[发明专利]一种沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人及其应用方法

权利要求书

1.一种沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：它包括机体、伸缩装置和攀爬末端；

机体包括可相对滑动的左右两部分,伸缩装置有上伸缩杆和下伸缩杆，两组伸缩装置对称连接于机体的左右侧，上伸缩杆和下伸缩杆的端部上端分别连接有攀爬末端；

攀爬末端包括 C 形抓爪和钩式抓爪，C 形抓爪可绕脚钉旋转至开口朝上和朝下的状态，钩式抓爪可上下摆动；C 形抓爪的开口朝下位于脚钉的正上侧时与钩式抓爪配合抓紧脚钉，松开脚钉时，钩式抓爪下摆打开，C 形抓爪旋转至开口朝上位于脚钉的正下侧；

机体上对应两组伸缩装置之间连接有载人构件；

两组伸缩装置对角的攀爬末端同时抓紧或者松开脚钉，左右交替沿左右两侧的脚钉实现向上和向下爬塔。

2.如权利要求 1 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述机体包括两连接架和它们之间的纵向滑台；

连接架包括纵向立板和连接于其外侧中部的 U 型架，U 型架的开口端连接与纵向立板的外侧，纵向立板的两端分别连接有与 U 型架侧臂平行的轴承座；纵向滑台包括纵向滑轨和与之配套的滑块；

两连接架以纵向立板相对左右对称布置，纵向滑轨和滑块分别固定于两连接架的纵向立板上。

3.如权利要求 2 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述载人构件连接于所述纵向滑轨上，包括上部的丁形架和下部的 T 形架，丁形架用于坐人，T 形架用于踩脚。

4.如权利要求 2 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述伸缩装置包括内螺纹管、减速电机、主动齿轮、从动齿轮、回转链条及所述上伸缩杆和所述下伸缩杆；

内螺纹管上半段和下半段的螺纹旋向相反，上伸缩杆和下伸缩杆均为螺杆，它们分别连接于内螺纹管的上半段和下半段；

从动齿轮固定于内螺纹管的中部外壁，减速电机固定于所述 U 型架的外端，主动齿轮连接于减速电机的输出轴上，主动齿轮和从动齿轮通过回转链条传动。

5.如权利要求 4 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述上伸缩杆和所述下伸缩杆的长度相等，下伸缩杆的直径大于上伸缩杆的直径。

6.如权利要求 1 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述C形抓爪为C形齿环，其齿圈两侧有对称伸出的轮毂环，所述钩式抓爪为拐臂爪。

7.如权利要求 6 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述攀爬末端还包括安装座、回转驱动装置和摆动驱动装置；

安装座包括安装盒及其一端连接的安装臂，安装臂分别垂直连接于所述上伸缩杆和所述下伸缩杆的端部；

回转驱动装置包括伺服电机、输出齿轮、过渡齿轮和驱动齿轮，伺服电机与安装臂平行布置，输出齿轮和过渡齿轮为一对锥齿轮，输出齿轮连接于伺服电机的输出轴上，过渡齿轮和驱动齿轮连接于驱动轴上，驱动轴垂直于输出轴布置，穿过安装盒的侧壁，过渡齿轮连接于驱动轴的外端与输出齿轮啮合，驱动齿轮位于安装盒内；驱动齿轮与所述 C 形抓爪啮合；

摆动驱动装置为电动推杆，其一端通过铰接座与安装臂连接，另一端与所述钩式抓爪铰接。

8.如权利要求 7 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述C 形抓爪为两侧有伸出轮毂的 C 形齿环，C 形齿环啮合于所述驱动齿轮的外侧，所述安装盒的侧壁有与轮毂相应的弧形槽，用于安装 C 形抓爪及给其回转运动导向；所述钩式抓爪为拐臂爪，其外端与所述电动推杆的伸缩端铰接，中部拐角处与所述安装盒的侧壁铰接。

9.如权利要求 8 所述的沿铁塔脚钉攀爬的载人机器人，其特征在于：所述C 形抓爪的内侧设置有耐磨防滑层或破冰钉齿。

10.一种权利要求 1 所述机器人沿铁塔脚钉攀爬的方法，包括以下步骤：

一、机器人的初始状态

使机器人左侧伸缩装置的上、下伸缩杆保持缩回，右侧伸缩装置的上、下伸缩杆同时伸出；

二、将机器人固定于铁塔两侧的脚钉上

将机器人的机体与铁塔脚钉角对中且与铁塔脚钉角的外侧平行布置，并将机器人左侧的四个攀爬末端分别抓住铁塔脚钉角左侧的第一和第二各脚钉，右侧的两个攀爬末端抓住铁塔脚钉角右侧的第一个和第三个脚钉；

三、工作人员坐到载人构件上，并通过安全带与机器人主体绑定；

四、机器人左右交替沿脚钉攀爬完成载人爬塔任务

（1）、使机器人左侧上端和右下下端的攀爬末端同时松开抓住的脚钉，两攀爬末端的钩式抓爪下摆打开；

（2）、右侧伸缩装置的下伸缩杆回缩，左侧伸缩装置的上伸缩杆伸出，C 形抓爪旋转至开口朝上的状态，直至右侧下端攀爬末端上向移动至其 C 形抓爪的内侧与右侧第二个脚钉的正下侧接触，左侧上端攀爬末端向上移动至其 C 形抓爪内侧与左侧第三个脚钉的正下侧接触；

（3）、使左侧上端和右侧下端两攀爬末端的 C 形抓爪旋转至开口朝下的状态，使两 C形抓爪的内侧分别与左侧第三个脚钉和右侧第二个脚钉的正上侧接触；

（4）、使左侧上端和右侧下端两攀爬末端的钩式抓爪上摆分别钩住相应的脚钉，此时左侧上端和右侧下端的两攀爬末端分别抓住左侧的第三个脚钉和右侧的第二个脚钉；

（5）、使机器人左侧下端和右侧上端的同时松开抓住的脚钉，参照步骤（1）-（4），使左侧下端和右侧上端的攀爬末端分别抓住左侧的第二个脚钉和右侧的第四个脚钉；

依次类推，直至机器人攀爬至指定位置，工作人员进行作业操作；

作业操作完成后，机器人载人下塔，下塔攀爬参照上述操作反向进行。