一种多足式灯杆机器人的制作方法

专利名称：一种多足式灯杆机器人的制作方法
技术领域：
一种多足式灯杆机器人技术领域[0001]本实用新型涉及机器人领域，尤其是涉及一种多足式灯杆机器人。
背景技术：
[0002]保持清洁，许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定，每年至少清洗数次。目前 传统的清洗技术主要分为人工清洗(化学药剂清洗)和高压水枪清洗等方法。其中人工清 洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的工作环境恶劣，具有很大程度上的 危险性，工作效率也很低，耗资巨大。化学药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人 造成潜在的危害，并易造成环境的二次污染；高压水枪清洗耗能比较大、成本高，且对周边 环境有很大的影响。在利用高压水枪进行清洗时，它的周边不能有车辆、行人通过，且不能 有过近的建筑物。其它高空作业诸如各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护，电力 系统架设电缆、瓷瓶清洁等工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率 低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。[0003]随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用 机器人代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出 来。开发能在施工现场实际运用的立柱爬杆清洗机器人，将是很有意义的，具有良好的经济 效益和社会效益。发明内容[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种新型的、结构简单、 经济适用、价格便宜、操作简便的多足式灯杆机器人。[0005]本实用新型的目的通过以下技术方案来实现[0006]一种多足式灯杆机器人，其特征在于，该机器人包括走步机构、环状柔性压紧组件 和压紧轮机构，所述的走步机构固定在环状柔性压紧组件的一侧，所述的压紧轮机构固定 在环状柔性压紧组件的另一侧。[0007]所述的走步机构包括机架、电动机、主动轴、曲柄、平行四杆组件、导轨、足杆件连 接件和足杆件，所述的电动机固定在机架上，所述的主动轴设置在机架上，与电动机带传动 连接或齿轮传动连接，所述的曲柄设有两个，一个固定连接在主动轴的一端，另一个固定连 接在主动轴的另一端，每个曲柄均与一个平行四杆组件连接，所述的平行四杆组件与导轨 滑动连接，该平行四杆组件还通过足杆件连接件与足杆件固定连接，所述的导轨固定在机 架上。[0008]所述的平行四杆组件包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和滑块，第一连接 杆的一端与第二连接杆的一端铰链连接，第二连接杆的另一端与第三连接杆的一端铰链连 接，第三连接杆的另一端与滑块的一端铰链连接，滑块的另一端与第一连接杆的另一端铰 链连接，所述的滑块嵌在导轨中，与导轨滑动连接，所述的第一连接杆与第二连接杆通过圆 柱销铰链连接，该圆柱销固定在曲柄上，所述的第一连接杆通过足杆件连接件固定连接一个足杆件，所述的第三连接杆通过足杆件连接件固定连接一个足杆件。[0009]所述的足杆件为圆弧片状。[0010]所述的环状柔性压紧件可设有一个。[0011]所述的环状柔性压紧件可设有多个，所有的环状柔性压紧件均为同轴并列设置。[0012]所述的环状柔性压紧组件包括第一拉紧架、第二拉紧架、第三拉紧架、第四拉紧架 和两个二弹性部件，所述的第一拉紧架和第二拉紧架之间连接一弹性部件，第一拉紧架的 另一端通过螺栓固定在压紧轮机构上，第二拉紧架的另一端通过螺栓固定在走步机构上， 所述的第三拉紧架和第四拉紧架之间连接一弹性部件，第三拉紧架的另一端通过螺栓固定 在走步机构上，第四拉紧架的另一端通过螺栓固定在压紧轮机构上。