一种多功能爬升机器人的制作方法

本发明涉及爬升机器人领域，更具体地说，涉及一种多功能爬升机器人。

背景技术：

目前用来在地面行走的机器人以及在空中飞行的机器人越来越普遍，然而用来爬升的机器人却十分少见，例如用来爬树或者攀爬电线杆等杆状结构的机器人。在园业及林业领域，经常会需要对较高的树木进行检查工作，利用传统的设备及方法检查起来十分不便；在电业领域，也经常会需要对电线杆进行检修检查，利用传统的工具同样不便。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种多功能爬升机器人，以解决现有技术所存在的问题。

本发明是这样实现的：

一种多功能爬升机器人，包括第一爬升架、第二爬升架及连接体，所述第一爬升架具有第一工作面，所述第一工作面上沿高度方向间隔设置有驱动组件及第一轮组，所述第二爬升架具有第二工作面，所述第二工作面上沿高度方向间隔设置有第二轮组及第三轮组；所述连接体包括相对称的第一连接架、第二连接架及连接块，所述第一连接架包括相垂直的第一连接片及第一插片，所述第二连接架包括相垂直的第二连接片及第二插片，所述连接块上设置有连接孔，所述连接块上还设置有连通所述连接孔的锁紧件，所述第一连接片及第二连接片连接于所述连接孔并通过所述锁紧件锁紧；所述第一爬升架上设置有第一插孔，所述第一插片插入所述第一插孔，所述第二爬升架上设置有第二插孔，所述第二插片插入所述第二插孔。

优选地，所述第一爬升架上设置有连通所述第一插孔的紧固件，所述紧固件将所述第一插片固定于所述第一插孔内。

优选地，所述第一工作面上设置有圆柱状的容纳槽，所述驱动组件设置于所述容纳槽内；所述驱动组件包括外壳，所述外壳内设置有驱动电机，所述外壳上设置有轮槽，所述轮槽内设置有驱动轮，所述驱动电机连接所述驱动轮；所述容纳槽内设置有转向电机，所述外壳的内侧连接所述转向电机，所述转向电机工作时能够带动所述驱动组件绕水平的轴线转动，使得所述驱动轮的行进方向由竖直方向转变为水平方向。

优选地，所述第一工作面呈弧形结构，所述第一轮组包括沿水平方向间隔设置的两个万向轮；所述第二工作面也呈弧形结构，所述第二轮组及第三轮组均包括沿水平方向间隔设置的两个万向轮。

优选地，所述第一连接片上沿其长度方向设置有条形孔，所述第一连接片远离所述第一爬升架的一侧设置有微调组件，所述微调组件包括连接框及滑动块，所述连接框呈u型结构，连接框的边缘设置有翻片，所述翻片与第一连接片之间形成连接槽，所述滑动块设置于所述连接槽内，且滑动块能够在所述连接槽内滑动；所述滑动块与所述连接框的底部之间通过弹簧连接，所述滑动块贴合于所述条形孔的外侧，所述第一插片的一端穿过所述条形孔并连接于所述滑动块；所述第一插片与第一连接片之间还通过拉簧连接，所述拉簧倾斜设置，拉簧的一端连接于所述第一连接片上靠近所述连接块的部位。

优选地，所述第二爬升架的底部边缘设置有通槽，所述通槽内设置有摄像机，所述摄像机与所述第二爬升架转动连接，使得所述摄像机能够绕水平的轴线转动。

优选地，所述驱动轮为防滑轮，所述第一轮组、第二轮组及第三轮组也为防滑轮。

优选地，所述第一插孔及第二插孔均为通孔结构，所述第一插片穿过所述第一插孔，所述第二插片穿过所述第二插孔；所述第一插片穿过所述滑动块。

本发明提供的多功能爬升机器人，这种爬升机器人能够在高大的树木上攀爬，也能够在光滑的电线杆上攀爬，能够代替部分人工作业，节省作业时间，降低作业风险，带来更高的施工收益。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明实施例提供的多功能爬升机器人的主视结构示意图；

图2是本发明实施例提供的多功能爬升机器人的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中第一爬升架的主视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中第一爬升架的俯视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中第一爬升架的内侧结构示意图；

图6是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中驱动组件与容纳槽的连接结构剖视示意图；

图7是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中第一爬升架的驱动组件转动至水平位置后的内侧结构示意图；

