一种基于曲柄滑块增速增距式爬梯机器人的制造方法与工艺

本发明涉及一种爬梯机器人，尤其涉及一种基于曲柄滑块增速增距式爬梯机器人。

背景技术：
目前关于爬梯机器人的研究，主要有以下几种：步行式爬梯机器人、履带式爬梯机器人、轮组式爬梯机器人。不同形式的爬梯机器人各有利弊，步行式爬梯机器人运行平稳、场地适应性好，但是控制复杂、可操作性差；履带式爬梯机器人传动效率高、场地适应性好，但是质量比较大、转向困难；轮组式爬梯机器人移动范围大、运动灵活，但是稳定性差且重心起伏波动大。目前爬梯机器人多数都是攀爬楼梯，很少有攀爬管式梯子的机器人，因此对此类机器人的研究具有一定的意义。中国专利(CN104527829A)公开的一种复合式爬梯机器人，主要由机架、电机、滑块、滑道、转动轴、同步带轮、带轮作、同步齿形带、大小移动块、爪子、爪子连接块、皮筋等组成。机架作为支撑部分，电机提供驱动力，带轮固定在带轮座上，从而与机架连接固定，爪子安装到爪子的连接块上完成90度转动限位，构成爪子的整体结构，同时通过螺栓与滑块、移动块连接，整个装置就可以在滑道上完成平抑运动，通过电机的正转和反转，表现为大小移动块的上下滑动，爪子与梯子圆管相接触，产生一个反作用力，从而带动整个爬梯机器人完成梯子的攀爬。此专利的爬梯机器人需要在电机正反转的驱动作用下实现爬梯动作，电机转动不连续，且对电机有一定的磨损。

