CN109368565A - 高空作业设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程机械领域，公开了一种高空作业设备，其中，所述高空作业设备包括底盘(100)、升降装置(300)和工作平台(400)，所述升降装置(300)安装于所述底盘(100)，以带动设置在所述升降装置(300)上的工作平台(400)升降，所述底盘(100)包括行走装置(200)，所述行走装置(200)包括链轮式全向轮(210)，以带动所述底盘(100)全方位移动。链轮式全向轮能够带动底盘进行左右横向移动、斜向直行、零半径原地转向以及沿任意曲线轨迹行进的全方位移动，大大提升了高空作业设备的移动性能和范围，从而能够适应各种作业情况。

Description

高空作业设备
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地涉及一种高空作业设备。
背景技术
现有技术中，高空作业设备通常包括工作平台、升降装置(例如剪叉臂)、底盘装置等。其中，底盘装置包括行走***，行走***包括左右轮毂电机和车轮，车轮为硬橡胶实心轮胎或泡沫填充轮胎，例如可以包括两个前轮和两个后轮。以前轮驱动转向为例，左、右轮毂电机可以分别安装在两个前轮的内侧。在这种布置中，高空作业设备只能实现简单的前后、转向移动，不能实现全方位移动(例如左右横向移动、斜向直行、零半径原地转向等)。因此，高空作业设备的移动受限，使得正常作业受到限制。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的高空作业设备移动受限的问题，提供一种高空作业设备，该高空作业设备能够实现全方位移动。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种高空作业设备，其中，所述高空作业设备包括底盘、升降装置和工作平台，所述升降装置安装于所述底盘，以带动设置在所述升降装置上的工作平台升降，所述底盘包括行走装置，所述行走装置包括链轮式全向轮，以带动所述底盘全方位移动。
优选地，所述链轮式全向轮包括链轮、链条和多个滚动单元，所述滚动单元包括履带板和小滚轮，所述链条通过所述链轮驱动，所述履带板沿所述链条的移动方向延伸并安装于所述链条，所述小滚轮安装于所述履带板，每个所述滚动单元的所述小滚轮的轴线平行于所述履带板的板面且倾斜于所述履带板的延伸方向。
优选地，所述行走装置包括第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮，所述第一链轮式全向轮的小滚轮的轴线的倾斜方向与所述第二链轮式全向轮的小滚轮的轴线的倾斜方向相反，所述底盘的同一侧交替设置所述第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮，所述底盘的同一侧的链轮式全向轮的数量为偶数，所述底盘的不同侧的对应位置分别设置所述第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮。
优选地，所述底盘包括车架和横置式摆臂，所述行走装置包括减振单元，所述减振单元的一端与所述车架铰接，另一端与所述横置式摆臂铰接。
优选地，所述减振单元包括液压阻尼器和套设在所述液压阻尼器外侧的减振弹簧，所述液压阻尼器的一端与所述车架铰接，另一端与所述横置式摆臂铰接。
优选地，所述行走装置包括用于驱动所述链轮式全向轮的行走驱动电机，所述高空作业设备包括用于控制所述行走驱动电机的控制单元，所述高空作业设备还包括与所述控制单元电连接的激光雷达和/或超声避障传感器。
优选地，所述控制单元包括底盘控制器和设置在所述工作平台上的平台操控器，所述底盘控制器用于控制所述行走驱动电机，所述平台操控器能够接收所述底盘控制器的信号并能够通过所述底盘控制器控制所述行走驱动电机的操作。
优选地：所述高空作业设备包括设置在所述工作平台上的显示器和与所述显示器电连接的摄像头；和/或，所述激光雷达与所述平台操控器电连接，所述超声避障传感器与所述底盘控制器电连接。
优选地，所述升降装置包括泵电机，所述底盘控制器还用于控制所述泵电机。
优选地，所述高空作业设备包括安装于所述底盘并能够伸缩的支腿。
通过上述技术方案，链轮式全向轮能够带动底盘进行左右横向移动、斜向直行、零半径原地转向以及沿任意曲线轨迹行进的全方位移动，大大提升了高空作业设备的移动性能和范围，从而能够适应各种作业情况。
附图说明
图1是根据本发明的高空作业设备的一种实施方式的示意图；
图2是图1中高空作业设备下部主要部件的示意图；
图3是图2的左视图；
图4是图1中的链轮式全向轮的结构示意图；
