專利名稱：爬桿機械人系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及了一種爬桿機械人系統，該裝置屬于機電一體化領域。
背景技術：
室外電力操作工在爬電桿作業時，一般用電工腳扣完成爬桿動作。室外電力操作 工在爬桿的過程中，兩只腳帶動腳扣輪流抓桿，交替向電桿上爬行，在爬行的過程中，只有 一個腳扣利用腳扣與電桿的摩擦力而固定在電桿上，另一個腳扣在室外電力操作工腳的帶 動下是脫離開電桿的，腳扣能夠承擔一個人的重量，其原因是腳扣將人的重量轉化為腳扣 與電桿的摩擦力，從而，使人可以順利的進行爬桿作業。本發明主要是利用了這個原理，用 絲杠、導桿、機械手臂、電機等器件相配合完成爬桿的動作。爬桿機械人是當今社會研究的 熱門話題，如專利文件200710115905. 3爬桿機器人、200620088771. 1 一種氣動爬桿機器 人、200420041989. 2管外爬桿機器人所述，都是圍繞圓桿來設計的，而對于桿截面為非圓的 桿、桿中間有障礙物時的情況，當前社會上已經設計成形的爬桿機器人卻不能實現爬桿動 作。
發明內容
本發明的內容是設計一種制造容易、安全可靠、使用輕便、結構簡單、適用于各種 惡劣氣候下攀登各種不同形狀的桿類(一定直徑尺寸內的各種木桿、鋼桿等等徑、不等徑， 各種截面形狀如三角形、四邊形、多邊形、不規則形狀的桿)，可以攀爬帶有障礙物桿件的爬 桿機器。操作者可以使用遙控裝置來控制此爬桿機器人作業，它克服了現有攀爬式爬桿機 器人的缺陷，其性能完全可以滿足爬桿作業要求。
圖1是本發明實施例整體的結構示意圖；圖2是本發明實施例整體的結構示意簡圖；圖3是本發明實施例整體的結構示意圖的俯視圖；圖4是本發明實施例整體的結構示意圖的側視圖
具體實施例此爬桿機器是由機身、機械手臂17、機械手臂18、六個電機、轉動裝置、四個機械 手(帶橡膠塊的光杠)等部分組成。1、機身機身是由絲桿(4)、導桿⑵、導桿(10)、移動塊⑴、移動塊(11)、與絲杠 配合的法蘭式螺母(12)、六個螺釘(46)、四個軸承(6,45)、電機(5)、電機(7)、兩端蓋(3)、 齒輪(8)、齒輪(1 組合配對而成。2、機械手臂機械手臂(17)它是由絲杠(30)、絲杠(39)、導桿(38)、移動塊(27)、 移動塊08)、與絲杠配合的法蘭式螺母(36)、螺釘(37)、機械手(31)機械手(3 [實際上就是裝有橡膠塊(圖上省略沒畫，橡膠塊的形狀由桿件的形狀來設計)光杠]組成。機械 手固定在機械手臂(18)的移動塊04)上；機械手0 固定在機械手臂(18)的移動 塊06)上；機械手(31)固定在機械手臂(17)的移動塊08)上；機械手(3 固定在機械 手臂(17)的移動塊(27)上。3、轉動裝置機身移動塊(1)可以轉動的齒輪(8)與固定在機械手臂(18)固定塊 (21)耳塊04)上的齒輪(9)嚙合構成轉動裝置；機身移動塊(11)上可以轉動的齒輪(13) 與固定在機械手臂(17)固定塊02)耳塊(16)上的齒輪(15)嚙合構成轉動裝置。其中齒 輪(8)與齒輪(13)為主動輪，齒輪(9)的軸線與耳塊04)通孔的軸線重合，齒輪(15)的 軸線與耳塊(16)通孔的軸線重合。4、電動機共有7個電動機(5、7、14、19、41、20、43)其中電機(5)帶動絲杠(4)轉 動，電機(7)帶動齒輪(8)轉動，電機(14)帶動齒輪(1 轉動，電機(19)帶動絲杠02)轉 動，電機Gl)帶動絲杠G8)轉動，電機OO)帶動絲杠(30)轉動，電機帶動絲杠(39)轉動。安裝時各絲桿的光杠部分與相組合的軸承的配合方式為過盈配合，各軸承與各自 對應的移動塊、固定塊的配合方式也是過盈配合。機械手03)、05)、(31)、(32)的安裝位 置如圖三所示，它們可以焊接在各自對應的移動快上。抓桿過程拿機械手臂(17)來說，絲杠(30)與移動塊(18)之間有間隙，與絲杠(30)配合的 法蘭式螺母是固定在移動塊(Xi)上，所以當絲杠(30)轉動時，移動塊(Xi)會向左或向右 移動[絲杠(30)正傳或反轉]。同理，絲杠(39)與移動塊(XT)之間有間隙，與絲杠(39) 配合的法蘭式螺母G8)固定在移動塊08)上，所以，轉動絲杠(39)移動塊08)會向左 或向右移動[絲杠(39)正轉或反轉]。