技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中的不足而提供一种基于曲柄滑块增速增距式爬梯机器人。本发明的目的是这样实现的：包括机器人整体框架、驱动机构、增速增距机构和爬梯机构，所述驱动机构包括安装在机器人整体框架下部的直流伺服电机、安装在机器人整体框架上的蜗杆轴和蜗轮轴，所述直流伺服电机的输出端通过联轴器与蜗杆轴连接，蜗轮轴的中间位置安装蜗轮，蜗轮与蜗杆轴啮合，蜗轮轴的两端对称安装有主动同步带轮，所述机器人整体框架上部安装有两根从动同步带轮连接轴，每根从动同步带轮连接轴上安装有从动同步带轮，每个从动同步带轮与对应的主动同步带轮之间安装同步齿形带，每根从动同步带轮连接轴上还安装有连接杆，两个连接杆之间安装有回转连接轴，回转连接轴上对称安装有两个连杆；所述增速增距机构包括安装在机器人整体框架上端的两个固定横板，两个固定横板之间对称安装有两个一号滑道杆，每个滑道杆上安装有一号滑块，每个一号滑块外设置有导向块，两个连杆之间安装有齿轮轴，且齿轮轴的两端穿过对应的连杆与导向块固定连接，所述齿轮轴上安装有齿轮，且齿轮与齿轮轴之间设置有轴承，两个固定横板之间还安装有固定齿条连接板且固定齿条连接板位于两个滑道杆之间，固定齿条连接板上固定安装有固定齿条，机器人整体框架上安装有带有凹槽的齿条导向支撑架，齿条导向支撑架的凹槽中安装滑动齿条，齿轮同时与固定齿条和滑动齿条啮合；所述爬梯机构包括安装在机器人整体框架上的两个底座横向固定板，每个底座横向固定板上安装有一组滑道杆固定座，两组滑道杆固定座之间对称安装有两个二号滑道杆，每个二号滑道杆上安装有二号滑块，所述滑动齿条的端部固连有固定板，固定板的下端固连有大移动块，且大移动块与两个二号滑块固定连接，大移动块的两端分别安装有大爪子连接块，每个大爪子连接块的端部设置大爪子，每个底座横向固定板上还安装有一对轴承座，每对轴承座之间安装有轮轴，每个轮轴上安装有带轮，两个带轮之间安装有同步带，大移动块上固连有大移动块夹紧板，且同步带的上层位于大移动块夹紧板与大移动块之间并随着大移动块移动，两个底座横向固定板之间还设置有两根三号滑道，每个三号滑道上安装有三号滑块，两个三号滑块上安装有小移动块，小移动块上安装有小移动块夹紧板，且同步带的下层位于小移动块夹紧板与小移动块之间，小移动块的两端对称安装有小爪子连接块，每个小爪机连接块的端部设置有小爪子。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明突破了履带式、轮组式、步行式的爬梯机器人，采用直流伺服电机驱动，类似曲柄滑块机构将连续回转运动转换为往复直线运动，直流伺服电机不需要正反转；本发明的爬梯速度加快，爬梯效率提高，5s可爬行1m，较以上专利效率提高20％；本发明的爬梯机器人的运动更加平稳，采用增速增距机构，在不需要增加电机转速的情况下，通过增速增距机构即可实现提高机器人的爬梯速度。附图说明图1为本发明的爬梯机器人的主视方向示意图；图2为本发明的爬梯机器人的俯视方向示意图；图3为本发明的驱动机构Ⅰ的主视方向示意图；图4为本发明的驱动机构Ⅰ的俯视方向示意图；图5为本发明的增速增距机构Ⅱ的俯视方向示意图；图6为本发明的增速增距机构Ⅱ的主视方向示意图；图7为本发明的爬梯机构Ⅲ的主视方向示意图；图8为本发明的爬梯机构Ⅲ的俯视方向示意图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。一种基于曲柄滑块原理的增速增距式爬梯机器人，主视图如图1所示，俯视图如图2所示。此爬梯机器人主要由驱动机构Ⅰ、增速增距机构Ⅱ、爬梯机构Ⅲ组成。通过直流伺服电机提供机器人的爬梯的动力，通过驱动机构Ⅰ将动力传递到增速增距机构Ⅱ上，进而传递到爬梯机构Ⅲ上，使爬梯机器人实现爬梯功能。本发明提供的是一种基于曲柄滑块原理的增速增距式爬梯机器人，能够适用于攀爬0°～60°倾角的管式爬梯。爬梯机器人的驱动机构Ⅰ的主视图如图3所示，俯视图如图4所示。该机构以其俯视图中间为对称轴成上下对称结构。驱动机构Ⅰ主要由连接螺栓1、轴承固定座2、连接螺栓3、轴承座固定连接板4、直流伺服电机5、电机座6、电机定位固定座7、联轴器8、轴承座9、轴承固定座10、机器人整体框架11、轴承12、蜗杆轴13、同步带14、连接螺母15、弹簧垫片16、垫块17、连接螺栓18、轴承座19、轴承20、定位套筒21、轴承22、定位套筒23、从动同步带轮24、连接杆25、套筒26、轴承27、连杆28、回转连接轴29、弹簧垫片30、连接螺母31、连接螺母32、弹簧垫片33、从动同步带轮连接轴34、同步齿形带35、限位垫片36、定位套筒37、蜗轮38、蜗轮轴39、固定连接板40、主动同步带轮41等组成。机器人整体框架11支撑着爬梯机器人的所有部件与零件，如图3所示，机器人整体框架11最下端的支撑架在机器人爬梯过程中与管式梯子的横管相接触。轴承座固定连接板4与机器人整体框架11之间安装垫块17，然后通过连接螺栓1、连接螺母15、弹簧垫片16进行连接，轴承固定座2与轴承座固定连接板4之间通过连接螺栓3进行固定。电机座6、电机定位固定座7、轴承座9固定在固定连接板40上，且其中心共线，直流伺服电机5固定在电机定位固定座7上，直流伺服电机5的电机轴与蜗杆轴13通过联轴器8连接，将动力传递到蜗杆轴13上。主动同步带轮41安装在蜗轮轴39上，蜗轮38在蜗轮轴39上通过轴肩进行定位，定位套筒37可以防止蜗轮38在工作过程中发生传动，主动同步带轮41与从动同步带轮连接轴34之间通过同步齿形带35进行传递动力。轴承22外圈与轴承固定座2为过盈配合，其内圈与从动同步带轮连接轴34也为过盈配合，定位套筒23对从动同步带轮连接轴3...