图5是说明本发明的高空作业设备的控制单元和相关部件的关系的框图。
附图标记说明
100-底盘，110-车架，120-横置式摆臂，200-行走装置，210-链轮式全向轮，211-主动链轮，212-从动链轮，213-链条，214-履带板，215-滚轮，220-减振单元，221-液压阻尼器，222-减振弹簧，230-行走驱动电机，300-升降装置，310-泵电机，320-剪叉臂，400-工作平台，500-激光雷达，600-超声避障传感器，710-底盘控制器，720-平台操控器，800-摄像头，900-支腿，B-电池。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
本发明提供一种高空作业设备，其中，所述高空作业设备包括底盘100、行走装置200、升降装置300和工作平台400，所述升降装置300安装于所述底盘100，以带动设置在所述升降装置300上的工作平台400升降，所述底盘100包括行走装置200，所述行走装置200包括链轮式全向轮210，以带动所述底盘100全方位移动。
其中，链轮式全向轮210为通过链条传动的能够进行左右横向移动、斜向直行、零半径原地转向以及沿任意曲线轨迹行进的全方位移动的机构。本发明中，通过链轮式全向轮210，能够带动底盘100进行左右横向移动、斜向直行、零半径原地转向以及沿任意曲线轨迹行进的全方位移动，大大提升了高空作业设备的移动性能和范围，从而能够适应各种作业情况，例如可以在各自道路(包括土地、沙地、砂石滩等非城市道路)。
链轮式全向轮210可以具有各种适当形式，只要能够通过链条传动实现全方位移动即可。优选地，如图4所示，所述链轮式全向轮210包括链轮、链条213和多个滚动单元，所述滚动单元包括履带板214和小滚轮215，所述链条213通过所述链轮驱动，所述履带板214沿所述链条213的移动方向延伸并安装于所述链条213，所述小滚轮215安装于所述履带板214，每个所述滚动单元的所述小滚轮215的轴线平行于所述履带板214的板面且倾斜于所述履带板214的延伸方向。其中，在单独的链轮式全向轮210上，每个滚动单元的布置方式相同，即，小滚轮215的轴线相对于对应的履带板214的延伸方向的倾斜角度相同。行走时，链轮式全向轮210通过小滚轮215与地面接触，以便根据需要进行全方位移动。
本实施方式的链轮式全向轮210结合了链传动、履带板和麦克纳姆轮的技术特点，在具有全方位移动的功能的基础上，还具有良好的越野性能。具体的，由于履带板214安装于链条213，小滚轮215与地面是断续接触的，以在地面不平坦的情况下通过不同的小滚轮215与地面的不同高度位置接触，从而良好地适应地面的高度变化。
其中，为带动底盘100进行全方位移动，所述行走装置200可以包括第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮(第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮均具有上述链轮式全向轮210的结构)，所述第一链轮式全向轮的小滚轮215的轴线的倾斜方向与所述第二链轮式全向轮的小滚轮215的轴线的倾斜方向相反(举例来说，对于位于链条213的顶面上的滚动单元而言，如果第一链轮式全向轮的小滚轮215的轴线相当于从履带板214的延伸方向顺时针转动角度α，则第二链轮式全向轮的小滚轮215的轴线相当于从履带板214的延伸方向逆时针转动角度α)，所述底盘100的同一侧交替设置所述第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮，所述底盘100的同一侧的链轮式全向轮210的数量为偶数，所述底盘100的不同侧的对应位置分别设置所述第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮。具体的，如图3所示，底盘100左侧的为第一链轮式全向轮，右侧的为第二链轮式全向轮，通过上述设置，第一链轮式全向轮的小滚轮215的轴线与第二链轮式全向轮的对应位置的小滚轮215的轴线基本垂直。
举例而言，行走装置200可以包括四个链轮式全向轮210，其中，两个链轮式全向轮210为第一链轮式全向轮，另外两个链轮式全向轮210为第二链轮式全向轮，底盘100的一侧(例如左侧)设置一个第一链轮式全向轮作为前轮和一个第二链轮式全向轮作为后轮，底盘的另一侧(右侧)设置一个第二链轮式全向轮作为前轮和一个第一链轮式全向轮作为后轮；再例如，行走装置200可以包括八个链轮式全向轮210，其中，四个链轮式全向轮210为第一链轮式全向轮，另外四个链轮式全向轮210为第二链轮式全向轮，沿从前到后的顺序，底盘100的左侧可以交替设置第一链轮式全向轮、第二链轮式全向轮、第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮，底盘100的右侧可以交替设置第二链轮式全向轮、第一链轮式全向轮、第二链轮式全向轮和第一链轮式全向轮。