[0013]所述的弹性部件包括长螺栓、弹簧、螺母和垫片，所述的长螺栓依次穿过弹簧刚和 垫片后与螺母配合连接。[0014]所述的压紧轮机构包括压紧轮机架及轮子，轮子设置压紧轮机架上。[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点[0016]1、本实用新型多足式灯杆机器人利用了曲柄滑块机构的连杆上的点的轨迹为椭 圆的特点，适当地选择这一点可以模拟人类行走时的轨迹，从而让机器人顺着灯杆爬行，具 有结构简单，体积小，重量轻，易于加工制造。[0017]2、本实用新型主要针对的是等直径灯杆的爬行，无需反馈控制，制造的成本低；同 时，装配和拆卸都很方便。[0018]3、如果加上控制部分，此灯杆机器人也可应用于锥形的灯杆爬行。


[0019]图1为本实用新型的结构示意图；[0020]图2为图1的俯视结构示意图；[0021]图3为走步机构的结构示意图；[0022]图4为半个环状柔性压紧组件的结构示意图；[0023]图5为图4的结构示意图。[0024]附图标注说明[0025]I为走步机构、2为环状柔性压紧组件、3为压紧轮机构、4为灯杆；[0026]101为电动机、102为电动机架、103为主动轴、104为皮带、105为大皮带轮、106主 动轴曲柄固定件、107曲柄、108为平行四杆组件、109为足杆件、110为足杆件连接件、111为 导轨、112为小皮带轮、113为机架；[0027]1081为第一连接杆、1082为第二连接杆、1083为第三连接杆、1084为滑块；[0028]201为第一拉紧架、202为第二拉紧架、203为第三拉紧架、204为第四拉紧架、205 为弹性部件；[0029]2051为长螺栓、2052为弹簧、2053为螺母、2054为垫片；[0030]301为压紧轮机架、302为轮子。
具体实施方式
[0031]
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。[0032]实施例[0033]如图1和图2所示一种多足式灯杆机器人，该机器人包括走步机构1、环状柔性 压紧组件2和压紧轮机构3。走步机构I固定在环状柔性压紧组件2的一侧。压紧轮机构 3固定在环状柔性压紧组件2的另一侧。使用时，将机器人套在灯杆4上，在环状柔性压紧 组件2的作用下，随时保证机器人与灯杆4之间有一定的摩擦力，从而防止机器人下滑。然 后，随着走步机构I的工作，整个机器人便可以在灯杆4上做上下运动，从而可完成高空危 险作业任务。此外，由于环状柔性压紧组件2中间为柔性连接，还可以适应走步机构I在灯 杆4表面行走时的起伏，始终让走步机构I与灯杆4接触。压紧轮机构3主要是为了配合 走步机构I而设置，其可以减少行走时的阻力。[0034]本实例中，如图3所示，走步机构I的结构主要包括电动机101、电动机架102、主 动轴103、、皮带104、大皮带轮105、主动轴曲柄固定件106、曲柄107、平行四杆组件108、足 杆件109、足杆件连接件110、导轨111、小皮带轮112和机架113。电动机架102通过螺栓 固定在机架113上，而电动机101安装在电动机架102上，电动机101的转轴上安装有小皮 带轮112 (也可以安装齿轮等传动结构)，小皮带轮112与电动机101过盈配合，用轴端挡圈 固定小皮带轮112的轴向位置。主动轴103设置在机架113上，其上设有大皮带轮105，大 皮带轮105与主动轴103的连接配合为过盈配合，轴向位置以轴肩挡圈来实现。大皮带轮 105与小皮带轮112之间通过皮带104连接，皮带104的拉紧改变可通过电动机架102的 位置改变来实现。曲柄107设有两个，一个通过主动轴曲柄固定件106和螺钉固定连接在 主动轴103的一端，另一个也通过另一个主动轴曲柄固定件固定连接在主动轴103的另一 端，曲柄107与主动轴103之间无相对转动，同时，两边的曲轴107安装会保证一边的足杆 件109到达最低点时，另一边的足杆件109达到最高点。导轨111固定在机架113上。平 行四杆组件108包括第一连接杆1081、第二连接杆1082、第三连接杆1083和滑块1084。第 一连接杆1081的一端与第二连接杆1082的一端铰链连接，第二连接杆1082的另一端与第 三连接杆1083的一端铰链连接，第三连接杆1083的另一端与滑块1084的一端铰链连接。 