申请/专利权人：沈阳建筑大学

申请日：2019-01-21

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN109514584B

主分类号：B25J11/00

分类号：B25J11/00;B62D57/024

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2019.04.19#实质审查的生效;2019.03.26#公开

摘要：本发明涉及一种机械装置，具体涉及一种多功能攀爬平台。本发明的技术方案如下：一种多功能攀爬平台，包括伸缩机构、避叉机构、夹持机构和弯曲自适应机构，夹持机构通过弯曲自适应机构安装在避叉机构上，避叉机构通过弯曲自适应机构安装在伸缩机构上，夹持机构用于抱紧攀爬体，避叉机构用于避过攀爬体上的障碍物，伸缩机构用于在攀爬体上实施移动。本发明提供的多功能攀爬平台，能替代人类攀爬，能自动避开树杈且不会伤害树木，可携带各种工具进行操作，可承担不同种类的攀爬作业，提高了工作效率。

主权项：1.一种多功能攀爬平台，其特征在于，包括伸缩机构、避叉机构、夹持机构和弯曲自适应机构，夹持机构通过弯曲自适应机构安装在避叉机构上，避叉机构通过弯曲自适应机构安装在伸缩机构上，夹持机构用于抱紧攀爬体，避叉机构用于避过攀爬体上的障碍物，伸缩机构用于在攀爬体上实施移动；所述伸缩机构包括：座体、两条直线导轨、两个方形滑块、伺服电机、正反牙丝杠和两个丝杠螺母，所述座体设有凹槽，两条直线导轨分别设置在所述凹槽的两侧，所述丝杠螺母安装在所述方形滑块内，正反牙丝杠的一半为正牙丝杠而另一半为反牙丝杠，两个丝杠螺母分别安装在正反牙丝杠的两端，所述方形滑块与两条直线导轨滑动连接，所述伺服电机安装在所述座体上，所述伺服电机用于驱动正反牙丝杠旋转；所述避叉机构包括两组执行结构，每组执行结构包括：弧形滑块、滑轨、锥齿轮、直流电机和齿轮式减速器，两个所述滑轨分别通过弯曲自适应机构安装在两个所述方形滑块上，所述弧形滑块配合安装在所述滑轨上，所述弧形滑块一侧设有锥齿外齿圈，所述锥齿轮安装在所述滑轨上，所述锥齿轮与所述锥齿外齿圈啮合；所述直流电机和所述齿轮式减速器安装在所述滑轨上，所述直流电机通过所述齿轮式减速器驱动所述锥齿轮旋转；所述夹持机构包括两对实施结构，一对实施结构设置在一组执行结构上；每个实施结构包括：卡爪基座、两个卡爪、两个直齿轮、两个齿轮轴和舵机一；所述齿轮轴与卡爪基座转动连接在一起且其一端伸出卡爪基座，所述直齿轮固定安装在所述齿轮轴的端头，两个所述直齿轮互相啮合；所述卡爪固定安装在所述齿轮轴上，两个所述卡爪相对设置；舵机一安装在卡爪基座上，舵机一用于驱动其中一个所述直齿轮旋转；卡爪基座通过弯曲自适应机构安装在所述弧形滑块的一个端头上，一对实施结构呈互相对称状态；所述弯曲自适应机构包括：弹簧和圆柱销，所述弹簧套在所述圆柱销上，所述圆柱销的一端与所述滑轨或者所述卡爪基座固定连接，所述圆柱销的另一端通过卡扣结构与所述方形滑块或者所述弧形滑块相连；所述弹簧的两端分别与所述滑轨及所述方形滑块或者所述卡爪基座及所述弧形滑块固定连接；还包括三自由度的摄像头，所述摄像头安装在所述座体上，所述摄像头的关节处设置舵机二，舵机二用于驱动所述摄像头转动。

