一种自锁式爬树机器人的制作方法

本实用新型涉及爬树工具领域，特别涉及一种自锁式爬树机器人。

背景技术：

目前，现有的爬树机器人都是利用一对或多对机械臂对其所攀爬的树木抱持并施加水平方向的压力夹紧后，再利用成对机械臂与树干之间的摩擦力来固定机器人的位置并进行下一步的攀爬动作。该方式的爬树机器人只能适用于直径较为均一的树干，但在实际应用中，很多树木的直径由上到下并非均一，而且直径差值往往还比较大，树干上部过于纤细而下部却又过于粗壮。这就导致了成对的利用水平压力夹紧树干的机械臂往往在遇到过细或者过粗的树干时，就会不适应树干的直径变化，从而产生成对机械臂无法达到最佳抱持位置而无法对树干产生相应的压力，造成机械臂与树干之间的摩擦力不足而导致机器人无法完成后续的攀爬动作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，且可利用自锁现象适应树干直径大范围变化的自锁式爬树机器人。

本实用新型的技术方案为：一种自锁式爬树机器人，包括车身架、固定机械臂、活动机械臂和爬升动力机构，爬升动力机构设于车身架上，固定机械臂和活动机械臂分别与爬升动力机构连接。

所述固定机械臂和活动机械臂结构相同，分别包括抱紧部、连接固定部、第一电动推杆和套筒，抱紧部与套筒固定连接，连接固定部与第一电动推杆连接，第一电动推杆的末端与套筒连接，抱紧部与连接固定部之间形成直径可调节的圆弧状。其中，在第一电动推杆伸缩的过程中，套筒用于套住第一电动推杆伸出的部分并沿第一电动推杆滑动。

所述抱紧部的内侧面上设有橡胶条。即抱紧部与树干的接触面上设有橡胶条，可有效增加抱紧部与树干之间的摩擦力，提高其抱紧夹持效果。

所述第一电动推杆为笔型电动推杆。

所述固定机械臂和活动机械臂平行设于爬升动力机构上，固定机械臂固定于爬升动力机构的一端。

所述爬升动力机构包括第一端部支架、第二端部支架、第二电动推杆、活动连接件、固定连接件和导杆，第一端部支架和第二端部支架分别与车身架固定连接，第一端部支架与第二端部支架之间通过一对导杆连接，导杆上设有连接活动机械臂用的活动连接件和连接固定机械臂用的固定连接件，固定连接件还与第二端部支架固定连接，第二电动推杆两端分别与活动连接件和固定连接件连接。其中，活动连接件和固定连接件结构相同，均设有凹槽结构，活动机械臂通过该凹槽结构与活动连接件实现铰接，固定机械臂通过该凹槽结构与固定连接件实现铰接，即活动机械臂和固定机械臂均可实现处于水平状态或处于与水平面成一定角度的状态。在第二电动推杆的收缩或伸展过程中，活动连接件可沿其两侧的导轨进行滑动，而固定连接件则固定不动。

所述活动连接件和固定连接件上还分别设有压力传感器。通过压力传感器可实时检测对应的活动机械臂或固定机械臂对树干形成的压力，从而精确控制第一电动推杆的伸展或收缩行程。

所述车身架包括纵向支撑杆和横向连接板，各纵向支撑杆平行设置，相邻两个纵向支撑杆之间通过横向连接板进行固定连接，形成矩形状结构，爬升动力机构中的第一端部支架和第二端部支架分别固定于横向连接板上，各导杆与纵向支撑杆相平行。

所述纵向支撑杆的数量为至少两个，横向连接板的数量也为至少两个。

上述机器人结构中，除了第一电动推杆和第二电动推杆外，其他组成部件均可采用铝材制成。

通过上述机器人可实现一种自锁式爬树方法，该方法是通过固定机械臂和活动机械臂交替收缩抱紧树干，再利用爬升动力机构带动处于展开状态的活动机械臂或处于展开状态的固定机械臂向上爬升，当固定机械臂向上爬升时，带动车身架也向上爬升。

