[发明专利]一种轮式越障爬杆机器人

说明书

本发明涉及一种轮式越障爬杆机器人，它包括控制执行单元、夹持单元和翻转单元，所述夹持单元还包括上夹持机构和下夹持机构，所述上夹持机构和下夹持机构均设有主动轮和从动轮。本发明所提供轮式越障爬杆机器人结构简单、造价低、爬升速度快、负载大、越障能力强、自锁性能好，可以适应杆体直径的连续变化。

技术领域

本发明涉及机器人设计制造领域，具体设计一种轮式越障爬杆机器人。

背景技术

当前，随着社会的快速发展，机器人的使用已经相当普遍，其中爬杆机器人经常会替代高危或高难度工作人群去执行检测、维护或清洗等工作。然而，目前市场上的爬杆机器人多为气动蠕动式、关节式、蛇形攀爬式、并联式爬杆机器人，普遍存在越障能力差、负载能力差、不能主动适应杆体直径的连续变化、爬升速度慢和无法自锁等缺点。

现有技术中，中国专利申请CN102060058A公开了一种驻足爬杆机器人，通过中部电机实现移动，该机器人适合直管的爬行，不适合弯管的爬行，无法越过法兰盘等障碍物；而中国专利申请CN105059416A则公开了一种带有稳定装置的爬杆机器人，该机器人通过曲柄连杆机构实现夹紧，通过伸缩机构实现移动，但是该机器人移动速度慢，无法适应弯道、T形管、十字交叉管。

基于上述情况，亟需设计一种能够解决上述问题的爬杆机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轮式越障爬杆机器人，所述机器人不仅有良好的越障、负载、爬升速度的能力，并且可以主动适应杆体直径的变化，还与杆体固定牢靠，同时可在杆体外壁做周向和轴向运动，还可以自锁，作为爬杆机器人平台。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种轮式越障爬杆机器人，包括控制执行单元、夹持单元和翻转单元，

所述控制执行单元还包括控制器、两个夹紧电机、两个驱动电机、两个转向电机、线性致动器、超声波传感器、光电传感器和两个压力传感器，所述控制器分别与两个夹紧电机、两个驱动电机、两个转向电机、线性致动器、超声波传感器、光电传感器和两个压力传感器电路连接；

所述夹持单元还包括上夹持机构和下夹持机构，所述上夹持机构和下夹持机构均包括基座、光杆、正反牙梯形丝杆、夹臂、主动轮和三个从动轮；所述基座包括横板和两块均设有光杆安装孔和正反牙梯形丝杆安装孔的侧板,所述横板的两端分别与两块侧板的一端连接，所述两块侧板上的光杆安装孔和正反牙梯形丝杆安装孔呈对称设置，所述光杆和正反牙梯形丝杆的两端分别位于两块侧板上的光杆安装孔和正反牙梯形丝杆安装孔内且呈平行设置，所述夹紧电机位于侧板的外侧，所述夹紧电机的输出轴通过联轴器与正反牙梯形丝杆的一端连接，所述夹臂的后端位于两块侧板的内侧，所述夹臂与光杆滑动连接并与正反牙梯形丝杆螺纹连接，所述夹臂的内侧设有主动轮和三个从动轮，所述主动轮通过主动轮轮架安装在夹臂上，所述驱动电机位于主动轮轮架的一侧，所述驱动电机的输出轴通过联轴器与穿过主动轮中心的螺钉相连接，所述转向电机通过螺钉固定在夹臂上，所述转向电机通过螺纹输出轴与主动轮轮架的后端螺纹连接，所述上夹持机构的夹臂还安装有超声波传感器、光电传感器和压力传感器，所述下夹持机构的夹臂还安装有压力传感器；

所述翻转单元还包括两块上连接板、两块下连接板和两个翻转架；所述的两块上连接板平行且对称地固定在上夹持机构横板的中部，所述的两块下连接板平行且对称地固定在下夹持机构横板的中部，两个翻转架分别与同侧的上连接板和下连接板相连，所述线性致动器的伸缩端通过销钉固定在两块上连接板上、底端通过销钉固定在两块下连接板上。

进一步地，所述夹臂由左右对称设置的两个单臂组成，两个单臂的后端位于两块侧板的内侧并对称设有供与光杆滑动连接的通孔和供与正反牙梯形丝杆螺纹连接的内螺纹孔，其中一个单臂上对称设有主动轮和一个从动轮，另一个单臂上对称设有另外两个从动轮。

进一步地，设在上夹持机构夹臂上的主动轮与设在下夹持机构夹臂上的主动轮分别位于左右不同侧的单臂上。