全文数据：一种多功能攀爬平台技术领域本发明涉及一种机械装置，具体涉及一种多功能攀爬平台。背景技术在路边照明灯维护、市政绿化带修剪，国家林业虫害病害检测等领域，经常利用攀爬机构替代人工高空作业，降低人为操作危险。传统攀爬机构结构复杂，不能自动避开树杈且易伤害树木，也不能有效率地完成高空作业任务。发明内容本发明提供一种多功能攀爬平台，能替代人类攀爬，能自动避开树杈且不会伤害树木，可携带各种工具进行操作，可承担不同种类的攀爬作业，提高了工作效率。本发明的技术方案如下：一种多功能攀爬平台，包括伸缩机构、避叉机构、夹持机构和弯曲自适应机构，夹持机构通过弯曲自适应机构安装在避叉机构上，避叉机构通过弯曲自适应机构安装在伸缩机构上，夹持机构用于抱紧攀爬体，避叉机构用于避过攀爬体上的障碍物，伸缩机构用于在攀爬体上实施移动。进一步地，所述的多功能攀爬平台，其中所述伸缩机构包括：座体、两条直线导轨、两个方形滑块、伺服电机、正反牙丝杠和两个丝杠螺母，所述座体设有凹槽，两条直线导轨分别设置在所述凹槽的两侧，所述丝杠螺母安装在所述方形滑块内，正反牙丝杠的一半为正牙丝杠而另一半为反牙丝杠，两个丝杠螺母分别安装在正反牙丝杠的两端，所述方形滑块与两条直线导轨滑动连接，所述伺服电机安装在所述座体上，所述伺服电机用于驱动正反牙丝杠旋转。进一步地，所述的多功能攀爬平台，其中所述避叉机构包括两组执行结构，每组执行结构包括：弧形滑块、滑轨、锥齿轮、直流电机和齿轮式减速器，两个所述滑轨分别通过弯曲自适应机构安装在两个所述方形滑块上，所述弧形滑块配合安装在所述滑轨上，所述弧形滑块一侧设有锥齿外齿圈，所述锥齿轮安装在所述滑轨上，所述锥齿轮与所述锥齿外齿圈啮合；所述直流电机和所述齿轮式减速器安装在所述滑轨上，所述直流电机通过所述齿轮式减速器驱动所述锥齿轮旋转。进一步地，所述的多功能攀爬平台，其中所述弧形滑块是半圆形。进一步地，所述的多功能攀爬平台，其中所述夹持机构包括两对实施结构，一对实施结构设置在一组执行结构上；每个实施结构包括：卡爪基座、两个卡爪、两个直齿轮、两个齿轮轴和舵机一；所述齿轮轴与卡爪基座转动连接在一起且其一端伸出卡爪基座，所述直齿轮固定安装在所述齿轮轴的端头，两个所述直齿轮互相啮合；所述卡爪固定安装在所述齿轮轴上，两个所述卡爪相对设置；舵机一安装在卡爪基座上，舵机一用于驱动其中一个所述直齿轮旋转；卡爪基座通过弯曲自适应机构安装在所述弧形滑块的一个端头上，一对实施结构呈互相对称状态。进一步地，所述的多功能攀爬平台，其中所述弯曲自适应机构包括：弹簧和圆柱销，所述弹簧套在所述圆柱销上，所述圆柱销的一端与所述滑轨或者所述卡爪基座固定连接，所述圆柱销的另一端通过卡扣结构与所述方形滑块或者所述弧形滑块相连；所述弹簧的两端分别与所述滑轨及所述方形滑块或者所述卡爪基座及所述弧形滑块固定连接。进一步地，所述的多功能攀爬平台，其中还包括三自由度的摄像头，所述摄像头安装在所述座体上，所述摄像头的关节处设置舵机二，舵机二用于驱动所述摄像头转动。本发明的有益效果为：本发明的多功能攀爬平台，能替代人类攀爬，能自动避开树杈且不会伤害树木，可携带各种工具进行操作；多功能攀爬平台在攀爬时能适应不同弯曲程度的柱状体，可承担不同种类的攀爬作业，提高了工作效率。附图说明图1为多功能攀爬平台结构示意图；图2为伸缩机构结构示意图；图3为避叉机构结构示意图；图4为夹持机构部分结构示意图一；图5为夹持机构部分结构示意图二。图中：1-卡爪，2-弯曲自适应机构，3-弧形滑块，4-锥齿轮，5-卡爪基座，6-滑轨，7-正反牙丝杠，8-直线导轨，9-方形滑块，10-摄像头，11-直齿轮，12-锥齿外齿圈，13-齿轮轴。具体实施方式如图1-5所示，一种多功能攀爬平台，包括伸缩机构、避叉机构、夹持机构、弯曲自适应机构2和三自由度的摄像头10，夹持机构通过弯曲自适应机构2安装在避叉机构上，避叉机构通过弯曲自适应机构2安装在伸缩机构上，夹持机构用于抱紧攀爬体，避叉机构用于避过攀爬体上的障碍物，伸缩机构用于在攀爬体上实施移动。所述伸缩机构包括：座体、两条直线导轨8、两个方形滑块9、伺服电机、正反牙丝杠7和两个丝杠螺母，所述座体设有凹槽，两条直线导轨8分别设置在所述凹槽的两侧，所述丝杠螺母安装在所述方形滑块9内，正反牙丝杠7的一半为正牙丝杠而另一半为反牙丝杠，两个丝杠螺母分别安装在正反牙丝杠7的两端，所述方形滑块9与两条直线导轨8滑动连接，所述伺服电机安装在所述座体上，所述伺服电机用于驱动正反牙丝杠7旋转。