CN104436560B - 一种攀爬机器人及其欠驱动式攀爬手抓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种欠驱动式攀爬手抓，其中，包括主移动件、支架、副移动件、第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件、上压板装置和下压板装置；副移动件分别与主移动件和第一连接件铰接，四个连接件依次铰接连接，形成一个四连杆机构，第一连接件与第四连接件之间连接弹性件与限位拉线；第四连接件上固定连接的上压板装置和第三连接件上固定连接的下压板装置用于夹持物体的两个面；所有铰接点的铰接轴均平行。本发明为欠驱动式结构，使用时上下压板分别先后夹持在被夹持件的两个面上，夹持面大，可适用于夹持多种尺寸的角铁。本发明还公开了一种包括上述欠驱动式攀爬手抓的攀爬机器人，该攀爬机器人适用于攀爬多种尺寸的铁塔角铁架。

Description

一种攀爬机器人及其欠驱动式攀爬手抓

技术领域

本发明涉及机器人制造领域，特别涉及一种欠驱动式攀爬手抓。此外，本发明还涉及一种包括上述欠驱动式攀爬手抓的攀爬机器人。

背景技术

近年来，高压输电线路的安全稳定运行对现代电力社会的经济发展具有很大的影响，作为输电线路的重要设施，电力基塔的日常检测、维护、维修具有很大的意义。传统的巡检主要靠断电时运维队工人爬塔检修，不仅危险、工作强度大，而且对结构材料内部的状态难以高效检测，此外由于基塔所处的气候环境复杂，在严冬季节或其他恶劣气候下，纯粹的人工巡检对工人的安全健康也有不良影响。

随着科学技术的发展，机器人制造和机器人应用技术正在融入到越来越多的工作环境中。

将机器人应用于电力设施的巡检，不仅能够提高巡检效率，还能够降低工人的劳动强度。从长远来看，研制出能够代替人工巡检的铁塔攀爬机器人，对实现电力巡检的自动化、保障线路安全具有重大的经济意义和社会意义。

目前国内外的攀爬机器人中，主要有电磁吸附式攀爬机器人、步进式攀爬机器人、蠕动跨越式机器人等，但上述几种机器人在抓取角铁的过程中受限制较多。电磁吸附式攀爬机器人不适用于户外攀爬非平面的结构，攀爬机器人采用步进式行走，其手抓仅可以抓持较为平整的表面，并不完全适用于电力基塔的角铁。可见，上述机器人和机器人上的攀爬手抓均不适用于攀爬基塔的角铁，目前没有能够专属应用于基塔角铁结构的攀爬机器人和攀爬手抓。

综上所述，如何使攀爬手抓适应不同规格的基塔角铁，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种欠驱动式攀爬手抓，该欠驱动式攀爬手抓可以适应不同规格的基塔角铁。本发明的另一目的是提供一种包括上述一种欠驱动式攀爬手抓的攀爬机器人。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种欠驱动式攀爬手抓，用于攀爬机器人的夹持装置，其中，包括主移动件、支架和两个连接在所述主移动件两端且关于所述主移动件对称的卡件；所述卡件包括副移动件和四连杆机构；

第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件依次铰接，构成所述四连杆机构；所述第一连接件和所述第四连接件均与所述支架铰接；所述副移动件上一点与所述主移动件铰接，另一点与所述第一连接件上除端点外一点铰接；所有所述铰接的铰接轴均平行；

所述第一连接件与所述第四连接件之间连接弹性件与限位拉线；所述第四连接件固定连接上压板装置，所述第三连接件固定连接下压板装置，所述上压板装置和所述下压板装置上分别用于夹持角铁两个面的夹持面均平行于所述铰接轴。

优选地，所述上压板装置包括支撑件和固定在所述支撑件一侧的上压板，所述支撑件的另一侧固定在所述第四连接件上。

优选地，所述下压板装置为Z形弯折板件，所述下压板装置的一个板与所述第三连接件面面贴合固定。

优选地，所述主移动件套在所述支架上，所述主移动件可沿所述支架移动。

优选地，还包括限位挡块，所述限位挡块设置在所述第一连接件与所述第四连接件之间，并与二者之一固定连接。

优选地，所述第二连接件为弯折件。

优选地，两个所述卡件完全相同。

优选地，所述支架上有用于套接攀爬机器人本体或滑块的导向孔。

一种攀爬机器人，包括欠驱动式攀爬手抓，其中，所述欠驱动式攀爬手抓为如上述任一项所述的欠驱动式攀爬手抓。

优选地，所述攀爬机器人为铁塔角铁攀爬机器人。

当本发明所提供的欠驱动式攀爬手抓准备加持时，主移动件向下移动，推动副移动件向下移动，并使第一连接件绕其固定于支架的一点转动，通过在第一连接件与第四连接件之间设置弹性件，施加给第四连接件压力，使第四连接件绕自身固定于支架的一点转动，使得上压板装置向下转动。同时，由于第一连接件和第四连接件的转动，使得四连杆上的第二连接件和第三连接件的空间角度基本不变，进而与之连接的下压板装置的空间角度也基本不变。当上压板与被夹持件接触，第四连接件不再转动时，此时，欠驱动式攀爬手抓成为一个运动确定的连杆机构，这是第二连接件和第三连接件的空间角度发生改变，带动下压板装置进行转动，直到下压板装置接触到被夹持件，完成夹持动作。