滑块1084的另一端与第一连接杆1081的另一端铰链连接。滑块1084嵌在导轨111中，与 导轨111滑动连接。第一连接杆1081与第二连接杆1082通过圆柱销铰链连接，该圆柱销 固定在曲柄107上，第一连接杆1081在曲柄107上的轴向位置限定由轴肩挡圈保证。第一 连接杆1081通过足杆件连接件110固定连接一个足杆件109。第三连接杆1083通过足杆 件连接件110固定连接一个足杆件109。曲柄107、第一连接杆1081、滑块1084、导轨111 (固定在机架113上)构成曲柄滑块机构。[0035]如图4和图5所示，环状柔性压紧件2可以根据需要设置一个或多个，如果设置为 多个，则所有的环状柔性压紧件2均为同轴并列设置。本实施例的环状柔性压紧件2设置 为两个。环状柔性压紧组件2包括第一拉紧架201、第二拉紧架202、第三拉紧架203、第四 拉紧架204和两个二弹性部件205。第一拉紧架201和第二拉紧架202之间连接一弹性部 件205，第一拉紧架201的另一端通过螺栓固定在压紧轮机构3上，第二拉紧架202的另一 端通过螺栓固定在走步机构I的机架113上，第三拉紧架203和第四拉紧架204之间连接 一弹性部件205，第三拉紧架203的另一端通过螺栓固定在走步机构I的机架113上，第四 拉紧架204的另一端通过螺栓固定在压紧轮机构3上。第一拉紧架201、第二拉紧架202、第 三拉紧架203、第四拉紧架204、两个二弹性部件205以及走步机构I和压紧轮机构3连接成一个环。弹性部件205具有收缩弹性功能，主要是起到压紧作用，将整个机器人压紧在灯杆 上。本实例的弹性部件205采用螺栓与弹簧的结合结构，其包括长螺栓2051、弹簧2052、螺 母2053和垫片2054。连接时，位于第一拉紧架201、第二拉紧架202之间的弹性部件205的 长螺栓2051穿过第一拉紧架201、第二拉紧架202，后再依次穿过弹簧2052、垫片2054后， 与螺母2053配合连接。位于第三拉紧架203、第四拉紧架204之间的弹性部件的长螺栓穿 过第一拉紧架201、第二拉紧架，后再依次穿过弹簧2052、垫片2054后，与螺母2053配合连 接。为了增加压紧力，可在每个位置设置多个这样的弹性部件，本实施例在每个位置对称设 置有两个弹性部件。长螺栓2051在螺母2053的带动下向右平移，在弹簧2052的作用下向 左平移。环状柔性压紧件2中间的柔性结构(即弹性部件)既可以保证走步机构1、压紧轮 机构3能附着在灯杆4上,又能适应走步机构I运动中沿灯杆4表面外法线方向的起伏。[0036]压紧轮机构3包括压紧轮机架301及轮子302，轮子302设置在压紧轮机架301 上。[0037]机器人工作时由于弹性部件205上的螺母2053使弹簧2052有一定的压缩量，从 而获得预压紧力使机器人在走步机构I两边的第一连接杆1081和第三连接杆1083与导轨 111平行的状态下附着在灯杆4上。起动电动机101,电动机101正转,通过带传动使传动 轴103及固连在传动轴103上的曲柄107转动，进而驱使平行四杆组件108运动，第一连接 杆1081和第三连接杆1083的足杆件109则沿椭圆的轨迹运动，当足杆件109的大圆弧形 足端与灯杆4表面接触时，依靠与灯杆4表面间的摩擦力让机器人在灯杆4上爬行，走步机 构I两边相对的足杆件109交错在向灯杆4往上爬行。足端的大圆弧形表面能以较大的面 积抓住灯杆4，所以走步机构I不会在行走过程中晃动。当机器人模仿人类行走的轨迹在灯 杆4上爬行时，走步机构I将会在灯杆表面的外法线方向周期性地起伏，而环状柔性压紧组 件2中间的柔性连接的弹簧2052可以适应这种起伏，以保证机器人可以在灯杆4上附着爬 行。走步机构1、环状柔性压紧组件2和压紧轮机构3整体的连接为刚性，压紧轮机构与走 步机构I同步地在灯杆4上爬行。[0038]当机器人到达目的高度时，停止电动机101。在机器人完成任务后，使电动机101 反转，机器人顺着灯杆4表面退回，运动过程与向上爬行相反。拆卸时，松开环状柔性压紧 组件2的螺母2053即可。机器人在不同的灯杆4上工作的装配和拆卸都很便利。[0039]爬杆清洗机器人的使用将大大降低高层杆状建筑的清洗成本，改善工人的劳动环 境，提高劳动生产率，或将带来清洗业的一次革命。这种机器人的研制必将具有很大的社会 效益、经济效益和广阔的应用前景。[0040]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指 出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种多足式灯杆机器人，其特征在于，该机器人包括走步机构、环状柔性压紧组件和压紧轮机构，所述的走步机构固定在环状柔性压紧组件的一侧，所述的压紧轮机构固定在环状柔性压紧组件的另一侧。
