申请/专利权人：安徽理工大学

申请日：2019-06-27

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110239641B

主分类号：B62D57/024

分类号：B62D57/024

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.17#公开

摘要：本发明涉及爬杆机器人技术领域，具体涉及一种步进式爬杆机器人，提供了一种能够适应不同直径杆道上物料输送问题的解决方案，放弃了传统采用轮子作为上升方式，其上升速度相比以前有了些许放缓，但是其稳定性大大增加，并且由于采用夹持爪代替轮子作为与杆道的接触方式，能够适应不同光滑度的杆道，大大降低由于管道过于光滑导致整个装置发生下滑导致的意外。

主权项：1.一种步进式爬杆机器人，其特征在于，包括：夹持组件，用于实现对不同直径的管道的夹持；伸缩组件，用于实现整个装置的步进式前进；传动组件，用于将伸缩组件的动力传递给夹持组件，并使装置在不同时间段实现夹持和步进式前进的分工；壳体组件，使上述装置能够合理转配以及布置位置；其中，所述壳体组件对称设置了两组，之间通过伸缩组件连接；所述壳体组件包括罩体、顶板、铰接头、滑槽及齿轮箱；所述齿轮箱顶部设置有顶板，顶板上设置有罩体；所述顶板相互远离的一端设置有滑槽，滑槽两端设置有铰接头；其中，所述伸缩组件包括伺服电机、一号转轴、一号锥齿轮、一号支撑座、二号转轴、二号锥齿轮、二号支撑座、螺纹杆及内螺纹管；所述伺服电机、一号转轴、一号锥齿轮、一号支撑座、二号转轴、二号锥齿轮、二号支撑座、螺纹杆均对称设置在两侧的壳体组件上；所述伺服电机设置在罩体上，伺服电机的输出端伸入罩体并连接有一号转轴，一号转轴上设置有一号锥齿轮；所述一号锥齿轮垂直啮合有二号锥齿轮，二号锥齿轮设置在二号转轴一端；所述顶板上设置有间隔设置有一号支撑座和二号支撑座，二号转轴另一端和一号支撑座通过轴承转动；所述二号锥齿轮和二号支撑座也通过轴承转动连接；所述二号锥齿轮还同轴连接有螺纹杆；其中，所述传动组件设置在壳体组件上，包括拨盘、槽轮、一级齿轮组、二级齿轮组及齿条；所述一号转轴穿过顶板伸到齿轮箱并设置有拨盘，拨盘配合有槽轮，槽轮安装在齿轮箱内；所述槽轮配合有一级齿轮组，一级齿轮组配合有二级齿轮组，二级齿轮组配合有齿条，齿条上设置有销杆；所述齿条和夹持组件配合；所述一级齿轮组设置在齿轮箱内，包括一号齿轮、二号齿轮、三号齿轮、四号齿轮及五号齿轮；所述槽轮同轴连接有一号齿轮；所述二号齿轮、三号齿轮、四号齿轮及五号齿轮分布在四角，齿轮轴心连线构成梯形，二号齿轮和三号齿轮位于梯形顶边，四号齿轮和五号齿轮位于梯形底边；所述一号齿轮和二号齿轮啮合，二号齿轮和三号齿轮啮合；所述三号齿轮和四号齿轮啮合；所述二号齿轮又与五号齿轮啮合；所述二级齿轮组设置在顶板上，包括六号齿轮、七号齿轮、八号齿轮及九号齿轮；所述七号齿轮和四号齿轮同轴设置，八号齿轮和五号齿轮同轴设置；所述七号齿轮啮合有六号齿轮，八号齿轮啮合有九号齿轮；所述六号齿轮和一根齿条配合，九号齿轮和另一根齿条配合；其中，所述夹持组件包括一号杆、二号杆、三号杆及卡爪，两组为一幅，实现卡合；一个壳体组件对应设置一幅夹持组件；所述一号杆后端铰接顶板的铰接头，前端和卡爪中段铰接；所述二号杆后端和齿条的销杆套合，前端和一号杆后段铰接；所述三号杆后端和一号杆前段铰接，前端和卡爪后端铰接；所述卡爪为弧形结构，所述卡爪相对侧设置有齿牙；所述内螺纹管螺接两侧的螺纹杆，将两侧的壳体组件连接起来；调整两侧的伺服电机转动，通过锥齿轮转动，使螺纹杆能够实现旋转，由于螺纹杆位置固定，与之相连的内螺纹管定会产生位移，从而完成整个装置的伸缩，配合夹持组件，进而完成步进式前进。

