专利名称：步行式爬杆机器人的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要用于圆柱、类圆柱塔攀爬的步行式爬杆机器人，属于机器人和工程机械设计领域。
背景技术：
现有的爬杆机器人种类繁多，主要依靠复杂的机电控制来实现机器人的移步爬升，具有双夹持机构，爬杆过程中往往有一半甚至更多时间是在提拉下部的夹持机构，做下一步的爬升准备，可想而知爬升速度是很慢的，这类机器人一般应用在实验室教学或者极少的被用在不要求爬升速度的建筑、采矿等领域；还有双辊子夹持，滚动爬升类机器人，这类也仅适用于较细并且等径杆的爬升，对于大型的圆柱塔或具有一定锥度的高塔就无能为力了 ；美国Boston Dynamics研制了能够爬木质电线杆或粗糙壁面的具有尖刺脚爪的仿生 机器人，但稳定性和载重量都极其有限，主要应用于军事侦查和灾难救援等方面。对于纯机械式的爬杆机器人，现有资料显示并无人涉足。
发明内容
本发明是一种主要用于圆柱、类圆柱塔攀爬的步行式爬杆机器人，单电机拖动，纯机械式结构，能够有一定的载重量。本发明是这样实现的，见图I所示，主体结构由循环运动部件、动力传递部件以及攀爬臂运动控制部件组成。循环运动部件由成180°角安装于(I)可扩展搭载平台两侧的
(2)平台运动曲柄及其顺次联接的(4)平台运动连杆、(5)支撑座组成；动力传递部件由同心固联在(2)平台运动曲柄关节处的一个(3)动力传递齿轮、安装在(4)平台运动连杆中间位置上的一个(3)动力传递齿轮和安装在(4)平台运动连杆与(5)支撑座铰接处的一个
(3)动力传递齿轮组成；攀爬臂运动控制部件由固联在动力传递部件末级(3)动力传递齿轮上的(6)动作控制凸轮、(5)支撑座、(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)、与攀爬臂成15°角安装的(9)摩擦顶杆、(10)滑销组成。
图I是步行式爬杆机器人结构模型图，该图同时作为摘要附图。图2是本发明之正视图。
具体实施例方式下面具体说明本发明之方案，见图I所示，该步行式爬杆机器人主要机械结构由由循环运动部件、动力传递部件以及攀爬臂运动控制部件组成。循环运动部件由成180°角安装于(I)可扩展搭载平台两侧的(2)平台运动曲柄及其顺次联接的(4)平台运动连杆、
(5)支撑座组成，两曲柄成180°角安装可保证其交替循环运动，使(I)可扩展搭载平台做连续不间断运动；动力传递部件由同心固联在(2)平台运动曲柄关节处的一个(3)动力传递齿轮、安装在(4)平台运动连杆中间位置上的一个(3)动力传递齿轮和安装在(4)平台运动连杆与(5)支撑座铰接处的一个(3)动力传递齿轮组成，动力传递部件能够把(2)平台运动曲柄的圆周运动转换成末级齿轮的圆周运动，并由安装于(4)平台运动连杆中间位置上的一个(3)动力传递齿轮的反向作用使末级齿轮与(2)平台运动曲柄的转动方向一致，便于(6)动作控制凸轮对下级运动机构的控制；攀爬臂运动控制部件由固联在动力传递部件末级(3)动力传递齿轮上的(6)动作控制凸轮、(5)支撑座、(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)、与攀爬臂成15°角安装的(9)摩擦顶杆、(10)滑销组成，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)靠杠杆原理以自身重力压紧(6)动作控制凸轮，(6)动作控制凸轮固联在末级(3)动力传递齿轮上，随(3)动力传递齿轮旋转并推动(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)做前后摇杆运动，左右两攀爬臂运动控制部件中的(6)动作控制凸轮成180°角安装，使左右两只攀爬臂能够交替运动，完成爬升自锁，凸轮远休止角> 180°，保证了两只攀爬臂自锁时有一定的重合度，使两只攀爬臂在交替运动的临界位置不会同时松脱，凸轮基圆位置保证了攀爬臂外展绕行运动时不会与另一攀爬臂发生碰撞干涉，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)在锁紧工作状态时的自锁角度设计为15°，(9)摩擦顶杆与攀爬臂成15°角安装，与攀爬臂自锁角度相反，使其在攀爬臂自锁时能以90°角压在攀爬物上，产生最大摩擦力并自锁，(10) 滑销固联在(9)摩擦顶杆后端并插入(5)支撑座上的滑槽，使(9)摩擦顶杆在攀爬臂做前后摇杆运动时能被向前推或向后拉，起到自锁和解除自锁的作用；本发明步行式爬杆机器人的运动控制极其简单，只要控制电机的正反转即可使爬杆机器人上升或下降。
