CN205168688U - 球齿轮传动爬杆机器人 - Google Patents
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Abstract
球齿轮传动爬杆机器人，包括左摆臂和右摆臂，左摆臂里端的右侧设有左驱动电机，左驱动电机的电机轴沿左右水平方向朝左伸出，左摆臂的里端通过左球齿轮传动机构与左驱动电机的电机轴传动相连，所述右摆臂里端的左侧设有右驱动电机，右驱动电机的电机轴沿左右水平方向朝右伸出，右摆臂的里端通过右球齿轮传动机构与右驱动电机的电机轴传动相连，所述左驱动电机电机轴的轴线与右驱动电机电机轴的轴线相互重合或平行，左驱动电机和右驱动电机安装在机座上。其目的在于提供一种方便携带，整个机体重量轻，能攀爬多种直径的立杆，且工作性能稳定可靠，运动灵活，可广泛应用于各种高空作业的球齿轮传动爬杆机器人。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种球齿轮传动爬杆机器人。
背景技术
现有的爬杆机器人，通常是利用真空吸附方式或电磁吸附方式来攀爬立杆。由此造成现有的爬杆机器人整个机体重量较大，携带起来很不方便，且工作性能不稳定，运动不灵活，难以满足多种高空作业的使用要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种方便携带，整个机体重量轻，能攀爬多种直径的立杆，且工作性能稳定可靠，运动灵活，可广泛应用于各种高空作业的球齿轮传动爬杆机器人。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，包括左摆臂和右摆臂，左摆臂里端的右侧设有左驱动电机，左驱动电机的电机轴沿左右水平方向朝左伸出，左摆臂的里端通过左球齿轮传动机构与左驱动电机的电机轴传动相连，所述右摆臂里端的左侧设有右驱动电机，右驱动电机的电机轴沿左右水平方向朝右伸出，右摆臂的里端通过右球齿轮传动机构与右驱动电机的电机轴传动相连，所述左驱动电机电机轴的轴线与右驱动电机电机轴的轴线相互重合或平行，左驱动电机和右驱动电机安装在机座上，左摆臂外端的右侧设有左脚扣，左脚扣的左端与左摆臂的外端安装相连，右摆臂外端的左侧设有右脚扣，右脚扣的右端与左摆臂的外端安装相连；
所述左脚扣包括左外抱爪和左内抱爪，左外抱爪包括沿左右方向设置的左外横杆，左外横杆的左端与左摆臂的外端固定相连，左外横杆的右端与左外抱杆的左端相连，左外抱杆为中部向外突出的弯弧形；
左内抱爪包括沿左右方向设置的左内横杆，左内横杆的左端与左摆臂的外端铰接相连，左内横杆的中部与左可调节长度杆的右端铰接相连，左可调节长度杆的左端与左摆臂的外侧臂段铰接相连，左内横杆的右端与左内抱杆的左端相连，左内抱杆为中部向内突出的弧形；
所述右脚扣包括右外抱爪和右内抱爪，右外抱爪包括沿左右方向设置的右外横杆，右外横杆的右端与右摆臂的外端固定相连，右外横杆的左端与右外抱杆的右端相连，右外抱杆为中部向外突出的弯弧形；
右内抱爪包括沿左右方向设置的右内横杆，右内横杆的右端与右摆臂的外端铰接相连，右内横杆的中部与右可调节长度杆的左端铰接相连，右可调节长度杆的右端与右摆臂外侧的臂段铰接相连，右内横杆的左端与右内抱杆的右端相连，右内抱杆为中部向内突出的弧形；