全文数据：一种步进式爬杆机器人技术领域本发明涉及爬杆机器人技术领域，具体涉及一种步进式爬杆机器人。背景技术机器人是机械、电子、控制论、计算机、人工智能、材料学和仿生学等多学科综合的高科技产物。移动机器人是机器人的一个重要分支，应用非常广泛且发展潜力巨大。爬杆机器人主要负责类管道通道的材料输送问题。现如今的爬杆机器人多采用轮式前进方式，在应对光滑度很高的杆道时很容易发生滑移，运动费力且不好把控还容易发生意外。本发明采用夹持方式代替轮滑式前进可以适用于大多数管道，并且不容易发生意外，安全性大大增加，适应力大大增加。发明内容一解决的技术问题本发明目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种步进式爬杆机器人。二技术方案一种步进式爬杆机器人，包括夹持组件，用于实现对不同直径的管道的夹持；伸缩组件，用于实现整个装置的步进式前进；传动组件，用于将伸缩组件的动力传递给夹持组件，并使装置在不同时间段实现夹持和步进式前进的分工；壳体组件，使上述装置能够合理转配以及布置位置。优选地，所述壳体组件对称设置了两组，之间通过伸缩组件连接；所述壳体组件包括罩体、顶板、铰接头、滑槽及齿轮箱；所述齿轮箱顶部设置有顶板，顶板上设置有罩体；所述顶板相互远离的一端设置有滑槽，滑槽两端设置有铰接头。优选地，所述伸缩组件包括伺服电机、一号转轴、一号锥齿轮、一号支撑座、二号转轴、二号锥齿轮、二号支撑座、螺纹杆及内螺纹管；所述伸缩组件包括伺服电机、一号转轴、一号锥齿轮、一号支撑座、二号转轴、二号锥齿轮、二号支撑座、螺纹杆均对称设置在两侧的壳体组件上；所述伺服电机设置在罩体上，伺服电机的输出端伸入罩体并连接有一号转轴，一号转轴上设置有一号锥齿轮；所述一号锥齿轮垂直啮合有二号锥齿轮，二号锥齿轮设置在二号转轴一端；所述顶板上设置有间隔设置有一号支撑座和二号支撑座，二号转轴另一端和一号支板通过轴承转动；所述二号锥齿轮和二号支撑座也通过轴承转动连接；所述二号锥齿轮还同轴连接有螺纹杆；所述内螺纹管螺接两侧的螺纹杆。优选地，所述传动组件设置在壳体组件上，包括拨盘、槽轮、一级齿轮组、二级齿轮组及齿条；所述一号转轴穿过顶板伸到齿轮箱并设置有拨盘，拨盘配合有槽轮，槽轮安装在齿轮箱内；所述槽轮配合有一级齿轮组，一级齿轮组配合有二号齿轮组，二号齿轮组配合有齿条，齿条上设置有销杆；所述齿条和夹持组件配合。优选地，所述一级齿轮组设置在齿轮箱内，包括一号齿轮、二号齿轮、三号齿轮、四号齿轮及五号齿轮；所述槽轮同轴连接有一号齿轮；所述二号齿轮、三号齿轮、四号齿轮及五号齿轮分布在四角，齿轮轴心连线构成梯形，二号齿轮和三号齿轮位于梯形顶边，四号齿轮和五号齿轮位于梯形底边；所述一号齿轮和二号齿轮啮合，二号齿轮和三号齿轮啮合；所述三号齿轮和四号齿轮啮合；所述二号齿轮又与五号齿轮啮合。优选地，所述二级齿轮组设置在顶板上，包括六号齿轮、七号齿轮、八号齿轮及九号齿轮；所述七号齿轮和四号齿轮同轴设置，八号齿轮和五号齿轮同轴设置；所述七号齿轮啮合有六号齿轮，八号齿轮啮合有九号齿轮；所述六号齿轮和一根齿条配合，九号齿轮和另一根齿条配合。优选地，所述夹持组件包括一号杆、二号杆、三号杆及卡爪，两组为一幅，实现卡合；一个壳体组件对应设置一幅夹持组件；所述一号杆后端铰接顶板的铰接头，前端和卡爪中段铰接；所述二号杆后端和齿条的销杆套合，前端和一号杆后段铰接；所述三号杆后端和一号杆前段铰接，前端和卡爪后端铰接；所述卡爪相对侧设置有齿牙。