上述自锁式爬树机器人及其爬树方法使用时，其原理是：首先，第二电动推杆处于收缩至最短的状态，固定机械臂和活动机械臂上的第一电动推杆均收缩，使固定机械臂和活动机械臂均收紧并抱住树干，当固定机械臂或活动机械臂对应的压力传感器检测到压力值后，相应的第一电动推杆停止收缩，使抱紧部与连接固定部之间形成的臂弯内径固定，此时由于车身架及安装于车身架上的机器人本身重力，使得固定机械臂和活动机械臂由水平变为与水平方向成一定夹角，由于树干与抱紧部、连接固定部之间的摩擦力作用，固定机械臂和活动机械臂均实现自锁，将车身架及安装于车身架上的机器人固定在树干上。在爬升时，活动机械臂的抱紧部和套筒在第一电动推杆的作用下张开，由于活动机械臂自身的重力作用和活动连接件与固定连接部的凹陷结构配合的限制，此时活动机械臂处于水平状态，并在张开到最大位置后，第一电动推杆停止伸展；然后爬升动力机构中的第二电动推杆伸展，此时固定机械臂依然由于自锁将车身架及机器人固定在树干上，当第二电动推杆将活动机械臂送到最高位置后，活动机械臂中的第一电动推杆收缩，使其抱紧部收紧，在其对应的压力传感器检测到压力值后，活动机械臂中的第一电动推杆停止收缩，此时活动机械臂抱紧树干，由于树干与抱紧部、连接固定部之间的摩擦力作用，活动机械臂实现自锁；然后固定机械臂中的第一电动推杆张开，由于车身架及机器人自身的重力作用，固定机械臂由水平状态变为与水平成一定夹角偏上的状态，爬升动力机构中的第二电动推杆收缩，带动车身架、机器人、固定机械臂爬升；当第二电动推杆收缩至最短位置后，固定机械臂中的第一电动推杆收缩，使固定机械臂的抱紧部收紧，在其对应的压力传感器检测到压力值后，固定机械臂中的第一电动推杆停止收缩，使固定机械臂也抱紧树干，至此完成一次爬升行程。

本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：

本自锁式爬树机器人及其爬树方法的原理较为简单，主要通过活动机械臂和固定机械臂的交替动作来完成机器人的爬升动作并实现自锁功能，同时利用其独立设置的第一电动推杆，配合压力传感器的使用，使活动机械臂和固定机械臂所形成的臂弯直径可调，与树干之间的摩擦力值也可调，因此可适用于树干直径的大范围变化，相对于传统的爬树机器人，其应用范围更广。

本自锁式爬树机器人中，活动机械臂和固定机械臂的结构相同，可以通用，因此可以实现批量制造，方便机器人的维护，也降低制造成本。

附图说明

图1为本自锁式爬树机器人的整体结构示意图。

图2为图1中活动机械臂或固定机械臂的结构示意图。

图3为图1中爬升动力机构的结构示意图。

图4为图1中车身架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种自锁式爬树机器人，如图1所示，包括车身架1、固定机械臂2、活动机械臂3和爬升动力机构4，爬升动力机构设于车身架上，固定机械臂和活动机械臂分别与爬升动力机构连接。

如图2所示，固定机械臂和活动机械臂结构相同，分别包括抱紧部5、连接固定部6、第一电动推杆7和套筒8，抱紧部与套筒固定连接，连接固定部与第一电动推杆连接，第一电动推杆的末端与套筒连接，抱紧部与连接固定部之间形成直径可调节的圆弧状。其中，在第一电动推杆伸缩的过程中，套筒用于套住第一电动推杆伸出的部分并沿第一电动推杆滑动。抱紧部的内侧面上设有橡胶条(图中未示出)。即抱紧部与树干的接触面上设有橡胶条，可有效增加抱紧部与树干之间的摩擦力，提高其抱紧夹持效果。第一电动推杆为笔型电动推杆。固定机械臂和活动机械臂平行设于爬升动力机构上，固定机械臂固定于爬升动力机构的一端。

