阅读说明：本技术 一种爬杆机构 (Pole-climbing mechanism ) 是由 潘新安 王洪光 孙海涛 张�诚 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及移动机器人技术领域,特别涉及一种爬杆机构。包括框架组件及多组爬行轮组件,其中框架组件为环形结构且可打开或闭合；多组爬行轮组件沿周向设置于框架组件上,用于实现爬行机构在杆上的爬行运动；环形框架组件上沿周向设有多个用于安装爬行轮组件的爬行轮基座,各爬行轮基座上设有上、下布置的两组爬行轮组件。本发明具有运动效率高、运动速度快、结构简单、适应能力强等特点,可在柱形或类似柱形杆上爬行。(The invention relates to the technical field of mobile robots, in particular to a pole-climbing mechanism. The crawler belt crawler comprises a frame assembly and a plurality of groups of crawling wheel assemblies, wherein the frame assembly is of an annular structure and can be opened or closed; the plurality of groups of crawling wheel assemblies are circumferentially arranged on the frame assembly and are used for realizing crawling motion of the crawling mechanism on the rod; the annular frame component is provided with a plurality of crawling wheel bases used for installing the crawling wheel components along the circumferential direction, and each crawling wheel base is provided with two groups of crawling wheel components which are arranged up and down. The invention has the characteristics of high movement efficiency, high movement speed, simple structure, strong adaptability and the like, and can crawl on a cylindrical or similar cylindrical rod.)

一种爬杆机构

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种爬杆机构。

背景技术

爬杆机构是一种常用的移动机器人机构，其可以在柱形或类似柱形杆上爬行运动，为其它操作或设备提供移动载体，如在水泥电线杆、木电线杆、桥梁桅杆等上爬行，实现对杆周围环境的检测或进行某些操作作业。爬杆机构的运动性能的好坏，决定着爬杆机器人是否可以正常工作，具有重要的实际应用价值。

目前，爬杆机构的按照移动工作原理分，可以分为蠕动式、连续运动式(轮式或履带式)或多连杆式。其中蠕动式具有原理简单，适应性好等特点，但其缺点明显，即运动效率太低，且运动平稳度差。连续运动式，主要包括轮式和履带式两种，可以通过轮子或履带与杆的滚动接触实现运动，优点是运动连续，运动效率高，爬行速度快，运动平稳性好，但可能会存在对杆的适应性较差或结构复杂等缺点。多连杆式，主要是通过多连杆机构的运动，实现输出连杆末端的特定运动轨迹，从而可实现对动物爬树动作的模拟，优点是驱动可以是连续运动，运动速度较高，但缺点是对杆的直径、形状适应能力较差，容错能力差，一旦一步未抱紧杆即有可能掉落。

因此，开发一种具有运动效率高、运动速度快、结构简单、适应能力强的爬杆机构，成为制约爬杆机器人能否具有实用价值的关键技术之一。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种爬杆机构，该爬杆机构具有运动效率高、运动速度快、结构简单、适应能力强等特点，可在柱形或类似柱形杆上爬行的爬行机构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种爬杆机构，包括框架组件及多组爬行轮组件，其中框架组件为环形结构且可打开或闭合；

所述框架组件上沿周向设有多个爬行轮基座；

多组爬行轮组件分别设置于各所述爬行轮基座上，用于实现所述爬行机构在杆上的爬行运动。

各所述爬行轮基座上设有上、下布置的两组爬行轮组件。

所述爬行轮组件包括压紧弹簧、伸缩支架、滚轮及滚轮驱动电机，其中滚轮和滚轮驱动电机设置于伸缩支架的一端，所述滚轮与所述滚轮驱动电机的输出端连接，并且通过所述滚轮驱动电机的驱动而转动；

所述伸缩支架的另一端与所述框架组件可沿径向滑动地连接；所述压紧弹簧位于所述伸缩支架与所述框架组件之间，对所述伸缩支架提供推力。

所述滚轮的轴线与所述框架组件的中心线垂直。

所述爬行轮基座上沿径向设有滑槽，所述伸缩支架的另一端与所述滑槽滑动连接；所述压紧弹簧容置于所述滑槽内，并且两端分别与所述滑槽的底部和所述伸缩支架抵接。

所述伸缩支架与所述滑槽之间设有用于限制所述伸缩支架伸缩行程的限位结构。

所述限位结构包括盖板、设置于所述伸缩支架侧面的凸台及设置于所述滑槽侧壁上的限位槽，所述凸台与所述限位槽滑动配合；所述盖板设置于所述滑槽的外侧，所述盖板对所述凸台的滑动起到限位的作用。

所述框架组件包括第一框架、第二框架及开合电机，其中第一框架和第二框架的一端通过转轴连接，并且所述转轴与所述第一框架相对固定，所述开合电机设置于所述第二框架上，并且输出端与所述转轴连接，用于驱动所述转轴及所述第一框架转动；