三有益效果本发明提供了一种步进式爬杆机器人，提供了一种能够适应不同直径杆道上物料输送问题的解决方案，放弃了传统采用轮子作为上升方式，其上升速度相比以前有了些许放缓，但是其稳定性大大增加，并且由于采用夹持爪代替轮子作为与杆道的接触方式，能够适应不同光滑度的杆道，大大降低由于管道过于光滑导致整个装置发生下滑导致的意外。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的结构图；图2为图1去除罩体后的结构图；图3为图2去除顶板后的结构图；图4为伸缩组件的结构图；图5为伸缩组件的部分结构图；图6为本发明单边结构图；图7为一级齿轮组的结构图；图8为二级齿轮组的结构图；图9为传动组件和夹持组件的结构图；；图10为夹持组件的结构图；附图中，各标号所代表的部件列表如下：1-壳体组件，101-罩体，102-顶板，1021-铰接头，1022-滑槽，103-齿轮箱；2-伸缩组件，201-伺服电机，202-一号转轴，203-一号锥齿轮，204-一号支撑座，205-二号转轴，206-二号锥齿轮，207-二号支撑座，208-螺纹杆，209-内螺纹管；3-传动组件，301-拨盘，302-槽轮，303-一级齿轮组，3031-一号齿轮，3032-二号齿轮，3033-三号齿轮，3034-四号齿轮，3035-五号齿轮；304-二级齿轮组，3041-六号齿轮，3042-七号齿轮，3043-八号齿轮，3044-九号齿轮，305-齿条，3051-销杆；4-夹持组件，401-一号杆，402-二号杆，403-三号杆，404-卡爪。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。参看附图，一种步进式爬杆机器人，包括夹持组件4，用于实现对不同直径的管道的夹持；伸缩组件2，用于实现整个装置的步进式前进；传动组件3，用于将伸缩组件2的动力传递给夹持组件4，并使装置在不同时间段实现夹持和步进式前进的分工；壳体组件1，使上述装置能够合理转配以及布置位置。其中，所述壳体组件1对称设置了两组，之间通过伸缩组件2连接；所述壳体组件1包括罩体101、顶板102、铰接头1021、滑槽1022及齿轮箱103；所述齿轮箱103顶部固定有顶板102，顶板102上固接有罩体101；所述顶板102相互远离的一端开有滑槽1022，滑槽1022两端固接有铰接头1021。其中，伸缩组件2包括伺服电机201、一号转轴202、一号锥齿轮203、一号支撑座204、二号转轴205、二号锥齿轮206、二号支撑座207、螺纹杆208及内螺纹管209；伺服电机201、一号转轴202、一号锥齿轮203、一号支撑座204、二号转轴205、二号锥齿轮206、二号支撑座207、螺纹杆208均对称设置在两侧的壳体组件1上；所述伺服电机201安装在罩体101上，伺服电机201的输出端伸入罩体101并连接有一号转轴202，一号转轴202上装有一号锥齿轮203；所述一号锥齿轮203垂直啮合有二号锥齿轮206，二号锥齿轮206装在二号转轴205一端；所述顶板102上固接有间隔设置有一号支撑座204和二号支撑座207，二号转轴205另一端和一号支撑座204通过轴承转动；所述二号锥齿轮203和二号支撑座207也通过轴承转动连接；所述二号锥齿轮203还同轴连接有螺纹杆208；所述内螺纹管209螺接两侧的螺纹杆208，将两侧的壳体组件1连接起来。