轮支架15上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第二传动丝杠16上的螺纹相连接。

所述第一传动丝杠8和第二传动丝杠16的前端分别安装有上机械手右爪36和上机械手左爪39；所述上机械手右爪36和上机械手左爪39均安装有压力传感器。

所述曲柄19和连杆18相连，组成曲柄连杆机构；所述连杆18的上端通过圆柱销与上机械手控制电机支架9相连；所述下机械手控制电机支架26和曲柄连杆控制电机支架23的两侧均加工有通孔，均通过过盈配合套在第一导杆2和第二导杆1上；所述曲柄连杆控制电机支架23上安装有曲柄连杆控制电机50；所述曲柄连杆控制电机50通过联接轴51与曲柄19相连。

所述第三从动锥齿轮支架24和第四从动锥齿轮支架31均通过过盈配合安装在第一导杆2和第二导杆1上；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29分别套在第一导杆2和第二导杆1上，并且能够绕着第一导杆2和第二导杆1自由转动；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29不在同一水平面上，在竖直方向上具有间距；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29上分别安装有半圆形的第三清洁刷46和第四清洁刷47；所述第三清洁刷支架21和第四清洁刷支架29之间连接有第二拉紧弹簧49。

所述第五定位套筒20和第六定位套筒22均通过过盈配合套在第一导杆2上；所述第六定位套筒22位于第三清洁刷支架21和第三从动锥齿轮支架24之间；所述第五定位套筒20位于第三清洁刷支架21的上方；所述第七定位套筒28和第八定位套筒30均通过过盈配合套在第二导杆1上；所述第八定位套筒30位于第四清洁刷支架29和第四从动锥齿轮支架31之间；所述第七定位套筒28位于第四清洁刷支架29的上方。

所述下机械手控制电机支架26上安装有下机械手控制电机33；所述下机械手主动锥齿轮27固定在下机械手控制电机33的输出轴上；所述第三齿轮轴48通过第三轴承58与第三从动锥齿轮支架24相连；所述下机械手右从动锥齿轮42固定在第三齿轮轴48上，并与下机械手主动锥齿轮27啮合；所述第三齿轮轴48内加工有通轴的平键槽；所述第三传动丝杠25上安装有第三平键59；所述第三平键59与第三齿轮轴48相连接，并可沿着第三齿轮轴48内的平键槽左右滑动；所述第三传动丝杠25上加工有螺纹；所述第三从动锥齿轮支架24上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第三传动丝杠25上的螺纹相连接。

所述第四齿轮轴57通过第四轴承60与第四从动锥齿轮支架31相连；所述下机械手左从动锥齿轮43固定在第四齿轮轴57上，并与下机械手主动锥齿轮27啮合；所述第四齿轮轴57内加工有通轴的平键槽；所述第四传动丝杠32上安装有第四平键61；所述第四平键61与第四齿轮轴57相连接，并可沿着第四齿轮轴57内的平键槽左右滑动；所述第四传动丝杠32上加工有螺纹；所述第四从动锥齿轮支架31上加工有通孔螺纹，该通孔螺纹与第四传动丝杠32上的螺纹相连接。

所述第三传动丝杠25和第四传动丝杠32的前端分别安装有下机械手右爪44和下机械手左爪45；所述下机械手右爪44和下机械手左爪45均安装有压力传感器。

适应不同直径的爬杆清洁机器人工作过程如下：控制上机械手控制电机17正转，带动上机械手主动锥齿轮10转动，使上机械手右从动锥齿轮34和上机械手左从动锥齿轮35转动，从而带动第一传动丝杠8和第二传动丝杠16转动，使上机械手右爪36和上机械手左爪39夹紧杆体，通过安装在上机械手右爪36和上机械手左爪39上的压力传感器检测压力，当压力达到夹紧力值时，上机械手控制电机17停止转动；此时保持下机械手右爪44和下机械手左爪45处于松开杆体状态；然后，控制曲柄连杆控制电机50转动180度角，带动曲柄19转动180度角，使第二导杆1和第一导杆2向上爬行半个步距。然后控制下机械手控制电机33正转，带动下机械手主动锥齿轮27转动，使下机械手右从动锥齿轮42和下机械手左从动锥齿轮43转动，从而带动第三传动丝杠25和第四传动丝杠32转动，使下机械手右爪44和下机械手左爪45夹紧杆体，通过安装在下机械手右爪44和下机械手左爪45上的压力传感器检测压力，当压力达到夹紧力值时，下机械手控制电机33停止转动；然后控制上机械手控制电机17反转，带动上机械手主动锥齿轮10反转，使上机械手右从动锥齿轮34和上机械手左从动锥齿轮35反转，从而带动第一传动丝杠8和第二传动丝杠16反转，使上机械手右爪36和上机械手左爪39松开杆体；此时控制曲柄连杆控制电机50继续转动180度角，带动曲柄19转动180度角，使第一套筒3和第二套筒11向上爬行半个步距。通过上述一系列运动，完成整个机器人一个步距的向上爬行运动。整个爬行过程中，在第一拉紧弹簧41和第二拉紧弹簧49的拉紧力作用下，第一清洁刷37和第二清洁刷38以及第三清洁刷46和第四清洁刷47一直处于抱紧杆体的状态，从而对杆件进行清洁。改变上机械手控制电机17和下机械手控制电机33的正反转顺序，以控制上机械手右爪36和上机械手左爪39以及下机械手右爪44和下机械手左爪45夹紧和松开杆体的顺序，就可改变机器人的爬行方向。

在对杆件某一部位进行反复清洁时，控制上机械手右爪36和上机械手左爪39一直处于夹紧杆体状态，控制下机械手右爪44和下机械手左爪45一直处于松开杆体状态，控制曲柄连控制电机50一直处于工作状态，第三清洁刷46和第四清洁刷47就会在杆件的相应部位进行反复上下运动，从而实现反复清洁。