基于双向对接锁紧适应变截面柱的攀爬智能机器人的制作方法

本发明属于机械工程机器人，尤其是属于爬柱机器人领域，具体涉及钢柱除锈喷头作业，尤其涉及一种基于双向对接锁紧适应变截面柱的攀爬智能机器人。

背景技术：

1、当前，国内已建高速铁路客站1000余座，其中大型枢纽站100余座，站房建成时间大多为10～18年。使用过程中因环境腐蚀、风荷载或设备震动等带来的影响及建筑物沉降引起的结构变化，均会对结构造成不同程度的损坏；这些损坏如不能及时检查发现，并给予必要合理的修复，将会对车站的使用功能造成影响，甚至对旅客、行车带来安全隐患，定期检测维保是运营单位的必要工作；路局站段虽形成了一些维保装备，但装备类型少，自动化程度低，系统性、针对性及可操作性还较弱，维保成本高，不能满足大型站房的维保需求。因此，针对站房建筑结构的检测维保应用场景，开展具有相关作业能力的机器人研制工作，可以提高运维安全、维保效率，响应国家政策的同时，对于铁路运输安全保障是很有必要的。然而，针对钢柱除锈喷涂的机器人尚未见有报道。

2、现有攀爬机器人存在问题可归纳为：

3、(1)不具有越障能力，无法形成高空作业平台；

4、(2)多采用磁吸附方案，磁吸附方案局限性较大，容易附着金属杂质，影响稳定使用；

5、(3)为了能够稳定夹持攀爬，在设计原理上注定了无法逾越障碍物等，甚至无法适应目标杆子直径的变化，这对实用性的拓展有很大的制约；

6、(4)现有爬杆机器人结构复杂，重量大，能耗较大；

7、(5)爬杆机器人缺少姿态矫正功能，在没有类似功能的情况下爬杆机器人中心位置与目标杆子中心不重合，偏心情况严重时会影响攀爬的稳定性，甚至威胁安全性；

8、(6)部分攀爬机器人只能解决攀爬及拍照、巡检等单一性功能。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种基于双向对接锁紧适应变截面柱的攀爬智能机器人，可以适应柱截面的变化，方便机器人沿柱稳定行走并进行后续的喷涂除锈作业。

2、本发明为解决这一问题所采取的技术方案是：

3、一种基于双向对接锁紧适应变截面柱的攀爬智能机器人，包括行走机构和打磨机构，所述行走机构包括开合机构、动力机构以及夹持机构，其中：

4、开合机构，其由两个开口相对的单边框架相互对接组合而成，两个所述单边框架之间通过对接套管结构、机械锁结构对接连接；

5、动力机构，其设置在单边框架内侧；

6、夹持机构，其用于夹持或松开柱体，其包括两个开口相对的夹持板，位于同侧的单边框架和夹持板之间通过伸缩连接结构相连，所述夹持板的外侧焊接有供打磨机构沿其外轮廓滑动移动的滑动连接结构。

7、在一个实施例中，一侧的所述单边框架由两个框架一和若干根固定杆组成，另一侧的所述单边框架由两个框架二和若干根固定杆组成，两个所述单边框架结构相同但非镜像关系。

8、在一个实施例中，所述对接套管结构包括对接套管和对接管，所述对接套管设置在框架一上并且对接套管前部设置有喇叭口，所述对接管设置在框架二上且前部均匀分布有小带轮。

9、在一个实施例中，所述机械锁结构包括：

10、机械锁固定座，其通过螺栓与本侧开合机构的固定杆一固定连接，所述机械锁固定座开有上下2层固定孔；

11、机械锁底座，其通过螺栓与对面开合机构的固定杆一固定连接；

12、机械锁后杆，其根部通过销轴与机械锁底座铰接；

13、机械锁前杆，其上套有弹簧，并套在机械锁后杆内部，机械锁前杆前端通过螺栓与机械锁固定座的固定孔固定连接。

14、在一个实施例中，每侧所述单边框架上的动力机构设置有2部动力轮结构，上下呈镜像布置，2部所述动力轮结构共用一台动力电机和减速机，所述动力轮结构包括动力橡胶轮，所述动力橡胶轮靠中间位置开有链轮的槽位，中间焊接有链盘，所述动力电机和减速机的执行端设置有链轮，所述链轮的2张链盘通过2条链条带动2个动力橡胶轮转动。