具体的，调整两侧的伺服电机201转动，通过锥齿轮转动，使螺纹杆208能够实现旋转，由于螺纹杆208位置固定，那么与之相连的内螺纹管定会产生位移，从而完成整个装置的伸缩，配合夹持组件4，进而完成步进式前进。其中，传动组件3设置在壳体组件1上，包括拨盘301、槽轮302、一级齿轮组303、二级齿轮组304及齿条305；所述一号转轴202穿过顶板102伸到齿轮箱103并装有拨盘301，拨盘301配合有槽轮302，槽轮302安装在齿轮箱103内；所述槽轮302配合有一级齿轮组303，一级齿轮组303配合有二号齿轮组304，二号齿轮组304配合有齿条305，齿条305上装有销杆3051；所述齿条305和夹持组件4配合。其中，一级齿轮组303设置在齿轮箱103内，包括一号齿轮3031、二号齿轮3032、三号齿轮3033、四号齿轮3034及五号齿轮3035；所述槽轮302同轴连接有一号齿轮3031；所述二号齿轮3032、三号齿轮3033、四号齿轮3034及五号齿轮3035分布在四角，齿轮轴心连线构成梯形，二号齿轮3032和三号齿轮3033位于梯形顶边，四号齿轮3034和五号齿轮3035位于梯形底边；所述一号齿轮3031和二号齿轮3032啮合，二号齿轮3032和三号齿轮3033啮合；所述三号齿轮3033和四号齿轮3034啮合；所述二号齿轮3032又与五号齿轮3035啮合；具体的，一号转轴202转动时，通过拨盘201带动槽轮302间歇转动，并使一号齿轮3031跟着间歇转动。而一号齿轮组303经过传动，使四号齿轮3034和五号齿轮3035反向转动。其中，所述二级齿轮组304设置在顶板102上，包括六号齿轮3041、七号齿轮3042、八号齿轮3043及九号齿轮3044；所述七号齿轮3042和四号齿轮3034同轴设置，八号齿轮3043和五号齿轮3035同轴设置；所述七号齿轮3042啮合有六号齿轮3041，八号齿轮3043啮合有九号齿轮3044；所述六号齿轮3041和一根齿条305配合，九号齿轮3044和另一根齿条305配合。具体的，由于四号齿轮3034和五号齿轮3035反向转动，也使得六号齿轮3041和九号齿轮3044反向转动，进而使单侧的两根齿条305同时靠近或远离。其中，所述夹持组件4包括一号杆401、二号杆402、三号杆403及卡爪404，两组为一幅，实现卡合；一个壳体组件1对应设置一幅夹持组件4；所述一号杆401后端铰接顶板102的铰接头1021，前端和卡爪404中段铰接；所述二号杆402后端和齿条305的销杆3051套合，前端和一号杆401后段铰接；所述三号杆403后端和一号杆401前段铰接，前端和卡爪404后端铰接；所述卡爪404相对侧加工有齿牙。具体的，由于两根齿条305同时靠近或远离，从而使二号杆402发生移动，进而使卡瓜404张紧或者松开，实现将装置夹住或松开杆件。而一号杆401后段加工有多个用于铰接的铰接孔，方便调整二号杆402的连接位置，从而调整卡爪404的开合度，适应不同直径的杆件。两个壳体组件1由于槽轮组件的错开作用，张紧和松开的时间段不同，从而完成上面张开下面闭合或者获取相反的效果。并且槽轮组件还具有延时作用，配合装置的伸缩作用，例如上面张开下面闭合时，完成拉伸；之后上面闭合下面张开，完成收缩，进而完成在杆上步进式前进。上述电气元件配有电源，其控制方式为现有技术，为了避免叙述累赘，统一在此处说明。本发明的控制方式可以通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

