具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种适用于型钢连接的自爬式机器人及其作业方法，能够在型钢表面行走，行走至连接位置处可停下来进行连接作业，在行走的过程中，通过行走轮侧部连接的限位挡圈实现导向和限位的作用，能够防止机器人发生侧翻或倾覆的现象，使得底盘具有可靠的防倾覆能力，保证机器人作业的安全性。进一步地，自爬式机器人上还设置了防倾覆机构以及防滑定位机构，利用防倾覆机构进一步提高底盘的防倾覆效果，且还使得机器人在行走过程中具有越障能力，防滑定位机构能够对底盘进行防滑定位，提高机器人在作业过程中的安全性及稳定性。下面结合附图对本发明适用于型钢连接的自爬式机器人及其作业方法进行说明。

参阅图1，显示了本发明适用于型钢连接的自爬式机器人的结构示意图。下面结合图1，对本发明适用于型钢连接的自爬式机器的结构进行说明。

如图1所示，本发明的适用于型钢连接的自爬式机器人20包括底盘21、机械臂(图中未示出)、行走轮22以及驱动件23，机械臂设于底盘21上；行走轮22设于底盘21的底部，该行走轮22有多个，行走轮22的侧部连接一限位挡圈221，该限位挡圈221挡设在型钢10对应的侧部；驱动件23安装于底盘21上，该驱动件23与行走轮22驱动连接，通过驱动件23可驱动行走轮22进行转动，从而实现了自爬式机器人20的行走。

在自爬式机器人20行走的过程中，底盘21两侧的限位挡圈221挡设在型钢10对应的侧部，起到了限位导向的作用，使得底盘21能够沿着型钢10的表面进行移动而不会发生倾覆或侧翻，保证了自爬式机器人行走的安全性。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1和图2所示，限位挡圈221靠近型钢10对应的侧部的表面设有可自由转动的滚动件222，该滚动件222与型钢10对应的侧部相贴。

滚动件222可在型钢10对应的侧部的表面进行滚动，如此，位于底盘21两侧的滚动件222能够夹紧在型钢10的顶部，且滚动件222的自由滚动能够减小对行走轮22产生的摩擦阻力，且还能够更好的对行走轮22的行走进行导向和限位。

如图2和图3所示，在第一实施例中，滚动件222为滚轴，在限位挡圈221的表面设有安装槽，滚轴可转动的安装在该安装槽内，且滚轴有部分自安装槽的槽口露出，滚轴露出的部分与型钢10对应的侧部相贴。滚轴有多个，在限位挡圈221上间隔的布设。

限位挡圈221较佳为圆环状结构，在其环面上间隔的设有多个滚动件222。结合图1所示，在底盘21的底部设有竖板211，该竖板211位于型钢10的外侧，该竖板211用于安装行走轮22。行走轮22与限位挡圈221固定连接，且行走轮22通过转轴及轴承可转动的安装在竖板211上。行走轮22置于型钢10顶部的边缘处，使得限位挡圈221的侧面与型钢10对应的侧面相贴。较佳地，限位挡圈221的直径大于行走轮22的直径。

如图4和图5所示，在第二实施例中，滚动件222为滚珠，在限位挡圈221的表面设有多个安装槽，每一安装槽内嵌设有多个滚珠，滚珠均有部分自安装槽的槽口露出，滚珠露出的部分与型钢10对应的侧部相贴。

在本发明的一种具体实施方式中，如图6和图7所示，在第三实施例中，限位挡圈221靠近型钢10对应的侧部的表面安装有万向球223，结合图8所示，万向球223可自由转动的嵌设于一安装座224内，该安装座224安装在限位挡圈221上；安装座224内对应万向球223设有支撑弹簧225，在万向球223遇到型钢10边摸的凸起时，万向球223可压缩支撑弹簧225而越过对应的凸起。

结合图9所示，万向球223受到支撑弹簧225的支撑弹力作用而向远离安装座224的方向移动，使得该万向球223与型钢10的表面121相接触，该万向球223可在表面121上自由转动。在表面121不平时，结合图10所示，表面121上会有凸起122，万向球223遇到凸起122时，凸起122挤压万向球223使得万向球223挤压支撑弹簧225，从而万向球223向着靠近安装座224的方向移动调节，进而万向球223从凸起122上越过，在越过凸起122之后，万向球223又在支撑弹簧225的支撑弹力的作用下而紧贴在表面121上。

通过设置的支撑弹簧225使得万向球223能够适应型钢10的表面不平的情况，万向球223通过支撑弹簧225的弹性形变而具有一定的伸缩弹性，使其能够与型钢10的表面始终相紧贴，保证底盘不发生倾覆及侧翻的现象。