鉴于增加了高空作业设备的越野性能，优选设置独立悬架结构来减小越野时的脉动冲击载荷。具体的，所述底盘100包括车架110和横置式摆臂120，所述行走装置200包括减振单元220，所述减振单元220的一端与所述车架110铰接，另一端与所述横置式摆臂120铰接。通过使减振单元220铰接于横置式摆臂120，可以进一步提高高空作业设备的越障能力。另外，可以理解的，对应各个链轮式全向轮210，可以设置对应数量的减振单元220。
其中，减振单元220可以采用各种适当形式，例如，如图3所示，所述减振单元220可以包括液压阻尼器221和套设在所述液压阻尼器221外侧的减振弹簧222，所述液压阻尼器221的一端与所述车架110铰接，另一端与所述横置式摆臂120铰接。通过使减振弹簧222套设在液压阻尼器221外侧，可以使减振单元220的结构更加紧凑。
本发明中，所述行走装置200可以包括用于驱动所述链轮式全向轮210的行走驱动电机230，所述高空作业设备可以包括用于控制所述行走驱动电机230的控制单元。由此，可以通过控制单元控制行走驱动电机230的操作，继而控制链轮式全向轮210的动作，从而控制行走装置200的移动。
优选地，如图2所示，所述高空作业设备还可以包括与所述控制单元电连接的激光雷达500。通过设置激光雷达500，可以扫描高空作业设备即将通过的地面部分并由此构建地图。为提高地图的精准性，可以沿高空作业设备的高度和宽度方向设置多个激光雷达500，或者使激光雷达500可沿高度和宽度方向移动地设置。通过激光雷达500构建地图对于室内环境尤其有利，具体的，可以构建出地图，以通过地图呈现室内的环境，标示出障碍物的形状(例如宽度)，以便在高空作业设备进入时能够避让。其中，构建的地图可以传送到控制单元，以便控制单元根据所指定的目的地自动巡航到达目的地。另外，高空作业设备(例如工作平台400上)可以设置有显示器，构建的地图可以通过显示器显示，以便工作平台400上的人员按照地图自行驾驶。
此外，如图2所示，所述高空作业设备还可以包括与所述控制单元电连接的超声避障传感器600。超声避障传感器600可以通过检测反射的超声避障传感器600来感应障碍物，通过设置超声避障传感器600，控制单元可以根据超声避障传感器600的信号控制行走装置200的移动，以避让障碍物。由于本发明的高空作业设备能够全方位移动，优选在高空作业设备的外周的各个侧面都设置至少一个超声避障传感器600，以配合全方位移动实现全方位自动避让。
本发明中，所述控制单元可以包括底盘控制器710，所述底盘控制器710用于控制所述行走驱动电机230。优选地，为便于工作平台400上的操作人员操控高空作业设备，所述控制单元包括设置在所述工作平台400上的平台操控器720，所述平台操控器720能够接收所述底盘控制器710的信号并能够通过所述底盘控制器710控制所述行走驱动电机230的操作。更具体的，平台操控器720可以设置有操作面板，操作面板上可以设置各种操作按钮和/或方向盘，以便工作平台400上的操作人员进行操作。
其中，本发明的控制框图可以如图5所示，本发明的高空作业设备可以设置有与链轮式全向轮210的数量相对应的行走驱动电机230，底盘控制器710可以分别控制各个。
此外，优选地，所述高空作业设备包括设置在工作平台400上的显示器和与所述显示器电连接的摄像头800，以便操作人员根据摄像头800观察的情况操作高空作业设备。其中，摄像头800可以是可操作移动的，以便操作摄像头800移动到不易观察到的位置查看是否存在障碍物，从而实时监控高空作业设备的周边环境。
另外，为便于向操作人员显示构建的地图，所述激光雷达500可以与所述平台操控器720电连接。为便于根据超声避障传感器600的信号及时作出避让反应，所述超声避障传感器600可以与所述底盘控制器710电连接。
此外，本发明的控制单元还可以控制高空作业设备的其他电动装置。例如，所述升降装置300包括泵电机310，所述底盘控制器710还用于控制所述泵电机310。另外，本发明的高空作业设备可以具有用于向电动装置(例如行走驱动电机230和泵电机310)供电的电池B。
由于本发明的高空作业设备具有更灵活的移动性和越野性，为确保高空作业的安全性，优选地，所述高空作业设备包括安装于所述底盘100并能够伸缩的支腿900。由此，在高空作业设备移动时，支腿900收起而不与地面接触；当高空作业设备移动到位，通过升降装置300升起工作平台400，操作人员准备进行高空作业时，为确保工作平台400的稳定，可以先将支腿900伸出而支撑于地面，优选使链轮式全向轮210脱离地面，以确保底盘100能够相对于地面不会移动。由此，能够提高高空作业设备入坑作业的稳定性以及操作人员在作业平台400上的移动的安全性。
