一種絲桿移動型爬桿機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種爬桿機器人，特別涉及一種絲桿移動型爬桿機器人。適用于各種不同技術領域的高空作業，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，使高空作業減小危險性。
技術背景
[0002]隨著我國經濟建設不斷發展，科學技術水平日益提升，人們的物質需求逐步提高，我們身邊出現了越來越多的桿件機構，高空作業成為現今社會越來越普遍的工作任務。各種桿體或管體結構在人們生活中的應用越來越廣泛，如水管、天然氣管道、電線桿、路燈桿等。當前各種相關的企業機構需要一款能夠在桿體上爬行的機器人，從而代替人工爬桿的高空作業，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、惡劣的工作環境中解脫出來。現在社會上已有的一些爬桿設備大多數是通過氣動或液壓傳動來提供動力的，但兩者都需要傳動的管道來傳動動力，受到工作條件和能源輸送的極大限制。同時隨著機器人技術的出現和發展，以及人們自我安全意識的增強，研宄、設計一款能在各種桿件上實現上桿、抱桿固定、下桿運動且能夠對桿壁進行檢測的爬桿機器人是十分迫切的。
[0003]近年來，國內外學者對爬桿機器人進行了深入的研宄。如國內專利《一種氣動爬桿機器人》(ZL200620088771.1)公開了一種氣體驅動的爬桿機器人，該發明在水平與垂直的氣缸帶動下，完成循環上升的過程，雖然該機器人結構簡單，但氣缸容易出現輸出力不足，動態不平穩的現象，而且活塞與潤滑的問題會導致內外泄露，不利于爬桿機器人的正常工作；發明專利《整體式爬桿機器人》(ZL201220172033.0)公開的一種通過齒輪齒條傳動的爬桿機器人，由于齒輪齒條的精度較高，且磨損大，無法保證高效運行，不適用于長期工作。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于針對現有的爬桿機器人結構復雜，實現較難的問題，設計一種結構簡單、操作方便、能夠檢測桿體情況的絲桿移動型爬桿機器人。
[0005]本實用新型的技術方案:
[0006]一種絲桿移動型爬桿機器人，其特征在于，包括至少一個爬行單元、以及設置在爬行單元上的檢測單元；所述爬行單元包括兩個對稱設置的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；絲桿通過電機驅動，所述絲桿和光桿上套有至少一個夾緊單元，所述夾緊單元包括套在絲桿和光桿上的機械手臂臺，所述機械手臂臺上對稱設有兩個機械臂；兩個機械臂一端固定有相互嗤合的不完全齒輪，另一端固定有機械手，其中一個不完全齒輪通過設有驅動電機的控制器控制轉動；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，所述固定臺上設有內齒輪以及與內齒輪嚙合的外齒輪圈，所述內齒輪通過設有齒輪電機的控制箱控制其轉動。
[0007]在上述的一種絲桿移動型爬桿機器人，所述爬行單元為兩個，上下設置，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，外齒輪圈上設有弧形槽，雙頭螺柱穿過弧形槽后將上下兩個爬行單元固定。
[0008]在上述的一種絲桿移動型爬桿機器人，所述每個爬行單元中的夾緊單元為兩個，上下設置并同時穿過絲桿和光桿。
[0009]上述的機械手臂由機械手與帶有不完全齒輪的機械臂組成，機械臂之間通過不完全齒輪進行嚙合。
[0010]本實用新型具有如下優點:能夠將人從危險的高空作業中解脫出來，并且對桿壁能夠起到檢測與維修作用，機器人結構較簡單，操作起來方便，安裝與拆卸更便捷。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的整體結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型的后視圖。
[0013]圖3是本實用新型的機械手臂臺圖。
[0014]圖4是本實用新型的內外齒輪檢測裝置。
[0015]圖5是本實用新型的固定臺的軸測圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。圖中，軸承蓋1、光桿2、I形支撐架3、機械手臂臺4、電機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、機械臂12、機械手13、控制器14、內齒輪15、外齒輪圈16、軸承17。
[0017]如圖2，該絲桿移動型爬桿機器人由光桿(2)、“1”形支撐架(3)、機械手臂臺(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，支撐架并排在機器人的兩端，且上下支撐架由雙頭螺柱連接。初始狀態，爬桿機器人上的機械手臂臺都在桿件的最下端。上下兩部分之間通過兩個電機分別帶動絲桿進行旋轉，且由絲桿與光桿之間的控制箱控制。
