轮13上固定瑞典轮支撑架11，瑞典轮支撑架11上安装左旋瑞典轮5或者右旋瑞典轮9，左旋瑞典轮5或者右旋瑞典轮9由直流电机2驱动。本实施例中，上述蜗轮13的臂末端用螺钉固定瑞典轮支撑架11，即在蜗轮13上设有一个连接臂，在连接臂的末端固定瑞典轮支撑架11。上述蜗杆I通过两对轴承支承在蜗轮蜗杆基座4。此外，上述蜗轮蜗杆基座4上装设端盖3。本发明通过四个蜗杆传动机构调节四个瑞典轮的开合程度以适应不同大小的杆件;通过调节和组合四个瑞典轮的旋转方向实现绕圆杆或树干的旋转、上下移动或者螺旋运动。
[0013]本实施例中，上述支撑架扣合关节8的两部分分别固定在第一主支撑架I及第二主支撑架6上，且支撑架扣合关节8的两部分通过连接件连接。上述连接件是定位销。
[0014]本实施例中，上述电源箱10内装设有供电电池。
[0015]如图2、3所示为发明机器人的主视图及俯视图，可以说明本发明机器人防下滑的原理。在图2、3中，由于第一主支撑架(I)及第二主支撑架6上的驱动轮总成处于不同的高度，而电源箱10和控制箱7集中安装于下方安装有驱动轮总成的第二主支撑架6上，使得机器人的重心偏置，造成四个驱动轮对攀爬对象的夹紧作用。如图2所示，将机器人的重力作用点平移到主支撑架中心，即将重力G平移为G’，同时绕中心产生了扭矩M，扭矩M使得机器人绕中心有倾覆的趋势，也正是这种趋势使四个瑞典轮对杆件产生了压力Fi(i=l，2，3，
4)。这样利用机器人重心偏置以及瑞典轮的空间布置，形成瑞典轮对杆件的压紧作用，从而防止瑞典轮停止转动时机器人下滑，保证机器人安全以及工作的可靠性。防滑原理类似于早先人们利用月牙形的脚踏板攀爬电线杆时的情况。
[0016]如图5所示为支撑架的安装示意图。在图5中有第一主支撑架1、第二主支撑架6和支撑架扣合关节8。支撑架扣合关节8的两部分分别固定在第一主支撑架I和第二主支撑架6上，机器人攀爬之前，将第一主支撑架I和第二主支撑架6分别置于攀爬对象的两侧，再将支撑架扣合关节8两部分的两端扣合，插上定位销即可。攀爬完毕，拔掉定位销，解开扣合，第一主支撑架I和第二主支撑架6即被分离。
[0017]如图6、7、8所示为瑞典轮转动方向及其对应的机器人运动方式3种情况的示意图。在图6、7、8中，左图为瑞典轮复合运动方式示意图，右图为对应的机器人运动方式(俯视简图)。左图中利用斜齿轮的左旋或右旋的方式来定义瑞典轮的左右旋向，右图中只画出了四个瑞典轮、杆件以及机器人的转向和移动方向。左图中从左往右看，速度方向逆时针定义为正，右图中逆时针方向定义为正。在图6、7、8中，上方的两个瑞典轮为右旋瑞典轮，下方的两个瑞典轮为左旋瑞典轮。当右旋瑞典轮正方向旋转时，会产生一个向上的和一个向右的摩擦力；反之，当右旋瑞典轮负方向运动时，就会产生一个向下和一个向左的摩擦力。左旋瑞典轮产生的摩擦力可作同样的分析。由于右旋瑞典轮和左旋瑞典轮绕机器人支撑架中心对称，当它们产生反向摩擦力时，所生产的扭矩被攀爬对象对它们产生的力抵消，即在理想情况下相当于反向摩擦力相互抵消，因此可以根据它们之间的不同运动方式来控制机器人的运动。瑞典轮的复合运动及其对应的机器人运动方式如下(图6、7、8中只列举了 3种，其余类推即可):右旋瑞典轮正转，左旋瑞典轮不动，导致机器人一边上移一边正转;右旋瑞典轮不动，左旋瑞典轮正转，导致机器人一边上移一边反旋;右旋瑞典轮反转，左旋瑞典轮不动，导致机器人一边下移一边反转;右旋瑞典轮不动，左旋瑞典轮反转，导致机器人一边下移一边正转；四个瑞典轮同时正转，导致机器人上移；四个瑞典轮同时反转，导致机器人下移;右旋瑞典轮正转，左旋瑞典轮反转，导致机器人正转;右旋瑞典轮反转，左旋瑞典轮正转，导致机器人反转。
【主权项】