本发明的高空作业设备可以是具有工作平台400的各种适于移动的具体设备。例如，根据升降装置300的具体形式，可以为桅杆式高空作业设备或剪叉式高空作业设备。图1所示即为剪叉式高空作业设备，升降装置300还包括通过泵电机310驱动的剪叉臂320，工作平台400设置在剪叉臂320的顶端。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。本发明包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高空作业设备，其特征在于，所述高空作业设备包括底盘(100)、升降装置(300)和工作平台(400)，所述升降装置(300)安装于所述底盘(100)，以带动设置在所述升降装置(300)上的工作平台(400)升降，所述底盘(100)包括行走装置(200)，所述行走装置(200)包括链轮式全向轮(210)，以带动所述底盘(100)全方位移动。
2.根据权利要求1所述的高空作业设备，其特征在于，所述链轮式全向轮(210)包括链轮、链条(213)和多个滚动单元，所述滚动单元包括履带板(214)和小滚轮(215)，所述链条(213)通过所述链轮驱动，所述履带板(214)沿所述链条(213)的移动方向延伸并安装于所述链条(213)，所述小滚轮(215)安装于所述履带板(214)，每个所述滚动单元的所述小滚轮(215)的轴线平行于所述履带板(214)的板面且倾斜于所述履带板(214)的延伸方向。
3.根据权利要求2所述的高空作业设备，其特征在于，所述行走装置(200)包括第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮，所述第一链轮式全向轮的小滚轮(215)的轴线的倾斜方向与所述第二链轮式全向轮的小滚轮(215)的轴线的倾斜方向相反，所述底盘(100)的同一侧交替设置所述第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮，所述底盘(100)的同一侧的链轮式全向轮(210)的数量为偶数，所述底盘(100)的不同侧的对应位置分别设置所述第一链轮式全向轮和第二链轮式全向轮。
4.根据权利要求2所述的高空作业设备，其特征在于，所述底盘(100)包括车架(110)和横置式摆臂(120)，所述行走装置(200)包括减振单元(220)，所述减振单元(220)的一端与所述车架(110)铰接，另一端与所述横置式摆臂(120)铰接。
5.根据权利要求4所述的高空作业设备，其特征在于，所述减振单元(220)包括液压阻尼器(221)和套设在所述液压阻尼器(221)外侧的减振弹簧(222)，所述液压阻尼器(221)的一端与所述车架(110)铰接，另一端与所述横置式摆臂(120)铰接。
6.根据权利要求1所述的高空作业设备，其特征在于，所述行走装置(200)包括用于驱动所述链轮式全向轮(210)的行走驱动电机(230)，所述高空作业设备包括用于控制所述行走驱动电机(230)的控制单元，所述高空作业设备还包括与所述控制单元电连接的激光雷达(500)和/或超声避障传感器(600)。
7.根据权利要求6所述的高空作业设备，其特征在于，所述控制单元包括底盘控制器(710)和设置在所述工作平台(400)上的平台操控器(720)，所述底盘控制器(710)用于控制所述行走驱动电机(230)，所述平台操控器(720)能够接收所述底盘控制器(710)的信号并能够通过所述底盘控制器(710)控制所述行走驱动电机(230)的操作。
8.根据权利要求7所述的高空作业设备，其特征在于：
所述高空作业设备包括设置在所述工作平台(400)上的显示器和与所述显示器电连接的摄像头(800)；和/或，
所述激光雷达(500)与所述平台操控器(720)电连接，所述超声避障传感器(600)与所述底盘控制器(710)电连接。
9.根据权利要求6所述的高空作业设备，其特征在于，所述升降装置(300)包括泵电机(310)，所述底盘控制器(710)还用于控制所述泵电机(310)。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的高空作业设备，其特征在于，所述高空作业设备包括安装于所述底盘(100)并能够伸缩的支腿(900)。
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