所述避叉机构包括两组执行结构，每组执行结构包括：弧形滑块3、滑轨6、锥齿轮4、直流电机和齿轮式减速器，两个所述滑轨6分别通过弯曲自适应机构2安装在两个所述方形滑块9上，所述弧形滑块3配合安装在所述滑轨6上，所述弧形滑块3一侧设有锥齿外齿圈12，所述锥齿轮4安装在所述滑轨6上，所述锥齿轮4与所述锥齿外齿圈12啮合；所述直流电机和所述齿轮式减速器安装在所述滑轨6上，所述直流电机通过所述齿轮式减速器驱动所述锥齿轮4旋转；所述弧形滑块3是半圆形。所述夹持机构包括两对实施结构，一对实施结构设置在一组执行结构上；每个实施结构包括：卡爪基座5、两个卡爪1、两个直齿轮11、两个齿轮轴13和舵机一；所述齿轮轴13与卡爪基座5转动连接在一起且其一端伸出卡爪基座5，所述直齿轮11固定安装在所述齿轮轴13的端头，两个所述直齿轮11互相啮合；所述卡爪1固定安装在所述齿轮轴13上，两个所述卡爪1相对设置；舵机一安装在卡爪基座5上，舵机一用于驱动其中一个所述直齿轮11旋转；卡爪基座5通过弯曲自适应机构2安装在所述弧形滑块3的一个端头上，一对实施结构呈互相对称状态。所述弯曲自适应机构2包括：弹簧和圆柱销，所述弹簧套在所述圆柱销上，所述圆柱销的一端与所述滑轨6或者所述卡爪基座5固定连接，所述圆柱销的另一端通过卡扣结构与所述方形滑块9或者所述弧形滑块3相连；所述弹簧的两端分别与所述滑轨6及所述方形滑块9或者所述卡爪基座5及所述弧形滑块3固定连接。所述摄像头10安装在所述座体上，所述摄像头10的关节处设置舵机二，舵机二用于驱动所述摄像头10转动。所述伸缩机构用于携带作业过程中需要的工具，如机械手。实施例1上述多功能攀爬平台实施攀爬动作过程如下：1向上攀爬时，控制机构遥控装置的蓝牙模块发出信号，多功能攀爬平台的控制单元中的蓝牙模块接收信号，控制单元向位于下方的一对实施结构的舵机一发出信号，舵机一转动驱动直齿轮11旋转，带动位于下方的卡爪1向内运动夹紧攀爬体；2同时位于上方的卡爪1处于松开状态，控制机构的蓝牙模块发出信号，多功能攀爬平台的控制单元中的蓝牙模块接收信号，控制单元向伺服电机发送信号，伺服电机驱动正反牙丝杠7转动来带动方形滑块9在直线导轨8上移动，使两个方形滑块9产生相离运动，伸缩机构完成伸长的动作；3控制机构发出信号，控制单元向位于上方的一对实施结构的舵机一发出信号，舵机一转动驱动直齿轮11旋转，带动位于上方的卡爪1向内运动夹紧攀爬体；4控制机构发出信号，控制单元向位于下方的一对实施结构的舵机一发出信号，舵机一转动驱动直齿轮11旋转，带动位于下方的卡爪1向外运动松开攀爬体；5控制机构发出信号，控制单元向伺服电机发送信号，伺服电机驱动正反牙丝杠7转动来带动方形滑块9在直线导轨8上移动，使两个方形滑块9产生相向运动，伸缩机构完成缩短的动作；6往复上述过程完成向上攀爬动作；7反向实施上述过程能够完成向下攀爬动作。上述的控制机构遥控装置、控制单元微处理器，为成熟的现有技术，例如无人机的遥控方式、玩具车的遥控方式等。实施例2上述多功能攀爬平台实施避过障碍物动作过程如下：1向上攀爬时，三自由度的摄像头采集的图像，通过控制单元传输给控制机构；2当多功能攀爬平台遇到枝杈或障碍物时，控制机构发出信号，位于上方的卡爪1处于松开状态；控制单元向直流电机发送信号，直流电机通过齿轮式减速器驱动位于上方的锥齿轮4旋转，锥齿轮4驱动锥齿外齿圈12使位于上方的弧形滑块3绕轴线转过需要的角度，位于上方的卡爪1向内运动夹紧攀爬体；3控制机构发出信号，位于下方的卡爪1处于松开状态；控制单元向直流电机发送信号，直流电机通过齿轮式减速器驱动位于下方的锥齿轮4旋转，锥齿轮4驱动锥齿外齿圈12使位于下方的弧形滑块3绕轴线转过需要的角度，位于下方的卡爪1向内运动夹紧攀爬体；4由于弧形滑块3是半圆形，位于上、下方的弧形滑块3配合能完成大多数越过枝杈或障碍物的动作；5向下攀爬时，反向实施上述动作过程。实施例3上述多功能攀爬平台实施攀爬弯曲状攀爬体的动作过程如下：1当攀爬体出现一定弯曲时，卡爪1夹紧攀爬体，卡爪基座5与弧形滑块3之间通过弯曲自适应机构2产生相对转动，以适应攀爬体的弯曲；2卡爪1夹紧攀爬体使弧形滑块3的轴线与攀爬体弯曲段轴线平行，滑轨6与方形滑块9之间通过弯曲自适应机构2旋转一定角度以适应攀爬体的弯曲；3当顺利通过弯曲段后，利用弯曲自适应机构2的弹簧扭力，自动调正卡爪基座5与弧形滑块3之间及滑轨6与方形滑块9之间的角度。