左外抱爪与左内抱爪围构出一个左抱杆面，右外抱爪与右内抱爪围构出一个右抱杆面，左抱杆面与右抱杆面可同轴心上、下并列布置。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，其中所述机座为圆筒形，所述左驱动电机安装在圆筒形的机座内的左半部，所述右驱动电机安装在圆筒形的机座内的右半部。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，其中所述左球齿轮传动机构和所述右球齿轮传动机构所用的二个传动齿轮分别为渐开线环形齿球齿轮。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，其中所述左驱动电机和右驱动电机为直角电机。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，其中所述右可调节长度杆的轴线与右摆臂的轴线之间的夹角为40°-50°，左可调节长度杆的轴线与左摆臂的轴线之间的夹角为40°-50°。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，其中所述左摆臂和右摆臂的横截面同为圆形，所述左外抱爪、左内抱爪、右外抱爪和右内抱爪的横截面为矩形。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人的攀爬过程为：左驱动电机驱动左摆臂转动，左脚扣向上移动，利用球齿轮的旋转特性，左脚扣向上移动并旋转，直至卡住杆的上端，在此过程中右驱动电机不转动，右球齿轮传动机构自锁，右脚扣卡住所爬杆，然后右驱动电机驱动右摆臂转动，右脚扣向上移动，此时左脚扣不动，左球齿轮传动机构自锁。当两侧脚扣都上移后，机座等主体部分处于较低位置，此时左右两侧电机同时驱动，而左球齿轮传动机构和右球齿轮传动机构同时自锁，从而实现机器人整体上移。因此，本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人具有方便携带，整个机体重量轻，能攀爬多种直径的立杆，且工作性能稳定可靠，运动灵活，可广泛应用于各种高空作业的特点。
下面结合附图对本实用新型球齿轮传动爬杆机器人作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型球齿轮传动爬杆机器人的立体图；
图2为本实用新型球齿轮传动爬杆机器人去掉了机座的立体图。
具体实施方式
参见图1和图2，本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，包括左摆臂10和右摆臂11，左摆臂10里端的右侧设有左驱动电机2，左驱动电机2的电机轴沿左右水平方向朝左伸出，左摆臂10的里端通过左球齿轮传动机构1与左驱动电机2的电机轴传动相连，所述右摆臂11里端的左侧设有右驱动电机3，右驱动电机3的电机轴沿左右水平方向朝右伸出，右摆臂11的里端通过右球齿轮传动机构4与右驱动电机3的电机轴传动相连，所述左驱动电机2电机轴的轴线与右驱动电机3电机轴的轴线相互重合或平行，左驱动电机2和右驱动电机3安装在机座9上，左摆臂10外端的右侧设有左脚扣，左脚扣的左端与左摆臂10的外端安装相连，右摆臂11外端的左侧设有右脚扣，右脚扣的右端与左摆臂10的外端安装相连；
所述左脚扣包括左外抱爪7和左内抱爪13，左外抱爪7包括沿左右方向设置的左外横杆，左外横杆的左端与左摆臂10的外端固定相连，左外横杆的右端与左外抱杆的左端相连，左外抱杆为中部向外突出的弯弧形；
左内抱爪13包括沿左右方向设置的左内横杆，左内横杆的左端与左摆臂10的外端铰接相连，左内横杆的中部与左可调节长度杆8的右端铰接相连，左可调节长度杆8的左端与左摆臂10外侧的臂段铰接相连，左内横杆的右端与左内抱杆的左端相连，左内抱杆为中部向内突出的弧形；
所述右脚扣包括右外抱爪6和右内抱爪14，右外抱爪6包括沿左右方向设置的右外横杆，右外横杆的右端与右摆臂11的外端固定相连，右外横杆的左端与右外抱杆的右端相连，右外抱杆为中部向外突出的弯弧形；