进一步地，如图8至图10所示，万向球223嵌设在一装配壳226内，该装配壳226内设有多个滚珠227，滚珠227与万向球223相接触；装配壳226嵌设在安装座224内并与支撑弹簧225连接。较佳地，装配壳226呈半球形，装配壳226内通过设置的滚珠227使得万向球223能够在装配壳226内自由的转动。安装座224上设有半球形槽，该半球形槽的尺寸大于装配壳226的尺寸，使得装配壳226可在半球形槽内上下移动。在安装座224的半球形槽的槽口处设有一帽圈228，该帽圈228为圆环状结构，用于挡住装配壳226，万向球223的上部可自帽圈228的内侧伸出而与型钢10对应的侧部相贴。

在进一步地，安装座224的底部设有安装轴229，该安装轴229为螺杆，结合图6所示，在限位挡圈221上对应螺杆设有螺纹孔，对应安装座224设有容槽，安装座224置于容槽内且安装轴229螺接在螺纹孔上，在限位挡圈221的表面只有部分万向球223露出。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1和图15所示，行走轮22设有四个，两两相对的设于底盘21的两侧，其中一对行走轮22设于底盘21的前部，另一对行走轮22设于底盘21的后部。通过前部和后部的两对限位挡圈221夹在型钢10的两侧，且行走轮22在转动的过程中可带着限位挡圈221一起转动，限位挡圈221能够一直挡设在型钢10的外侧，对行走轮22的移动起到导向和限位的作用，能够防止底盘21发生侧翻以及倾覆。

在本发明的一种具体实施方式中，如图1所示，驱动件23为驱动电机，该驱动电机安装在底盘21上，驱动电机的电机轴穿过底盘21并与一驱动齿轮241连接，在行走轮22的侧部固定连接一传动齿轮242，该传动齿轮242与驱动齿轮241啮合连接，驱动电机可驱动电机轴进行转动，该电机轴带着驱动齿轮241进行转动，进而驱动齿轮241驱动传动齿轮242进行转动，传动齿轮242可带着行走轮22一起转动，从而实现底盘21的行走。较佳地，驱动齿轮241和传动齿轮242为锥形齿轮，可实现90°传动。驱动电机的电机轴呈竖直状设置，而行走轮22的转轴呈水平状设置。

在本发明的一种具体实施方式中，机械臂安装在底盘21上，通过底盘21的行走带着机械臂移动至型钢的连接位置处，该机械臂可实现型钢的连接作业，该连接作业可以是型钢间的焊接连接，还可以是螺栓连接或铆钉连接。在底盘21上设有控制机械臂操作的控制模块，通过控制模块能够控制机械臂移动至型钢的连接位置并进行相应的连接动作。

在本发明的一种具体实施方式中，如图12和图13所示，本发明的自爬式机器人还包括设于底盘21相对两侧的防倾覆机构25，底盘21通过两侧的防倾覆机构25卡套于型钢10的顶部。通过防倾覆机构25的设置，能够进一步提高机器人的防倾覆能力，保证机器人在行走的过程中不倾覆、不掉落。

进一步地，防倾覆机构25包括调节机构251以及滚动轮252，调节机构251可摆动的安装在底盘21的底部，该调节就21的底部可摆动调节至型钢10的下方或者位于型钢10的外侧，滚动轮252安装在该调节机构251的底部。通过摆动调节可使得调节机构251呈两种状态，一种为防倾覆状态，此时的状态如图12所示，调节机构251的底部位于型钢10的上翼缘板12的下方，滚动轮252贴设在上翼缘板12的下表面，两侧的调节机构251以及滚动轮252卡套在上翼缘板12上，能够防止底盘21在行走的过程中发生倾覆。另一种为越障状态，此时的状态如图14所示，调节机构251的底部位于型钢10的外侧，滚动轮252也位于型钢10的外侧，使得滚动轮252与调节机构251能够避开上翼缘板12下方的障碍，比如肋板，在越过障碍后，可将防倾覆机构25调节恢复至防倾覆状态。

再进一步地，在底盘21的底部设有驱动组件253，该驱动组件253与调节机构251驱动连接，用于驱动该调节机构251进行摆动调节。在一较佳实施方式中，驱动组件253包括电机2531、传动轮2532、驱动轮2533以及传动带2534，传动轮2532套设固定在电机2531的电机轴上，传动轮2532和驱动轮2533通过传动带2534传动连接，电机2531驱动电机轴转动，电机轴带着传动轮2532转动，进而通过传动带2534带动驱动轮2533进行转动。该驱动轮2533与调节机构251的顶部连接，驱动轮2533的转动可带动调节机构251进行摆动调节。具体地，调节机构251的顶部通过一摆轴可转动的安装在底盘21上，驱动轮2533套设固定在该摆轴上，驱动轮2533的转动可带着摆轴进行转动，进而摆轴带着调节机构21进行摆动调节。电机2531的正转可驱动调节机构21的底部摆动至型钢10的下方，使得防倾覆机构25呈防倾覆状态，电机2531的反转可驱动调节机构21的底部摆动至型钢10的外侧，使得防倾覆机构25呈越障状态。在另一较佳实施方式中，驱动组件253包括设置在底盘21底部的并与调节机构21的上部相对应设置的驱动气缸，该驱动气缸的活塞杆与调节机构21的上部连接，在活塞杆向外伸出时，向外侧推动调节机构251，使得调节机构251的底部摆动至型钢10的外侧，在活塞杆向内缩回时，向内侧拉动调节机构251，使得调节机构251的底部摆动至型钢10的下方。此时，调节机构251的顶部仍通过摆动可转动的安装在底盘21的底部。