当欠驱动式攀爬手抓准备脱离被夹持件时，相反地，在弹簧的作用下，下压板装置先打开直至上压板在限位拉线的作用下被拉开并脱离角铁。

本发明使用欠驱动式的结构，使上下压板装置的运动不同步，分别先后夹持在被夹持件的两个面上，另外，使用上下压板的板接触进行加持，接触面积大，可以适用于更多尺寸或角度的被加持件，可以适应更多规格的基塔角铁。

本发明还提供了一种包括上述欠驱动式攀爬手抓的攀爬机器人，该攀爬机器人可以适用于用更多的铁塔攀爬机构，相比起现有技术的普通手抓或装置，针对性更强，能够更好的夹持铁铁塔角铁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供欠驱动式攀爬手抓的具体实施例中加紧状态的结构示意图；

图2为本发明所提供欠驱动式攀爬手抓的具体实施例中松弛状态的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种欠驱动式攀爬手抓，该欠驱动式攀爬手抓可以适应不同规格的基塔角铁。本发明的另一核心是提供一种包括上述一种欠驱动式攀爬手抓的攀爬机器人。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供欠驱动式攀爬手抓的具体实施例中加紧状态的结构示意图，图2为本发明所提供欠驱动式攀爬手抓的具体实施例中松弛状态的结构示意图。

本实施例所提供的欠驱动式攀爬手抓如图1所示，支架2为一个端部连接有定位板件的长杆装置，定位板件固定连接在长杆本体的一端，在定位板件的下面有用于套接攀爬机器人本体或滑块的导向孔，定位板件的两侧分别连接了两个对称板，两个对称板用于连接卡件。主移动件1的中间部位有一个孔，可将主移动件1套在支架2的长杆上，并且主移动件1可以沿支架2的长度方向进行移动。

可选的，支架2的结构可以不是上述的形状和结构，只要满足可以与卡件连接即可。

主移动件1为一块矩形的长板，矩形长板的两个对边上分别铰接了两个关于主移动件1对称的卡件，两个铰接位置的铰接轴平行。

卡件包括副移动件3、第一连接件4、第二连接件5、第三连接件6和第四连接件7；第一连接件4、第二连接件5、第三连接件6和第四连接件7为四块长板，四个连接件依次铰接后构成了一个四连杆机构。

以图1中右侧的卡件为例进行介绍，其中，副移动件3为矩形的长板，长板一端与主移动件1铰接，另一端与第一连接件4上的中点铰接。

可选的，副移动件3可以用其上任意一点与主移动件1铰接，可以用除上述与主移动件1铰接点的任意一点与第一连接件4上除端点外的点铰接。

第一连接件4的一端与支架2上的一个对称板铰接，第一连接件4的另一端与第二连接件5的一端铰接，第二连接件5的另一端与第三连接件6的一端铰接，第三连接件6的另一端与第四连接件7的一端铰接，第四连接件7的另一端与第一连接件4交接在同一个对称板上。

可选的，第一连接件4、第二连接件5、第三连接件6和第四连接件之间的铰接，可以不局限在各连接件的端点上，可以是连接件上的任一点，需要保证四个连接件的组合为一个四连杆机构，因为四连杆机构具有形状不确定性，可以实现欠驱动结构的目的。

可选的，第二连接件5为弯折板件，相比起直板制成的四连杆机构，弯折件转动时，力臂较长，作用给下一个连接件的力会更大，有助于输出较大的转动力。

在第一连接件4和第四连接件7之间设置有弹性件10和限位拉线，分别用于保持两个连接件相向运动和相背运动时二者的相对位置。

可选的，第一连接件4和第四连接件7之间还设置有限位挡块，固定在第一连接件4或第四连接件7上，用于保证第一连接件4和第四连接件7不会贴合在一起。

在第四连接件7上固定连接了一个上压板装置8，该装置由支撑件和用于夹持被夹持件11的上压板组成，支撑件的一端固定连接在第四连接件7上，另一端固定有上压板，上压板的夹持面平行于上述铰接位置的铰接轴。

在第三连接件6上固定连接了一个下压板装置9，该下压板装置为一个Z形弯折板件，其上一端的板与第三连接件6面面贴合固定，另一端的一个板为下压板，用于与上压板配合夹持被夹持件11，下压板的夹持面平行于上述铰接位置的铰接轴。