右内抱爪14包括沿左右方向设置的右内横杆，右内横杆的右端与右摆臂11的外端铰接相连，右内横杆的中部与右可调节长度杆5的左端铰接相连，右可调节长度杆5的右端与右摆臂11外侧的臂段铰接相连，右内横杆的左端与右内抱杆的右端相连，右内抱杆为中部向内突出的弧形；
左外抱爪7与左内抱爪13围构出一个左抱杆面，右外抱爪6与右内抱爪14围构出一个右抱杆面，左抱杆面与右抱杆面可同轴心上、下并列布置。
作为本实用新型的进一步改进，上述机座9为圆筒形，所述左驱动电机2安装在圆筒形的机座9内的左半部，所述右驱动电机3安装在圆筒形的机座9内的右半部。
作为本实用新型的进一步改进，上述左球齿轮传动机构1和所述右球齿轮传动机构4所用的二个传动齿轮分别为渐开线环形齿球齿轮。
作为本实用新型的进一步改进，上述左驱动电机2和右驱动电机3为直角电机。
作为本实用新型的进一步改进，上述右可调节长度杆5的轴线与右摆臂11的轴线之间的夹角为40°-50°，左可调节长度杆8的轴线与左摆臂10的轴线之间的夹角为40°-50°。
作为本实用新型的进一步改进，上述左摆臂10和右摆臂11的横截面同为圆形，所述左外抱爪7、左内抱爪13、右外抱爪6和右内抱爪14的横截面为矩形。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，由于左摆臂10的里端通过左球齿轮传动机构1与左驱动电机2的电机轴传动相连，右摆臂11的里端通过右球齿轮传动机构4与右驱动电机3的电机轴传动相连，由此可通过左驱动电机2驱动左摆臂10作全方位的偏摆运动，通过右驱动电机3驱动右摆臂11作大角度、多方位的偏摆运动，其输出轴相对于输入轴可以作大角度、多方位的偏摆运动。而左脚扣和右脚扣则基于人爬电线杆所用的工具的原理，利用其自锁功能克服重力的作用。在使用时，可根据所爬杆的直径，通过放长或缩短左可调节长度杆8、右可调节长度杆5来调节左外抱爪7与左内抱爪13围构的左抱杆面和右外抱爪6与右内抱爪14围构的右抱杆面的大小，以适应不同直径的立杆。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人在开始作业之前，可根据所爬杆直径的大小，通过放长或缩短左可调节长度杆8、右可调节长度杆5来调节左外抱爪7与左内抱爪13围构的左抱杆面和右外抱爪6与右内抱爪14围构的右抱杆面的大小，以适应不同直径的立杆。然后接通电源，让左驱动电机2和右驱动电机3得电，让左驱动电机2和右驱动电机3分别交替转动，而左球齿轮传动机构1和右球齿轮传动机构4分别具有2个传动自由度，可用来传递二维回转运动，这种二维定点球面运动正是大多数生物关节所具备的运动特征，它可在两球体之间实现精确的球面纯滚运动，因此，可作为从动件输出轴的空间姿态需要精确控制的执行机构。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人动力传递分为左右两路，机器人总体攀爬过程如下：
左驱动电机2驱动左摆臂10转动，左脚扣向上移动，利用球齿轮的旋转特性，左脚扣向上移动并旋转，直至卡住杆的上端，在此过程中右驱动电机3不转动，右球齿轮传动机构4自锁，右脚扣卡住所爬杆，然后，右驱动电机3驱动右摆臂11转动，右脚扣向上移动，此时左脚扣不动，左球齿轮传动机构1自锁。当两侧脚扣都上移后，机座9等主体部分处于较低位置，此时左右两侧电机同时驱动，而左球齿轮传动机构1和右球齿轮传动机构4同时自锁，从而实现机器人整体上移，实现攀爬。