15、在一个实施例中，所述动力机构还包括：

16、支撑结构，其包括焊接在框架一或框架二上的动力电机底座和动力机构支撑；

17、套管，其套在动力橡胶轮的轮轴上，所述套管上套有轴承；

18、减震结构，其包括减震后杆和套在减震后杆内的减震前杆，两者之间配有减震簧，所述减震后杆的顶端通过销轴与动力轮固定座铰接，与所述减震后杆铰接的动力轮固定座焊接在框架一或框架二上；

19、固定轮杆，其一端和减震前杆的顶端共同套在套管的轴承上，另一端通过销轴与动力轮固定座铰接，与所述固定轮杆铰接的动力轮固定座焊接在动力电机底座或动力机构支撑上。

20、在一个实施例中，所述伸缩连接结构包括：

21、工字钢，4根工字钢分别两两焊接在框架一或框架二上，两个所述工字钢之间通过螺栓固定有导轨；

22、固定槽钢，其分别焊接在夹持板的两侧，所述固定槽钢上通过螺栓固定有滑块，所述滑块与导轨滑动连接；

23、电缸底座，其固定在夹持板的一侧；

24、电缸伸缩杆连接座，其固定在位于电缸底座对侧的夹持板上；

25、电缸主体，其通过螺栓固定在电缸底座上，所述电缸主体的电缸伸缩杆与对侧的电缸伸缩杆连接座固定。

26、在一个实施例中，还包括成对设置在单边框架内侧的隔离轮机构，所述隔离轮机构包括：

27、隔离橡胶轮，其通过其轮轴与隔离轮架铰接，所述隔离轮架的固定杆套在隔离轮底座相应的套管里，并配有弹簧用于减震；所述隔离橡胶轮靠中间位置开有槽位，中间铰接有扇形磁铁；

28、扇形磁铁，其铰接在隔离橡胶轮的轮轴上；

29、隔离轮连接板，其固定在单边框架上，所述隔离轮底座的根部方管套在隔离轮连接板的方管内，方管底部顶在调节螺杆顶部，所述调节螺杆通过隔离轮连接板底部的螺纹孔，调节隔离橡胶轮的压着力度。

30、在一个实施例中，每侧所述夹持板上设置有一个打磨机构，所述打磨机构包括左右对称布置的2部打磨轮部机构，共用一部移动机构，所述夹持板的内侧设置有橡胶板，外侧设置有供打磨机构滑动的滑动连接结构，所述滑动连接结构包括齿条和槽道。

31、在一个实施例中，所述打磨轮部机构包括：

32、打磨结构，其包括通过砂轮轴连接的2个打磨砂轮，2个所述打磨砂轮与斜齿轮焊接在一起；

33、打磨头电机，其通过螺栓与打磨头电机座固定连接，所述打磨头电机的执行端连接打磨转轴，所述打磨转轴上设置有另一个斜齿轮；

34、打磨头电机座，其通过销轴与打磨机构移动电机底座铰接，并配有拉簧。

35、在一个实施例中，所述移动机构包括打磨机构移动电机底座和固定连接在打磨机构移动电机底座上的移动电机，所述打磨机构移动电机底座的下端固定连接有移动转轴，所述移动转轴的轴上焊接有齿轮，所述齿轮与夹持板上的齿条配合移动，所述移动转轴上还设置有两个用于导向的导轮，所述导轮装入到夹持板上的槽道内并且滑动配合。

36、本发明所述机器人有益效果如下：

37、1.本发明中，开合机构中两侧的单边框架之间可通过对接套管结构、机械锁结构对接连接，可以人为实现分离、对接以及锁紧，当行走机构组成一个整体后可以通过机械锁结构快速锁紧，并能够抱持一定的恒压力，以适应柱截面的变化。

38、2.本发明中，打磨机构可沿夹持板的外轮廓滑动移动，打磨效率高，打磨效果好。

39、3.本发明中，每侧单边框架上的动力机构设置有2部动力轮结构，动力对称分布，爬行稳定性好。