调节机构251摆动调节的摆动角度A可根据型钢的尺寸以及调节机构251的安装位置来设计，通过驱动机构251能够控制调节机构251的摆动角度A。较佳地，该摆动角度A设计为30°至45°。

较佳地，型钢10可为工字钢，还可为H型钢，又可为T型钢。在图12所示的实例中型钢10是工字钢，包括腹板11和垂直连接在腹板11顶部和底部的上翼缘板12以及下翼缘板13。自爬式机器人20设于上翼缘板12上，自爬式机器人20在上翼缘板12的上表面进行行走，调节机构251设于上翼缘板12的相对两侧，在防倾覆状态下，滚动轮252贴设在上翼缘板12的下表面，可沿着上翼缘板12的下表面进行自由滚动。

又进一步地，如图12和图13所示，调节机构251的底部设有安装支架254和可上下移动调节的安装在安装支架254上的固定支架255，滚动轮252可转动的安装在固定支架255上，在安装支架254和固定支架255之间支撑连接有支撑弹簧256，通过支撑弹簧256支撑固定支架255而使得滚动轮252可紧贴于型钢10的下表面。支撑弹簧256对固定支架255产生一定的支撑弹力，而使得固定支架255向上移动，使得滚动轮252能够紧贴在型钢10的下表面。由于支撑弹簧256的设置，使得型钢10的下表面不平时，滚动轮252能够通过支撑弹簧的弹性变形来上下浮动式的微调，使得滚动轮252能够通过型钢10的下表面不平处，提高了滚动轮的通过性。

具体地，安装支架254包括电磁铁2541和立设于电磁铁2541上的导向杆2542；固定支架255包括套设于导向杆2542上的金属板2551和立设于金属板2551上的安装板2552，金属板2551可沿导向杆2542进行移动调节；在对电磁铁2541通电时，可使得电磁铁2541产生磁吸附力进而吸附金属板2551，使得金属板2551沿着导向杆2542向下移动，进而带着滚动轮252向着远离型钢10的方向移动。较佳地，导向杆2542设有多个，通过导向杆2542对金属板2551的上下移动调节起到导向的作用。支撑弹簧256支撑连接在电磁铁2541和金属板2551之间。在调节机构251的底部通过摆动调节而位于型钢10的下方时，可断开对电磁铁2541的供电，使得电磁铁2541失去磁吸附力，金属板2551在支撑弹簧256的支撑弹力的作用下而向上移动，从而滚动轮252紧贴在型钢10的下表面。在需要对调节机构进行摆动调节时，对电磁铁2541进行通电，使得电磁铁2541产生磁吸附力而吸附金属板2551，金属板2551压缩支撑弹簧256，且滚动轮252远离型钢10的下表面，此时可向外侧摆动调节该调节机构251。又佳地，滚动轮252通过转轴可转动的安装在一对安装板2552之间。

较佳地，调节机构251包括斜向板2511、与斜向板2511连接的竖向板2512以及与竖向板2512连接的横向板2513；斜向板2511的设置使得竖向板2512能够位于型钢10的外侧，横向板2513可有部分伸至型钢10的下方，滚动轮252安装在横向板2513上。

在本发明的一种具体实施方式中，如图11所示，自爬式机器人20还包括安装在底盘21上的防滑定位机构26，在自爬式机器人20停在连接位置处时，通过防滑定位机构26抵压在型钢10的上表面而固定住自爬式机器人20，确保自爬式机器人20在作业时不发生滑动，还能够保证安全，又能够避免引起安装误差。

较佳地，防滑定位机构26包括动力组件261以及抵压板262，动力组件261可伸缩调节，该动力组件261与抵压板262连接，通过伸缩调节动力组件261可使得抵压板262紧压在型钢10的表面或者位于型钢10的上方。