权利要求：1.一种多功能攀爬平台，其特征在于，包括伸缩机构、避叉机构、夹持机构和弯曲自适应机构，夹持机构通过弯曲自适应机构安装在避叉机构上，避叉机构通过弯曲自适应机构安装在伸缩机构上，夹持机构用于抱紧攀爬体，避叉机构用于避过攀爬体上的障碍物，伸缩机构用于在攀爬体上实施移动。2.根据权利要求1所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述伸缩机构包括：座体、两条直线导轨、两个方形滑块、伺服电机、正反牙丝杠和两个丝杠螺母，所述座体设有凹槽，两条直线导轨分别设置在所述凹槽的两侧，所述丝杠螺母安装在所述方形滑块内，正反牙丝杠的一半为正牙丝杠而另一半为反牙丝杠，两个丝杠螺母分别安装在正反牙丝杠的两端，所述方形滑块与两条直线导轨滑动连接，所述伺服电机安装在所述座体上，所述伺服电机用于驱动正反牙丝杠旋转。3.根据权利要求2所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述避叉机构包括两组执行结构，每组执行结构包括：弧形滑块、滑轨、锥齿轮、直流电机和齿轮式减速器，两个所述滑轨分别通过弯曲自适应机构安装在两个所述方形滑块上，所述弧形滑块配合安装在所述滑轨上，所述弧形滑块一侧设有锥齿外齿圈，所述锥齿轮安装在所述滑轨上，所述锥齿轮与所述锥齿外齿圈啮合；所述直流电机和所述齿轮式减速器安装在所述滑轨上，所述直流电机通过所述齿轮式减速器驱动所述锥齿轮旋转。4.根据权利要求3所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述弧形滑块是半圆形。5.根据权利要求3或4所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述夹持机构包括两对实施结构，一对实施结构设置在一组执行结构上；每个实施结构包括：卡爪基座、两个卡爪、两个直齿轮、两个齿轮轴和舵机一；所述齿轮轴与卡爪基座转动连接在一起且其一端伸出卡爪基座，所述直齿轮固定安装在所述齿轮轴的端头，两个所述直齿轮互相啮合；所述卡爪固定安装在所述齿轮轴上，两个所述卡爪相对设置；舵机一安装在卡爪基座上，舵机一用于驱动其中一个所述直齿轮旋转；卡爪基座通过弯曲自适应机构安装在所述弧形滑块的一个端头上，一对实施结构呈互相对称状态。6.根据权利要求5所述的多功能攀爬平台，其特征在于，所述弯曲自适应机构包括：弹簧和圆柱销，所述弹簧套在所述圆柱销上，所述圆柱销的一端与所述滑轨或者所述卡爪基座固定连接，所述圆柱销的另一端通过卡扣结构与所述方形滑块或者所述弧形滑块相连；所述弹簧的两端分别与所述滑轨及所述方形滑块或者所述卡爪基座及所述弧形滑块固定连接。7.根据权利要求2所述的多功能攀爬平台，其特征在于，还包括三自由度的摄像头，所述摄像头安装在所述座体上，所述摄像头的关节处设置舵机二，舵机二用于驱动所述摄像头转动。

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