[发明专利]机器人爬梯装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人爬梯子装置，具体地说是以压缩空气作为动力，以单片机电控系统控制电磁阀使气缸有效工作，结合机械连杆机构，实现机器人自动沿梯子直上直下爬动的一种装置。

背景技术

机器人爬梯装置，主要用作消防机器人，旨在作为特种消防设备代替消防队员接近火场实施有效的灭火救援和火场侦察。它的应用将提高消防部队扑灭特大恶性火灾的实战能力，所以得到了比较广泛的利用。但现在的消防机器人是以履带式或轮式的地面作业消防机器人为主，在高层建筑发生火灾时难以进行有效的灭火作业。而现代城市中高层建筑越来越多。当高层建筑发生火灾时，都是消防员亲临现场进行高空消防作业，在高空、高温和浓烟等一系列恶劣的环境下，消防员很难进行有效的消防作业。如果把这样的工作交给机器人来完成，情景就会有很大的改观。于是机器人爬梯子消防装置便应运而生了。这种爬梯子消防机器人可在高空、高温和浓烟等一系列恶劣的环境下有效地实施消防工作，对减少国家财产损失和灭火救援人员的伤亡将产生重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术中的不足，提供了一种用简单原理使机器人实现复杂的爬梯子动作，并在高空有效作业，完成消防任务的机器人爬梯装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

利用压缩空气作为动力源，采用单片机和电磁阀来控制和切换气源，驱动单出杆双作用气缸，使机器人爬梯装置实现沿梯子直上直下爬动的动作，完成高空消防任务。

机器人爬梯装置由机器人、梯子、空气压缩气泵组成。机器人系统最重要的部分就是机器人机身，其特征在于：机器人机身由4个电磁换向阀、2个矩形双活塞杆双作用气缸、1个单活塞双作用气缸、机身架、定轴转钩、动轴转钩、联杆装置、磁铁吸附装置、导向轮装置、单片机控制电路和接触开关及其他辅助机械零件装配而成。具体装配关系如下：在机身架正面中间位置用两个螺钉将长矩形双活塞杆双作用气缸纵向固定，气缸活塞伸出口向前；用两个螺钉将短矩形双活塞杆双作用气缸固定在长矩形双活塞杆双作用气缸上面，气缸活塞伸出口向后；将四个二位五通电磁换向阀各用两个螺钉分别对称固定在气缸两边的机身上，一边两个，同侧换向阀前后放置；在机身后两侧分别安装一个磁铁吸附装置并用螺钉固定好；机身两侧前后左右分别安装导轮轴架、导轮轴、导轮，用螺钉固定，导轮与导轮轴间隙配合，使导轮能够自由转动；长矩形双活塞杆双作用气缸的活塞挡板上安装前推架和单活塞双作用气缸架，在活塞挡板前部安装开关架，在活塞挡板两侧用螺钉轴连接动轴转构，螺钉轴与动轴转构间隙配合，螺钉用两个螺母旋紧，两螺母自锁，螺钉头与螺母之间留一定距离，使动轴转构能绕螺钉轴自由转动；将单活塞双作用气缸装入气缸架，用螺钉固定，将拉杆接头接气缸一端用螺母固定，另一端与气缸拉杆用螺钉轴连接，拉杆另一端与动轴转构中部用螺钉轴连接，螺钉轴连接处均为间隙配合且用两螺母自锁，确保螺钉轴处可以绕轴转动；在机身背面，将定轴转钩拉杆放入拉杆架内，并将拉杆架用螺钉固定在机身背面，同时应使拉杆可沿拉杆架方向运动，将后推架拉杆一端用螺钉紧固在后推架上，另一端与定轴转钩拉杆一端通过公母扣连接，在定轴转钩拉杆另一端通过竖拉杆将定轴转钩与其连接起来，三者之间均用螺钉轴连接，把定轴转钩安装在定轴转钩轴架上，并将定轴转钩轴架用螺钉紧固在机身前部，后推架、后推架拉杆、定轴转钩拉杆、竖拉杆、定轴转钩共同构成了保持联杆机构，来完成固定转钩的转动；接好压缩空气泵、气缸、气管之间的气管，确保气路的畅通和密封；将单片机集成电路板固定在机身上，接好各个开关并将开关固定到指定的位置，确保电路控制部分可以正常工作；最后安装其他辅助零件，完成机器人的装配。

本发明与现有技术相比，具有下述优点：机器人由气动系统、保持机构、升降机构、联杆机构、磁铁吸附装置、导向轮装置、单片机控制电路有机结合而成，该设计体现了用简单的设计原理来完成复杂动作的理念；设计合理，结构紧凑稳定可靠，模块集成度高，控制方便灵活，安全性好；利用气压的特点，实现了系统的自锁，与其他驱动方式比较，气动还具有成本低廉、工作效率高、清洁无污染等优点。与普通消防机器人相比较，本发明的爬梯子消防机器人能够借助伸缩保持机构和升降机构从梯子上爬到一定高度对火场进行有效的灭火作业，弥补了以往消防机器人只能在地面工作的不足。

附图说明

本发明共有六幅附图，其中：

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明的右视图；

图4是本发明的轴测图；

图5是本发明的升降机构轴测图；