[发明专利]一种变直径爬杆机器人

说明书

本发明公开了一种变直径爬杆机器人，包括底盘，底盘设置有容纳待爬杆的缺口，对称设置在底盘缺口外周的导轨和滑动连接于导轨的夹紧爬杆单元，所述夹紧爬杆单元包括与导轨滑动连接的第一电机、第一电机驱动的摩擦轮以及用于驱动第一电机沿导轨移动的移位机构，所述移位机构工作时夹紧爬杆单元沿导轨向底盘缺口中心处移动，摩擦轮夹紧穿于底盘缺口处的待爬杆并沿其表面滚动。本发明的变直径爬杆机器人通过夹紧爬杆单元相对于底盘缺口的移动，来适应不同待爬杆的直径变化，保证其爬行过程流畅稳定不打滑。

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及一种爬杆机器人。

背景技术

国内外提出的一些依附于杆体表面的自动爬行机器人主要有电动机械式爬杆机器人、电动液压式爬杆机器人和气动蠕行式爬杆机器人等，但这些机器人大多采用凸轮机构夹紧，由于凸轮机构具有不可伸缩性，每款爬行机器人只能爬特定直径的等直杆，对于不同杆爬行的适用性很差。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种变直径爬杆机器人，使得该机器人可以爬行在不同直径的杆上。

技术方案：本发明的变直径爬杆机器人，包括底盘，底盘设置有容纳待爬杆的缺口，对称设置在底盘缺口外周的导轨和滑动连接于导轨的夹紧爬杆单元，所述夹紧爬杆单元包括与导轨滑动连接的第一电机、第一电机驱动的摩擦轮以及用于驱动第一电机沿导轨移动的移位机构，所述移位机构工作时夹紧爬杆单元沿导轨向底盘缺口中心处移动，摩擦轮夹紧穿于底盘缺口处的待爬杆并沿其表面滚动。

所述移位机构包括第二电机和丝杠螺母组件，所述第二电机、丝杠螺母组件的螺母分别固定于同侧两相邻的第一电机。

所述第二电机、丝杠螺母组件的螺母分别通过L型角铁固定于第一电机。

所述第二电机的输出轴通过联轴器与丝杠螺母组件的丝杠端部连接，使得机构工作运转的更加流畅平稳。

所述摩擦轮垂直于底盘表面固定在第一电机的输出轴上，摩擦轮相对于待爬杆表面滚动的阻力最小。

所述第一电机为蜗轮蜗杆电机，第二电机为直流电机，蜗轮蜗杆电机的自锁功能可实现定位悬停，减少耗电量，直流电机运转角度精确，有利于准确调节夹紧爬杆单元的移动距离。

所述底盘设有用于驱动其转移的滚动轮，机器人可通过滚动轮在地面上移动到待爬杆。

所述相邻导轨之间的夹角大于0°且小于180°，防止第一电机和导轨发生卡壳。

所述导轨设有两组，每组设有两个导轨，这样的设置机器人爬杆平稳且用材最少。

变直径爬杆机器人还包括陀螺仪、单片机和红外测距感应器，所述陀螺仪获取底盘的水平角度，控制第一电机调节摩擦轮转速调节爬杆姿态，待爬杆直径变化时，所述红外测距感应器测量待爬杆直径的变化，所述红外测距感应器将数据信号传输至单片机驱动第二电机转动改变夹紧爬杆单元位置，调节摩擦轮与待爬杆之间的间隙。

工作原理：变直径爬杆机器人运动过程中遇到杆直径变化时，红外测距感应器将直径变化数据信号传输至单片机，单片机驱动第二电机带动丝杠正反方向旋转，改变螺母相对于丝杠的位置，进而推拉丝杠螺母组件上连接的两个第一电机，第一电机沿丝杠轴向方向受力的分力沿导轨方向，第一电机受该分力作用使其沿导轨运动，实现夹紧爬杆单元沿导轨相对于底盘缺口靠近或远离，调节摩擦轮与待爬杆之间的间隙，使其表面摩擦力能够有效克服机器人重力，同时保证摩擦轮与待爬杆表面滚动摩擦。

有益效果：通过夹紧爬杆单元相对于底盘缺口的靠近或远离，适应不同待爬杆的直径变化，保证其爬行过程流畅稳定不打滑，爬杆到指定位置时，通过蜗轮蜗杆电机的自锁功能稳定悬停，使爬杆机器人具有一定的载重能力且耗能量小，爬杆机器人通过滚动轮自由的在地面移动主动寻找待爬杆，不需要手动放置。

附图说明