图8是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中第二爬升架的内侧结构示意图；

图9是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中第二爬升架的外侧结构示意图；

图10是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中连接体的俯视结构示意图；

图11是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中连接体的主视结构示意图；

图12是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中连接体的第一连接架端部的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的多功能爬升机器人中连接体的第一连接架端部的剖视示意图；

图14是本发明实施例提供的多功能爬升机器人在使用时的结构示意图。

图中标记为：第一爬升架11、第二爬升架12、连接体13、第一工作面14、驱动组件15、第一轮组16、第二工作面17、第二轮组18、第三轮组19、第一连接架20、第二连接架21、连接块22、第一连接片23、第一插片24、第二连接片25、第二插片26、锁紧件27、第一插孔28、紧固件29、容纳槽30、外壳31、轮槽32、驱动轮33、转向电机34、条形孔35、微调组件36、连接框37、滑动块38、翻片39、连接槽40、弹簧41、拉簧42、通槽43、摄像机44。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

本实施例提供了一种多功能爬升机器人，这种爬升机器人能够在高大的树木上攀爬，也能够在光滑的电线杆上攀爬，能够代替部分人工作业，节省作业时间，降低作业风险，带来更高的施工收益。

如图1至图14所示，这种多功能爬升机器人包括第一爬升架11、第二爬升架12及连接体13，第一爬升架11具有第一工作面14，第一工作面14上沿高度方向间隔设置有驱动组件15及第一轮组16，第二爬升架12具有第二工作面17，第二工作面17上沿高度方向间隔设置有第二轮组18及第三轮组19；连接体13包括相对称的第一连接架20、第二连接架21及连接块22，第一连接架20包括相垂直的第一连接片23及第一插片24，第二连接架21包括相垂直的第二连接片25及第二插片26，连接块22上设置有连接孔，连接块22上还设置有连通连接孔的锁紧件27，第一连接片23及第二连接片25连接于连接孔并通过锁紧件27锁紧；第一爬升架11上设置有第一插孔28，第一插片24插入第一插孔28，第二爬升架12上设置有第二插孔，第二插片26插入第二插孔。

该多功能爬升机器人具有三个主要部件，即第一爬升架11、第二爬升架12及连接体13，其中第一爬升架11及第二爬升架12的结构有较多的相同结构，二者起到爬升的作用，连接体13起到将两个爬升架连接起来的作用，使得两个爬升架能够紧密地且有弹性地连接在树干上。第一爬升架11具有驱动组件15，驱动组件15为主动工作部件，在工作时能够带动第一爬升架11向上爬升，第一轮组16、第二轮组18及第三轮组19为被动部件。

连接体13也有三个部件组成，即第一连接架20、第二连接架21及连接块22，第一连接架20用来连接第一爬升架11，第二连接架21用来连接第二爬升架12，连接块22用来将第一爬升架11及第二爬升架12连接起来。连接块22上设置连接孔，使得第一连接片23及第二连接片25能够穿过使得第一连接架20与第二连接架21之间的距离可调，在具体使用时，调节第一连接片23及第二连接片25连接入连接孔的深度来调节第一插片24与第二插片26之间的距离，进而调节第一爬升架11与第二爬升架12之间的距离，以适应不同直径的树木或者电线杆。在连接块22外部设置有锁紧件27，通过锁紧件27能够将第一连接片23及第二连接片25锁紧在连接块22上。

在使用时，将第一插片24与第一爬升架11连接，第二插片26与第二爬升架12连接，根据树木的直径调节第一连接架20及第二连接架21接入连接块22的深度，以使得第一爬升架11与第二爬升架12之间的距离与树木的直径基本一致。

如图14所示，将第一爬升架11及第二爬升架12分别置于树木的两侧，使驱动组件15、第一轮组16、第二轮组18及第三轮组19均贴合在树干的侧部，并且在连接体13的拉力作用下使第一爬升架11与第二爬升架12与树木之间具有稳定的贴合关系，使其不会向下掉落。启动驱动组件15，在驱动组件15的带动作用下能够使第一爬升架11向上爬升，并带动连接体13及第二爬升架12向上爬升。

该爬升机器人可以通过遥控器驱动，使人员在地面上即可控制爬升机器人的爬升工作。

如图3及图4所示，第一爬升架11上设置有连通第一插孔28的紧固件29，紧固件29将第一插片24固定于第一插孔28内。在第二爬升架12上同样也设置有紧固件29，通过紧固件29使得第一爬升架11与第一连接架20能够稳定连接。