2.根据权利要求1所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的走步机构包括机架、电动机、主动轴、曲柄、平行四杆组件、导轨、足杆件连接件和足杆件，所述的电动机固定在机架上，所述的主动轴设置在机架上，与电动机带传动连接或齿轮传动连接，所述的曲柄设有两个，一个固定连接在主动轴的一端，另一个固定连接在主动轴的另一端，每个曲柄均与一个平行四杆组件连接，所述的平行四杆组件与导轨滑动连接，该平行四杆组件还通过足杆件连接件与足杆件固定连接，所述的导轨固定在机架上。
3.根据权利要求2所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的平行四杆组件包括第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和滑块，第一连接杆的一端与第二连接杆的一端铰链连接，第二连接杆的另一端与第三连接杆的一端铰链连接，第三连接杆的另一端与滑块的一端铰链连接，滑块的另一端与第一连接杆的另一端铰链连接，所述的滑块嵌在导轨中，与导轨滑动连接，所述的第一连接杆与第二连接杆通过圆柱销铰链连接，该圆柱销固定在曲柄上，所述的第一连接杆通过足杆件连接件固定连接一个足杆件，所述的第三连接杆通过足杆件连接件固定连接一个足杆件。
4.根据权利要求1所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的足杆件为圆弧片状。
5.根据权利要求1所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的环状柔性压紧件可设有一个。
6.根据权利要求1所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的环状柔性压紧件可设有多个，所有的环状柔性压紧件均为同轴并列设置。
7.根据权利要求f6之一所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的环状柔性压紧组件包括第一拉紧架、第二拉紧架、第三拉紧架、第四拉紧架和两个二弹性部件，所述的第一拉紧架和第二拉紧架之间连接一弹性部件，第一拉紧架的另一端通过螺栓固定在压紧轮机构上，第二拉紧架的另一端通过螺栓固定在走步机构上，所述的第三拉紧架和第四拉紧架之间连接一弹性部件，第三拉紧架的另一端通过螺栓固定在走步机构上，第四拉紧架的另一端通过螺栓固定在压紧轮机构上。
8.根据权利要求7所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的弹性部件包括长螺栓、弹簧、螺母和垫片，所述的长螺栓依次穿过弹簧刚和垫片后与螺母配合连接。
9.根据权利要求1所述的一种多足式灯杆机器人，其特征在于，所述的压紧轮机构包括压紧轮机架及轮子，轮子设置在压紧轮机架上。
专利摘要本实用新型提供一种多足式灯杆机器人，该机器人包括走步机构、环状柔性压紧组件和压紧轮机构，所述的走步机构固定在环状柔性压紧组件的一侧，所述的压紧轮机构固定在环状柔性压紧组件的另一侧。具有结构简单、经济适用、价格便宜、操作简便，可以解决当前城镇中存在的影响市容的公共设施的清洗、维护问题，同时还具有良好的运行效果，低耗能高效率，绿色环保，节省人力物力的突出优点。
文档编号B62D57/02GK202827834SQ201220500429
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者柳忠彬, 王欢, 胡光忠, 罗锋 申请人:四川理工学院