权利要求：1.一种步进式爬杆机器人，其特征在于，包括夹持组件，用于实现对不同直径的管道的夹持；伸缩组件，用于实现整个装置的步进式前进；传动组件，用于将伸缩组件的动力传递给夹持组件，并使装置在不同时间段实现夹持和步进式前进的分工；壳体组件，使上述装置能够合理转配以及布置位置。2.根据权利要求1所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述壳体组件对称设置了两组，之间通过伸缩组件连接；所述壳体组件包括罩体、顶板、铰接头、滑槽及齿轮箱；所述齿轮箱顶部设置有顶板，顶板上设置有罩体；所述顶板相互远离的一端设置有滑槽，滑槽两端设置有铰接头。3.根据权利要求2所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述伸缩组件包括伺服电机、一号转轴、一号锥齿轮、一号支撑座、二号转轴、二号锥齿轮、二号支撑座、螺纹杆及内螺纹管；所述伺服电机、一号转轴、一号锥齿轮、一号支撑座、二号转轴、二号锥齿轮、二号支撑座、螺纹杆均对称设置在两侧的壳体组件上；所述伺服电机设置在罩体上，伺服电机的输出端伸入罩体并连接有一号转轴，一号转轴上设置有一号锥齿轮；所述一号锥齿轮垂直啮合有二号锥齿轮，二号锥齿轮设置在二号转轴一端；所述顶板上设置有间隔设置有一号支撑座和二号支撑座，二号转轴另一端和一号支撑座通过轴承转动；所述二号锥齿轮和二号支撑座也通过轴承转动连接；所述二号锥齿轮还同轴连接有螺纹杆；所述内螺纹管螺接两侧的螺纹杆。4.根据权利要求3所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述传动组件设置在壳体组件上，包括拨盘、槽轮、一级齿轮组、二级齿轮组及齿条；所述一号转轴穿过顶板伸到齿轮箱并设置有拨盘，拨盘配合有槽轮，槽轮安装在齿轮箱内；所述槽轮配合有一级齿轮组，一级齿轮组配合有二号齿轮组，二号齿轮组配合有齿条，齿条上设置有销杆；所述齿条和夹持组件配合。5.根据权利要求4所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述一级齿轮组设置在齿轮箱内，包括一号齿轮、二号齿轮、三号齿轮、四号齿轮及五号齿轮；所述槽轮同轴连接有一号齿轮；所述二号齿轮、三号齿轮、四号齿轮及五号齿轮分布在四角，齿轮轴心连线构成梯形，二号齿轮和三号齿轮位于梯形顶边，四号齿轮和五号齿轮位于梯形底边；所述一号齿轮和二号齿轮啮合，二号齿轮和三号齿轮啮合；所述三号齿轮和四号齿轮啮合；所述二号齿轮又与五号齿轮啮合。6.根据权利要求5所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述二级齿轮组设置在顶板上，包括六号齿轮、七号齿轮、八号齿轮及九号齿轮；所述七号齿轮和四号齿轮同轴设置，八号齿轮和五号齿轮同轴设置；所述七号齿轮啮合有六号齿轮，八号齿轮啮合有九号齿轮；所述六号齿轮和一根齿条配合，九号齿轮和另一根齿条配合。7.根据权利要求6所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述夹持组件包括一号杆、二号杆、三号杆及卡爪，两组为一幅，实现卡合；一个壳体组件对应设置一幅夹持组件；所述一号杆后端铰接顶板的铰接头，前端和卡爪中段铰接；所述二号杆后端和齿条的销杆套合，前端和一号杆后段铰接；所述三号杆后端和一号杆前段铰接，前端和卡爪后端铰接；所述卡爪相对侧设置有齿牙。8.根据权利要求7所述的一种步进式爬杆机器人，其特征在于，所述一号杆后段设置有多个用于铰接的铰接孔。

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