如图5-图7所示，第一工作面14上设置有圆柱状的容纳槽30，驱动组件15设置于容纳槽30内；驱动组件15包括外壳31，外壳31内设置有驱动电机，外壳31上设置有轮槽32，轮槽32内设置有驱动轮33，驱动电机连接驱动轮33；容纳槽30内设置有转向电机34，外壳31的内侧连接转向电机34，转向电机34工作时能够带动驱动组件15绕水平的轴线转动，使得驱动轮33的行进方向由竖直方向转变为水平方向。

这种设计方式使得驱动组件15不仅能够带动该机器人向上爬升，并且能够带动该机器人绕树木的轴线转动。

驱动组件15具有驱动电机及驱动轮33，在一般状态下，驱动轮33处于竖向状态，即如图5中所示的状态，此时驱动电机工作能够带动第一爬升架11向上爬升。转向电机34工作时，能够带动整个驱动组件15绕水平的轴线转动，使驱动轮33由竖向状态转变为水平状态，如图7所示的状态，在这种状态下第一爬升架11能够横向运动，使得整个爬升机器人绕树木的轴线运动。

如图14所示，树木的侧部生长有分支，当爬升机器人向上爬升至分支位置时，停止驱动电机，并启动转向电机34，将驱动轮33由竖直状态转变为水平状态，再次启动驱动电机，使爬升机器人绕树木的轴线方向转动，使得爬升机器人的缺口位置（即第一爬升架11与第二爬升架12之间、正对连接体13的位置）转动至树木的分支的正下方，之后再将驱动轮33转动至竖直位置，启动驱动电机，使得爬升机器人能够越过该分支位置，继续向上爬升。通过这样的方式使得机器人能够越过多个分支，爬升至树木较高的位置。

并且该结构的设置并不仅仅用来绕过树木的分支，该机构的设置使得机器人能够完成绕树木转动的功能，能够在实践中带来更多意想不到的功能。

当爬升机器人连接至树木时，驱动轮33紧密贴合在树干表面，在摩擦力的作用下使爬升机器人能够保持稳定不会掉落。在实践中，如果发现一组驱动组件15不容易保持爬升机器人的稳定，则可再设置一组驱动组件15，使爬升机器人上具有两个用电机驱动的驱动轮33，在两个驱动轮33的摩擦力之下使爬升机器人能够更好地保持稳定。

在实践中如果发现一组驱动组件15不易带动两个爬升架绕树木的轴线转动，则可在第二爬升架12上也设置一组驱动组件15，用来替换第二轮组18，使第一爬升架11及第二爬升架12均通过一组驱动组件15带动，能够更顺利地完成向上爬升、周向转动的工作。或者，将第一轮组更换为驱动组件15，将第三轮组也更换为驱动组件15，使爬升机器人通过四组驱动组件15进行驱动，其动力更强，攀爬更稳定。

如图4所示，第一工作面14呈弧形结构，第一轮组16包括沿水平方向间隔设置的两个万向轮；第二工作面17也呈弧形结构，第二轮组18及第三轮组19均包括沿水平方向间隔设置的两个万向轮。弧形结构的工作面使其能够更好地与圆柱状的树木配合。被动的轮组均为万向轮结构，使其能够随意移动，更好地配合驱动组件15工作。弧形结构的工作面，再结合每一组轮组具有水平间隔设置的两个万向轮，使机器人贴合在树干外部时，在水平方向上与树木具有多个贴合点，形成多个支撑点，使机器人能够更稳定地连接在树干上，爬升时也更加稳定。

如图10-图13所示，第一连接片23上沿其长度方向设置有条形孔35，第一连接片23远离第一爬升架11的一侧设置有微调组件36，微调组件36包括连接框37及滑动块38，连接框37呈u型结构，连接框37的边缘设置有翻片39，翻片39与第一连接片23之间形成连接槽40，滑动块38设置于连接槽40内，且滑动块38能够在连接槽40内滑动；滑动块38与连接框37的底部之间通过弹簧41连接，滑动块38贴合于条形孔35的外侧，第一插片24的一端穿过条形孔35并连接于滑动块38；第一插片24与第一连接片23之间还通过拉簧42连接，拉簧42倾斜设置，拉簧42的一端连接于第一连接片23上靠近连接块22的部位。

这种结构设计使得连接体13具有十分灵活的可调性，使爬升机器人在爬升运动时时能够灵活地根据树木的表面轮廓做出适应性改变，使爬升机器人能够更紧密地与树木贴合，更顺利地爬升。