上述结构为图1中右侧的第一卡件的具体结构和连接方式，其中，上述所有铰接点的铰接轴均相互平行。

第二卡件的结构与第一卡件完全相同，对称的连接在主移动件1上。第二卡件的副移动件3与主移动件1铰接，第一连接件4与支架2上的另一个对称板铰接。

可选的，第一连接件4也可以连接在支架2的其他位置。

上述两个卡件的结构和连接点完全相同，并关于主移动件1对称，尺寸的相同可以更好的提高两个卡件作用时的受力均衡。可选的，第一卡件与第二卡件的尺寸大小可以不完全相同。

当本发明所提供的欠驱动式攀爬手抓准备加持时，主移动件1推动副移动件3向下移动，并使第一连接件4绕其固定于支架2的一点转动，通过在第一连接件4与第四连接件7之间设置弹性件10，施加给第四连接件7压力，使第四连接件7绕自身固定于支架2的一点转动，使得上压板装置8向下转动。同时，由于第一连接件4和第四连接件7的转动，使得四连杆上的第二连接件5和第三连接件6的空间角度基本不变，进而与之连接的下压板装置9的空间角度也基本不变。当上压板装置8与被夹持件11接触，第四连接件7不再转动时，此时，欠驱动式攀爬手抓成为一个运动确定的连杆机构，这是第二连接件5和第三连接件6的空间角度发生改变，带动下压板装置9进行转动，直到下压板装置9接触到被夹持件11，完成夹持动作。两侧的两个卡件均完成上述夹持动作，并分别夹在角铁的两个板上，这种对称的夹取方式可以保证手抓的稳定性。

当欠驱动式攀爬手抓准备脱离被夹持件时，相反地，在弹性件10的作用下，下压板装置9先打开直至上压板装置8在限位拉线的作用下被拉开并脱离被夹持件11。

本发明使用欠驱动式的结构，使上下压板装置的运动不同步，分别先后夹持在被夹持件11的两个面上，另外，使用上下压板的板接触进行加持，接触面积大，可以适用于更多尺寸或角度的被加持件，可以适应更多规格的基塔角铁。

除了上述实施例所提供的一种欠驱动式攀爬手抓，本发明还提供了一种包括上述实施例公开的欠驱动式攀爬手抓的攀爬机器人。该攀爬机器人的其他各部分结构请参考现有技术，本文不再赘述。

具体地，上述攀爬机器人可以是铁塔角铁攀爬机器人。铁塔角铁攀爬机器人的攀爬手抓用于加紧上述铁塔的角铁。

以上对本发明所提供的一种攀爬机器人及其欠驱动式攀爬手抓进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种欠驱动式攀爬手抓，用于攀爬机器人的夹持装置，其特征在于，包括主移动件(1)、支架(2)和两个连接在所述主移动件(1)两端且关于所述主移动件(1)对称的卡件；所述卡件包括副移动件(3)和四连杆机构；

第一连接件(4)、第二连接件(5)、第三连接件(6)和第四连接件(7)依次铰接，构成所述四连杆机构；所述第一连接件(4)和所述第四连接件(7)均与所述支架(2)铰接；所述副移动件(3)上一点与所述主移动件(1)铰接，另一点与所述第一连接件(4)上除端点外一点铰接；所有所述铰接的铰接轴均平行；

所述第一连接件(4)与所述第四连接件(7)之间连接弹性件(10)与限位拉线；所述第四连接件(7)固定连接上压板装置(8)，所述第三连接件(6)固定连接下压板装置(9)，所述上压板装置(8)和所述下压板装置(9)上分别用于夹持角铁两个面的夹持面均平行于所述铰接轴。

2.根据权利要求1所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，所述上压板装置(8)包括支撑件和固定在所述支撑件一侧的上压板，所述支撑件的另一侧固定在所述第四连接件(7)上。

3.根据权利要求2所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，所述下压板装置(9)为Z形弯折板件，所述下压板装置(9)的一个板与所述第三连接件(6)面面贴合固定。

4.根据权利要求1至3任一项所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，所述主移动件(1)套在所述支架(2)上，所述主移动件(1)可沿所述支架(2)移动。

5.根据权利要求1至3任一项所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，还包括限位挡块，所述限位挡块设置在所述第一连接件(4)与所述第四连接件(7)之间，并与二者之一固定连接。

6.根据权利要求1至3任一项所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，所述第二连接件(5)为弯折件。

7.根据权利要求1至3任一项所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，两个所述卡件完全相同。

8.根据权利要求1至3任一项所述的欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，所述支架(2)上有用于套接攀爬机器人本体或滑块的导向孔。

9.一种攀爬机器人，包括欠驱动式攀爬手抓，其特征在于，所述欠驱动式攀爬手抓为如权利要求1至8任一项所述的欠驱动式攀爬手抓。

10.根据权利要求9所述的攀爬机器人，其特征在于，所述攀爬机器人为铁塔角铁攀爬机器人。