[0019]如圖3，機械手臂通過不完全齒輪嚙合在機械手臂臺上，且臺上攜帶有控制器。如圖4，內齒輪與帶有圓弧形槽道的外齒輪相互嚙合。
[0020]本實用新型的工作過程如下:當機器人放置在桿上的時候，首先下部分機械手臂抱緊桿壁，通過控制器控制機械臂上不完全齒輪的轉動，從而嚙合的另一個機械臂也轉動，實現上部分機械手臂的張開。這時通過電機帶動絲桿旋轉，由于絲桿旁的另外一個桿件是光桿，起到導向的作用，這樣機械手臂就會隨絲桿的旋轉向上平動。當到達最高點處，由相應傳感器識別，停止電機旋轉。然后控制器控制機械手壁上不完全齒輪反向旋轉，則機械手臂由張開狀態轉為抱緊桿壁。然后下部分機械手臂通過同樣的方式張開，并向上移動。當上下兩個部分在交替下都已經移動到機器人支撐架的最高點后，兩部分機械手都對桿壁進行抱緊。然后通過控制箱控制絲桿的電機反向旋轉，使后架向上移動，直至后架上升達到起初的位置，這樣就形成了一個向上爬行的運動周期。在與上述反向控制下也可以進行向下爬行。通過這樣來實現機器人在桿上的爬行工作。
[0021 ] 機器人停在某一處時，通過中間的內外齒輪來實現檢測工作。由內齒輪進行旋轉，帶動外齒輪旋轉，在桿件外圈上進行掃動，外齒輪下方的傳感器對桿壁外圈進行檢測，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施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權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、機械手臂臺4、電機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、機械臂12、機械手13、控制器14、內齒輪15、外齒輪圈16、軸承17等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
【主權項】
1.一種絲桿移動型爬桿機器人，其特征在于，包括至少一個爬行單元、以及設置在爬行單元上的檢測單元；所述爬行單元包括兩個對稱設置的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(5)驅動，所述絲桿(9)和光桿(2)上套有至少一個夾緊單元，所述夾緊單元包括套在絲桿(9)和光桿(2)上的機械手臂臺(4)，所述機械手臂臺(4)上對稱設有兩個機械臂(12);兩個機械臂(12)—端固定有相互嚙合的不完全齒輪，另一端固定有機械手(13)，其中一個不完全齒輪通過設有驅動電機的控制器(14)控制轉動；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)上設有內齒輪(15)以及與內齒輪(15)嚙合的外齒輪圈(16)，所述內齒輪(15)通過設有齒輪電機的控制箱(7)控制其轉動。
2.根據權利要求1所述的一種絲桿移動型爬桿機器人，其特征在于，所述爬行單元為兩個，上下設置，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，外齒輪圈上設有弧形槽，雙頭螺柱穿過弧形槽后將上下兩個爬行單元固定。
3.根據權利要求1所述的一種絲桿移動型爬桿機器人，其特征在于，所述每個爬行單元中的夾緊單元為兩個，上下設置并同時穿過絲桿(9)和光桿(2)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種絲桿移動型爬桿機器人，分為上、中、下三個部分，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I形支撐架固定在同一平面內。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械手臂臺及機械手臂，機械手臂臺相互平行并兩個機械手臂臺中間攜帶有控制裝置。中間部分為檢測部分，由內齒輪與外齒輪圈的相互嚙合，放置在控制箱的正上方。通過絲桿的轉動與平行的光桿導向作用使機械手臂臺在I形支撐架上上下移動，在移動時候機械手交替張開與抱緊桿壁，最后以相對運動使機器人整體上升，并有中間檢測裝置對桿體進行測量檢測。其結構簡單，使用可靠性強。
【IPC分類】B62D57-024
【公開號】CN204472948
【申請號】CN201520162878
【發明人】孫金風, 韓慶, 張兆龍, 杜文強, 王君, 任軍, 游穎
【申請人】湖北工業大學
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月20日