权利要求
1.一种主要用于圆柱、类圆柱塔攀爬的步行式爬杆机器人，主体结构由循环运动部件、动力传递部件以及攀爬臂运动控制部件组成。其特征在于循环运动部件由成180°角安装于(I)可扩展搭载平台两侧的(2)平台运动曲柄及其顺次联接的(4)平台运动连杆、(5)支撑座组成，两曲柄成180°角安装可保证其交替循环运动，使(I)可扩展搭载平台做连续不间断运动；动力传递部件由同心固联在(2)平台运动曲柄关节处的一个(3)动力传递齿轮、安装在(4)平台运动连杆中间位置上的一个(3)动力传递齿轮和安装在(4)平台运动连杆与(5)支撑座铰接处的一个(3)动力传递齿 轮组成，动力传递部件能够把(2)平台运动曲柄的圆周运动转换成末级齿轮的圆周运动，并由安装于(4)平台运动连杆中间位置上的一个(3)动力传递齿轮的反向作用使末级齿轮与(2)平台运动曲柄的转动方向一致，便于(6)动作控制凸轮对下级运动机构的控制；攀爬臂运动控制部件由固联在动力传递部件末级(3)动力传递齿轮上的(6)动作控制凸轮、(5)支撑座、(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)、与攀爬臂成15°角安装的(9)摩擦顶杆、(10)滑销组成，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)靠杠杆原理以自身重力压紧(6)动作控制凸轮，(6)动作控制凸轮固联在末级(3)动力传递齿轮上，随(3)动力传递齿轮旋转并推动(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)做前后摇杆运动，左右两攀爬臂运动控制部件中的(6)动作控制凸轮成180°角安装，使左右两只攀爬臂能够交替运动，完成爬升自锁，凸轮远休止角> 180°，保证了两只攀爬臂自锁时有一定的重合度，使两只攀爬臂在交替运动的临界位置不会同时松脱，凸轮基圆位置保证了攀爬臂外展绕行运动时不会与另一攀爬臂发生碰撞干涉，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)在锁紧工作状态时的自锁角度设计为15°，(9)摩擦顶杆与攀爬臂成15°角安装，与攀爬臂自锁角度相反，使其在攀爬臂自锁时能以90°角压在攀爬物上，产生最大摩擦力并自锁，(10)滑销固联在(9)摩擦顶杆后端并插入(5)支撑座上的滑槽，使(9)摩擦顶杆在攀爬臂做前后摇杆运动时能被向前推或向后拉，起到自锁和解除自锁的作用；本发明步行式爬杆机器人的运动控制极其简单，只要控制电机的正反转即可使爬杆机器人上升或下降。
2.根据权利要求I所述的步行式爬杆机器人，其特征在于，左右两(2)平台运动曲柄成180°安装。
3.根据权利要求I所述的步行式爬杆机器人，其特征在于，动力传递部件由三个(3)动力传递齿轮组成，借助曲柄滑块机构的平面运动完成动力传递。
4.根据权利要求I所述的步行式爬杆机器人，其特征在于，攀爬臂运动控制部件中的两个(6)动作控制凸轮成180°安装，远休止角> 180°。
5.根据权利要求I所述的步行式爬杆机器人，其特征在于，(7)右攀爬臂((8)左攀爬臂)在锁紧工作状态时的自锁角度设计为15°。
6.根据权利要求I所述的步行式爬杆机器人，其特征在于，(9)摩擦顶杆与攀爬臂成15°角安装，与攀爬臂的工作自锁角度相反。
全文摘要
步行式爬杆机器人是一套以单电机为动力的纯机械结构的机器人，主要用于圆柱、类圆柱塔的攀爬，利用其可扩展的搭载平台能够实现载人、起重，实施对圆柱、类圆柱塔类建筑、工程设备的安装、维修等工作，属于机器人和工程机械设计领域。本发明以摩擦自锁为基本原理，以电机的正反转和曲柄滑块机构配合齿轮传动机构实现机器人的上升下降以及动力传递；以凸轮机构配合摇杆滑块机构实现机器人与攀爬物之间的摩擦自锁与攀爬臂的外展绕行运动。本发明的纯机械结构使得机器人工作稳定性高，攀爬速度快，工况适应性强，拆装便捷，便于转场。
文档编号B62D57/024GK102745276SQ20111010171
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者史国权, 吕琼莹, 王志胜 申请人:吕琼莹, 王志胜, 长春理工大学