进一步地，抵压板262靠近型钢10的一侧设有柔性垫，通过柔性垫可保护型钢10的表面，还能够提高防滑效果。

在一种较佳的实施方式中，动力组件261为电动千斤顶，该电动千斤顶的活塞杆的端部与抵压板262连接。电动千斤顶安装固定在底盘21的顶部，活塞杆穿过底盘21并与抵压板262连接，在电动千斤顶驱动活塞杆伸出时，活塞杆带着抵压板262向着靠近型钢10的方向移动，进而使得抵压板262紧压在型钢10上，实现了对自爬式机器人20的防滑定位。在电动千斤顶驱动活塞杆缩回时，活塞杆带着抵压板262向着远离型钢10的方向移动，进而使得抵压板262脱离型钢10的表面而位于型钢10的上方，此时自爬式机器人20可在型钢10上进行移动行走。

在另一种较佳的实施方式中，动力组件261为推杆电机，该推杆电机上的推杆的端部与抵压板262连接。

在又一种较佳的实时方式中，动力组件261包括安装在底盘21上的安装筒、固定连接在安装筒内的压簧、与压簧连接的连杆以及与抵压板262连接的电磁铁，连杆的端部伸出安装筒并穿过底盘与抵压板262连接，电磁铁固定连接在抵压板262靠近型钢的一侧，在为电磁铁通电时，电磁铁产生磁吸附力而拉动压簧并带着连杆向安装筒外侧伸出进而电磁铁吸附在型钢10的表面；通过电磁铁断电失去磁吸附力而使得压簧拉动连杆向安装筒内缩回，进而拉动抵压板262以及电磁铁位于型钢10的上方。

在本发明的一种具体实施方式中，如图15所示，底盘21上设有四个行走轮22，其中位于前部的两个行走轮22配置有驱动件，位于后部的两个行走轮22为从动轮。底盘21上设有两个防滑定位机构26，一个防滑定位机构26设于底盘21的前部，另一个防滑定位机构26设于底盘21的后部。底盘21上设有四个防倾覆机构25，两两相对的设置，两个防倾覆机构25设于底盘21的前部，另两个防倾覆机构25设于底盘21的后部，且防倾覆机构25与行走轮22错开设置。

本发明还提供了一种适用于型钢连接的自爬式机器人的作业方法，包括如下步骤：

如图16所示，执行步骤S101，在设置好型钢后，将自爬式机器人置于型钢之上，且限位挡圈挡设在型钢的外侧；接着执行步骤S102；

执行步骤S102，启动驱动件，通过驱动件驱动行走轮进行转动以带着底盘及机械臂沿着型钢的表面进行行走；接着执行步骤S103；

执行步骤S103，在行走至型钢连接位置处时，关闭驱动件以停止自爬式机器人的行走，通过机械臂完成型钢的连接作业，之后再重复启动驱动件以进行下一连接位置的作业，直至完成型钢的连接作业。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

在限位挡圈靠近型钢对应的侧部的表面安装万向球，并让万向球的表面与型钢对应的侧部相贴，在自爬式机器人沿着型钢的表面行走时，万向球沿着型钢对应的侧部进行滚动。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

提供防倾覆机构，将防倾覆机构安装在底盘的相对两侧，在自爬式机器人进行行走时，通过两侧的防倾覆机构卡套在型钢的顶部。

在本发明的一种具体实施方式中，所提供的防倾覆机构包括可摆动地安装在机器人底部的调节机构以及可转动的安装于调节机构底部的滚动轮；

在自爬式机器人进行行走时，对调节机构进行摆动调节以使得滚动轮位于型钢的下方；

当滚动轮遇到障碍时，对调节机构进行摆动调节以使得滚动轮位于型钢的外侧，在越过障碍后，对调节机构进行摆动调节以使得滚动轮恢复至型钢的下方。

进一步地，在滚动轮的旁侧安装传感器，通过传感器来检测滚动轮的前方是否有障碍，在检测到障碍时，对调节机构进行摆动调节以使得调节机构的底部及滚动轮位于型钢的外侧。

在调节机构的底部及滚动轮摆动调节至型钢的外侧后，开始计时，达到设定时长时，将调节机构的底部及滚动轮摆动调节至型钢的下方。较佳地，设定时长为2s至5s。

在底盘的前部设置一对防倾覆机构，在底盘的后部也设置一对防倾覆机构，自爬式机器人的前方遇到障碍时，控制前部的一对防倾覆机构摆动调节至越障状态，此时后部的一对防倾覆机构处于防倾覆状态，在前部的一对防倾覆机构越过障碍后，摆动调节前部的一对防倾覆机构恢复至防倾覆状态，之后后部的一对防倾覆机构遇到该障碍，控制调节后部的防倾覆机构处于越障状态，待后部的一对防倾覆机构越过障碍后，再将后部的一对防倾覆机构恢复至防倾覆状态。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

提供防滑定位机构，将防滑定位机构安装在底盘上，在自爬式机器人停止行走时，通过防滑定位机构定位自爬式机器人。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。