本实用新型的球齿轮传动爬杆机器人，仿照人爬电线杆所用的脚扣的原理，也即利用杠杆作用，借助人体自身重量，使另一侧紧扣在电线杆上，产生较大的摩擦力，从而使人易于攀登；而抬脚时因脚上承受重力减小，扣自动松开。本实用新型利用力学中的上述自锁现象，成功避免使用真空吸附方式和电磁吸附方式，既大地减轻了整个机体的重量，还满足了运动要求，更方便携带，其左、右脚扣能适应攀爬多种变直径的立杆，工作性能稳定可靠，运动灵活，可以广泛应用于各种高空作业。
Claims (6)
1.球齿轮传动爬杆机器人，其特征在于：包括左摆臂(10)和右摆臂(11)，左摆臂(10)里端的右侧设有左驱动电机(2)，左驱动电机(2)的电机轴沿左右水平方向朝左伸出，左摆臂(10)的里端通过左球齿轮传动机构(1)与左驱动电机(2)的电机轴传动相连，所述右摆臂(11)里端的左侧设有右驱动电机(3)，右驱动电机(3)的电机轴沿左右水平方向朝右伸出，右摆臂(11)的里端通过右球齿轮传动机构(4)与右驱动电机(3)的电机轴传动相连，所述左驱动电机(2)电机轴的轴线与右驱动电机(3)电机轴的轴线相互重合或平行，左驱动电机(2)和右驱动电机(3)安装在机座(9)上，左摆臂(10)外端的右侧设有左脚扣，左脚扣的左端与左摆臂(10)的外端安装相连，右摆臂(11)外端的左侧设有右脚扣，右脚扣的右端与左摆臂(10)的外端安装相连；
所述左脚扣包括左外抱爪(7)和左内抱爪(13)，左外抱爪(7)包括沿左右方向设置的左外横杆，左外横杆的左端与左摆臂(10)的外端固定相连，左外横杆的右端与左外抱杆的左端相连，左外抱杆为中部向外突出的弯弧形；
左内抱爪(13)包括沿左右方向设置的左内横杆，左内横杆的左端与左摆臂(10)的外端铰接相连，左内横杆的中部与左可调节长度杆(8)的右端铰接相连，左可调节长度杆(8)的左端与左摆臂(10)外侧的臂段铰接相连，左内横杆的右端与左内抱杆的左端相连，左内抱杆为中部向内突出的弧形；
所述右脚扣包括右外抱爪(6)和右内抱爪(14)，右外抱爪(6)包括沿左右方向设置的右外横杆，右外横杆的右端与右摆臂(11)的外端固定相连，右外横杆的左端与右外抱杆的右端相连，右外抱杆为中部向外突出的弯弧形；
右内抱爪(14)包括沿左右方向设置的右内横杆，右内横杆的右端与右摆臂(11)的外端铰接相连，右内横杆的中部与右可调节长度杆(5)的左端铰接相连，右可调节长度杆(5)的右端与右摆臂(11)外侧的臂段铰接相连，右内横杆的左端与右内抱杆的右端相连，右内抱杆为中部向内突出的弧形；
左外抱爪(7)与左内抱爪(13)围构出一个左抱杆面，右外抱爪(6)与右内抱爪(14)围构出一个右抱杆面，左抱杆面与右抱杆面可同轴心上、下并列布置。
2.根据权利要求1所述的球齿轮传动爬杆机器人，其特征在于：所述机座(9)为圆筒形，所述左驱动电机(2)安装在圆筒形的机座(9)内的左半部，所述右驱动电机(3)安装在圆筒形的机座(9)内的右半部。
3.根据权利要求2所述的球齿轮传动爬杆机器人，其特征在于：所述左球齿轮传动机构(1)和所述右球齿轮传动机构(4)所用的二个传动齿轮分别为渐开线环形齿球齿轮。
4.根据权利要求3所述的球齿轮传动爬杆机器人，其特征在于：所述左驱动电机(2)和右驱动电机(3)为直角电机。
5.根据权利要求4所述的球齿轮传动爬杆机器人，其特征在于：所述右可调节长度杆(5)的轴线与右摆臂(11)的轴线之间的夹角为40°-50°，左可调节长度杆(8)的轴线与左摆臂(10)的轴线之间的夹角为40°-50°。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的球齿轮传动爬杆机器人，其特征在于：所述左摆臂(10)和右摆臂(11)的横截面同为圆形，所述左外抱爪(7)、左内抱爪(13)、右外抱爪(6)和右内抱爪(14)的横截面为矩形。
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