第一连接架20与第二连接架21的结构一致，为方便描述只描述了第一连接架20的结构。

第一连接片23上设置了条形孔35，第一插片24的端部穿过条形孔35并连接有微调组件36，使第一插片24的位置能够得以调节。微调组件36具有连接框37及滑动块38，连接框37用来连接滑动块38，连接框37顶部边缘处的翻片39所形成的连接槽40将滑动块38限制在其内部，使滑动块38只能够在连接槽40内上下滑动。并且在连接槽40内设置有弹簧41，使滑动块38与连接框37之间连接弹簧41，通过弹簧41的弹力，使滑动块38具有朝向连接框37底部运动的趋势。第一插片24与第一连接片23之间还具有拉簧42，拉簧42对第一插片24具有拉力作用，使第一插片24具有朝向倾斜方向运动的趋势。

在连接该爬升机器人时，根据树木的直径调节第一连接片23及第二连接片25插入连接块22的深度，使第一爬升架11与第二爬升架12之间的距离略小于树木的直径。当第一爬升架11及第二爬升架12连接至树木外侧时，树木在内侧起到对第一爬升架11及第二爬升架12的推力作用，使拉簧42被拉伸，使弹簧41被拉伸。弹簧41对滑动块38具有拉力，该拉力传输至第一插片24进而传输至第一爬升架11，同样地，第二连接架21上具有对第二爬升架12类似的拉力，使第一爬升架11及第二爬升架12紧密地贴合在树木的侧部。同时拉簧42对第一插片24也有拉力，进一步起到稳定第一爬升架11的作用。

当该爬升机器人在向上爬升时，遇到树木直径较小的部位，弹簧41收缩，使第一插片24与第二插片26之间的距离变小，依然使第一爬升架11与第二爬升架12能够稳定地贴合在树木的外部。当机器人向上爬升过程中遇到树木表皮具有凸起的情况，凸起使得该部位的树木直径变大，使得第一爬升架11与第二爬升架12之间的距离变大，该变化传输至第一插片24，并在第一时间内传输至拉簧42位置，使得拉簧42被伸开，配合该变化。由于滑动块38与连接槽40之间并不是完全紧密连接，因此滑动块38在连接槽40内能够产生一定幅度的翻转，使得插接在滑动块38上的第一插片24能够放大该翻转幅度，使得第一插片24能够在一定程度上进行摆动、翻转，使得拉簧42能够被拉伸及收缩，同时第一插片24及第二插片26用金属制成，其材质本身使得其在工作时能够产生一定的变形，使得机器人在爬升运动时第一插片24与第一连接片23之间不是保持绝对的垂直，会有一定程度的倾斜，使得拉簧42对第一插片24的拉力能够起到稳定第一爬升架11的作用，使第一爬升架11能够更好地贴合在树木的侧部。

如图8及图9所示，第二爬升架12的底部边缘设置有通槽43，通槽43内设置有摄像机44，摄像机44与第二爬升架12转动连接，使得摄像机44能够绕水平的轴线转动。设置摄像机44使得该机器人能够在高空中进行拍摄，在检修作业中，将机器人移动至较高位置，通过摄像机44能够拍摄树木的损伤部位或者电线杆的待检修部位。在进行拍摄活动时，可以将爬升机器人移动至较高的位置，并将机器人停留在该位置，使摄像机44处于较高位置对地面进行拍摄。此时机器人稳定地连接在树木上，这种拍摄方式相比于无人机滞空拍摄会更加稳定。

驱动轮33为防滑轮，第一轮组16、第二轮组18及第三轮组19也为防滑轮。防滑轮使得机器人能够更稳定地贴合在树木的侧部。

如图2所示，第一插孔28及第二插孔均为通孔结构，第一插片24穿过第一插孔28，第二插片26穿过第二插孔；第一插片24穿过滑动块38。这种设置使得第一插片24及第二插片26能够更好地对第一爬升架11及第二爬升架12起到夹持作用，使机器人能够更加稳定地夹持在树木的外侧。

在第一爬升架11内设置有蓄电池，第一爬升架11与第二爬升架12之间通过导线连接，所有用电部件连接该蓄电池；或者在第一爬升架11及第二爬升架12内均设置蓄电池，第一爬升架11内的用电部件及第二爬升架12内的用电部件均连接不同的蓄电池。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。