1.一种轮式爬杆机器人，其特征在于采用环状结构，包括有呈半圆环状的第一主支撑架(I)、第二主支撑架(6)、支撑架扣合关节(8)、四个驱动轮总成、电源箱(10)和控制箱(7)，其中第一主支撑架(I)与第二主支撑架(6)通过支撑架扣合关节(8)实现连接和扣合；四个驱动轮总成中的两个驱动轮总成固定在第一主支撑架(I)的上端，另两个驱动轮总成固定在第二主支撑架(6)的下端，第二主支撑架(6)的外侧上方固定控制箱(7)，第二主支撑架(6)的下方固定电源箱(10)。2.根据权利要求1所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述四个驱动轮总成都是瑞典轮，其中两个驱动轮总成包括有右旋瑞典轮(5)，另外两个驱动轮总成包括有左旋瑞典轮(9)，包括有右旋瑞典轮(5)的两个驱动轮总成固定在第一主支撑架(I)的上端，包括有左旋瑞典轮(9)的两个驱动轮总成则固定在第二主支撑架(6)的下端。3.根据权利要求1所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述四个驱动轮总成通过螺钉固定在第一主支撑架(I)及第二主支撑架(6)上。4.根据权利要求1至3任一项所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述每个驱动轮总成驱动轮总成包括直流驱动电机(2)、盘式电机(12)、蜗杆传动机构、瑞典轮和瑞典轮支撑架(11)，蜗杆传动机构包括蜗轮(13)、蜗杆(I)、蜗轮蜗杆基座(4)、端盖(3)和两对轴承，盘式电机(12 )固定在蜗轮蜗杆基座(4)上，盘式电机(12)的输出轴与蜗杆(I)连接，盘式电机(12)驱动蜗杆(I)运动，蜗轮(13)上固定瑞典轮支撑架(11)，瑞典轮支撑架(11)上安装左旋瑞典轮(5)或者右旋瑞典轮(9)，左旋瑞典轮(5)或者右旋瑞典轮(9)由直流电机(2)驱动。5.根据权利要求4所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述蜗轮(13)的臂末端用螺钉固定瑞典轮支撑架(11)。6.根据权利要求5所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述蜗杆(I)通过两对轴承支承在蜗轮蜗杆基座(4)。7.根据权利要求6所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述蜗轮蜗杆基座(4)上装设端盖(3)08.根据权利要求4所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述支撑架扣合关节(8)的两部分分别固定在第一主支撑架(I)及第二主支撑架(6)上，且支撑架扣合关节(8)的两部分通过连接件连接。9.根据权利要求8所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述连接件是定位销。10.根据权利要求4所述的轮式爬杆机器人，其特征在于上述电源箱(10)内装设有供电电池。
【专利摘要】本发明涉及一种轮式爬杆机器人。采用环状结构，包括有呈半圆环状的第一主支撑架、第二主支撑架、支撑架扣合关节、四个驱动轮总成、电源箱和控制箱，其中第一主支撑架与第二主支撑架通过支撑架扣合关节实现连接；四个驱动轮总成中的两个驱动轮总成固定在第一主支撑架的上端，另两个驱动轮总成固定在第二主支撑架的下端，第二主支撑架的外侧上方固定控制箱，第二主支撑架的下方固定电源箱。本发明结构简单紧凑，安装和使用方便，可适应不同直径的攀爬杆件，在圆形攀爬杆、棕榈树或椰子树上有多种运动形式，安装操作机构后能实现在杆或树上的高空作业。
【IPC分类】B62D57/024
【公开号】CN105644646
【申请号】
【发明人】管贻生, 吴品弘, 苏满佳, 陈新, 张宏
【申请人】广东工业大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月31日