[发明专利]一种攀爬机器人

说明书

本发明提供了一种攀爬机器人，涉及机器人技术领域，其包括铰接的第一攀爬臂和第二攀爬臂，第一攀爬臂和第二攀爬臂的端部均通过蜗轮蜗杆机构转动连接有攀爬爪部组件，攀爬爪部组件包括抓取部和吸附部；第一攀爬臂和第二攀爬臂的中部通过丝杆机构连接，第一攀爬臂上固定连接有挂钩机械臂，挂钩机械臂的端部可控吸附有安全挂钩。解决了现有技术中攀爬机器人攀爬稳定性差、控制难度大的问题。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种攀爬机器人。

背景技术

高压电力铁塔普遍存在于复杂的地形环境中，其检修难度大且危险性高。针对目前国内外日益突出的电网维护现状，提出一种能够代替人工用于铁塔检测的攀爬机器人，从而节省劳动力和确保工人的人身安全。

常见的攀爬类机器人有“足式机器人”、“轮式机器人”和“蛇形机器人”。足式机器人采用足式攀爬结构，可以在攀爬表面灵活变向和跨越障碍，但是足式机器人控制复杂，移动速度较慢。轮式攀爬机器人靠着轮子和壁面之间的摩擦力产生前进的动力，行驶速度快，移动灵活，其运动方式采用负压吸附，运动速度高，易于控制，但是它与塔面的接触面积较小，并且机器人在运动过程中需要承载的重量较大，这样一来就使得轮式机器人很难维持稳定攀爬的状态，并且对于越障也十分不利。蛇形机器人采用的“粘附式”运动完成障碍的跨越，具有运动稳定性好、适应地形能力强和牵引力大等特点，但其自由度多，控制困难且速度低。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种攀爬机器人，解决了现有技术中攀爬机器人攀爬稳定性差、控制难度大的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种攀爬机器人，其包括铰接的第一攀爬臂和第二攀爬臂，第一攀爬臂和第二攀爬臂的端部均通过蜗轮蜗杆机构转动连接有攀爬爪部组件，攀爬爪部组件包括抓取部和吸附部；第一攀爬臂和第二攀爬臂的中部通过丝杆机构连接，第一攀爬臂上固定连接有挂钩机械臂，挂钩机械臂的端部可控吸附有安全挂钩。

进一步地，第一攀爬臂和第二攀爬臂均通过两块间隔固定的侧板构成，侧板上间隔设置有若干贯穿其厚度的直槽孔。攀爬臂采用板式结构，便于连接和安装其他功能模块；直槽孔在保持侧板刚度的同时降低了侧板的重量，利于攀爬机器人的攀爬，节省了驱动能量。

进一步地，丝杆机构包括转动连接于第一攀爬臂上的丝杆电机、同轴连接于丝杆电机输出轴上的丝杆以及转动连接于第二攀爬臂上的丝杆螺母。通过控制丝杆电机的正转和反转来驱动丝杆相对于丝杆螺母的转动方向，从而控制第一攀爬臂相对第二攀爬臂的开合，从而驱动本攀爬机器人向上移动。采用丝杆机构驱动攀爬机器人向上移动具有易于控制、转动角度范围大、更轻便的特点。

进一步地，丝杆电机固定于丝杆电机支架上，丝杆电机支架通过轴承转动套装于丝杆转轴上，丝杆转轴的两端通过轴承转动固定于第一攀爬臂的两块侧板上。通过轴承能够有效防止转动件沿轴向的窜动，并且能够降低转动摩擦力。通过转动连接来保证在第一攀爬臂和第二攀爬臂相对角度变化时，丝杆机构作用在第一攀爬臂和第二攀爬臂上的力始终是垂直的，以保证作用力的功能最大化，保证攀爬机器人攀爬过程的稳定性。

进一步地，蜗轮蜗杆机构包括蜗杆、带动蜗杆转动的蜗杆电机以及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮固定安装于攀爬臂上，蜗杆电机固定于攀爬爪部组件上。蜗杆电机驱动蜗杆转动，蜗杆绕着蜗轮旋转，从而带动与蜗杆连为一体的攀爬爪部组件呈一定角度的旋转，从而控制攀爬爪部组件的抓取和吸附。

进一步地，蜗轮固定套装于蜗轮轴上，蜗轮轴两端固定于攀爬臂的两块侧板上，蜗轮的两侧设置有卡簧。卡簧将蜗轮限定于攀爬臂两块侧板的中部，利于保证攀爬机器人在攀爬过程中的平衡。

进一步地，抓取部包括机械爪和驱动机械爪打开或抱合的驱动机构；吸附部为可调节连接于机械爪上。吸附部在机械爪上的位置具有可调节性，可根据实际情况灵活调整吸附部相对于机械爪的位置，以增加本机器人的适用性。