所述第一框架和第二框架的另一端为开合端。

所述第一框架和所述第二框架均为半圆环结构。

所述爬行轮组件为四组，并且均布在所述第一框架和所述第二框架上。

本发明的优点及有益效果是：

本发明对杆的形状具有较大的适应性，对于杆的直径在一定范围内的变化、杆上是否有凸起或凹坑、杆在一定范围内的弯曲等都可适应。

本发明的爬杆机构，结构简单，零件种类少，维护方便，具有大量的重复利用零件，因此便于降低成本和推广制造。

本发明通过上下两层各四个爬行轮同步运动实现在杆上的爬行，爬行效率高、运动稳定，且运动方向可随意前进或后退，对杆的姿态是竖直还是水平还是其他任意角度放置都能够适应。

附图说明

图1为本发明爬杆机构的整体结构示意图；

图2为本发明中爬行轮组件的结构示意图；

图3为本发明中伸缩支架的运动导向示意图。

图中：1为第一框架，2为开合电机，3为第二框架，4为爬行轮组件，5为盖板，41为压紧弹簧，42为伸缩支架，43为滚轮，44为滚轮驱动电机，45为凸台，6为爬行轮基座，7为滑槽，8为限位槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种爬杆机构，包括框架组件及多组爬行轮组件4，其中框架组件为环形结构且可打开或闭合；环形框架组件上沿周向设有多个用于安装爬行轮组件4的爬行轮基座6，多组爬行轮组件4分别设置于各爬行轮基座6上，用于实现爬行机构在杆上的爬行运动。

本发明的实施例中，框架组件包括第一框架1、第二框架3及开合电机2，其中第一框架1和第二框架3的一端通过转轴连接，并且转轴与第一框架1相对固定。开合电机2设置于第二框架3上，并且输出端与转轴连接，开合电机2用于驱动转轴及第一框架1转动；第一框架1和第二框架3的另一端为开合端。

进一步地，第一框架1和第二框架3均为半圆环结构。

本发明的实施例中，各爬行轮基座6上设有上、下布置的两组爬行轮组件4。

如图2所示，本发明的实施例中，爬行轮组件4包括压紧弹簧41、伸缩支架42、滚轮43及滚轮驱动电机44，其中滚轮43和滚轮驱动电机44设置于伸缩支架42的一端，滚轮43与滚轮驱动电机44的输出端连接，并且通过滚轮驱动电机44的驱动而转动；伸缩支架42的另一端与框架组件可沿径向滑动地连接；压紧弹簧41位于伸缩支架42与框架组件之间，对伸缩支架42提供推力。滚轮43的轴线与框架组件的中心线垂直。

如图3所示，爬行轮基座6上沿径向设有滑槽7，伸缩支架42的另一端与滑槽7滑动连接；压紧弹簧41容置于滑槽7内，并且两端分别与滑槽7的底部和伸缩支架42抵接。

进一步地，伸缩支架42与滑槽7之间设有用于限制伸缩支架42伸缩行程的限位结构。

本发明的实施例中，限位结构包括盖板5、设置于伸缩支架42侧面的凸台45及设置于滑槽7侧壁上的限位槽8，凸台45与限位槽8滑动配合；盖板5设置于滑槽7的外侧，盖板5对凸台45的滑动起到限位的作用。

本发明提供的一种爬杆机构的工作原理是：

第一框架1和第二框架3通过一个旋转副连接在一起，该旋转副由开合电机2驱动控制。在爬杆之前，第一框架1和第二框架3是张开的，以便于将本爬杆机构放到杆上或从杆上取下。当爬行机构放置到杆上之后，开合电机2驱动第一框架1和第二框架3闭合，使各滚轮43压紧在杆上，此时，压紧弹簧41的压缩量应在满压紧行程的一半左右。

本发明的实施例中，压紧弹簧41作为压缩弹簧使用，当第一框架1或第二框架3与伸缩支架42配合后，压紧弹簧41受到压缩，并对伸缩支架42提供推力，以确保滚轮43能够很好地与杆压紧。

本发明的实施例中，爬行轮基座6上的滑槽7为方形槽，方形槽与伸缩支架42配合，起到运动的导向作用。滚轮驱动电机44提供运动的动力，驱动滚轮43旋转，实现爬行机构在杆上的爬行运动。当滚轮43不与杆贴合时，伸缩支架42上的凸台45顶在盖板5上，起到限位作用。

本发明的实施例中，框架组件上设置两层爬行轮组件，每层等间距设置四组爬行轮组件，这样通过上、下两层，且每层四个爬行轮同步运动，实现在杆上的爬行，爬行效率高、运动稳定，且运动方向可随意前进或后退，对杆的姿态是竖直，还是水平或是其它任意角度放置都能够适应。开合电机闭合时使各个爬行轮组件均有效压在被爬行的杆上；爬行轮组件在内部弹簧的作用下，使爬行轮组件总能有效的压在杆子表面，并且能适应一定范围的直径的变化或局部的障碍。该爬杆机构可以简单、高效、快捷地实现在各种材质的杆上的爬行动作,对杆的形状具有较大的适应性，对于杆的直径在一定范围内的变化、杆上是否有凸起或凹坑、杆在一定范围内的弯曲等都可适应。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。