如图3所示，爬升动力机构包括第一端部支架9、第二端部支架10、第二电动推杆11、活动连接件12、固定连接件13和导杆14，第一端部支架和第二端部支架分别与车身架固定连接，第一端部支架与第二端部支架之间通过一对导杆连接，导杆上设有连接活动机械臂用的活动连接件和连接固定机械臂用的固定连接件，固定连接件还与第二端部支架固定连接，第二电动推杆两端分别与活动连接件和固定连接件连接。其中，活动连接件和固定连接件结构相同，均设有凹槽结构，活动机械臂通过该凹槽结构与活动连接件实现铰接，固定机械臂通过该凹槽结构与固定连接件实现铰接，即活动机械臂和固定机械臂均可实现处于水平状态或处于与水平面成一定角度的状态。在第二电动推杆的收缩或伸展过程中，活动连接件可沿其两侧的导轨进行滑动，而固定连接件则固定不动。活动连接件和固定连接件上还分别设有压力传感器15。通过压力传感器可实时检测对应的活动机械臂或固定机械臂对树干形成的压力，从而精确控制第一电动推杆的伸展或收缩行程。

如图4所示，车身架包括纵向支撑杆16和横向连接板17，各纵向支撑杆平行设置，相邻两个纵向支撑杆之间通过横向连接板进行固定连接，形成矩形状结构，爬升动力机构中的第一端部支架和第二端部支架分别固定于横向连接板上，各导杆与纵向支撑杆相平行。纵向支撑杆的数量为两个，横向连接板的数量为三个。

上述机器人结构中，除了第一电动推杆和第二电动推杆外，其他组成部件均可采用铝材制成。

通过上述机器人可实现一种自锁式爬树方法，该方法是通过固定机械臂和活动机械臂交替收缩抱紧树干，再利用爬升动力机构带动处于展开状态的活动机械臂或处于展开状态的固定机械臂向上爬升，当固定机械臂向上爬升时，带动车身架也向上爬升。

上述自锁式爬树机器人及其爬树方法使用时，其原理是：首先，第二电动推杆处于收缩至最短的状态，固定机械臂和活动机械臂上的第一电动推杆均收缩，使固定机械臂和活动机械臂均收紧并抱住树干，当固定机械臂或活动机械臂对应的压力传感器检测到压力值后，相应的第一电动推杆停止收缩，使抱紧部与连接固定部之间形成的臂弯内径固定，此时由于车身架及安装于车身架上的机器人本身重力，使得固定机械臂和活动机械臂由水平变为与水平方向成一定夹角，由于树干与抱紧部、连接固定部之间的摩擦力作用，固定机械臂和活动机械臂均实现自锁，将车身架及安装于车身架上的机器人固定在树干上。在爬升时，活动机械臂的抱紧部和套筒在第一电动推杆的作用下张开，由于活动机械臂自身的重力作用和活动连接件与固定连接部的凹陷结构配合的限制，此时活动机械臂处于水平状态，并在张开到最大位置后，第一电动推杆停止伸展；然后爬升动力机构中的第二电动推杆伸展，此时固定机械臂依然由于自锁将车身架及机器人固定在树干上，当第二电动推杆将活动机械臂送到最高位置后，活动机械臂中的第一电动推杆收缩，使其抱紧部收紧，在其对应的压力传感器检测到压力值后，活动机械臂中的第一电动推杆停止收缩，此时活动机械臂抱紧树干，由于树干与抱紧部、连接固定部之间的摩擦力作用，活动机械臂实现自锁；然后固定机械臂中的第一电动推杆张开，由于车身架及机器人自身的重力作用，固定机械臂由水平状态变为与水平成一定夹角偏上的状态，爬升动力机构中的第二电动推杆收缩，带动车身架、机器人、固定机械臂爬升；当第二电动推杆收缩至最短位置后，固定机械臂中的第一电动推杆收缩，使固定机械臂的抱紧部收紧，在其对应的压力传感器检测到压力值后，固定机械臂中的第一电动推杆停止收缩，使固定机械臂也抱紧树干，至此完成一次爬升行程。

如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。