假設絲杠正轉時移動塊向左移動，當抓桿時，絲杠 (30)正轉絲杠(39)反轉，移動塊(XT)就會向左移動，移動塊08)會向右移動，這樣固定 在移動塊(XT)的機械手(3 和固定在移動塊08)的機械手(31)就會夾住它們之間的桿 件。如果想放開桿件只需反轉絲杠(30)，正轉絲杠(39)移動塊(XT)就會向右移動，移動 塊08)就會向左移動，這樣固定在移動塊(ZT)、(28)上的機械手就會放開桿件。此時，機 械手03)、(25), (31)、(32)之所以安裝在如圖3所示的位置是由于在機身和機械手臂的 重力作用下機械手03)、(25), (31)、(32)就會壓緊桿件(與電工爬電線桿時腳上穿帶的 爬桿工具應用的原理一樣)從而夾緊桿。上升過程絲杠C3)與軸承(6)過盈配合，軸承(6)又與移動塊(1)過盈配合，所以它們可以 看成是一體的，與絲杠C3)配合的法蘭式螺母(1 (圖二中標出)通過(6)個螺釘06)固 定在移動塊(11)上。上升時機械手臂(17)先夾緊桿件，機械手臂(18)放開桿件。電機(5) 帶動絲杠C3)轉動(轉動方向隨上升或下降而定)因機械手臂(17)時夾緊桿件的，所以當 絲杠C3)轉動時，移動塊(11)是不動的，移動塊(1)連同機械手臂(18) —起上升，上升一 定高度電機(5)停止轉動，然后讓機械手臂(18)然后松開機械手臂(17)，啟動電機(5)使 絲杠C3)轉動同樣的道理，因為機械手臂(18)夾緊桿件，所以當絲杠C3)轉動時機身移動 塊(1)不會動，而機身移動塊(11)連同機械手臂(17) —同往上移動，這樣反復的進行上述 過程，爬桿機就會往上攀爬上升。
下降過程下降過程與上升過程反之，先讓機械手臂(18)放開桿，然后讓電機(5)反轉帶動 絲杠(4)反轉，因機械手臂(17)夾緊桿，移動塊(11)相當于固定，移動塊(1)連同機械手 臂(18) —同下降，下降一定距離后，再讓機械手臂(18)夾緊桿，松開機械手臂(17)再啟動 電機帶動絲杠(4)轉動，移動塊(11)與機械手臂(17) —起下移，反復的進行此過程爬桿機 就可以沿桿爬下來。跨越障礙物[以機械手臂(18)來說明]啟動電機(7)帶動齒輪⑶按圖3中的方向轉動，齒輪(9)就會像圖3中標出的 轉向相同，由于齒輪(9)是固定在機械手臂(18)固定塊的耳塊04)上，所以齒輪(9) 按如圖方向轉動時，機械手臂(17)就會向右移動，這樣就會避開桿件上的障礙物。改變機械手03)、(25), (31)、(32)橡膠塊的形狀，就可以攀爬不同形狀的桿類， 由于機器手臂上的兩移動塊可以朝相反或相同的方向移動(控制它們的兩絲杠朝相反方 向或朝相同方向轉動)，因此可以夾彎曲的桿，也可以同時加多個桿。
權利要求
1. 一種爬桿機械人系統，包括轉動裝置、機身、電動機、機械手臂，其特征在于包括由 移動塊(1)、絲杠、導桿O)、導桿(10)、與絲杠(4)配合的法蘭式螺母(1 通過過六個 沉頭螺釘G6)固定在移動塊(11)上]和可以轉動的齒輪(8)組成了機器的機身部分；機 械手臂(17)通過軸銷(50)接在機身的移動塊(11)上；機械手臂(18)通過軸銷09)接在 機身移動塊(1)上；機身移動塊(1)可以轉動的齒輪(8)與固定在機械手臂(18)固定塊 (21)耳塊04)上的齒輪(9)嚙合構成轉動裝置；機身移動塊(11)上可以轉動的齒輪(13) 與固定在機械手臂(17)固定塊02)耳塊(16)上的齒輪(15)嚙合構成轉動裝置。
全文摘要
本發明涉及一種爬桿機械人系統，包括轉動裝置、機身、電動機、機械手臂，其特征在于機身包括絲桿、兩導桿、兩移動塊、與絲杠配合的法蘭式螺母、六個螺釘、四個軸承、兩個電機、兩端蓋、兩個齒輪；機械手臂包括兩絲杠、導桿、兩個移動塊、與絲杠配合的法蘭式螺母、螺釘、兩個機械手；機身由一根絲杠、兩根導桿與帶有可以轉動齒輪的上、下兩個移動塊等組成，機械手臂是由兩根絲杠、一根導桿、兩移動塊和固定在移動塊上的機械手等構成的。每個手臂分別固定了一齒輪，兩機械手臂通過軸銷聯接在機身上。本發明設計的機械手裝置可以爬截面為各種形狀、直徑尺寸為各種規格的單桿或多桿組合。結構簡單，成本低廉。
文檔編號B62D57/024GK102069489SQ200910230679
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者李田澤, 譚博學, 馬立修 申請人:山東理工大學